交流电气装置的接地设计规范 GB/T50065-2011-环安宝@法规宝

        本节是为了规范电气装置的接地设计而新引入的内容，总结了一些有相当资质设计部门的工作经验。其中也参考了电力行业标准《水力发电厂接地设计技术导则》DL／T5091—1999的有关内容。

        4．1．1  所提变电站站址土壤电阻率测量的要求，对其介绍如下：

        1  土壤电阻率测量方法。土壤电阻率的测量方法有土壤试样分析法、三极法和四极法。

        土壤试样分析的原理是通过钻探得到地下不同深度的土壤试样，在实验室中进行试样分析，得到随深度变化的电阻率分布情况。一般是用已知尺寸的土壤试样相对两面间所测得的电阻值来推算试样的电阻率，这种测试方法会带来一定的误差，因为该值包含了电极与土壤试样的接触电阻和电极电阻，这些都是未知的。在实际中很少有均匀的土壤，我们一般测量得到的是土壤的等值电阻率或土壤的视在电阻率。

        三极法的原理是测量埋入地中的标准垂直接地极的接地电阻，然后利用接地电阻的计算公式反推出土壤电阻率。改变垂直接地极的深度，得到视在土壤电阻率随深度变化的曲线，这种方法的缺点是测量的深度有限，最多在10m以内。

        目前，我国接地电阻测量国家标准推荐采用的土壤电阻率测量方法是四极法，一般采用等测量间距的温纳(Wenner)四极法，如图1所示。四个测量电极沿着一条直线被打进土壤中，相隔等距离a，打入深度为b。然后测量两个中间电极(电极)之间的电压，然后用它除以两个外侧的电流极之间的电流就给出一个电阻值R。 

        图1 测量土壤电阻率的等间距四极法(Wenner四极法)

        视在土壤电阻率可以由测量得到的电阻值和极间距换算得到：

        式中：ρ_a——土壤的视在电阻率；

        R——测量到的电阻；

        a——相邻测试电极之间的距离；

        b——测量电极打入地中的深度。

        如果b远小于a，即在探头仅仅穿透地面一小段距离时，式(1)可简化为：

        ρ_a=2πaR (2)

        测量极间距较小时电流倾向于在表面流动，而大跨距时更多的电流则渗透到深层土壤中。地质勘探时近似假设：当土壤层电阻率反差不是过大时，测量得到的给定探头间距a时的电阻率代表深度为a的土壤视在电阻率。

        因此，从每一个极间距a值所测得的电阻值R，可得出对应的视在电阻率ρ_a，将ρ_a与对应的a绘成曲线，可了解到土壤电阻率随深度变化的情况。

        电阻率的测量记录中应该包括测量时的温度数据和关于土壤含水量的信息。在研究区内已知的埋入导电物体的所有可以获得的数据也应该记录下来。

        土壤电阻率测量时，测量电流极应打入地中20cm，有时为了增大测量电流可能要将电流极打入地中更深，或增加电流极的数量。测量电压极应打入地中10cm。

        变电站站址的土壤电阻率测量一般最大的极间距为变电站区域的对角线的长度，以反映变电站工频短路时散流区域的土壤特性。为了测量得到土壤的视在土壤电阻率随极间距的变化特性，测量时的极间距应包括1m、2m、5m、10m、20m、40m、75m、100m、150m、200m、250m、300m，大致以50m的间隔直到最大极间距。 

        2 土壤结构模型分析方法。在现场得到的视在电阻率的解释可能是测量程序中最困难的部分。基本的目的是获得实际土壤一个好的近似的土壤模型。土壤电阻率沿着横向和纵向方面变化，而纵向方面的变化取决于土壤的分层。由于变化的天气条件，土壤电阻率也会随着季节的变化而变化。必须承认，这个土壤模型仅仅只是实际土壤条件的一种近似而已，而不是完全的匹配。

        如果视在电阻率基本上不随极间距变化，可以认为土壤为均匀土壤模型。这种情况很少遇到。

        如果测试得到的视在电阻率随测量极间距变化的曲线是从高到低(如图2中的曲线1)或由低到高(如图2中的曲线2)，则可以处理为双层土壤模型。 

        图2 双层土壤的典型视在电阻率曲线

        图3和图4所示为三层和四层结构的土壤的典型视在电阻率曲线。

        图3 三层壤结构模型的典型视在电阻率曲线

        图4 四层土壤结构模型的典型视在电阻率曲线

对       于两层及以上的土壤结构，最好通过专门的计算机分析软件分析得到土壤分层参数。