[发明专利]一种土壤电阻率的测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及防雷与接地技术领域，具体涉及一种土壤电阻率的测量方法及装置。

背景技术

电阻率是物质的基本属性之一。任何一种物质的电阻率可以定义为该物质单位体积相对两面间，以Ω为单位的电阻。现在常用的现场土壤电阻率电测试方法有两极法、三极法以及四极法。两极法与三极法操作简单，但是测量的土壤范围一般不大而且测试电极与土壤介质的接触电阻会引入较大的误差。测试大范围土壤电阻率常用的方法是四极法，其中温纳四极法以操作简便而在工程上广泛应用，其基本原理如下：在地面上插入C1、P1、P2、C2四个电极，依次等间距布置在一条直线上，以C1和C2作为电流极注入电流I，则此时会在第一电压极、P2上产生电压差U，通过公式ρ＝2πaU/I，可以计算出该电极间距下现场土壤视在电阻率，式中a为最近的两个电极间间距称为极间距，该方法测量的土壤深度约等于极间距a。

随着国民经济的蓬勃发展，电力能源需求越来越大，大型的发电厂和变电站不断增加。接地网作为发电厂和变电站安全运行的重要保障之一，其接地性能一直受到设计及生产运行部门重视。随着发电厂和变电站规模的增大，其地网规模也不断增加。依据行业标准DL465-2006接地装置特性测试导则，土壤电阻率测量极间距最好取到拟建接地装置最大对角线的三分之二，对于建在丘陵等高土壤电阻率地区的高电压等级交流变电站或直流换流站地网，其对角线长度在600m以上，则土壤电阻率测试极间距一般要达到400m。

在实际测量当中，施工人员通常在现场进行测量，测量时间短，测量的数据仅为现场测得的数据，测量到的数据可能是一个在特定环境下所得出的数据，无法得出长时间土壤电阻率的变化规律。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种土壤电阻率的测量方法及装置，具有长时间测量土壤电阻率的变化规律的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种土壤电阻率的测量方法，包括以下步骤：

S1、选取待测土壤，在待测土壤上方设置支架，所述支架上沿竖直方向滑动设置有横杆，所述支架两侧设置有驱动横杆沿竖直方向滑动的液压缸，所述横杆下方等间距依次设置有第一电流极、第一电压极、第二电压极和第二电流极；

S2、测得第一电流极与第一电压极之间的间距a，液压缸工作，将横杆下压至第一电流极、第一电压极、第二电压极和第二电流极深入土壤的深度达到h（h<(a/20)）；

S3、横杆上方设置有蓄电池，蓄电池上设置有逆变器，蓄电池连接第一电流极和第二电流极，向待测土壤中注入电流，蓄电池上串联有电流表，电流表测得电流信号I；

S4、在第一电压极和第二电压极上连接电压表，电压表测得电压信号U；

S5、按照以下公式来计算土壤的电阻率：ρ=2πaU/I；

式中：ρ为土壤电阻率；U为测量电压，单位V；I为测量电流，单位A；a为极间距离，单位m；

S6、横杆上方设置有远程控制电路；远程控制电路包括：

汇总模块，耦接于电压表和电流表以接收电压信号U和电流信号I；

第一通讯模块，耦接于汇总模块并远程传输信号；

数据处理模块，耦接于第一通讯模块用于计算出土壤电阻率；

数据存储模块，耦接于数据处理模块并用于存储土壤电阻率。

通过采用上述技术方案，通过将支架放置在选取土壤的上方，通过蓄电池持续供电，将测量到的电压值、电流值通过汇总模块经过第一通讯模块来传输到数据处理模块，从而得出土壤电阻率，通过将土壤电阻率存储在数据存储模块中，从而得出长时间的土壤电阻率的变化规律；通过土壤电阻率的变化规律，从而判断土壤的接地性能。

本发明的进一步设置为：所述横杆下方设置有四个连接块，所述连接块内开设有连接槽，所述连接槽内滑动设置有与第一电流极、第一电压极、第二电压极和第二电流极连接的滑动块，所述滑动块下方设置有压缩弹簧，所述滑动块上方设置有压力传感器，所述液压缸上设置有根据压力传感器所感受到的压力来控制液压缸止停的止停电路。

通过采用上述技术方案，在实际测量时，土壤内可能会存有坚硬的石块，在液压缸工作时，第一电流极、第一电压极、第二电压极或第二电流极可能会抵接到坚硬的石块上方，导致第一电流极、第一电压极、第二电压极或第二电流极发生偏移。在第一电流极、第一电压极、第二电压极或第二电流极抵接到坚硬的石块时，压力传感器感受到的压力值增大，通过止停电路控制液压缸停止工作，从而减小第一电流极、第一电压极、第二电压极或第二电流极发生偏移或损坏。