適當的電源接地系統對於維護變電站等關鍵電氣子系統基礎設施的安全性和可靠性是必要的。電源接地系統為電氣故障電流流入大地提供低電阻路徑，防止觸電、火災和重要設備損壞。土壤電阻率的研究對於設計電力接地系統至關重要。

對於最具成本效益和最高效的變電站接地系統，必須仔細選擇土壤電阻率最低的地點。這也確保了最佳性能和安全性。因此，準確測定土壤電阻率非常重要，因為不準確的值可能導致接地系統故障。

泰國發電局對變電站所需的土壤電阻率設定了標準，閾值小於80歐姆米。然而，土壤電阻率往往無法滿足這些要求，這凸顯了對穩健土壤電阻率評估方法的需求。

許多研究調查了土壤電阻率與各種岩土特性之間的關係，並強調了土壤電阻率的影響含水量, 土壤單位重量,鹽量、黏土含量和顆粒尺寸。儘管有這些見解，仍需要一個綜合的預測模型來整合土壤電阻率和多個岩土參數之間的關係。

為了應對這項挑戰，由芝浦工業大學工程學院 Shinya Inazumi 教授領導的研究小組對受控溫度和濕度環境下土壤電阻率與岩土參數之間的行為和關係進行了全面調查。他們還根據他們的發現開發了一個預測模型。他們的研究發表在雜誌上工程成果。

「這項研究的核心是根據土壤電阻率和關鍵岩土特性之間的關係來開發預測模型。透過開發穩健的相關模型，我們的目標是準確預測現場條件下的土壤電阻率。這對設計具有重要意義變電站的接地系統，特別是在泰國等土壤類型不同的地區，」Inazumi 教授說。

在這項研究中，研究人員測量了 30土壤樣本來自泰國電網變電站內各個代表性地點的數據，使用受控實驗室環境建立電阻率與每個岩土參數的穩健相關性。選擇了與土壤電阻率相關的三個指標岩土特性：含水量，已知會強烈影響電阻率；可塑性指數，代表黏土含量；和乾密度，代表沒有水的土壤密度。

結果顯示土壤電阻率與含水量之間有明顯的關係，電阻率隨著含水量的降低而增加。然而，電阻率與塑性指數或乾密度之間的相關性並不那麼顯著，研究人員將其歸因於含水量的主導影響。

為了解決這個問題，他們進一步利用非線性倍數迴歸分析研究含水量和其他土壤參數的綜合影響。決定係數（r²），它解釋了土壤電阻率、含水量和塑性指數之間的相關性模型對觀測數據的擬合程度，結果發現，土壤電阻率、含水量和塑性指數之間的相關性為 0.8281，而 0.7742電阻率、含水量和乾密度。這些強相關性表明，含水量、塑性指數和乾密度的組合為土壤電阻率提供了可靠的預測模型。

然而，該團隊也承認該模型的局限性，該模型目前只能預測具有細顆粒的黏性土壤的土壤電阻率。這是由於研究中使用的土壤樣本種類有限。幸運的是，透過納入更廣泛、更多樣化的土壤樣本，這項限制可以在未來的研究中輕鬆解決。

「這項研究提供了一種優化變電站接地設計的方法，這對於保護設備和人員免受電氣故障的影響至關重要。研究結果可以減少大量土壤測試和修改的需要，在保持合規性的同時降低成本。環境監測”，Inazumi 教授評論道，強調了他們的研究潛在的更廣泛的應用。

總體而言，這項研究在土壤電阻率評估方面開闢了新天地，有助於以具有成本效益的方式建造變電站地面系統，並為更安全、更可靠的供電鋪平道路，這對經濟穩定增長至關重要。

更多資訊：Kornkanok Sangprasat 等人，土壤電阻率與指標土壤特性之間相關性的綜合分析，工程成果（2024）。DOI：10.1016/j.rineng.2024.102696