接地電阻與溫度、相對濕度的關(guān)系特征分析

李秋健

摘要：本文根據(jù) 2017年7月-2018年6月中山市石歧長虹加油站地網(wǎng)電阻值的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合中山市氣象觀測站日平均氣溫、日平均地溫、日平均相對濕度的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析接地電阻與溫度、相對濕度的關(guān)系特征。分析表明：總體上接地電阻與溫度、相對濕度均為負相關(guān)關(guān)系。從全年各月份分析來看，接地電阻值具有階段性的變化特征。在干旱的秋冬季（10月-次年1月），相對濕度比較穩(wěn)定，溫度的變化是影響接地電阻變化的主要因素，兩者呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系；在春夏雨季（4月-6月），溫度比較穩(wěn)定，相對濕度的變化是影響接地電阻變化的主要因素，兩者呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系。

Abstract： Based on the monitoring data of the grounding resistance of the Shiqi Changhong gas station in Zhongshan City from July 2017 to June 2018， this paper combines the daily average temperature， daily average ground temperature and daily average relative humidity data of the Zhongshan Meteorological Observatory and analyzes the relationship between the grounding resistance and the temperature and relative humidity. The analysis shows that the overall grounding resistance is negatively correlated with temperature and relative humidity. From the analysis of the whole month of the year， the grounding resistance value has a phase change characteristic. In the dry autumn and winter （October-January of next year）， the relative humidity is relatively stable， and the temperature change is the main factor affecting the change of the grounding resistance and the two have a significant negative correlation； In the spring and summer rainy season （April-June）， the temperature is relatively stable， and the change of relative humidity is the main factor affecting the change of grounding resistance， and the two exhibit a significant negative correlation.

關(guān)鍵詞：接地電阻；溫度；相對濕度；相關(guān)系數(shù)

Key words： grounding resistance；temperature；relative humidity；correlation coefficient

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0191-03

0 引言

雷電是自然界最為壯觀的大氣現(xiàn)象之一。其強大的電流、炙熱的高溫、劇烈的沖擊波以及強烈的電磁輻射等物理效應(yīng)能夠在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞作用，威脅人們的生命財產(chǎn)安全。中山為雷電多發(fā)區(qū)，對雷電的防御顯得尤為重要。而防雷與接地是一個統(tǒng)一的整體，無論是對直擊雷的防護，還是對雷電過電壓和雷電電涌的防護，必須要把雷電流傳導(dǎo)入地。接地裝置的性能直接決定著防雷保護措施的實際效果。而接地電阻是直接反映接地裝置的接地效果是否良好的一個重要指標，要求其接地電阻越小越好。為此，眾多學(xué)者在探討影響接地電阻的因素。接地電阻的大小不僅與防雷裝置接地體自身的工藝有關(guān)，而且還受外界環(huán)境因素的影響。本文主要通過接地電阻與溫度、相對濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)，來探討分析接地電阻與溫度、相對濕度的關(guān)系，從而對接地電阻的研究有更深層次的了解，為防雷檢測等工作提供重要的指導(dǎo)意義。

1 資料來源與分析方法

本文的溫度、相對濕度數(shù)據(jù)為中山市氣象觀測站2017年7月-2018年6月一年的日平均氣溫、日平均地溫、日平均相對濕度，電阻數(shù)據(jù)采用了中山市石歧長虹加油站2017年7月-2018年6月一年的地網(wǎng)電阻值數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)來源于中山市氣象公共安全技術(shù)支持中心開發(fā)的電源SPD在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用接地電阻監(jiān)測儀測量回路電阻的方法進行一天兩次的數(shù)據(jù)采集。監(jiān)測儀器給被測的接地環(huán)路發(fā)出脈沖信號，使得被測量的接地環(huán)路上產(chǎn)生感應(yīng)脈沖電動勢E，在感應(yīng)電動勢E的影響下被測環(huán)路產(chǎn)生感應(yīng)電流I。通過R=E/I即可得到被測回路電阻。

如圖1所示：回路電阻R1包括SPD綜合接地電阻R、地網(wǎng)B的基準電阻R2、連接線線阻R3，從中可以推斷出SPD綜合接地電阻R=R1-R2-R3。R2、R3為定值，接地電阻R隨著回路電阻R1的變化而變化，回路電阻越大，接地電阻隨之也越大，兩者電阻值的變化一致。為方便分析問題，在此將回路電阻值近似于SPD地網(wǎng)的接地電阻值。

本文主要通過計算日平均電阻值，結(jié)合日平均溫度、日平均相對濕度等數(shù)據(jù)，運用pearson相關(guān)系數(shù)分析方法，分析各氣象因素與接地電阻的相關(guān)關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)計算求得的日接地電阻平均值與各要素（氣溫、地溫、相對濕度）日平均值分別作出日平均接地電阻值與各要素日平均值的關(guān)系曲線圖。通過相關(guān)系數(shù)分析方法列出接地電阻與各要素的相關(guān)系數(shù)表，求得兩者的相關(guān)系數(shù)絕對值越接近1，說明兩者的相關(guān)性越顯著。從以上的圖表中分別分析接地電阻與氣溫、地溫、相對濕度的變化特征關(guān)系。最后，通過計算統(tǒng)計月平均接地電阻值、各月接地電阻的方差作出圖表來分析接地電阻值全年各月份總體的變化特征與溫度、濕度的關(guān)系。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 接地電阻與溫度的關(guān)系特征分析

在分析接地電阻與溫度關(guān)系中，分別分析接地電阻與氣溫的關(guān)系和接地電阻與地溫的關(guān)系，其中地溫為表層土壤溫度。

2.1.1 接地電阻與氣溫的關(guān)系特征分析

通過pearson相關(guān)系數(shù)分析方法，利用2017年7月-2018年6月全年的數(shù)據(jù)求得接地電阻與氣溫的相關(guān)系數(shù)r=-0.635，通過置信度99%的顯著水平檢驗，說明從全年整體上看接地電阻與氣溫呈現(xiàn)負相關(guān)的關(guān)系，接地電阻隨著氣溫的升高而降低，隨著氣溫的降低而升高。

由圖2與表1分析可知，接地電阻與氣溫的變化關(guān)系存在著階段性特征。2017年7月-9月，接地電阻與氣溫存在正相關(guān)的關(guān)系，總體上看這個階段氣溫與接地電阻值比較穩(wěn)定；2017年10月-2018年12月，接地電阻與氣溫存在顯著的負相關(guān)關(guān)系，接地電阻值隨著氣溫的降低而顯著升高；2018年1月-6月，除4月份外，接地電阻與氣溫存在正相關(guān)的關(guān)系，其中2月與4月未通過置信度95%的檢驗，相關(guān)性不顯著。從中表明，氣溫與其他因素共同對接地電阻值產(chǎn)生影響，在2-9月尤為突出；而在10月-12月的秋冬少雨季節(jié)，呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)性，說明在此階段氣溫是影響接地電阻值的主要因素。

2.1.2 接地電阻與地溫的關(guān)系特征分析

通過pearson相關(guān)系數(shù)分析方法，利用全年2017年7月-2018年6月的數(shù)據(jù)求得接地電阻與地溫的相關(guān)系數(shù)r=-0.563，通過置信度99%的顯著水平檢驗，說明從全年整體上看接地電阻與地溫呈現(xiàn)負相關(guān)的關(guān)系。

由圖4與表2可看出，接地電阻與地溫的關(guān)系和接地電阻與氣溫的關(guān)系基本一致。從圖3也可以看出地溫比氣溫值略大，兩者變化基本一致。通過統(tǒng)計分析兩者的相關(guān)系數(shù)r=0.977，通過置信度99%的顯著水平檢驗，兩者相關(guān)性很大。從物理角度上看，由于熱傳導(dǎo)的作用，土壤溫度與氣溫有著直接的關(guān)系。因此，接地電阻與地溫的關(guān)系如上文所分析的接地電阻與氣溫的關(guān)系基本一致。

2.2 接地電阻與相對濕度的關(guān)系特征分析

通過pearson相關(guān)系數(shù)分析方法，利用2017年7月-2018年6月全年的數(shù)據(jù)求得接地電阻與日平均相對濕度的相關(guān)系數(shù)r=-0.310，通過置信度99%的顯著水平檢驗，說明從全年整體上看接地電阻與氣溫呈現(xiàn)負相關(guān)的關(guān)系。

由圖5與表3分析可知，從2017年7月-10月以及2018年4月-6月，接地電阻值與相對濕度的均呈現(xiàn)為比較顯著的負相關(guān)性。當(dāng)相對濕度波動性升高時，接地電阻值會波動性降低；當(dāng)相對濕度波動性降低時，接地電阻值會波動性升高。例如，在2018年4月中旬到5月這一階段在圖5中相對濕度有一個波峰，相對應(yīng)接地電阻則有一個波谷。4月到6月是中山的雨季，從而說明在雨季階段相對濕度是影響接地電阻值的主要因素。而在2017年11月、2018年1月-3月，接地電阻與相對濕度呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，其中2017年11月、2018年1月、3月均未通過置信度95%的檢驗，相關(guān)性不顯著，表明了在此階段除相對濕度這一因素外，還有其他因素在影響著接地電阻值的變化。

2.3 接地電阻總體變化特征分析

通過統(tǒng)計，全年各月的接地電阻平均值與標準差如圖6、表4所示，標準差可衡量數(shù)值變化大小的程度。從中可分析出月平均接地電阻值在2017年10月-2017年12月有一個顯著上升的過程，此階段的標準差比較大，說明接地電阻值變化顯著。主要由于在此階段，相對濕度比較穩(wěn)定，溫度的變化成為影響接地電阻變化的主要因素，月平均接地電阻值隨著溫度的顯著降低而顯著升高。在2018年4月-6月月平均接地電阻值有一個降低的過程，此階段的標準差比較大，說明接地電阻變化比較顯著。主要因為在此階段溫度比較穩(wěn)定，相對濕度的變化成為影響接地電阻變化的主要因素，月平均接地電阻值隨著相對濕度的升高而降低。

3 結(jié)論

①通過2017年7月-2018年6月全年接地電阻值、日平均氣溫、日平均地溫、日平均相對濕度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出：整體上日平均氣溫、日平均地溫、日平均相對濕度與接地電阻均為負相關(guān)的關(guān)系，其中溫度中的氣溫與地溫具有很強的關(guān)聯(lián)性。

②從全年各月份分析來看，接地電阻值具有階段性的變化特征。在干旱的秋冬季（10月-次年1月），相對濕度比較穩(wěn)定，溫度的變化是影響接地電阻變化的主要因素，兩者呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系；在春夏雨季（4月-6月），溫度比較穩(wěn)定，相對濕度的變化是影響接地電阻變化的主要因素，兩者呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系。

參考文獻：

[1]李祥超，姜翠宏，趙學(xué)余.防雷工程設(shè)計與實踐[M].北京：氣象出版社，2010.

[2]肖穩(wěn)安，張小青.雷電與防護技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2006.

[3]羅志勇.中山市重點場所電源SPD在線安全監(jiān)測系統(tǒng)[D].成都：電子科技大學(xué)碩士論文，2017.

[4]黃嘉佑.氣象統(tǒng)計分析與預(yù)報方法[M].北京：氣象出版社，2004.

[5]郭在華，向亞飛，李良福，等.接地電阻受氣象因素影響的特性分析[J].成都信息工程學(xué)院學(xué)報2015，30（4）：308-313.

[6]王孝波，曾昌軍，鄧春林，等.接地電阻隨季節(jié)及天氣過程變化規(guī)律分析[J].氣象科學(xué)，2013，33（6）：648-652.

[7]陳銳.陸金風(fēng)，曹樹榮，等.土壤相對濕度與接地電阻的變化關(guān)系研究[J].2015，36（2）：103-105.