土壤阻抗角的频率特性及其影响因素

土壤的阻抗特性直接决定了接地系统的性能,为此通过搭建土壤导电的频率特性试验电路,测量了我国常见的黄土壤、赤红壤和红壤这3种典型土壤的阻抗角随频率的变化规律,以及水分质量分数、土壤粒径对土壤阻抗角频率特性的影响。研究发现:当电流频率较低时,土壤试样的阻抗角总小于0,呈现为容性特征,且随着频率的增加,其阻抗角快速上升;但当频率上升到1 000 Hz以上时,土壤阻抗角的变化速度变缓;当水分质量分数较高时,土壤试样的阻抗角总小于0,且随着水分质量分数的降低,其阻抗角先增大到大于0,然后随着频率的进一步上升逐渐下降到0。通过对该现象进行分析提出,土壤中离子在电场下的迁移运动是造成土壤阻抗容性特征的主要原因,孔隙水形成的离子通道的感抗是造成土壤阻抗感性特征的主要原因,二者共同作用形成了土壤阻抗角的频率特性。研究结果证明多孔介质具有独特的导电特性,其机理有待更为深入的研究。