[发明专利]一种测量与推算接地体与土壤接触电阻的方法

权利要求书

1.一种测量与推算接地体与土壤接触电阻的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一：在有机玻璃盒两侧和中部分别安放两铝板和接地体并填入模拟土壤，两铝板通过绝缘铜线连接电流表和电压表以及交流电流源构成试验装置一；

步骤二：测量试验装置一的回路总电阻R₁：

式中，R₁为总的回路电阻，单位Ω；U₁为铝板间的电压，单位V；I₁为流过回路的总电流，单位A；R₁₁为铝板与土壤的接触电阻，单位Ω；R_a1为土壤电阻，单位Ω；

由式(1)得铝板与土壤的接触电阻R₁₁为：

在左侧铝板的上表面上加载试验中测量的电流值，以右侧铝板的右面为零电位参考面，则土壤电阻R_a1的值根据热功率等效得出：

式中，I₁为流过回路的总电流，单位A；R_a1为土壤电阻，单位Ω；W_i为第i个土壤单元格的热功率，单位J；

通过式(2)和(3)得到R₁₁和R_a1后，对左侧铝板临近1mm厚土壤进行均匀剖分成多个单元，每个单元为边长为1mm的正方体，提取每个单元的电流密度j_1i，对土壤的剩余部分剖分单元相对临近左侧铝板的土壤的单元稀疏；

根据热功率等效计算出铝板与土壤之间单位面积的接触电阻R₀₁：

因此：

式中，i_1i为流出铝板接触面上各单元的电流，单位A；j_1i为铝板表面各单元的电流密度，单位A/m²；R₀₁为铝板单位面积的接触电阻，单位Ω·m²；S_1i为铝板各单元的面积，单位m²；

步骤三：更改试验装置一的线路连接方式，将电流表和电压表以及交流电流源连接接地体和单侧铝板或双侧铝板后形成试验装置二，测量试验装置二的回路总电阻R₂：

式中，R₂为测量回路的总电阻，单位Ω；U₂为测量的接地体与铝板的电压，单位V；I₂为流过回路的总电流，单位A；R₂₂为接地体与土壤之间总的接触电阻，单位Ω；R₂₁为铝板与土壤的接触电阻，单位Ω；R_a2为土壤电阻，单位Ω；

在接地体的上表面加载试验中测量的电流值，以右侧铝板或两侧铝板为零电位参考面，土壤电阻R_a2的值同样根据热功率等效得出：

式中，W_i为第i个土壤单元格的热功率，单位J；

铝板与土壤的接触电阻R₂₁由下式计算：

式中，i_2i为流出铝板第i个单元格的电流，单位A；j_2i为铝板表面各单元的电流密度，单位A/m²；R₀₁为铝板与土壤单位面积的接触电阻，单位Ω；S_2i为第i个铝板单元格的面积，单位m²；

故接地体与土壤的接触电阻R₂₂为：

R₂₂＝R₂-R_a2-R₂₁ (9)

得到R₂₂后，对接地体外侧1mm厚土壤进行均匀剖分成单元，提取每个单元的电流密度j_3i；

接地体与土壤之间单位面积的接触电阻R₀₂由热功率等效得出：

因此：

式中，i_3i和j_3i分别为流出接地体表面第i个单元格的电流和电流密度；R₀为接地体单位面积的接触电阻，单位Ω·m²；S_3i为接地体第i个单元的面积，单位m²，将单位面积接触电阻R₀等效为电导率为ρ₀的涂层：

式中，ρ⁰为等效的涂层电阻率，单位Ω·m；R₀为接地体单位面积的接触电阻，单位Ω·m²；d₀为等效的涂层厚度，单位m。