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【内容摘要】：土壤电阻率是土壤的一种基本物理特性，测量土壤电阻率是为了进行有效的接地设计，它是接地工程计算中一个常用的参数。直接影响接地装置接地电阻大小、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压。本文主要分析了影响土壤电阻率的主要因素，有土壤中导电离子的浓度、土壤中的含水量、土质、季节因素、温度及土壤的致密性等；分析了减小土壤电阻率的主要措施，换土法和降阻剂法；介绍了测量土壤电阻率的主要方法，即三级法和四极法。
【关键词】：土壤电阻率；接地电阻；三级法；四极法；电流极
引言
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，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、形状及埋入深度，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，研究影响土壤电阻率的主要因素，有效地改善土壤电阻率及正确地测量土壤电阻率，对接地装置的正确设计起着决定性作用，具有重要的意义。
1 土壤电阻率的定义
土壤电阻率是土壤的一种基本物理特性，是土壤在单位体积内的正方体相对两面间在一定电场作用下，对电流的导电性能。一般取1m?的正方体土壤电阻值为该土壤电阻率ρ，单位为Ω.m
2 影响土壤电阻率的主要因素
土壤电阻率不是一个恒定的值，影响土壤电阻率的因素很多，主要有以下几个方面的影响：
2.4化学成分
当土壤中含有盐、酸、碱成分时，电阻率会显著下降。一般即利用这种特性来进行改善土壤的。
2.5物理性质
土壤中的物理因素可使电流密度分布的情况改变，尤以含有金属成分时影响最大。此外，土壤本身是否紧密，与接地极是否紧接，对电阻率也都有很大影响。土壤本身的颗粒越紧密，电阻率就越低，其减低程度随土壤的种类而异。例如砂土及岩石等受压后，颗粒不易紧密，电阻率下降较少；粘土、黑土等受压后，颗粒易于紧密，因此电阻率下降较大。根据试验证明：当粘土含水量为10%，如温度不变，单位压力由20MPa 增加到 200MPa 时，电阻率可下降到原来数值的 65%。同时土壤与接地极接触得越紧，流散电阻也越小。因此，为了减少接地极的流散电阻，常采用将管形接地极打入地下的办法。这种施工方法既简便，又可将附近土壤压实，并可使接地极与土壤紧密接触，从而能达到减少土壤电阻率的效果。如采用其它方法敷设接地极时，必须夯实接地极附近的土壤，以减小土壤电阻率。
2.6土壤热阻系数
不同季节中，土壤的温度不同，土壤的热阻系数也随之变化，接地电阻也随季节不同而有所增减。
一般冬季最大，夏季最小，因此推荐将测得的数据换算为冬季时的最大值，以保证接地极在最不利温度下也仍能具备其应有的功能。由于影响土壤电阻率的因素很多，因此在设计时最好选用实测的数值。因为测量时的具体情况不同，土壤电阻率也有所改变。在施工后必须进行测量核算。如接地电阻超过原设计数值，必须补打接地极，使具体实测的接地电阻符合设计的要求。
3 减小土壤电阻率的主要措施
由于土壤电阻率的大小直接关系到接地装置的接地电阻的大小，而要求接地电阻越小越好，因而要求土壤电阻率也要越小越好.对于高土壤电阻率的地方，我们常采取换土法和降阻剂法来减少土壤电阻率.
3.1 换土法
换土法就是用电阻率小的泥土代替原先电阻率大的土壤回填到接地坑中。这种方法工作量大，但对高电阻土壤能获得很好的改善效果。在实际工程应用中，常将局部土壤换土，比如在土壤中掺拌金属碎屑、食盐、木炭粉等。改方法具有施工简便，价格低廉等优点。
3.2 降阻剂法
降阻剂一般都含有大量的金属氧化物，遇水后能电离出大量的金属离子。而土壤中导电离子浓度越高，导电性越好，土壤电阻率就越小。降阻剂法就是将降阻剂施加在接地体周围，利用它的扩散和渗透作用来改善土壤电阻率。
4 测量土壤电阻率的主要方法
测量土壤电阻率的方法较多，有土壤式样分析法、电磁测探法、两极法、三极法和四极法等，而四极法是土壤电阻率测量中较理想且常用的方法。
4.1三极法测量土壤的电阻率
在需要测土壤电阻率的地方，埋入几何尺寸为己知的接地体，测出接地体的接地电阻。测理采用的接地体为一根长3m，直径50mm的钢管；或长3m，直径25mm的圆钢；或长10-15m，40mm×4mm的扁钢，其理入深度0.7-1.0m。
采用垂直打入土中的圆钢，测量接地电阻时，电压极距电流极和被测接地体20m远即可。测得接地电阻后，由下式即可算出该处土壤电阻率。用三极法侧量土壤电阻率时，接地体附近的土壤起着决定性作用，即这种办法测出的土壤电阻率，在很大程度上仅反映了接地体附近的土壤电阻时率。这种方法的最大缺点是在测量回路中测得的接地电阻Rg中，还包括了可能是相当大的接触电阻在内，从而引起较大误差。
此外，由于地的层状或剖面结构，用上述方法换算出来的等值电阻率，只能是对应于被测接地体的尺寸和埋设状况的地的等值电阻率。这个等值电阻率对于不同类型和尺寸的接地体来说，差别是很大的，因而这种方法在工程实际中很采用。
4.2用四极法没量土壤的电阻率
四极法测得的土壤电阻率，与电极间的距离a有关，当a不大时所测得的电阻率，仅为大地表层的电阻率，其反映的深度随a的增大而增加。一般测得的 值是反映0.75a深处的数值。
具有四个端头的接地电阻测量仪，均可用于按四极法测量土壤的电阻率。
用四极法测量土壤电阻率时，电极可用四根直径2cm左右，长0.5-1.0m的圆钢或钢管作电极，考虑到接地装置的实际散流应，极间距离可选取20m左右，埋深应小于极间距离的。测量变电所的值时，取3-4点以上测效量数的平均值作为测量值。
用以上方法测出的土壤电阻率，不一定是一年中的最大值，所以应按下式进行校正。
（1）对于以运行的变电所测土壤电阻率时，因电流要受到地中水平接地体的影响，因而测量时要找土质相同的远离接地网的地方进行。
（2）为了全面的了解电阻率的水平方向的分布情况，要在被测试的内找不同的4-6点进行测量。
（3）为了了解土壤的分层情况应改变几种不同的a值进行测量，比如a=10、20、30、50m等。
（4）测土壤电阻率时尽量避开地下的管道等，以免影响测试结果。
（5）不要在雨后土壤较湿时测土壤电阻率。
5 结论
土壤電阻率的大小直接关系到接地装置接地电阻的大小，是接地计算中一个重要的参数。而它又是一个不易确定的量，主要受土壤中导电离子的浓度、土壤中的含水量、土质、季节因素、温度及土壤的致密性等因素的影响。采用四极法测量土壤电阻率较理想且常用。
参考文献：
（1）李景禄，实用电力接地技术[M]，北京，中国电力出版社，2002.1
（2）李景禄等，高压电气设备试验与状态诊断，中国水利水电出版社，2008.7
作者 马跃虎，男，生于1981年4月，电气试验技师，从事电气设备高压试验专业技术工作。
【关键词】：土壤电阻率；接地电阻；三级法；四极法；电流极
引言
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，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、形状及埋入深度，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，研究影响土壤电阻率的主要因素，有效地改善土壤电阻率及正确地测量土壤电阻率，对接地装置的正确设计起着决定性作用，具有重要的意义。
1 土壤电阻率的定义
土壤电阻率是土壤的一种基本物理特性，是土壤在单位体积内的正方体相对两面间在一定电场作用下，对电流的导电性能。一般取1m?的正方体土壤电阻值为该土壤电阻率ρ，单位为Ω.m
2 影响土壤电阻率的主要因素
土壤电阻率不是一个恒定的值，影响土壤电阻率的因素很多，主要有以下几个方面的影响：
2.4化学成分
当土壤中含有盐、酸、碱成分时，电阻率会显著下降。一般即利用这种特性来进行改善土壤的。
2.5物理性质
土壤中的物理因素可使电流密度分布的情况改变，尤以含有金属成分时影响最大。此外，土壤本身是否紧密，与接地极是否紧接，对电阻率也都有很大影响。土壤本身的颗粒越紧密，电阻率就越低，其减低程度随土壤的种类而异。例如砂土及岩石等受压后，颗粒不易紧密，电阻率下降较少；粘土、黑土等受压后，颗粒易于紧密，因此电阻率下降较大。根据试验证明：当粘土含水量为10%，如温度不变，单位压力由20MPa 增加到 200MPa 时，电阻率可下降到原来数值的 65%。同时土壤与接地极接触得越紧，流散电阻也越小。因此，为了减少接地极的流散电阻，常采用将管形接地极打入地下的办法。这种施工方法既简便，又可将附近土壤压实，并可使接地极与土壤紧密接触，从而能达到减少土壤电阻率的效果。如采用其它方法敷设接地极时，必须夯实接地极附近的土壤，以减小土壤电阻率。
2.6土壤热阻系数
不同季节中，土壤的温度不同，土壤的热阻系数也随之变化，接地电阻也随季节不同而有所增减。
一般冬季最大，夏季最小，因此推荐将测得的数据换算为冬季时的最大值，以保证接地极在最不利温度下也仍能具备其应有的功能。由于影响土壤电阻率的因素很多，因此在设计时最好选用实测的数值。因为测量时的具体情况不同，土壤电阻率也有所改变。在施工后必须进行测量核算。如接地电阻超过原设计数值，必须补打接地极，使具体实测的接地电阻符合设计的要求。
3 减小土壤电阻率的主要措施
由于土壤电阻率的大小直接关系到接地装置的接地电阻的大小，而要求接地电阻越小越好，因而要求土壤电阻率也要越小越好.对于高土壤电阻率的地方，我们常采取换土法和降阻剂法来减少土壤电阻率.
3.1 换土法
换土法就是用电阻率小的泥土代替原先电阻率大的土壤回填到接地坑中。这种方法工作量大，但对高电阻土壤能获得很好的改善效果。在实际工程应用中，常将局部土壤换土，比如在土壤中掺拌金属碎屑、食盐、木炭粉等。改方法具有施工简便，价格低廉等优点。
3.2 降阻剂法
降阻剂一般都含有大量的金属氧化物，遇水后能电离出大量的金属离子。而土壤中导电离子浓度越高，导电性越好，土壤电阻率就越小。降阻剂法就是将降阻剂施加在接地体周围，利用它的扩散和渗透作用来改善土壤电阻率。
4 测量土壤电阻率的主要方法
测量土壤电阻率的方法较多，有土壤式样分析法、电磁测探法、两极法、三极法和四极法等，而四极法是土壤电阻率测量中较理想且常用的方法。
4.1三极法测量土壤的电阻率
在需要测土壤电阻率的地方，埋入几何尺寸为己知的接地体，测出接地体的接地电阻。测理采用的接地体为一根长3m，直径50mm的钢管；或长3m，直径25mm的圆钢；或长10-15m，40mm×4mm的扁钢，其理入深度0.7-1.0m。
采用垂直打入土中的圆钢，测量接地电阻时，电压极距电流极和被测接地体20m远即可。测得接地电阻后，由下式即可算出该处土壤电阻率。用三极法侧量土壤电阻率时，接地体附近的土壤起着决定性作用，即这种办法测出的土壤电阻率，在很大程度上仅反映了接地体附近的土壤电阻时率。这种方法的最大缺点是在测量回路中测得的接地电阻Rg中，还包括了可能是相当大的接触电阻在内，从而引起较大误差。
此外，由于地的层状或剖面结构，用上述方法换算出来的等值电阻率，只能是对应于被测接地体的尺寸和埋设状况的地的等值电阻率。这个等值电阻率对于不同类型和尺寸的接地体来说，差别是很大的，因而这种方法在工程实际中很采用。
4.2用四极法没量土壤的电阻率
四极法测得的土壤电阻率，与电极间的距离a有关，当a不大时所测得的电阻率，仅为大地表层的电阻率，其反映的深度随a的增大而增加。一般测得的 值是反映0.75a深处的数值。
具有四个端头的接地电阻测量仪，均可用于按四极法测量土壤的电阻率。
用四极法测量土壤电阻率时，电极可用四根直径2cm左右，长0.5-1.0m的圆钢或钢管作电极，考虑到接地装置的实际散流应，极间距离可选取20m左右，埋深应小于极间距离的。测量变电所的值时，取3-4点以上测效量数的平均值作为测量值。
用以上方法测出的土壤电阻率，不一定是一年中的最大值，所以应按下式进行校正。
（1）对于以运行的变电所测土壤电阻率时，因电流要受到地中水平接地体的影响，因而测量时要找土质相同的远离接地网的地方进行。
（2）为了全面的了解电阻率的水平方向的分布情况，要在被测试的内找不同的4-6点进行测量。
（3）为了了解土壤的分层情况应改变几种不同的a值进行测量，比如a=10、20、30、50m等。
（4）测土壤电阻率时尽量避开地下的管道等，以免影响测试结果。
（5）不要在雨后土壤较湿时测土壤电阻率。
5 结论
土壤電阻率的大小直接关系到接地装置接地电阻的大小，是接地计算中一个重要的参数。而它又是一个不易确定的量，主要受土壤中导电离子的浓度、土壤中的含水量、土质、季节因素、温度及土壤的致密性等因素的影响。采用四极法测量土壤电阻率较理想且常用。
参考文献：
（1）李景禄，实用电力接地技术[M]，北京，中国电力出版社，2002.1
（2）李景禄等，高压电气设备试验与状态诊断，中国水利水电出版社，2008.7
作者 马跃虎，男，生于1981年4月，电气试验技师，从事电气设备高压试验专业技术工作。