在眾多電法類的檢測中，如管道滲漏檢測、土壤電阻率檢測等，需要將電極接地。電極接地?zé)o可避免會產(chǎn)生接地電阻。接地電阻是接地電極的對地電阻，對檢測結(jié)果有著重大的影響。如果接地電阻過大，必然會造成采集的電壓或電流值降低，影響采集的準(zhǔn)確度。因此在電法類的檢測中，需盡量降低接地電極的接地電阻值。電極接地電阻值主要由與接地電極相接觸的土壤的電阻率及接地電極的尺寸決定。因此，要降低接地電極的接地電阻，可以從土壤電阻率和接地電極尺寸兩方面著手。由此，將降低電極接地電阻的方法分為兩類：降低接地電極周圍土壤的電阻率；改進(jìn)接地電極。 

   降低土壤電阻率

土壤電阻率隨著土壤中含鹽量的增加而降低；隨著土壤的濕度及溫度的上升而降低。因此要降低土壤電阻率，從而降低接地電極的接地電阻，需要從土壤的含鹽量、溫度、濕度著手。除此之外，土壤的電阻率還與土壤的緊密度有關(guān)，還可以從土壤的緊密度方面去降低接地電極的接地電阻。

   增加土壤的含鹽量、濕度、溫度

    表1中列出的是土壤溫度在0℃以上時，常見的黃土和砂土的土壤電阻率隨溫度及濕度(含水量)變化的情況。從表1可以看出，在含水量一定的條件下，土壤的電阻率隨著溫度的升高而降低。砂土在含水量為16．2％時，電阻率從3℃時的156Ω·m降至22℃時的52 Ω·m，降幅達(dá)67％；在溫度相同的情況下，土壤的電阻率隨著含水量的增加而明顯降低。溫度為22℃時，黃土在含水量為19．6％時的電阻率僅為含水量為4．75％時的3％。溫度上升及含水量增加之后，土壤中電解質(zhì)的溶解度以及電離度都將上升，導(dǎo)致土壤電阻率降低。因而再適當(dāng)增加土壤中的含鹽量，即增加電解質(zhì)濃度，還能進(jìn)一步降低土壤的電阻率。

    因此在室外進(jìn)行檢測工作時，可選擇在夏季或氣溫較高時進(jìn)行作業(yè)，同時在接地電極附近灑些鹽水，增加土壤的濕度和土壤中電解質(zhì)的濃度。

   增加土壤的致密性

    土壤的致密程度對土壤電阻率也產(chǎn)生一定的影響。試驗(yàn)表明，在溫度不變的條件下，含水量為10％的粘土，在單位壓力由196 Pa增大10倍到1 960 Pa時，土壤電阻率下降到原來的65％。因此，為了減少接地電極的接地電阻值，可以將接地電極四周的土壤夯實(shí)，增加土壤的致密性。一方面可以降低土壤電阻率，另一方面還可以使接地極與土壤緊密接觸，從而達(dá)到減小接地電阻的效果。

    換土法

    對于高電阻率的土壤層，增加濕度等方法有時不一定能夠有效地降低電極的接地電阻。此時可以考慮運(yùn)用換土法。換土法是用電阻率低的土壤替代電阻率高的土壤。可以在高電阻率土壤及電極難以插入的石礫土壤層上直接覆蓋一層電阻率低，濕度高的土壤，然后將檢測電極插入低電阻率的土壤層中。將換土法應(yīng)用于高電阻率土壤中降低電極的接地電阻，能夠獲得很好的效果。在所換土壤中還可以適當(dāng)添加食鹽來增加土壤中導(dǎo)電離子濃度，降低土壤的電阻率。

    在選用換土法時應(yīng)注意兩點(diǎn)：

    (1)所選擇的土壤應(yīng)能與接地電極及原土壤緊密接觸，否則效果將大大削弱，甚至比直接將電極插入原土壤的接地電阻更大；

    (2)選用的土壤好呈中性或堿性。避免使用酸性土壤，否則會腐蝕接地電極，導(dǎo)致接地電阻增加。

    降阻劑法

    除了換土法能有效降低接地電極在高電阻率土壤中的接地電阻值外，還可以采用另外一種有效的方法：降阻劑法。降阻劑法是將降阻劑施加在接地電極周圍，利用它的擴(kuò)散和滲透作用來改善土壤電阻率。降阻劑由多種成份組成，其中含有細(xì)石墨、膨潤土、固化劑、潤滑劑、導(dǎo)電水泥等。降阻劑是一種良好的導(dǎo)電體，將它使用于接地體和土壤之間，一方面能夠與接地電極緊密接觸，形成足夠大的電流流通面；另一方面隨著降阻劑的擴(kuò)散與滲透，增加土壤中的導(dǎo)電離子的濃度，降低接地電極周圍土壤的電阻率。同時降阻劑的吸水性和保水性能夠改善并保持土壤導(dǎo)電性能。

    降阻劑的種類很多，選用降阻劑主要考慮其降阻性、穩(wěn)定性、長效性和污染問題。通常選用自身電阻率低、對接地電極的腐蝕率低、降阻效果穩(wěn)定、長效以及對環(huán)境無毒、無污染的降阻劑。

    改進(jìn)接地電極

    在實(shí)際的檢測工作中，將接地電極插入土壤后，在電極周圍澆灑鹽水同時夯實(shí)土壤，能夠顯著降低電極的接地電阻。如果在降低電極周圍土壤的電阻率的同時，進(jìn)一步改進(jìn)接地電極，則電極的接地電阻還能進(jìn)一步降低。

    電極材料的選擇

    接地電極一般選用導(dǎo)電性能良好的鐵質(zhì)圓柱狀電極，在特殊場合下也可以選用電化學(xué)穩(wěn)定性好的紫銅電極。不應(yīng)使用帶有螺紋的柱狀電極，如螺紋鋼。因?yàn)槁菁y卷起的泥土?xí)陔姌O螺紋面上形成空隙，使電極與土壤不能充分接觸，從而提高電極的接地電阻。同時，電極表面的光滑程度也對電極的接地電阻有影響，表面愈光滑，電極與土壤接觸愈充分，愈有利于降低電極接地電阻。

    增加電極與土壤的接觸面積

    垂直接地體接地電阻，如圖4所示，可通過式(1)計算。

    當(dāng)L>>d時：

    式中：ρ為土壤的電阻率，單位為Ω·m；L為電極的埋深，單位為m；d為電極的直徑或等效直徑，單位為m。

  型鋼等效直徑如表2所示。

 雷克石根據(jù)式(1)可知，在土壤電阻率一定的情況下，增加電極的埋地深度可以有效地減小電極的接地電阻，同時適當(dāng)增加電極的直徑，增大電極與土壤的接觸面積也能夠降低接地電極的接地電阻值。當(dāng)電極埋深超過40 cm時，隨著埋深的增加，接地電阻的減小趨勢變緩。所以電極埋深并非越深越好。電極的直徑可以選取大一些，但隨著電極直徑的增加，電極的質(zhì)量也會顯著增加，會給操作帶來不便。

  從表2可知，在同樣的接地環(huán)境下，如果扁鋼、角鋼的寬度與圓鋼的直徑相等，則圓鋼的接地電阻值要比扁鋼、角鋼的接地電阻值小，因此 圓鋼作為接地電極。同樣大小的鋼管與圓鋼相比，能增加與土壤的接觸面積，因此鋼管的接地電阻值會比圓鋼的接地電阻值小。但從實(shí)用角度來看，鋼管不如實(shí)心的圓鋼使用方便。所以在實(shí)際應(yīng)用中接地電極以圓鋼為主。

 多個電極并聯(lián)

 除通過增加電極與土壤接觸面積來減小電極接地電阻外，還可以采用電極組并聯(lián)接地的方法。電極組并聯(lián)接地是幾根至十幾根接地電極按一定間隔并聯(lián)垂直插入土壤中，如圖5所示。電極組接地電阻大小可通過并聯(lián)電阻的計算方法得到：

 從上述公式可知，電極組接地電阻比單個電極的接地電阻減小了n倍(n是電極數(shù)量)。所以在檢測工作中，可以采用電極組并聯(lián)接地的方法減少接地電阻。但是，電極組的各電極間要有一定的間隔，否則電極間電場的相互干擾，反而會使接地電阻增大。一般電極間距大于電極埋深度的兩倍時，干擾可忽略不計。

 在實(shí)際應(yīng)用中，并聯(lián)接地電極的數(shù)目也并不是越多越好，決定檢測電流或電壓大小是整個系統(tǒng)回路的總電阻，接地電阻僅僅是其中的一部分，因而單純地追求電極的數(shù)目，只會增加工作負(fù)擔(dān)，并不會過多地增加電流或電壓大小，要根據(jù)檢測環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)碾姌O數(shù)目。

 結(jié)語

在管道滲漏檢測、土壤電阻率測試等需要電極接地的電法類檢測中，電極的接地電阻對檢測結(jié)果存在著不可忽略的影響。本文介紹了各種降低電極接地電阻的方法，為檢測工作者尋找和選擇合適的降低電極接地電阻的方法提供有益的參考。