适当的电源接地系统对于维护变电站等关键电气子系统基础设施的安全性和可靠性是必要的。电源接地系统为电气故障电流流入大地提供低电阻路径，防止触电、火灾和重要设备损坏。土壤电阻率的研究对于设计电力接地系统至关重要。

对于最具成本效益和最高效的变电站接地系统，必须仔细选择土壤电阻率最低的地点。这也确保了最佳性能和安全性。因此，准确测定土壤电阻率非常重要，因为不准确的值可能导致接地系统故障。

泰国发电局对变电站所需的土壤电阻率设定了标准，阈值小于80欧姆米。然而，土壤电阻率往往无法满足这些要求，这凸显了对稳健土壤电阻率评估方法的需求。

许多研究调查了土壤电阻率与各种岩土特性之间的关系，强调了土壤电阻率的影响含水量, 土壤单位重量,含盐量、粘土含量和颗粒尺寸。尽管有这些见解，仍然需要一个综合的预测模型来整合土壤电阻率和多个岩土参数之间的关系。

为了应对这一挑战，芝浦工业大学工程学院 Shinya Inazumi 教授领导的研究小组对受控温度和湿度环境下土壤电阻率与岩土参数之间的行为和关系进行了全面调查。他们还根据他们的发现开发了一个预测模型。他们的研究发表在杂志上工程成果。

“这项研究的核心是根据土壤电阻率和关键岩土特性之间的关系开发预测模型。通过开发稳健的相关模型，我们的目标是准确预测现场条件下的土壤电阻率。这对设计具有重要意义变电站的接地系统，特别是在泰国等土壤类型不同的地区，”Inazumi 教授说道。

在这项研究中，研究人员测量了 30土壤样本来自泰国电网变电站内各个代表性地点的数据，使用受控实验室环境建立电阻率与每个岩土参数的稳健相关性。选择了与土壤电阻率相关的三个指标岩土特性：含水量，已知会强烈影响电阻率；可塑性指数，代表粘土含量；和干密度，代表没有水的土壤密度。

结果显示土壤电阻率与含水量之间存在明显的关系，电阻率随着含水量的降低而增加。然而，电阻率与塑性指数或干密度之间的相关性并不那么显着，研究人员将其归因于含水量的主导影响。

为了解决这个问题，他们进一步利用非线性倍数回归分析研究含水量和其他土壤参数的综合影响。决定系数（r²），它解释了土壤电阻率、含水量和塑性指数之间的相关性模型对观测数据的拟合程度，结果发现，土壤电阻率、含水量和塑性指数之间的相关性为 0.8281，而 0.7742电阻率、含水量和干密度。这些强相关性表明，含水量、塑性指数和干密度的组合为土壤电阻率提供了可靠的预测模型。

然而，该团队也承认该模型的局限性，该模型目前只能预测具有细颗粒的粘性土壤的土壤电阻率。这是由于研究中使用的土壤样本种类有限。幸运的是，通过纳入更广泛、更多样化的土壤样本，这一限制可以在未来的研究中轻松解决。

“这项研究提供了一种优化变电站接地设计的方法，这对于保护设备和人员免受电气故障的影响至关重要。研究结果可以减少大量土壤测试和修改的需要，在保持合规性的同时降低成本。除了电气应用之外，预测模型研究中开发的也可以适用于环境监测”，Inazumi 教授评论道，强调了他们的研究潜在的更广泛的应用。

总体而言，这项研究在土壤电阻率评估方面开辟了新天地，有助于以具有成本效益的方式建设变电站地面系统，并为更安全、更可靠的供电铺平道路，这对经济稳定增长至关重要。

更多信息：Kornkanok Sangprasat 等人，土壤电阻率与指标岩土特性之间相关性的综合分析，工程成果（2024）。DOI：10.1016/j.rineng.2024.102696