刚果(金)SCM铜钴矿区输电线路勘察土壤电阻率测试及分析

方良平

(华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021)

1 项目概况

2014年11月～12月，公司承接实施了刚果(金)SICOMINES铜钴矿项目“π接”及“RK项目”220 KV送电电源线路岩土工程勘察。SICOMINES铜钴矿矿区位于刚果(金)科卢韦齐(KOLWEZI)市西南7 km处，属于加丹加高原低缓丘陵地区，区内气候为热带草原气候，年平均气温20℃，一般气温4.2℃ ～31℃，降水主要集中在11月份至次年3月份，占全年降水量的85%以上，5月份至8月份为旱季，降水很少，月降水量不足5 mm，几乎无降水。

本次勘察共设计71个塔位，因土壤电阻率直接影响接地装置接地电阻的大小、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压，需对每个塔位进行土壤电阻率测试。因存在任务急，工期紧，国外条件简陋、采购不便等因素，现场选用 ETCR3000数字式接地电阻测试仪。

2 ETCR3000数字式接地电阻测试仪

2.1 工作原理

对地接地电阻测量采用额定电流变极法，即在测量对象E(接地极)和C(电流极)之间流动交流额定电流I，求取E和P(电压极)的电位差V，然后求取接地电阻Rx的方法，Rx=V/I，见图 1。

图1 测试原理示意图

2.2 操作方法

按图2所示将辅助接地棒P及C以直线相距被测接地物间隔5～10 m处打入地下，按图2所示将辅助接地棒P及C以直线相距被测接地物间隔5～10 m处打入地下，连接绿色导线至仪表E接口，黄色导线至仪表P接口及红色导线至仪表C接口。首先将FUNCITON功能开关置于2 000 Ω档，按下“TEST”键，“WORKING”指示灯亮表示进行测试，若显示值过小，再依次切换到200 Ω或20 Ω档，即选择最合适的档位进行测试，所显示的值即为被测接地电阻值。

图2 测试连接示意图

3 数据转换

测得接地体接地电阻后，再按下面的公式计算土壤电阻率。

用钢管或圆钢作接地体时，按如下公式1计算:

式中:ρ为土壤电阻率，单位Ω·cm;L为钢管或圆钢入地长度，单位m;d为钢管或圆钢直径，单位m;Rx为测出的接地电阻值，单位Ω。

用扁钢作接地体时，按如下公式2计算:

式中:ρ为土壤电阻率，单位Ω·cm;L为扁钢长度，单位m;b为扁钢厚度，单位m;h为埋设深度，单位m。

本次勘察塔位电阻率测试均采用圆钢(Ф16mm)作为接地体，辅助接地棒P及C以直线相距被测接地物间隔7.5 m，圆钢插入深度 0.5～1.0 m。

4 影响土壤电阻率主要因素定性分析

影响土壤电阻率的因素较多，主要有土质、温度、含水量等。本文分别选择部分塔位对这三个因素进行对比测试并进行简要定性分析。

4.1 不同土质对土壤电阻率的影响

本次勘察浅部地层主要有耕土、粉质黏土、砾砂、强风化泥质粉砂岩，表1列出了部分塔位的土壤电阻率测试结果:

表1 不同土质的土壤电阻率值

由表1看出不同土质的土壤电阻率相差很大，甚至相差几个数量级。

4.2 不同温度对土壤电阻率的影响

刚果(金)昼夜温差很大，分别在三个不同时间段对GA12、GA19塔位进行了土壤电阻率测试，测试结果见下表2。

表2 不同温度的土壤电阻率值

由表2看出温度对土壤电阻率的影响较大，且土壤电阻率随温度的升高而下降，下降趋势比较平稳。

4.3 不同含水量对土壤电阻率的影响

现在正值刚果(金)雨季，昼夜湿度相差很大，分别在不同时间段并通过加水的方式对GA12、GA19塔位进行了土壤电阻率测试，测试结果见下表3。

表3 不同含水量的土壤电阻率值

由表3看出含水量对土壤电阻率的影响较大，且土壤电阻率随温度的升高而下降，下降趋势比较平稳。

5 结语

本次测试及分析存在以下的不足和缺点需要补充:

(1)该测试仪测试量程有限，最大为2 000 Ω，如遇较大电阻的土层或者岩层而无法进行测试。

(2)通过测接地电阻再换算土壤电阻率的方法存在一定的不足，就是由于存在接地电阻的影响，可能造成很大误差，如果地层结构不均匀，计算出来的土壤电阻率也随着接地体的尺寸和埋设方式不同而变化。

(3)测试手段过于单一，所测数据无法用不同的测试方法去验证，其准确性值得商榷。

(4)在对土壤电阻率影响因素对比测试时选择的测试塔位偏少，影响因素的变化幅度偏低，其定性分析存在一定的局限性及片面性。

基于上述存在的不足和缺点，建议直接采取土壤电阻率测试仪，避免间接测试换算造成的误差影响;采取不同的测试方法进行相互验证;对比测试时尽可能的多选择塔位进行测试，模拟的影响因素的变化范围尽量更大，从而保证分析的准确性。

［1］刚果(金)SICOMINES铜钴矿项目“π接”及“RK项目”220KV送电电源线路岩土工程勘察报告(R).

［2］ETCR3000数字式接地电阻测试仪用户手册.

［3］工程地质手册［M］，北京:中国建筑工业出版社.2007:76－85.

［4］娄国伟.土壤电阻率的影响因素及测量方法的研究［J］.黑龙江气象.2011，28(4).