电阻率法的基本原理

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电阻率法的基本原理范文第1篇

【关键词】高密度电阻率法；风化岩地基；勘察

中图分类号： D918.4文献标识码： A

一、前言

在风化岩地质的勘察过程中，高密度电阻率法具有较好的勘察效果，因此，在风化岩地质勘察中使用高密度电阻率法非常有必要，是保证勘察结构准确可靠的有效途径。

二、高密度电阻率法的基本原理及发展概况

1、基本原理

高密度电法的基本原理与传统的电阻率法完全相同，不同的是在观测中设置了较高密度的测点，现场测量时只需将全部电极布置在一定间隔的测点上进行观测。由于使用电极数量多，而且电极之间可以自由组合，这样可以提供更多的地电信息，使电法勘探能像地震勘探一样使用覆盖式的测量方式。

与常规电法相比，高密度电法的优点表现在很多方面，其能够减少因电极设置引起的干扰和测量误差；还能够有效地进行多种电极排列方式的测量，从而可以获得丰富的地质信息；自动化的数据采集，不仅提高了速度，还避免了由于人工操作所引起的误差和失误；可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，大大提高了电阻率法的智能化程度。利用高密度电法开展地质矿产勘探工作，具有非常好的效果。

2、发展概况

高密度电法是直流高密度电阻率法，由于从中发展出直流激发极化法，因此称之为高密度电法。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法，野外测量将全部电极放置测量点上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪就能实现数据的快速自动采集。当测量结果送入微机后，还可以对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。

高密度电阻率勘探技术的运用于发展，提高了电法勘探的智能化程度。早在20世纪70年代就有相关的学者利用阵列电探的思想设计最初模式的高密度电法。80年代，日本借助电极转换实现了野外高密度电阻率法的数据采集，由于其整体的设计不够完善，这套设备没有完全发挥其明显的优势。

80年代后期，我国地质矿产部系统率先开展高密度电阻率法及其应用技术研究，从理论结合实际的方向，逐步完善了基础理论及相关的方法和技术问题。近年来，高密度方法在众多工程地质勘探领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。

三、工程概况

阿尔及利亚某炼油厂是中国在海外投资建设的一个重大炼油项目,根据区域资料和初步勘查报告,该场地在钻孔揭示的深度范围内主要为不同风化程度的风化白云质灰岩、砂岩和泥质砂岩或泥岩。风化白云质灰岩厚度相对较薄,一般为2~5m左右,局部较厚,水平方向上厚度变化较大,且与下伏砂岩接触带有溶蚀现象。下伏砂岩虽然在深度方向上厚度很大且沿水平方向上分布稳定,但由于其胶结物的差异具有明显隔层风化的特点,从而使得场区地层复杂化。因此评价场区基岩在水平方向上和竖直方向上的风化均匀程度及空间分布状况是详勘阶段需要解决的主要问题,根据5岩土工程勘察规范6(50021)2001)对这类地层的勘探点布置要求,需要布置大量勘探孔,这将势必增加勘察成本。基于此,笔者采用高密度电阻率法与其它传统手段相结合进行勘察方案的优化,试图降低勘察成本并提高勘察的精度。

四、剖面解释、结果验证及方案优化

场区实测的两类典型视电阻率剖面见图1、图2。实测剖面组合后的三维立体图见图3。现解释如下。

图1DF4高密度电法剖面(SON)

图2DF8高密度电法剖面(WOE)

图3三维立体图

从图1的DF4号剖面看,根据视电阻率的明显差异,可将剖面分为三个区。I区:水平方向距离约0~230m、深度3~20m的范围,视电阻率值主要在900~13008#m之间；II区:水平方向距离约230~340m、深度4~25m的范围,视电阻率值主要在450~8008#m之间；III区:水平方向距离约340~550m、深度3~25m的范围,视电阻率值主要在200~4008#m之间。这说明了三个区域的地层导电性差别很大,其原因可能是地层的矿物成分、地下水位、结构构造、风化程度、岩性等存在明显差异造成的,经该剖面上的47号、65号和102号钻孔揭示的结果验证(见图4),电阻率高的I区主要是完整性较好的白云质灰岩且厚度较大；II区的白云质灰岩厚度相对较薄,电阻率主要受下部中-强风化的砂岩控制因而较I区低；III区尽管也存在一定厚度的白云质灰岩,但其电阻率主要受下部中风化的泥岩和强风化的泥质砂岩控制,电阻率值更低。而DF8号剖面所反映的视电阻率具有III区的特征,将其划为III区的范围。这说明了电阻率值的差异主要是由于基岩岩性不同且存在不同发育程度的结构面,即电阻率值的变化反映了岩体的结构特征和风化变化规律。

基于钻探与电阻率法的结果间存在良好的相互印证关系,笔者认为,可根据视电阻率所反映的差异在三个区域采用不同的勘探点间距对详勘方案进行优化。由于I区基岩完整性较好,而III区基岩的风化程度基本相同,因此可以采用较大的勘探点间距；而风化程度变化较大的II区和三个区的交界部位是需要重点查明的部位,勘探点距离应适当加密。图3的三维立体图从空间的角度反映了各个区域的均匀性和场地地层状况。据这种分区的布孔原则,大大节约了钻孔量,使勘察方案得到了优化。

图4钻孔地层柱状图

五、高密度电阻率法的施工

首先要考虑它的制约因素：

1、地形的影响。这是工程勘察最常见的影响因素，尽管目前也出现了地形改正软件，但功能并不完善，总体效果不理想。

2、探测体埋深过大。根据电法理论，探测体的规模与埋深需达到一定比例后方能被探测。如果规模偏小，埋深偏大，则不能被仪器有效接收。有理论推导有效探测深度的径深比大约为1：6的范围内。

3、多解性。探测体的电阻率和埋深之间存在S等值和T等值关系，如果其中一个参数不确定，那就可能对应多个结果而曲线形态和曲线拟合结果完全一样，这会在工程应用中造成很大误差。

4、旁侧影响。两个相邻的测点，其中一个点靠近山体或水边，其曲线形态会发生较大变化，相应的解释也会发生大的变动，而事实上地质结构却没有多大变化。虽然高密度电法有多种装置，如对称四极装置、施伦贝尔1装置、施伦贝尔2、偶极装置、微分装置等，但是对于具体的施工条件选择的装置要综合考虑。四极装置是公认的最稳妥的装置，所以在工作中应予优先选用；偶极装置灵敏度最高，但引起假象的可能性也同时增大，并且该装置信号衰减最快，信噪比会随探测深度的加大迅速降低，其勘探深度偏小；对于剖面测量任务，宜采用多种装置。如果场地开阔，一般都使用四极装置。因为该法能获得最大的测量电位。这对于节省外接电源，减少供电电压，特别是压制干扰，增强有效信号，有着重要意义。但是如果场地不允许，最好使用三极装置(AMN、MNB)。三极装置比四极将节省一半场地。

六、结束语

综上所述，高密度电阻率法应用于风化岩地基勘察中的时候，必须要结合地质情况进行勘察，进而提高勘察的效果，为获得有效可靠的勘察结果提供基本的技术保障。

【参考文献】

电阻率法的基本原理范文第2篇

【关键词】高密度电法；滑坡；勘察；应用

中图分类号：U469文献标识码： A

一、前言

随着科学技术的不断向前发展，在进行滑坡地质灾害的勘查过程中，人们开始不断的采用先进技术，本文就针对高密度电法的应用进行分析。

二、高密度电法勘探的基本原理及工作方法

1.基本原理

高密度电阻率法俗称高密度电法，是近几年新兴的物探方法。电阻率法是以地壳中岩石的电阻率差异为物质基础，观测和研究人工电场的变化和分布规律，进而进行解决地质问题的一种勘探方法。

高密度电法属于电阻率法范畴，是一种阵列勘探方法。传统的电阻率法有电测深法和电剖面法。电测深法反映测点下方不同电性的岩层随深度的分布情况。电剖面法反映地下一定深度内沿水平方向地电断面的特征。高密度电法同时具备上述2种方法的特点，并弥补了传统电阻率法测点相对稀少和解释依据单一的不足。

高密度电法勘探的前提条件是地下介质间的导电性差异，和常规电法一样，它通过A、B电极向地下供电(电流为I)，然后测量M、N极电位差U，从而求得该记录点的视电阻率值Ps=K×U／I。根据实测的视电阻率剖面进行计算、处理、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而解决相应的工程地质问题。

2.工作方法

在本次滑坡体勘探中，将采用如下采集参数：装置类型：温纳装置(AMNB)，如图1所示；电极距：2m；电极排列：50一100个；记录层数：20层。

图1温纳装置

三、滑坡区的相关分析

1.地形地貌与地质构造

该滑坡区为一阶梯状的斜坡地貌，地势东高西低，坡体的上部较陡，下部相对较缓，坡度为20°～30°，东南高山的坡度则为40°，且有陡崖。区内的地面高程为333～500m，相对高差为167m。该滑坡区是一单斜构造，东北西南走向，倾向西北方向，倾角为73°～85°，部分倾角近90°，滑坡体的南北两侧是深切沟谷，后缘和陡崖相连。

2.地层岩性

在滑坡区的出露岩石及土层主要有泥岩夹泥质粉砂岩、第四系松散堆积层、泥岩等，都是软质岩石，节理裂隙发育、风化严重，在滑坡带的主要物质多是松散体，如块石、粘土、粉质粘土夹碎石等。

3.气候条件

该滑坡区的气候为亚热带湿润季风气候， 雨水充足，气温为-2.5°～44°，年平均气温为22.5°，最大日降雨量192.9mm，年平均降雨量1082.6mm，雨季为5～9 月，是全年降雨量的67%。

4.水文地质条件

该滑坡区的地下水主要是基岩裂隙水及松散层孔隙水。松散层孔隙水主要存在于滑坡体的堆积层中，含水层是崩积及残积的粉质粘土夹碎块石层，在基岩和覆盖层的接触带周边的透水性较好，其地下水主要沿着基岩顶面的强风化层流动，以大气降雨为主要补给，季节性较强。

四、应用实例

1.测区地质概况和地球物理勘探前提

测区位于青海省西宁市郊区褚家营沟某拟建铁路隧道的进口部分，地形比较陡峭．测区山上布有光缆，山脚下为防空洞和居民区，紧挨兰西高速公路。

据野外地质调查，隧道进口存在巨型滑坡．覆盖层主要为第四系全新统冲积砂质黄土、坡积碎石类土，基岩主要为第三系泥岩及砂岩。据前人资料和一般岩土视电阻率经验值统计分析，各地质体视电阻率值统计见表1。

表1工区视电阻率值统计表

由此可见，各地质体之问具有一定的电性差异，满足高密度电法的地球物理勘探前提条件。

2.野外施工方案

为了查明滑坡体的成份、厚度及滑动面等，一般选择综合物探。但据上述前提条件，地震折射、电测深工作不便开展，因此只好单独采用高密度电法．根据地形、地质条件和目标层埋深选用不同的电极距和排列长度，采用5 m电极距。由于地形起伏较剧烈，地层以层状结果为主，故设计温纳装置采集。野外工作共布置了二条剖面，剖面均超过了滑坡存在范围，剖面两端均有延长。其中I-I’剖面沿隧道中线布置，剖面长为550 m；Ⅱ一Ⅱ’剖面沿滑坡轴线布置，剖面长350 m。其工作步骤为：首先利用GPS点和地形图，找到剖面位置起点桩，仪器主机放在起点处，然后顺线路桩布置排列，超过线路部分，利用GPS方位角沿线路方向顺延，排列布置完毕后，仪器检查电缆开关是否连通，然后检查电极接地是否合格，如果不合格，重新钉电极，等电缆开关、电极都正常后，仪器开始采集。采集过程中，仪器操作人员可以实时监测所测电流、电压大小，随时可以处理采集过程中的异常现象。采集结束后，存盘，将原始数据导人U盘，野外工作结束。

由于地表干燥，为了改善接地条件，采用了给每个电极浇水的措施。由于地形较陡，容易造成距离损失，为了得到比较准确的解释结果，工作人员采用了现场素描地形的办法，将地形变化点与电极位置一一对应，这样可对反演时的地形校正提供准确的地面信息，从而减少了因地形起伏而引起的解释误差。其野外布置见图2所示。

图2高密度电法剖面平面布置示意图

3.数据处理及反演

在高密度电法数据采集中，往往包含有一些错误和误差。因此，在反演之前，需要对数据进行人工和计算机程序相结合的方法进行预处理工作。人工预处理主要凭个人的知识与经验，基本处理方法是：对原始视电阻率所对应的观测电流、电压值进行排序，剔除掉电流、电压值过大或过小的数据(一般电流小于10 mA、电压小于0.3 mV为剔除对象)，再根据视电阻率曲线的大体趋势，利用手工进行视电阻率数据曲线的修正与圆滑。然后使用计算机程序处理，这样可以减少人工处理的劳动强度，提高处理效率，基本处理方法是利用“数据比值插值法”来压制外界干扰带来的误差，利用软件的数据编辑“窗口平滑”来压制布极和观测不准确带来的偶然误差。

高密度电法反演使用软件为瑞典ABEM公司的RES2DINV二维电法处理软件。其反演程序基于圆滑约束最小二乘法(deGroot--Hedlin andConstable 1 990，Sasaki 1992)的计算机反演计算程序，使用了基于准牛顿最优化非线性最小二乘新算法(Loke and Barker，1996)，使得大数据量下的计算速度较常规最小二乘法快10倍以上，且占用内存较少。

这种算法可以依据采集数据的质量来调节阻尼系数和平滑滤波器，以适应各种不同类型的地质情况。将预处理后的数据加上地形文件，结合测区实际地质概况和地球物理特征，选择合适的反演参数进行二维反演，选择合适结果形成物性地质断面图。其数据处理流程见图3。

图3 高密度电法数据处理流程示意图

由于地形起伏较剧烈，观测数据受地形影响较大，反演时需对数据进行地形校正。目前的高密度电法反演软件基本都有地形校正功能，软件在带地形反演时，它首先把地形线进行线性拟合、圆滑处理和线性切割，把地下空间模型的矩形块和地形线揉合到一起进行反演。

针对该工区地质情况，RES2DINV主要反演参数设置如下：阻尼因子设置为0.02～0.2，阻尼因子随深度增加递增系数设置为1.1倍，视电阻率值限制范围设置为0.1～10倍平均值，水平垂直滤波比设置为0.5，有限元网格形状选择为梯形，4个节点，地形线切割类型设置为线性最小二乘法，地形模型设置为带扭曲有限元网格的S-C变换。反演程序使用的二维模型把地下空间划分为许多矩形块，然后确定这些矩形块的视电阻率，使正演计算出的视电阻率拟断面与实测拟断面相吻合。最优化方法主要靠调节模型矩形块的视电阻率值来减少正演值与实测值的差异，这种差异用均方误差(RMS)来衡量。迭代次数越多，均方误差越小。但是，反演结果的RMS误差并不是越小越好，要结合实际地质模型选择合适迭代结果，一般选择2~3次迭代结果较好。

4.成果资料解释

选择最接近实际地层模型的第2次迭代结果，形成视电阻率断面图(图4)。

图4 剖面视电阻率断面图

依据视电阻率断面图的等值线形态和梯度变化，再结合工区地质资料分析，推测表层高阻体为覆盖层，表层低阻体并往下延伸为泥岩层，底部较厚中阻体为砂岩层。根据滑坡的特征，推测剖面范围内斜坡的泥岩和砂岩界面为滑动面，滑体为泥岩。根据以上分析绘制出工区物性地质断面图(图5)。

图5工区物性地质断面图

据工区物性地质断面图分析，滑体下为砂岩和泥岩，I-I’剖面滑体最大厚度约为25 m，从滑动面形态看，可能为二期次滑坡；Ⅱ一Ⅱ’剖面滑体已延伸到山顶，其最大厚度约为30 m。为验证高密结果，在里程HDzKl72+900处设计了一个钻孔，结果为：0~16 m为泥岩，16～30 m为砂岩，与高密所即解释的深度相比较，其相对误差为6.3％。

五、结语

综上所述，在进行滑坡勘察的过程中，高密度电法的应用极大的提高了勘察的效率和便捷性，同时提高了勘察的准确度。

参考文献

[1]张勇，蓝红珠 高密度电法在滑坡勘察中的应用 [J] 《科技广场》 -2010年9期-

[2]江玉乐，张楠，周清强，张朝霞 高密度电法在岩溶路基勘察中的应用 [J] 《物探化探计算技术》 ISTIC -2010年6期-

电阻率法的基本原理范文第3篇

1高密度电阻率成像法的基本原理

高密度电阻率成像法是电剖面法和电测深法的组合，以地层的导电性差异为基础，研究人工电场作用下地层中传导电流的分布规律。在野外数据采集时多采用三电位电极系来获得丰富的地电信息，三电位电极系是一种由温纳装置、偶极装置及微分装置按一定方式组合后构成的统一探测系统，探测过程中可以通过转换电极开关在一个测点上得到多种电极排列的装置参数，各种装置探测视电阻率的计算公式分别为。现场探测工作进行时，首先选取a为基本点距进行剖面测量，然后在改变A、M、N、B之间的相互位置情况下，再进行剖面测量。一般情况下，令AM=MN=NB=na（n=1，2，3……），不论n等于多少，每次剖面测量时向前移动的距离均为a［5］。每组视电阻率ρa值表示该组装置的中点正下方AB/2处，如图2所示。

2综合电阻率法的地球物理响应特征

由于煤矿采空区会使深部地层及浅部地层的连续性遭到破坏，使得采空区上覆地层的电性特征发生变化，根据裂缝发育程度和含水性特征可以判断地层的电性特征。一般情况下，若采空区上覆地层裂隙较为发育且不含水时，地层电阻率将会大幅度升高，而当裂隙、裂缝中大量充水时，地层的电阻率将有所降低，其降低的程度与富水程度有关；若采空区上覆地层裂缝不发育，则地层的电性特征跟岩性及地层的含水性有关。据此，通过探测地下岩层的电阻率及其变化，可以判定岩层的结构状态和含水状况。

3工程应用实例

某矿1505工作面采用综放回采，近2a的回采造成采空区上地面塌陷以及附近某村大部分村民所居住的房屋出现不同程度的裂缝，为调查该矿采空区塌陷造成的地表影响范围，采用综合电阻率法对采空区边界及地表隐伏裂缝范围进行探测。

3.1探测方案本次探测采用EH4和高密度电法2种方法进行综合探测，设计测线垂直于煤层采空区走向边界。这里选择其中一条综合测线进行分析，EH4可控制目的层深度为10~500m，探测点数为32个，测线总长度约310m；高密度电法测线总长度310m。

3.2地质解释和成果图3为EH4某测线视电阻率断面图。由图3可知，随探测深度的增加，视电阻率值表现为由低到高的整体电性特征。图3上部探测深度小于100m段视电阻率值变化范围较大，但相对较低，其中，在桩号段0~190m、深度为0~80m范围内其视电阻率值在0~100Ω•m之间，推断该区域为受到干扰引起视电阻率值波动；在桩号段190~310m、深度为10~100m范围内其视电阻率值约100~600Ω•m范围，推断该区域为隐伏裂缝引起的视电阻率值增大，而隐伏裂缝则可能为由地下采空区的塌陷在浅部地层中形成的。图3中部（深度在100~350m之间）的视电阻率值变化范围较大，在桩号段为0~220m内其视电阻率值在100~300Ω•m范围，判断为正常地层反应；在桩号段为220~310m、深度为190~350m内其视电阻率值在200~700Ω•m范围，推断该区域为地下采空区或冒落带引起的视电阻率值增大。因此，可以将采空区的边界在地面投影位置确定为桩号段为200m处。图3下段（探测深度在350~500m之间）的视电阻率值整体较高，反映了深部地层正常的电性特征。图4为高密度电法测线视电阻率剖面图。由图4可知，该剖面地层视电阻率层状特征比较明显，浅部视电阻率值较低，反映出第四系地层的电性特征，局部出现高阻，可判断为地表裂缝发育引起。标高为1315~1320m，桩号195~310m段所对应的区域视电阻率值相对较高，局部出现高阻异常现象，可判断为近地表裂缝发育区，主要受地下采空区影响。深部视电阻率值总体上表现为高电阻率值，反映出深部基岩的电性特征。但220~245m段视电阻率值偏低，可判断为受采动影响的地表裂缝因雨水下渗形成低电阻率异常区。两种方法的探测结果显示：浅部裂缝发育的范围吻合较好，中深部和深部区域采空区或冒落带的影响范围吻合较好。

3.3地质验证根据综合电阻率法地质解释结果圈定的采空区边界及隐伏裂缝边界与矿方提供的1505工作面采空区边界基本吻合，其中EH4电导率成像系统确定的采空区边界比矿方提供的边界略大，但差别小于10m，满足有关规程要求。高密度电阻率法确定的由采空区引起的浅部地层隐伏裂缝波及范围较为准确。

4结语

电阻率法的基本原理范文第4篇

而伏安法测电阻中的电流表的连接方式是该实验的重要组成部分之一，伏安法测电阻的电路中电流表的连接方式有两种，如图1和图2所示。图1的接法称为电流表的外接法，图2的接法为电流表的内接法。由于电流表和电压表内阻对电路的影响，这两种接法对电阻的测量都存在着系统误差。本文将对这两种电路产生系统误差的原因以及在实际测量中如何选择电路进行比较详细的分析，以期对老师们的课堂教学有所帮助。

一、伏安法测电阻的原理

用电压表测出待测电阻两端的电压U，用电流表测出通过待测电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出待测电阻的阻值Rx，即Rx=U/I，这就是待测电阻的测量值。

二、伏安法测电阻的系统误差分析

1.电流表外接法

在这种电路中，电压表的示数是加在待测电阻Rx两端的真实电压，但由于电压表内阻分流的影响，电流表的示数比通过电阻的真实电流大，按这种电路测出的电阻值实质上是电压表内阻和待测电阻Rx并联后的总阻值，所以Rx测量值比真实值小。设电压表的示数为U，电流表的示数为I，通过电阻的电流为IR，通过电压表的电流为IV，则I=IR+IV，所以R真=>R测=测量值比真实值偏小。这里的系统误差来源于电压表的分流作用，分流越小，误差越小，相对误差δ=

=。所以该电路适合测量小电阻，即当满足条件Rx

2.电流表内接法

在这种电路中，电流表的示数是通过待测电阻Rx的真实电流，但由于电流表内阻分压的影响，电压表的示数比加在待测电阻Rx两端的电压大，所以按这种电路测出的待测电阻的阻值比真实值偏大。设电流表的示数为I，电压表的示数为U，加在待测电阻Rx两端的电压为UR，加在电流表两端的电压为UA，则U=UR+UA，所以R真=>R测=测量值比真实值偏大。这里的系统误差来源于电流表的分压，分压越小，误差越小，相对误差δ=

=。所以该电路适合测量大电阻，即当满足条件Rx>>RA时，采用电流表内接法测量系统误差小。为了帮助学生理解和记忆电流表两种连接方式的系统误差特点，我在课堂教学中和同教研组的老师们共同总结了如下规律：“大内偏大；小外偏小。”即：电阻值大的电阻采用电流表内接法测量，测量值比真实值偏大；电阻值小的电阻采用电流表外接法测量，测量值比真实值偏小。

三、伏安法测电阻电流表连接方式的选择方法

1.比较法。若已知待测电阻的大约值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV可以分别计算出电流表外接法的相对误差和电流表内接法的相对误差两个比值，然后进行比较。

（1）若

（2）若>，则选用电流表内接法，系统误差小；

（3）若=，则电流表两种接法都可以。

2.算术根法。若已知待测电阻的大约值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV可以分别计算出Rx和两个比值，然后进行比较。

（1）若Rx

（2）若Rx>，则选用电流表内接法，系统误差小；

电阻率法的基本原理范文第5篇

关键词：降低，变电站，接地电阻，研究应用

中图分类号：TM63文献标识码： A

一、引言

变电站的接地系统是一项能够维护电力系统安全可靠运行,和保障电力设备和操作人员安全的重要措施。当接地电阻非常大的时候,如果电力系统发生接地短路故障的话,地网电位就会变的十分的高。不仅会威胁操作人员的安全,还可能由于电缆皮环流或反击而造成设备二次绝缘产生破坏,控制室如果串入高压,不仅会使控制或监测设备发生误动作或拒动,还可能会使监测设备遭到破坏而使事故扩大,从而造成严重的经济损失和社会影响。所以,降低变电站的接地电阻,对变电站电网起着至关重要的作用。

二、变电站接地电阻的主要构成

1、接地极与接地线电阻

接地极同接地线电阻是接地电阻的重要组成部分，由于其自身属于金属类的导体，该部分电阻通常只占整个接地电阻的一小部分，约为1%-2%，该部分阻值主要会受其几何尺寸及材质的影响。

2、土壤接触与接地体表面的电阻土壤接触同接地体表面的电阻，其阻值同土壤的颗粒大小、土壤性质及土壤中的含水量有着十分密切的关系，同时其还与地面的接触面积有关。该部分的阻值在整个接地电阻中所占比重较大，约占20%-60%。

3、散流电阻

散流电阻主要是指：由接地体逐渐向外部延伸至20米的圆周范围内，在扩散电流通过的土壤所产生的电阻，其阻值大小同土壤中的电阻率以及接地极的几何大小、形状有着十分密切的联系。

接地电阻虽由三部分构成,但第一部分所占的比例很小,起决定作用的是接触电阻和散流电阻。故降低接地电阻应从这两部分着手,从接地体的材料选择,接地网的构成(与土壤的接触面积、地网大小和埋深等)常用的和特殊环境下降低接地电阻方法等方面来讨论降低接触电阻和散流电阻的方法。

三、几种常用的降低变电站接地电阻的方法和措施

1、从选材上降低接地电阻

通常接地体的金属材料包括不锈钢、铜包钢、扁钢、镀锌圆钢和纯铜材等几种类型。目前，镀锌圆钢是我国变电站采用最广而且最为经济的一种接地体材料。配有高强度特种钢制成的驱动头和钻头,施工时可以轻易地将棒打入地下,深度可达30m以上,以获得恒定的低电阻。除了金属接地体材料外,适合于变电站接地的接地产品还有电解离子接地极。IEA为电解离子接地系统(Ionic Earthing Array)简称。IEA接地系统的工作原理是由于大气压力的改变和自然空气的流动,促使空气流入IEA顶端的通气孔,使之与接地极内的金属盐化合,经过吸湿处理形成电解液。这些电解液聚积在接地极底部并溢出,向四周扩散而形成“接地根”,使土壤电阻降低,从而达到接地电阻持续降低的效果。适用于各类有较高接地要求、接地工程难度较大的变电站。在设计变电站的接地网的过程中,一般接地电阻的目标值通常为O.5欧,可以把接地网和IEA接地环网相结合，以达到更好的降低接地电阻的目标。

2、引外接地

在一些高土壤电阻率的地方,当变电站主接地网的接地电阻不能满足要求的时候，而且旁边有低土壤电阻率地区或水源可设置人工接地装置的时候，这样选择引外接地的措施来降低变电站的接地电阻。

3、人工降阻

人工降阻通常采用降阻剂,由于变电站接地网散流范围需要覆盖整个站区地层土壤,散流深度达到1/2站区长度,因此,仅在站区上层土壤使用降阻剂效果不大,其费用较高,而且具有腐蚀和维护困难等缺点.

4、深井接地

深井接地措施的实施不会涉及政策处理等方面的问题。当水和地下深处的土壤电阻率比较低的时候，可以选择用深埋接地极的方式来降低接地电阻。由于变电站往往建立在城市区域环境狭窄的条件下，深井接地方式的采取能够克服场地窄小的缺点，另外气候、季节等条件也不会对其造成影响。根据实际经验，附加于水平接地网的垂直接地体，接地电阻仅能减少2.8％～8％，只有当这些附加的垂直接地体的长度增大到可以和均压网的长、宽尺寸相比拟，均压网趋近于一个半球时，接地电阻才会有较大的减小，可减小30％左右。在采取措施前，要进行地质勘察的同时，还要和其它的方法想比较，从而避免打井无效而造成的浪费。

5、更换土壤或采用导电性混凝土

对土壤电阻率较高的变电站，可采用电阻率较低的土(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内。这样处理后接地电阻可减小为原来的3／5左右。在水泥中掺入碳质纤维来作为接地极使用。

6、电解接地

电解接地系统是近些年来我国出现的一种接地降阻的方式,这种降低接地电阻的方式在国内外已经得到实际应用并且积累了一定的经验。电解接地的原理：在地中那些垂直铺设或者水平铺设的金属管道中,加入一些特殊的电解化学物质,是其和空气或者土壤中的潮气接触,从而使管道中的化学物质发生一系列的化学反应而产生电解溶液。通过管道上的过滤孔使电解溶液向土壤周围渗透,进而使土壤的电导率得到提高,同时降低电极和土壤的接触电阻。为了使电解地极具有良好吸水性、膨胀性、渗透性和防腐性，通常在金属管道外部采用降阻材料回填技术,这样可以深入岩土层，而形成一种树根网状,泄流面积也会被增大,散流电阻也能够被降低,电解地极同时还会得到保护而免遭腐蚀,从而降低变电站的接地电阻。

四、一些特殊的降低变电站接地电阻的措施

1、爆破接地技术

爆破技术的基本原理就是指：在地中垂直钻的地方利用钻孔机钻一个直径为100mm，几十米深的孔，将接地电极安置在孔中。接着为了爆破方便，沿着钻孔隔一定的距离安放一定量的炸药，把附近的岩石爆裂、爆松。然后将调成浆状的物理降阻剂用压力机压入深孔和那些由于爆破产生的裂缝隙中，为了使降阻剂能够和地下巨大范围内的土壤内部接触和沟通，使岩石、土壤和接地电极的接触面积变大，进而实现大幅度降低接地电阻的目标。在一些土质十分坚硬的地质结构其深层为在花岗岩、砂岩等的地方，由于上层土壤的电阻率远远低于深层土壤电阻率，比较适用爆破技术。

2、斜井降阻技术

打斜井降低接地电阻的基本原理：通过采用非开挖技术，沿着变电站进站的道路和线路的终端塔外，把接地电极从站内的主接地网的边缘，牵引到电阻率较低的站外地区，从而达到较为理想的扩网效果。打斜井技术是一种往土壤释放电介质来降低土壤电阻率的方法。施放电解质的载体通常选用DK．AG作为电解地极。这种电解地极是一种无毒的埋在地下的铜管内填装的化合物晶体。土壤里的水分通过铜管上的呼吸孔而被铜管吸收，从而使化合物晶体接触水分而变成电介质溶液，再从铜管的呼吸孔中排泄出，并向四周流人土壤，在土壤中形成良好的电解质离子土壤，使原来导电率差的地质结构形成良好的电解质导电通道，因此降低大面积内的土壤电阻率。

五、结束语

总之，降低接地电阻的方法各种各样,每种方法都有其应用的特定条件,针对不同地区、不同土壤条件，必须适当地对各种降低接地电阻措施进行综合评价，并结合考虑各种方法的实际适用范围，采用不同的方法才能有效地降低电阻,另外各种方法也不是独立的,在使用过程中可相互配合,而获得较好的降阻效果。

参考文献：

[1] 徐宏宇：《接地模块接地工频电阻计算及在送电线路中的应用》，《四川电力技术》,2009年05期

[2] 贺体龙：《浅谈变电站接地网的降阻措施》，《电气应用》,2008 年13期