一種用于凍土與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于凍土與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法，包括以下步驟：建立水平雙層土壤分層模型；打入多個(gè)深度合適的垂直接地極；采用多通道接地電阻測(cè)量裝置測(cè)量一組接地電阻值Rc；計(jì)算出對(duì)應(yīng)深度的電阻率值；根據(jù)ρ?l曲線判斷是否為兩層模型；當(dāng)土壤為兩層模型時(shí)，采用垂直接地極位于上層土壤的水平兩層土壤接地電阻等效計(jì)算公式計(jì)算土壤參數(shù)；判斷計(jì)算結(jié)果是否合理，合理表示測(cè)量值正確。本發(fā)明測(cè)試方法適用于各種地形和接地網(wǎng)，避免增加極間距或頻繁增加接地極深度，測(cè)試方便，測(cè)量精確，極大地減少了工作量。
【專利說明】
-種用于凍±與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及±壤接地電阻測(cè)試領(lǐng)域，特別設(shè)及一種用于凍±與覆雪環(huán)境的接地電 阻測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在防雷與接地工程中，要進(jìn)行必要的±壤電阻率與接地電阻的測(cè)量。±壤電 阻率是進(jìn)行接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，而接地電阻又是接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的終極目的，因此運(yùn) 兩個(gè)參數(shù)非常重要。采用目前的方法，在進(jìn)行±壤電阻率和接地電阻測(cè)量時(shí)，都是將±壤視 為均勻±壤，測(cè)得的電阻率值是該地區(qū)±壤的視在電阻率值，也就是勻一電阻率值，并不能 反映該±壤真實(shí)值。一旦上層±壤性質(zhì)發(fā)生變化，如覆雪、冰凍、回填±、浸水、高溫等，將對(duì) 接地電阻與±壤電阻率產(chǎn)生巨大的影響，原來所測(cè)量的接地電阻值將產(chǎn)生巨大變化。
[0003] 對(duì)于非均勻±壤，特別是覆雪、冰凍±壤，在融化后，接地電阻將發(fā)生明顯變化。如 何在覆雪、冰凍條件下測(cè)量出冰雪融化后的真實(shí)接地電阻，是防雷與接地檢測(cè)人員面臨的 一個(gè)難題。在冬季，有許多的建設(shè)工程需要進(jìn)行防雷的竣工驗(yàn)收檢測(cè)，特別是±壤冰凍與覆 雪時(shí)所測(cè)量出來的結(jié)果不是真實(shí)±壤條件下的接地電阻。
[0004] 現(xiàn)有確定±壤分層模型和接地電阻的方法大多是基于四極法的測(cè)量數(shù)據(jù)來確定 ±壤分層結(jié)構(gòu)，或者基于Ξ極法來判斷±壤是否存在分層現(xiàn)象并初步確定近似分層模型的 ±壤參數(shù)。運(yùn)些技術(shù)存在W下缺點(diǎn)：四極法測(cè)量±壤電阻率時(shí)要增大極間距，測(cè)量時(shí)存在地 形滿足不了測(cè)量極間距要求的情況;Ξ極法測(cè)量接地電阻時(shí)要增大接地極深度，測(cè)量一次 增加一次電極深度，測(cè)量工作量很大且會(huì)帶來大的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于凍±與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方 法，所述測(cè)試方式適用于各種地形和接地網(wǎng)，避免增加極間距或頻繁增加接地極深度，測(cè)試 方便，測(cè)量精確，極大地減少了工作量。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種用于凍±與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法，包括W下步驟：
[000引建立水平雙層±壤分層模型；
[0009] 根據(jù)測(cè)量需要，打入多個(gè)深度合適的垂直接地極；
[0010] 采用多通道接地電阻測(cè)量裝置測(cè)量一組接地電阻值Rc;
[0011] 根據(jù)測(cè)量的接地電阻值Rc和公式
十算出對(duì)應(yīng)深度的電阻率值，式 中，壤電阻率值，Rc-現(xiàn)慢的接地電阻值，^接地極深度，r-接地極半徑；
[0012] 根據(jù)P-1曲線判斷是否為兩層模型，P-1曲線是為橫坐標(biāo)軸，P為縱坐標(biāo)軸的表 示±壤電阻率隨±壤深度增加的變化關(guān)系曲線，當(dāng)測(cè)量的P-1曲線較平滑，且隨著1的增加， P的變化很小，甚至趨于加寸，判斷此時(shí)±壤為兩層模型；
[0013] 當(dāng)±壤為兩層模型時(shí)，采用垂直接地極位于上層±壤的水平兩層±壤接地電阻等 效計(jì)算公式
計(jì)算±壤參數(shù)，式中，Rj-計(jì)算的接地電阻值，P1 上層上壤電阻率值a-接地極深度，d-接地極直徑，h-上層±壤厚度，K-反射系數(shù)；
[0014] 判斷計(jì)算結(jié)果是否合理，將反演計(jì)算結(jié)果(化、h)代入公苗
中，對(duì)比在不同±壤深度下計(jì)算的接地電阻值與測(cè)量的接地電阻值，若對(duì)比誤差在工程允 許范圍內(nèi)則合理，反之則不合理，合理表示測(cè)量值正確。
[0015] 進(jìn)一步的，打入的垂直接地極為3個(gè)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:可測(cè)量多層±壤條件下的接地電阻;可判 斷±壤是否均勻并計(jì)算出非均勻兩層±壤參數(shù)，避免了現(xiàn)有方案實(shí)施時(shí)，四極法頻繁增加 極間距、打入接地極的地形不便，Ξ極法多次增加接地極深度帶來的誤差，極大的提高了工 作效率;本發(fā)明計(jì)算所采用的等效公式計(jì)算量相對(duì)較小，避免了因截?cái)嗲蠛蛶淼恼`差，減 少了計(jì)算工作量。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明一種用于凍±與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法的測(cè)試流程圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明一種用于凍±與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法的測(cè)試原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明提供的一種用于 凍±與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法是在Ξ極法基礎(chǔ)上，增加多個(gè)接地極并依次打入不同 深度，得到接地電阻在不同±壤深度下測(cè)試數(shù)據(jù)，然后利用該數(shù)據(jù)和后續(xù)的算法反演出真 實(shí)±壤下接地電阻的參數(shù)。
[0020] 如圖1所示，先建立水平雙層±壤的分層模型，根據(jù)測(cè)量需要，打入多個(gè)深度合適 的垂直接地極，采用自主研發(fā)的多通道接地電阻測(cè)量裝置測(cè)量一組接地電阻值;根據(jù)測(cè)量 的接地電阻值和公式(1)計(jì)算出對(duì)應(yīng)深度的電阻率值，并根據(jù)P-1曲線判斷是否為兩層模型 (P-1曲線是為橫坐標(biāo)軸，P為縱坐標(biāo)軸的表示±壤電阻率隨±壤深度增加的變化關(guān)系曲 線兩層模型，若為兩層模型，則P-1曲線較平滑，隨著1增加，P的變化很小，甚至趨于0)。根據(jù) P-1數(shù)據(jù)做出變化曲線圖，并根據(jù)圖形顯示結(jié)果判斷±壤是否為兩層±壤，若為兩層±壤則 利用公式(2)和至少3組Rj-1數(shù)據(jù)計(jì)算出結(jié)果Pi、P2、h;若判斷為兩層模型則利用垂直接地極 位于上層±壤的水平兩層±壤接地電阻等效計(jì)算公式來計(jì)算±壤參數(shù);判斷計(jì)算結(jié)果是否 合理(將Pi、P2、h代入公式(2)，利用余下Rc-1測(cè)量數(shù)據(jù)驗(yàn)證，若結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，則為 合理），確定最終計(jì)算結(jié)果，合理則表示該結(jié)果為兩層±壤的參數(shù)，不合理則表示與水平兩 層模型不符。
[0021] U)
[0022]
口）
[0023] 公式(2)的推導(dǎo)過程為:在利用Ξ極法測(cè)量?jī)蓪铀椒謱印廊罆r(shí)，當(dāng)接地極未穿過 上層±壤時(shí)的接地電阻值按公式(3)進(jìn)行計(jì)算。但是運(yùn)個(gè)公式存在著不足之處，其中含有無 窮項(xiàng)級(jí)數(shù)，不便于計(jì)算。在雙層±壤中，與地面齊平的半球接地極的接地電阻計(jì)算公式如公 式(4)所示：
[0024]
(3)
[0025] 公式（2)、（3)中，Rj-計(jì)算的接地電阻值，化上層±壤電阻率值，1-接地極深度，d- 接地極直徑，h-上層±壤厚度，K-反射系數(shù)
[0026] 巧）
[0027] Rb-處于雙層±壤中上層±壤內(nèi)的半球接地極接地電阻（Q)，r-半球接地極的半 徑，單位(m)。
[00%]假設(shè)有一根垂直接地極長(zhǎng)度為1、直徑為d，該接地極埋設(shè)在兩層水平±壤的上層 ±壤內(nèi)，表層±壤的電阻率為P1，下層±壤的電阻率為P2。對(duì)垂直接地極做一個(gè)假設(shè)等效，等 效成一等值半球電極，代入公式(4)計(jì)算等值半球電極的接地電阻值。
[0029] 令公式(3)和式(4)右邊多項(xiàng)式相等，當(dāng)反射系數(shù)Κ^Ο時(shí)，求解得出均勻±壤時(shí)該 垂直接地極對(duì)應(yīng)的等值半球電極的等值半徑r。經(jīng)求解可得：
[0030] (5)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于凍土與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟： 建立水平雙層土壤分層模型； 根據(jù)測(cè)量需要，打入多個(gè)深度合適的垂直接地極； 采用多通道接地電阻測(cè)量裝置測(cè)量一組接地電阻值Rc; 根據(jù)測(cè)量的接地電阻值Rc和計(jì)算出對(duì)應(yīng)深度的電阻率值，式中，P- 土壤電阻率值，Rc-測(cè)量的接地電阻值，1-接地極深度，r-接地極半徑； 根據(jù)P-1曲線判斷是否為兩層模型，P-1曲線是以1為橫坐標(biāo)軸，P為縱坐標(biāo)軸的表示土 壤電阻率隨土壤深度增加的變化關(guān)系曲線，當(dāng)測(cè)量的P-1曲線較平滑，且隨著1的增加，P的 變化很小，甚至趨于〇時(shí)，判斷此時(shí)土壤為兩層模型； 當(dāng)土壤為兩層模型時(shí)，采用垂直接地極位于上層土壤的水平兩層土壤接地電阻等效計(jì):計(jì)算土壤參數(shù)，式中，Rj-計(jì)算的接地電阻值，Pi上層土 壤電阻率值，1-接地極深度，d-接地極直徑，h-上層土壤厚度，K-反射系數(shù)； 判斷計(jì)算結(jié)果是否合理，將反演計(jì)算結(jié)果(Puh)代入公式中，對(duì)比在不同土壤深度下計(jì)算的接地電阻值與測(cè)量的接地電阻值，若對(duì)比誤差在工程允 許范圍內(nèi)則合理，反之則不合理，合理表示測(cè)量值正確。2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于凍土與覆雪環(huán)境的接地電阻測(cè)試方法，其特征在于，打 入的垂直接地極為3個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01R27/20GK105823932SQ201610139709
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】郭在華, 趙文治, 劉俊, 向亞飛
【申請(qǐng)人】成都信息工程大學(xué)