一种用于冻土与覆雪环境的接地电阻测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于冻土与覆雪环境的接地电阻测试方法，包括以下步骤：建立水平双层土壤分层模型；打入多个深度合适的垂直接地极；采用多通道接地电阻测量装置测量一组接地电阻值Rc；计算出对应深度的电阻率值；根据ρ?l曲线判断是否为两层模型；当土壤为两层模型时，采用垂直接地极位于上层土壤的水平两层土壤接地电阻等效计算公式计算土壤参数；判断计算结果是否合理，合理表示测量值正确。本发明测试方法适用于各种地形和接地网，避免增加极间距或频繁增加接地极深度，测试方便，测量精确，极大地减少了工作量。
【专利说明】
-种用于冻±与覆雪环境的接地电阻测试方法
技术领域
[0001] 本发明设及±壤接地电阻测试领域，特别设及一种用于冻±与覆雪环境的接地电 阻测试方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在防雷与接地工程中，要进行必要的±壤电阻率与接地电阻的测量。±壤电 阻率是进行接地系统设计的重要依据，而接地电阻又是接地系统设计的终极目的，因此运 两个参数非常重要。采用目前的方法，在进行±壤电阻率和接地电阻测量时，都是将±壤视 为均匀±壤，测得的电阻率值是该地区±壤的视在电阻率值，也就是匀一电阻率值，并不能 反映该±壤真实值。一旦上层±壤性质发生变化，如覆雪、冰冻、回填±、浸水、高溫等，将对 接地电阻与±壤电阻率产生巨大的影响，原来所测量的接地电阻值将产生巨大变化。
[0003] 对于非均匀±壤，特别是覆雪、冰冻±壤，在融化后，接地电阻将发生明显变化。如 何在覆雪、冰冻条件下测量出冰雪融化后的真实接地电阻，是防雷与接地检测人员面临的 一个难题。在冬季，有许多的建设工程需要进行防雷的竣工验收检测，特别是±壤冰冻与覆 雪时所测量出来的结果不是真实±壤条件下的接地电阻。
[0004] 现有确定±壤分层模型和接地电阻的方法大多是基于四极法的测量数据来确定 ±壤分层结构，或者基于Ξ极法来判断±壤是否存在分层现象并初步确定近似分层模型的 ±壤参数。运些技术存在W下缺点：四极法测量±壤电阻率时要增大极间距，测量时存在地 形满足不了测量极间距要求的情况;Ξ极法测量接地电阻时要增大接地极深度，测量一次 增加一次电极深度，测量工作量很大且会带来大的误差。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于冻±与覆雪环境的接地电阻测试方 法，所述测试方式适用于各种地形和接地网，避免增加极间距或频繁增加接地极深度，测试 方便，测量精确，极大地减少了工作量。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0007] -种用于冻±与覆雪环境的接地电阻测试方法，包括W下步骤：
[000引建立水平双层±壤分层模型；
[0009] 根据测量需要，打入多个深度合适的垂直接地极；
[0010] 采用多通道接地电阻测量装置测量一组接地电阻值Rc;
[0011] 根据测量的接地电阻值Rc和公式
十算出对应深度的电阻率值，式 中，壤电阻率值，Rc-现慢的接地电阻值，^接地极深度，r-接地极半径；
[0012] 根据P-1曲线判断是否为两层模型，P-1曲线是为横坐标轴，P为纵坐标轴的表 示±壤电阻率随±壤深度增加的变化关系曲线，当测量的P-1曲线较平滑，且随着1的增加， P的变化很小，甚至趋于加寸，判断此时±壤为两层模型；
[0013] 当±壤为两层模型时，采用垂直接地极位于上层±壤的水平两层±壤接地电阻等 效计算公式
计算±壤参数，式中，Rj-计算的接地电阻值，P1 上层上壤电阻率值a-接地极深度，d-接地极直径，h-上层±壤厚度，K-反射系数；
[0014] 判断计算结果是否合理，将反演计算结果(化、h)代入公苗
中，对比在不同±壤深度下计算的接地电阻值与测量的接地电阻值，若对比误差在工程允 许范围内则合理，反之则不合理，合理表示测量值正确。
[0015] 进一步的，打入的垂直接地极为3个。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:可测量多层±壤条件下的接地电阻;可判 断±壤是否均匀并计算出非均匀两层±壤参数，避免了现有方案实施时，四极法频繁增加 极间距、打入接地极的地形不便，Ξ极法多次增加接地极深度带来的误差，极大的提高了工 作效率;本发明计算所采用的等效公式计算量相对较小，避免了因截断求和带来的误差，减 少了计算工作量。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明一种用于冻±与覆雪环境的接地电阻测试方法的测试流程图。
[0018] 图2是本发明一种用于冻±与覆雪环境的接地电阻测试方法的测试原理图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。本发明提供的一种用于 冻±与覆雪环境的接地电阻测试方法是在Ξ极法基础上，增加多个接地极并依次打入不同 深度，得到接地电阻在不同±壤深度下测试数据，然后利用该数据和后续的算法反演出真 实±壤下接地电阻的参数。
[0020] 如图1所示，先建立水平双层±壤的分层模型，根据测量需要，打入多个深度合适 的垂直接地极，采用自主研发的多通道接地电阻测量装置测量一组接地电阻值;根据测量 的接地电阻值和公式(1)计算出对应深度的电阻率值，并根据P-1曲线判断是否为两层模型 (P-1曲线是为横坐标轴，P为纵坐标轴的表示±壤电阻率随±壤深度增加的变化关系曲 线两层模型，若为两层模型，则P-1曲线较平滑，随着1增加，P的变化很小，甚至趋于0)。根据 P-1数据做出变化曲线图，并根据图形显示结果判断±壤是否为两层±壤，若为两层±壤则 利用公式(2)和至少3组Rj-1数据计算出结果Pi、P2、h;若判断为两层模型则利用垂直接地极 位于上层±壤的水平两层±壤接地电阻等效计算公式来计算±壤参数;判断计算结果是否 合理(将Pi、P2、h代入公式(2)，利用余下Rc-1测量数据验证，若结果在误差允许范围内，则为 合理），确定最终计算结果，合理则表示该结果为两层±壤的参数，不合理则表示与水平两 层模型不符。
[0021] U)
[0022]
口）
[0023] 公式(2)的推导过程为:在利用Ξ极法测量两层水平分层±壤时，当接地极未穿过 上层±壤时的接地电阻值按公式(3)进行计算。但是运个公式存在着不足之处，其中含有无 穷项级数，不便于计算。在双层±壤中，与地面齐平的半球接地极的接地电阻计算公式如公 式(4)所示：
[0024]
(3)
[0025] 公式（2)、（3)中，Rj-计算的接地电阻值，化上层±壤电阻率值，1-接地极深度，d- 接地极直径，h-上层±壤厚度，K-反射系数
[0026] 巧）
[0027] Rb-处于双层±壤中上层±壤内的半球接地极接地电阻（Q)，r-半球接地极的半 径，单位(m)。
[00%]假设有一根垂直接地极长度为1、直径为d，该接地极埋设在两层水平±壤的上层 ±壤内，表层±壤的电阻率为P1，下层±壤的电阻率为P2。对垂直接地极做一个假设等效，等 效成一等值半球电极，代入公式(4)计算等值半球电极的接地电阻值。
[0029] 令公式(3)和式(4)右边多项式相等，当反射系数Κ^Ο时，求解得出均匀±壤时该 垂直接地极对应的等值半球电极的等值半径r。经求解可得：
[0030] (5)
【主权项】
1. 一种用于冻土与覆雪环境的接地电阻测试方法，其特征在于，包括以下步骤： 建立水平双层土壤分层模型； 根据测量需要，打入多个深度合适的垂直接地极； 采用多通道接地电阻测量装置测量一组接地电阻值Rc; 根据测量的接地电阻值Rc和计算出对应深度的电阻率值，式中，P- 土壤电阻率值，Rc-测量的接地电阻值，1-接地极深度，r-接地极半径； 根据P-1曲线判断是否为两层模型，P-1曲线是以1为横坐标轴，P为纵坐标轴的表示土 壤电阻率随土壤深度增加的变化关系曲线，当测量的P-1曲线较平滑，且随着1的增加，P的 变化很小，甚至趋于〇时，判断此时土壤为两层模型； 当土壤为两层模型时，采用垂直接地极位于上层土壤的水平两层土壤接地电阻等效计:计算土壤参数，式中，Rj-计算的接地电阻值，Pi上层土 壤电阻率值，1-接地极深度，d-接地极直径，h-上层土壤厚度，K-反射系数； 判断计算结果是否合理，将反演计算结果(Puh)代入公式中，对比在不同土壤深度下计算的接地电阻值与测量的接地电阻值，若对比误差在工程允 许范围内则合理，反之则不合理，合理表示测量值正确。2. 如权利要求1所述的一种用于冻土与覆雪环境的接地电阻测试方法，其特征在于，打 入的垂直接地极为3个。
【文档编号】G01R27/20GK105823932SQ201610139709
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】郭在华, 赵文治, 刘俊, 向亚飞
【申请人】成都信息工程大学