防雷设计中土壤电阻率及其测量
2006-2-24 15:16:39
摘 要 介绍了土壤电阻率在防雷接地装笠设计和在施工中的应用，论述了影响土堆电阻率的主要因素及其土壤
电阻率的浏童方法。
关 键 词 接地电胆土壤电阻率浏1方法 在现 代 防 雷工程设计、施工和验收中，接地是其中的主要工作，无论是防直击雷或感应雷，最终都是通过接地装置将雷电流引人大地，所以，没有完善的接地装置是无法实现避雷的。而接地电阻是直接反映出接地情况是否符合规范要求的一个重要指标。对于避雷系统接地装置而言，要求其接地电阻越小越好，因为接地电阻越小，散流越快;落雷物体高电位保持时间越短，危险越小，以至于跨步电压、接触电压也越小。而影响接地电阻的主要因素有土壤电阻率，接地体的尺寸、形状及埋人深度，接地线与接地体的连接等。其中土壤电阻率对接地电阻的大小起着决定性作用。因此，在防雷工程设计和施工前，必须先了解接地装置设置处的土壤电阻率的有关情况，并对其进行测量。所以，了解和掌握土壤电阻率的一些相关性质及其测量方法，将对接地装置的正确设计起着决定性作用。1 影响土壤电阻率的主要因素土壤 电 阻 率是决定接地电阻的主要因素之一。接地电阻，指电流通过接地装置流向大地受到的阻碍作用。在计算数值上，接地电阻是电气设备的接地体对接地体无穷远处的电压与接地电流之比，即R, 二 U ;/I ,式中:R。为接地电阻，单位为。;U;为接地电流，单位为A;Ie 为接地体对接地无穷远处的电压，单位为V。土壤 电 阻 率(P+)是用每边长为10m m的正方体的土壤电阻来表示。土壤电阻率根据土壤性质、含水量、温度、化学成分、物理性质等情况而有所变化。因此在进行防雷工程设计时要根据当地地质情况并考虑到季节的影响，选取其中最大值作为设计的依据。影响 土 壤 电阻率的主要因素有以下几个方面。
1.1 土坡性质
土壤 性 质 对土壤电阻率影响最大。不同性质的土壤，其电阻率甚至相差几千到几万倍。不同性质的土壤电阻率见表 
注  Pi 测 量前几天降过较长时间的雨土壤很潮湿时使用;T2为测量时土壤较潮湿具有中等含水量时使用;Y3为测量时土壤干燥或测量前降雨不大时使用。
2 土壤电阻率的测t在接 地 技 术中土壤电阻率是其主要技术参数。任何接地装置的设计都需依此为依据。接地工程竣工后的检验，投运后的安全性的评估也都需要这一原始数据。因此在设计初始阶段，当接地装置的所在位置确定后，即需进行土壤电阻率的物探工作，施工过程或投运后作为设计的校核亦需测量土壤电阻率。测 量前 ，应事先加工一垂直接地极或水平埋人一根扁钢的金属物作为模拟接地系统。例如:做一垂直接地极，一般可用直径不小于15 mm，长度不小于1m(垂直插人地下的模拟金属体尺寸和埋深都应与将要施工的接地系统的单根垂直接地的尺寸埋深尽量一致)的镀锌钢管，将其一端加工成尖锥形或斜口形，便于在现场将其击人地下，然后用接地电阻测试仪进行测量接地电阻(R,)。其方法为，电流极C离开模拟接地极E的测量距离为S >40 m，电压极P的位置应置于电流极C和模拟测试点E的中间位置，分别将3根测试极击人地中。测量时电流极C的位置不变，移动电压极尸的位置，在上述的区间取3-5个点，其读数平均值作为测量值(Rg)。按 静 电 场原理，已知该模拟接地极的接地电阻:Rg一责·In警整理后得: “奥罗刀乡” 极充大地 赵忠祥在他的《岁月随想》中，有一段对南极光的描述令我颇感兴趣:“在岑寂的冰原上空，极光闪动着魂魄的迷人色彩，鬼魅般地飘忽不定，艳绝尘裹。几千万年，也许几亿年，它来无影去无踪不定时地光顾这里，仿佛在悄悄地眨着迷人的眼光，展示给南极冰原一个妖艳的笑屠⋯⋯”在 罗 马神 话里，极光名叫“奥罗拉”，她是驱散星斗的曙光女神，是太阳神阿波罗、月亮女神狄爱娜的妹妹。就是说，奥罗拉原来是报晓女神的芳名，如今却把它赠给了.点染极地夜空的光。正如赵忠祥所描绘的那样，她将永远在极地夜空中翩翩起舞。在我国北部边睡黑龙江澳河一带，人们常常可以看到极光这一五彩斑斓的夜空奇景。极光是常出现在高纬度地区并以南北两极为最多见的一种大气光学现象。出现在北极的叫北极光，出现在南极的叫南极光。千百 年 来 ，极光这种奇特而又神秘的自然景象引起人们的极大兴趣，也使某些人感到不安。就连祖祖辈辈居住在北极，平素看惯极光的爱斯基摩人和拉普人，也感到极光中隐匿着浓厚的神秘色彩。我们知道，当太阳黑子、耀斑活动剧烈时，放出的能量相当于几万或几十万颖氮弹爆炸的威力。太阳发出大量的、强烈的带电粒子流，沿着地磁场的磁力线向南北两极移动的同时，以极大的速度闯入地球大气的上层。由于带电拉子速度很大，碰授空气中的原子时，原子外层的电子便获得能量。当这些电子获得的能童释放出来，恢复到原来的能童时，便会辐射出一种可见的光束，这就是极光。地球是一个“大磁石”，带电杜子流受地球磁场的影响，飞行路线就要向两极偏转，结果这些粒子就会落到两极地区，这就是极光常出现在高纬度地区的缘故。极 光 通 常有带状、弧状、幕状或放射状等多种形状。由于空气中含有氮、氧、氮、氮、氖、氮等气体，在带电粒子流的作用下，各种不同气体更发出了不同的光。比如氛气发出红光，氮气发出蓝光，⋯⋯因此极光的颜色也是丰富多彩、变幻无穷的。极光往往突然出现，连续一段时间以后又突然消失。在瑞典、挪威、前苏联和加拿大北部，一年可以看到100次左右的极光，出现的时间大多在春季和秋季。在加拿大北部的赫德森湾地区，每年见到的极光多达240次左右。太阳活动剧烈时，在中纬度甚至低纬度的地方也可以看见极光。
P 二2nRg/(in4L/d)
式中:Rg为测得模拟接地体的接地电阻，单位为氏L为模拟接地极击人地中的长度，单位为m;d为模拟接地极的直径，单位为m; P为土壤电阻率，单位为。"mo由扁 钢 作 为模拟接地体时，土壤电阻率的计算公式为:
 = 2nRg/(inL2/hd)
式中:d为模拟接地极直径或等效直径，单位为m;L为扁钢的长度，单位为m; h为扁钢中线距地面此方 法 在 实践中经过多次应用，为防雷接地装置的设计及工程的预算提供了准确数据。
3 结语
在防雷工程设计前，工作人员必须对设置接地装置处的土壤结构进行细致全面的勘察、测量和计算，才能得出正确的设计方案。本文提出的土壤电阻率的测量方法，只是在工程上较容易实现的方案之一。我们在实际工作中，多次应用此方法进行土壤电阻率的测量，为防雷接地装置的正确设计及工程的预算提供了第一手资料，为方案的设计提高了可信度，并取得了良好效果。
参考文献
1 苏邦礼，崔秉球中 山 大 学出版社吴望平，等雷电与避雷工程.广州:深度，单位为阻，单位为n;
一 38 一
m; Rg为测得扁钢接地体的接地电P为土壤电阻率，单位为n"mo
2 章长东.接地设计
1996..电世界杂志，1996,(6).
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