一種用于凍土與覆雪環境的接地電阻測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于凍土與覆雪環境的接地電阻測試方法，包括以下步驟：建立水平雙層土壤分層模型；打入多個深度合適的垂直接地極；采用多通道接地電阻測量裝置測量一組接地電阻值Rc；計算出對應深度的電阻率值；根據ρ?l曲線判斷是否為兩層模型；當土壤為兩層模型時，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算公式計算土壤參數；判斷計算結果是否合理，合理表示測量值正確。本發明測試方法適用于各種地形和接地網，避免增加極間距或頻繁增加接地極深度，測試方便，測量精確，極大地減少了工作量。
【專利說明】
-種用于凍±與覆雪環境的接地電阻測試方法
技術領域
[0001] 本發明設及±壤接地電阻測試領域，特別設及一種用于凍±與覆雪環境的接地電 阻測試方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在防雷與接地工程中，要進行必要的±壤電阻率與接地電阻的測量。±壤電 阻率是進行接地系統設計的重要依據，而接地電阻又是接地系統設計的終極目的，因此運 兩個參數非常重要。采用目前的方法，在進行±壤電阻率和接地電阻測量時，都是將±壤視 為均勻±壤，測得的電阻率值是該地區±壤的視在電阻率值，也就是勻一電阻率值，并不能 反映該±壤真實值。一旦上層±壤性質發生變化，如覆雪、冰凍、回填±、浸水、高溫等，將對 接地電阻與±壤電阻率產生巨大的影響，原來所測量的接地電阻值將產生巨大變化。
[0003] 對于非均勻±壤，特別是覆雪、冰凍±壤，在融化后，接地電阻將發生明顯變化。如 何在覆雪、冰凍條件下測量出冰雪融化后的真實接地電阻，是防雷與接地檢測人員面臨的 一個難題。在冬季，有許多的建設工程需要進行防雷的竣工驗收檢測，特別是±壤冰凍與覆 雪時所測量出來的結果不是真實±壤條件下的接地電阻。
[0004] 現有確定±壤分層模型和接地電阻的方法大多是基于四極法的測量數據來確定 ±壤分層結構，或者基于Ξ極法來判斷±壤是否存在分層現象并初步確定近似分層模型的 ±壤參數。運些技術存在W下缺點：四極法測量±壤電阻率時要增大極間距，測量時存在地 形滿足不了測量極間距要求的情況;Ξ極法測量接地電阻時要增大接地極深度，測量一次 增加一次電極深度，測量工作量很大且會帶來大的誤差。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種用于凍±與覆雪環境的接地電阻測試方 法，所述測試方式適用于各種地形和接地網，避免增加極間距或頻繁增加接地極深度，測試 方便，測量精確，極大地減少了工作量。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
[0007] -種用于凍±與覆雪環境的接地電阻測試方法，包括W下步驟：
[000引建立水平雙層±壤分層模型；
[0009] 根據測量需要，打入多個深度合適的垂直接地極；
[0010] 采用多通道接地電阻測量裝置測量一組接地電阻值Rc;
[0011] 根據測量的接地電阻值Rc和公式
十算出對應深度的電阻率值，式 中，壤電阻率值，Rc-現慢的接地電阻值，^接地極深度，r-接地極半徑；
[0012] 根據P-1曲線判斷是否為兩層模型，P-1曲線是為橫坐標軸，P為縱坐標軸的表 示±壤電阻率隨±壤深度增加的變化關系曲線，當測量的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±壤為兩層模型；
[0013] 當±壤為兩層模型時，采用垂直接地極位于上層±壤的水平兩層±壤接地電阻等 效計算公式
計算±壤參數，式中，Rj-計算的接地電阻值，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；
[0014] 判斷計算結果是否合理，將反演計算結果(化、h)代入公苗
中，對比在不同±壤深度下計算的接地電阻值與測量的接地電阻值，若對比誤差在工程允 許范圍內則合理，反之則不合理，合理表示測量值正確。
[0015] 進一步的，打入的垂直接地極為3個。
[0016] 與現有技術相比，本發明的有益效果是:可測量多層±壤條件下的接地電阻;可判 斷±壤是否均勻并計算出非均勻兩層±壤參數，避免了現有方案實施時，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;本發明計算所采用的等效公式計算量相對較小，避免了因截斷求和帶來的誤差，減 少了計算工作量。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明一種用于凍±與覆雪環境的接地電阻測試方法的測試流程圖。
[0018] 圖2是本發明一種用于凍±與覆雪環境的接地電阻測試方法的測試原理圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的說明。本發明提供的一種用于 凍±與覆雪環境的接地電阻測試方法是在Ξ極法基礎上，增加多個接地極并依次打入不同 深度，得到接地電阻在不同±壤深度下測試數據，然后利用該數據和后續的算法反演出真 實±壤下接地電阻的參數。
[0020] 如圖1所示，先建立水平雙層±壤的分層模型，根據測量需要，打入多個深度合適 的垂直接地極，采用自主研發的多通道接地電阻測量裝置測量一組接地電阻值;根據測量 的接地電阻值和公式(1)計算出對應深度的電阻率值，并根據P-1曲線判斷是否為兩層模型 (P-1曲線是為橫坐標軸，P為縱坐標軸的表示±壤電阻率隨±壤深度增加的變化關系曲 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 P-1數據做出變化曲線圖，并根據圖形顯示結果判斷±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數據計算出結果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±壤接地電阻等效計算公式來計算±壤參數;判斷計算結果是否 合理(將Pi、P2、h代入公式(2)，利用余下Rc-1測量數據驗證，若結果在誤差允許范圍內，則為 合理），確定最終計算結果，合理則表示該結果為兩層±壤的參數，不合理則表示與水平兩 層模型不符。
[0021] U)
[0022]
口）
[0023] 公式(2)的推導過程為:在利用Ξ極法測量兩層水平分層±壤時，當接地極未穿過 上層±壤時的接地電阻值按公式(3)進行計算。但是運個公式存在著不足之處，其中含有無 窮項級數，不便于計算。在雙層±壤中，與地面齊平的半球接地極的接地電阻計算公式如公 式(4)所示：
[0024]
(3)
[0025] 公式（2)、（3)中，Rj-計算的接地電阻值，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
[0026] 巧）
[0027] Rb-處于雙層±壤中上層±壤內的半球接地極接地電阻（Q)，r-半球接地極的半 徑，單位(m)。
[00%]假設有一根垂直接地極長度為1、直徑為d，該接地極埋設在兩層水平±壤的上層 ±壤內，表層±壤的電阻率為P1，下層±壤的電阻率為P2。對垂直接地極做一個假設等效，等 效成一等值半球電極，代入公式(4)計算等值半球電極的接地電阻值。
[0029] 令公式(3)和式(4)右邊多項式相等，當反射系數Κ^Ο時，求解得出均勻±壤時該 垂直接地極對應的等值半球電極的等值半徑r。經求解可得：
[0030] (5)
【主權項】
1. 一種用于凍土與覆雪環境的接地電阻測試方法，其特征在于，包括以下步驟： 建立水平雙層土壤分層模型； 根據測量需要，打入多個深度合適的垂直接地極； 采用多通道接地電阻測量裝置測量一組接地電阻值Rc; 根據測量的接地電阻值Rc和計算出對應深度的電阻率值，式中，P- 土壤電阻率值，Rc-測量的接地電阻值，1-接地極深度，r-接地極半徑； 根據P-1曲線判斷是否為兩層模型，P-1曲線是以1為橫坐標軸，P為縱坐標軸的表示土 壤電阻率隨土壤深度增加的變化關系曲線，當測量的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，判斷此時土壤為兩層模型； 當土壤為兩層模型時，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:計算土壤參數，式中，Rj-計算的接地電阻值，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； 判斷計算結果是否合理，將反演計算結果(Puh)代入公式中，對比在不同土壤深度下計算的接地電阻值與測量的接地電阻值，若對比誤差在工程允 許范圍內則合理，反之則不合理，合理表示測量值正確。2. 如權利要求1所述的一種用于凍土與覆雪環境的接地電阻測試方法，其特征在于，打 入的垂直接地極為3個。
【文檔編號】G01R27/20GK105823932SQ201610139709
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】郭在華, 趙文治, 劉俊, 向亞飛
【申請人】成都信息工程大學