浅谈影响土壤电阻率的因素及降阻方法

２０１　７年第０６期　（总第３９３期）　嘲　南堑搏　金建　（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅＮｔＯ．ｙＮＯＯ６．２０１　７　３９３）　．浅谈影响土壤电阻率的因素及降阻方法　张军柴岩红屈疆　（乌鲁木齐市气象局，乌鲁木齐８３０００２）　摘要：通过在日常防雷装置检测工作中的实践并参考《建筑物防雷设计规范》（ＧＢ　５００５７—２０１０）、《乌鲁木　齐市防雷减灾管理条例》及《建筑物防雷装置检测技术规范》（ＧＢ／Ｔ　２１４３１—２００８），学习和综合分析了影响　土壤电阻率的主要因素，归纳和总结了减小土壤电阻率的主要方法及其在不同情形下的优缺点。　关键词：土壤电阻率；影响因素；降阻方法；防雷装置检测；防雷设计　文献标识码：Ａ　中图分类号：Ｐ２　文章编号：１００９－２３７４（２０１７）０６—００２０－０２　ＤＯＩ：１０．１３５３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１１—４４０６／ｎ．２０１７．０６．０１０　土壤电阻率是在日常的防雷接地工程中经常会用到　的一个参数，它的大小将直接影响接地工程中接地装置　的接地电阻阻值、地网地面电位分布及接触电压和跨步　电压等。其中接地电阻的阻值大ｄ，Ｎ是衡量工程中接地　情况是否符合防雷安全规范要求的重要指标之一，因此　对于工程中接地装置来说，接地电阻的阻值当然越小越　好，这是由于接地电阻越小，其散流则越快，相对应的　跨步电压以及接触电压的值也会越小。换言之，土壤电　阻率对接地电阻大小起着决定性的作用，因此在日常设　计接地电阻装置时，通过对测量的土壤电阻率进行分析　研究，找出影响土壤电阻率的主要因素，同时认识和掌　握如何降低土壤电阻率的措施就显得尤为重要，这也对　合理设计接地电阻装置起着决定性的作用，具有非常重　要的意义。本文就影响土壤电阻率的因素和如何降低土　壤电阻率的具体方法进行分析论述。　般来讲，随着土壤温度的升高，电阻率会下降；而随着　１土壤电阻率（Ｐ）的主要影响因素　众所周知，土壤由于其颗粒本身带有电荷，并吸附了　一定数量的离子，所以在日常工作中我们把土看作是一种　多介的电解质，具有一定的导电能力，在外加电场的作用　下就会发生导电现象。所以土壤电阻率（ｐ）并不是一个　恒定不变的值，通过研究发现影响土壤电阻率（ｐ）的因　素有许多，本文主要从以下方面进行介绍：　１．１土壤类型的影响　不同的土壤类型其电阻率也有明显的差异。在现代　防雷工程设计等工作中可以根据不同的土壤质地粗略地　估计土壤电阻率，从而实现有效的防雷电阻接地装置的　设计。　土壤温度的下降，电阻率会上升，尤其是当土壤温度降　Ｎｏ．口Ｃ以下后，土壤中的水分发生冻结现象，即形成冻土　（在气象观测中称为冻土）后，土壤电阻率会出现明显　的增大现象。　１．５土壤密实程度的影响　土壤的密实程度与接地工程中接地极是否紧密接触　有着密切的联系，从而影响土壤电阻率。因此，在实际　施工过程中对于土壤的颗粒不够紧密的情况，一般会采　取将接地体四周土壤夯实或将管型接地极打入地下的方　法进行处理，从而减小土壤电阻率。　１，６季节因素的影响　对于土壤电阻率来讲，季节变化的影响主要就是土　壤的温度、含水量即土壤湿度的变化影响。季节变化对　于土壤电阻率而言，最主要的影响因素是降水、温度。　在雨季，液态降水会迅速渗入地表，使土壤的电阻　率随着降水的渗透深度的变化而不断降低，这种变化对　于深层土壤的电阻率变化最不明显。在寒冷的冬季，由　于土壤温度的不断下降，造成含有水分的土壤发生冻结　现象，一般土壤的冻结深度会随着时间的推移有明显的　滞后，这样就使得地表层土壤的电阻率明显高于深层土　壤，从而让均匀的土壤结构发生改变，改变后的不均匀　土壤结构就会引起土壤电阻率的改变。　其实对于土壤电阻率来说，不同覆盖类型的土壤其　电阻率的差异也很明显，比如草地大于林地等，这些对　土壤电阻率影响不大的因子不再赘述。　２降低土壤电阻率的具体方法　在实际工程施工过程中，因为土壤电阻率的高低将　会直接影响工程接地电阻的大小，为了符合防雷安全规　范要求，工程中要求土壤电阻率越小越好，那么在各类　施工过程中出现土壤电阻率较高的情况时，我们可以根　据不同的情况采取相应的方法来降低土壤电阻率，本文　１．２土壤含水量的影响　实践证明，土壤含水量越高，土壤的导电性能就越　强，相对应的土壤电阻率就越小；反之就越大，这就是　接地电阻随土壤湿度变化的规律。　１．３土壤化学成分的影响　当进行测量的土壤中含有盐、酸等化学成分时，土　壤的电阻率会明显偏小，有时候会利用这一种特性来进　行土壤的改善。　１．４土壤温度的影响　土壤电阻率的大小受温度的影响也是比较大的，一　一主要分以下八种降低土壤电阻的方法进行介绍：　２．１土壤局部代替法　更换高电导率的土壤是我们日常降低土壤电导率的　主要方法之一，就是将现有电阻率大的土层用电阻率较　小的泥土（如黏土、黑土及砂质黏土等）来代替，填入　２０一　接地坑中。这种方法所替换的范围主要有：　（１）接地体　周围０．５ｍ范围内；　（２）接地体的三分之一处。这种方法　的缺点是实施过程所耗费的人力、时间都非常大，但是　对高电阻率土壤来说，获得的降阻效果是比较明显的。　在实际的工程中采用这种方法时，一般采用的是局　部换土方法，例如将金属屑、盐等掺拌在部分土壤中，　这种方法就比整体换土方法更具有可操作性和价格低廉　等优点，缺点是这部分材料容易在土壤中流失，降阻效　果持续时间偏短。　在选取土壤的置换材料时要注意两个方面：　（１）所　选取的材料要能够与接地体以及原来的土壤紧密接触；　（２）所选取的材料一定不能是酸性的，而是选取一些中　性或者碱性的材料，主要是为了防止长时间与接地体混　稳定；　（２）现场使用降阻剂施工时，一定要使降阻剂均　匀地撒在接地体的四周，填埋的深度一般保证在０．６ｍ以　下，然后再用细土回填夯实接地体周围；　（３）在冬季，　许多土壤冻结明显的地区，在使用降阻剂的同时，要充　分考虑到当地的土壤冻土层最大厚度，从而达到有效的　降阻。　２．５多支外引式接地装置　这是一种将接地体集中布置于电气装置区外的某一　点的接地体。这种方法适用于土壤电阻率很高的地区或　在遇到接地装置附近有不会冻结的河流、湖泊等情况。　但它的主要缺点是既不可靠也不安全。　在使用这种方法时要格外注意设计、安装过程中，　定要充分考虑到连接到接地装置的接地极干线其本身　一合发生腐蚀，从而导致接地电阻增加，缩短使用寿命的　现象发生。　２．２土壤的化学处理　所谓的土壤化学处理就是指在接地体的周围一定范　围内的土壤里掺入一些特殊的化学物质，常用的有炉　灰、木炭、电石渣、实用（或工业）用盐、石灰等，通　过改变土壤性质以达到提高土壤导电能力的效果。　采用这种化学方法时，相对不同质地的土壤其降阻　效果也各不相同，这种降阻方法魄优点是：工程造价较　低廉、降阻效果明显。其缺点是：土壤经过人工化学处　理后，不但会使其接地体的热稳定性能有明显下降，而　且还会加快接地体的腐蚀速度，造成接地体的使用年限　明显缩短等。因此在实际施工过程中，这种方法是在没　有更好的降阻办法的特殊情况下，才会采用的一种备用　降阻方法。　２．３接地极深埋法　这种方法适用于土壤地表的电阻率很大而地下土壤　深处或其他非土壤介质的电阻率很小的情况，这种方法　在施工时可以参考当地的土壤最大冻结深度，将接地极　接入深度大于当地的土壤最大冻结深度，这样就可以不　再考虑土壤冻结的情况了。但是这种方法对地貌的要求　比较高，对于土壤层结构比较复杂的地域，尤其是山地　多岩、岩石地带或深岩地区的降阻效果不但不明显，还　会造成施工时土方量偏大、施工困难、造价偏高等情况　的发生。　２．４使用降阻剂　降阻剂是一种含有大量氧化物的金属混合物，在遇　到水分后就会电离出大量的离子，导电能力很强。在前　面提到的局部更换土壤的方法，虽然具有施工简便，价　格低廉等各种优点，但是由于在选用的置换材料：盐、　木炭粉等却在土壤中非常容易流失，导致降阻效果不长　久，因此，在工程应用中常采用在接地极四周使用降阻　剂的方法，利用降阻剂在土壤中的扩散和渗透作用，提　高土壤中导电离子的浓度，增强土壤的导电能力，从而　实现减小土壤电阻率的目的。　在使用降阻剂时要注意以下三点：　（１）选取合适的　降阻剂。目前市面上的降阻剂种类繁多，在选用时要注　意其自身的电阻率一定是非常小的，而且其本身对接地　体的腐蚀率也应该是很低的。另外一个方面就是其不具　有任何毒性，对周围环境和土壤不会造成任何污染。还　有一个最主要考虑的方面是其达到的降阻效果应该长效　的电阻影响，因此使用这种方法时，一般建议将外引式　接地极干线的长度控制在１００ｍ以内。　２．６充分利用自然接地介质　在施工地要充分利用建筑物或者其他与水接触的金　属体等作为自然接地，也可以利用水源，选择将钢筋混　凝土结构里的许多钢筋网中的纵横交叉点进行焊接，并　与接地网连接起来。注意要将接地装置尽可能地铺设在　流速不大之处或者静水之中，然后加以固定。　２．７采取水平接地体伸长法　在实际工作中发现，我们使水平接地体的长度不断　增加，电感的影响也会随之不断增大，从而使冲击系数　发生变化，而当接地体达到一定长度后，无论再怎样改　变其长度，冲击接地电阻也不会再下降。所以在实际应　用中，许多时候可以采取水平接地体伸长的方法来进行　降阻。　施工时，只要根据土壤电阻率的大小，确定接地体　的有效长度就可以得到理想的降阻效果。　２．８污水引入和深井接地法　在工程的实际施工过程中，有时候为了降低接地体　周围土壤的电阻率，我们可以采用将污水引到埋设接地　体处，这时接地体需采用钢管，并每隔５００ｐｘ钻一直径为　５ｍｍ的小孔，使水渗入土中，有条件的还可以采用深井接　地法。用钻机钻孔（亦可用勘探钻孔）直接把钢管接地　极打入井孔后，向管内、井内灌注泥浆的方法。　３结语　在工程施工现场的实际应用中，降低土壤电阻率的　方法还有许多，这里就不再一一叙述。在实际的工程　中，降低土壤电阻率的具体实施是一个攻坚克难的复杂　过程，不但要充分了解当地的气候状况、水文条件、土　壤质地、地貌地形等，还需要我们根据测得的土壤电阻　率进行综合的判断分析，因地制宜地制定操作性强、经　济投资适度、性价比高、效果持久的降阻方法，从而使　工程符合防雷安全规范要求。　参考文献　【１】建筑物防雷设计规范（ＧＢ　５００５７—９４）【ｓ】．　［２】乌鲁木齐市防雷减灾管理条例［ｓ】．　作者简介：张军（１９８２一），男，陕西人，鸟鲁木齐　市气象局工程师，研究方向：气象探测。　（责任编辑：黄银芳）　一２１—