Сопротивление грунта: Удельное сопротивление грунта

Удельное сопротивление грунта

Тэги: заземление монтаж инструкции и рекомендации молниезащита

Расчётное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нём растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Использование в расчётах

Электрическое удельное сопротивление грунта является основным параметром для расчёта заземления.

Чем меньший размер имеет эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления смонтированного устройства.

 

Величины расчётного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)

Грунт	Удельное сопротивление, среднее значение (Ом*м)	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-015, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-030, Ом	Сопротивление заземления для комплекта ZZ-100-102, Ом
Асфальт	200 — 3 200	17 — 277	9,4 — 151	8,3 — 132
Базальт	2 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Бентонит (сорт глины)	2 — 10	0,17 — 0,87	0,09 — 0,47	0,08 — 0,41
Бетон	40 — 1 000	3,5 — 87	2 — 47	1,5 — 41
Вода
Вода морская	0,2	0	0	0
Вода прудовая	40	3,5	2	1,7
Вода равнинной реки	50	4	2,5	2
Вода грунтовая	20 — 60	1,7 — 5	1 — 3	1 — 2,5
Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт)
Вечномёрзлый грунт — талый слой (у поверхности летом)	500 — 1000	—	—	20 — 41
Вечномёрзлый грунт (суглинок)	20 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Вечномёрзлый грунт (песок)	50 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Глина
Глина влажная	20	1,7	1	0,8
Глина полутвёрдая	60	5	3	2,5
Гнейс разложившийся	275	24	12	11,5
Гравий
Гравий глинистый, неоднородный	300	26	14	12,5
Гравий однородный	800	69	38	33
Гранит	1 100 — 22 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Гранитный гравий	14 500	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Графитовая крошка	0,1 — 2	0	0	0
Дресва (мелкий щебень/крупный песок)	5 500	477	260	228
Зола, пепел	40	3,5	2	1,7
Известняк (поверхность)	100 — 10 000	8,7 — 868	4,7 — 472	4,1 — 414
Известняк (внутри)	5 — 4 000	0,43 — 347	0,24 — 189	0,21 — 166
Ил	30	2,6	1,5	1
Каменный уголь	150	13	7	6
Кварц	15 000	Требуются специальные мероприятия (замена грунта)
Кокс	2,5	0,2	0,1	0,1
Лёсс (желтозем)	250	22	12	10
Мел	60	5	3	2,5
Мергель
Мергель обычный	150	14	7	6
Мергель глинистый (50 — 75% глинистых частиц)	50	4	2	2
Песок
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60	0,9 — 5	0,5 — 3	0,4 — 2,5
Песок, умеренно увлажненный	60 — 130	5 — 11	3 — 6	2,5 — 5,5
Песок влажный	130 — 400	10 — 35	6 — 19	5 — 17
Песок слегка влажный	400 — 1 500	35 — 130	19 — 71	17 — 62
Песок сухой	1 500 — 4 200	130 — 364	71 — 198	62 — 174
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Песчаник	1 000	87	47	41
Садовая земля	40	3,5	2	1,7
Солончак	20	1,7	1	0,8
Суглинок
Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 — 60	0,9 — 5	0,5 — 3	0,4 — 2,5
Суглинок полутвердый, лесовидный	100	9	5	4
Суглинок при температуре минус 5 С°	150	—	—	6
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Сланец	10 — 100
Сланец графитовый	55	5	2,5	2,3
Супесь (супесок)	150	13	7	6
Торф
Торф при температуре 10°	25	2	1	1
Торф при температуре 0 С°	50	4	2,5	2
Чернозём	60	5	3	2,5
Щебень сухой
Щебень мокрый	3 000	260	142	124
Щебень сухой	5 000	434	236	207

Сопротивление заземления для комплектов ZZ-000-015 и ZZ-000-030, указанное в таблице, может использоваться при различных конфигурациях заземлителя — и точечной, и многоэлектродной.

Вместе с таблицей ориентировочных величин расчётного удельного сопротивления грунта предлагаем Вам

воспользоваться географической картой уже смонтированных ранее заземлителей на базе готовых комплектов заземления ZANDZ с результатами замеров сопротивления заземления.

 

Типы грунтов республики Казахстан и их удельные электрические сопротивления (карта)

Тип грунта	Ом*м
Известняк поверхностный	5 050
Гранит	2 000
Базальт	2 000
Песчаник	1 000
Гравий однородный	800
Песчаник влажный	800
Гравий глинистый	300
Чернозём	200
Разнообразные смеси глины и песка	150
Суглинок лесовидный	100
Глина полутвёрдая	60
Сланцы глинистые	55
Суглинок пластичный	30
Глина пластичная	20
Подземные водоносные слои	5

Глина, суглинок, супесь (различия)

Рыхлые осадочные грунты, состоящие из глины и песка, классифицируются по содержанию в них глинистых частиц:

• глина — более 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур (между ладонями). Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям.
  • тяжелая — более 60%
  • обычная — от 30 до 60% с преобладанием глинистых частиц
  • пылеватая — от 30 до 60% с преобладанием песка
  • суглинок — от 10% до 30% глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку с образованием трещин по краям.
    • тяжелый — от 20 до 30%
    • средний — от 15 до 20%
    • легкий — от 10 до 15%
    • супесь (супесок) — менее 10% глины. Является переходной формой от глинистых к песчаным грунтам. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов; при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки; она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается при сдавливании.

Зависимости от условий

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его влажности
(данные из IEEE Std 142-1991):

Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его температуры
(данные из IEEE Std 142-1991):

На этом графике хорошо видно, что при температуре ниже нуля грунт резко повышает свое удельное сопротивление, что связано с переходом воды в другое агрегатное состояние (из жидкого в твердое) — почти прекращаются процессы переноса заряда ионами солей и кислотными/щелочными остатками.

Смотрите также:

Запросить расчет

Сопротивление грунта и заземление

 

Удельное сопротивление грунта — это главный параметр, который влияет на конструкцию заземляющего устройства: количество и длину заземляющих электродов. Физически оно равняется электрическому сопротивлению, которое грунт оказывает току при прохождении им расстояния между противоположными гранями условного куба объёмом 1 куб. м.; размерность Ом*м. Удельное сопротивление зависит от многих факторов: состава и структуры грунта, его плотности, влажности, температуры, наличия примесей – солей, кислот, щелочей. Все эти параметры изменяются в течение года, поэтому соответствующим образом меняется и сопротивление грунта. Данный факт нужно учитывать при проведении замеров, расчётов, а также при измерении сопротивления растеканию смонтированного заземляющего устройства.

Сопротивление грунта и сопротивление заземления

Чем ниже значение удельного сопротивления грунта, тем лучше электрический ток растекается в среде, и тем меньше получится сопротивление заземляющего устройства. Низкое сопротивление заземления обеспечивает поглощение грунтом токов повреждений, токов утечки и молниевых токов, что предотвращает их нежелательное протекание по проводящим частям электроустановок и защищает контактирующих с ними людей от поражения электрическим током, а оборудование — от помех и нарушений работы. Заземляющее устройство обязательно должно быть дополнено правильно организованной системой уравнивания потенциалов.

Такие объекты, как жилой дом и линия электропередачи не требуют столь низкого сопротивления заземления, как, например, подстанции и сооружения с большим объёмом информационного и коммуникационного оборудования: ЦОД, медицинские центры и объекты связи. Более низкое сопротивление заземляющего устройства можно обеспечить растеканием тока с большего количества электродов, при том что высокое сопротивления грунта приводит к ещё большему увеличению габаритов заземлителя.

Норма сопротивления заземляющего устройства определяется ПУЭ 7 изд. раздел 1.7. — для электроустановок разных классов напряжения, пункты 2.5.116-2.5.134 — для линий электропередачи, а также другими отраслевыми стандартами и документацией к аппаратам и приборам.

Удельное сопротивление преимущественно зависит от типа грунта. Так, «хорошие» грунты, обладающие низким сопротивлением — это глина, чернозём (80 Ом*м), суглинок (100 Ом*м). Сопротивление песка сильно зависит от содержания влаги и колеблется от 10 до 4000 Ом*м. У каменистых грунтов оно легко может достигать нескольких тысяч Ом*м: у щебенистых — 3000-5000 Ом*м, а у гранита и других горных пород — 20000 Ом*м.

Удельное сопротивление грунтов в России

Среднее удельное сопротивление часто встречающихся на территории России грунтов приведено в таблице на странице, посвященной удельному сопротивлению грунта

Принять тип грунта можно по карте почв на территории России (для просмотра карты в полном размере, щёлкните на ней).

Значения, приведённые в таблицах справочные и подходят только для ориентировочного расчёта в том случае, когда другая информация отсутствует. Для того чтобы получить точное значение удельного сопротивления, необходимо проводить изыскательные работы. Замеры грунта проводятся в полевых условиях методом амперметра-вольтметра, а также путем измерения инженерно-геологических элементов (ИГЭ), проведенных на разной глубине методом вертикально электрического зондирования (ВЭЗ). Значения, полученные этими двумя способами, могут значительно отличаться, также, как отличаются характеристики грунта незначительно удаленных точек на местности. Поэтому, чтобы исключить ошибку в расчетах необходимо брать максимальный из результатов этих двух методов при приведении к однослойной расчётной модели. Если для расчётов необходимо привести грунт к двухслойной модели, то использовать можно только метод ВЭЗ.

Сезонное изменение сопротивления грунта и его учёт

Для учёта сезонных изменений и влияния природных явлений «Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» оперирует коэффициентом промерзания, который предписывается определенной климатической зоне России и коэффициентом влажности, учитывающим накопленную грунтом влагу и количество осадков, выпавших перед измерением. РД 153-34.0-20.525-00 при определении сопротивления заземляющего устройства подстанций использует сезонный коэффициент.

При пропитывании почвы водой, удельное сопротивление может снижаться в десятки раз, а при промерзании в разы увеличиваться. Поэтому, в зависимости от того, в какое время года были выполнены измерения, необходимо учитывать данные коэффициенты.

Это позволит предотвратить превышения нормы заземляющего устройства в результате изменений удельного сопротивления; нормируемое значение в соответствии с ПУЭ 7 изд. должно обеспечиваться при самых неблагоприятных условиях в любое время года.

При увеличении габаритов заземляющего устройства влияние сезонных изменений значительно снижается. Если заземлитель имеет горизонтальные размеры порядка 10 метров, то его сопротивление в течение года может изменяться в десятки и сотни раз, тогда как сопротивление заземлителя габаритами 100-200 метров изменяется всего лишь в 2 раза. Это связано с тем, что глубина растекания тока соизмерима с габаритами горизонтального заземлителя.Таким образом, распространенная в горизонтальном направлении конструкция действует на глубинные слои почвы, часто обладающие низким удельным сопротивлением в любое время года.

«Сложные грунты» с высоким удельным сопротивлением

Некоторые типы грунта имеют крайне высокое удельное сопротивление. Его значение для каменистых грунтов достигает нескольких тысяч Ом*м при том, что организация заземляющего устройства в такой среде связана с множеством трудностей – значительными затратами материалов и объёмами земляных работ. Из-за твердых включений практически невозможно использовать вертикальные электроды без применения бурения. Пример заземления в условиях каменистого грунта приведён на странице.

Возможно, ещё более сложный случай – это вечномерзлый грунт. При понижении температуры удельное сопротивление резко возрастает. Для суглинка при +10 С° оно составляет около 100 Ом*м, но уже при -10 С° может достигать 500 — 1000 Ом*м. Глубина промерзания вечномерзлого грунта бывает от нескольких сот метров до нескольких километров, при том что в летнее время оттаивает лишь верхний слой незначительной толщины: 1-3 м. В результате круглый год вся зона эффективного растекания тока будет иметь значительное удельное сопротивление – порядка 20000 Ом*м в вечномерзлом суглинке и 50000 Ом*м в вечномерзлом песке. Это чревато организацией заземляющего устройства на огромной площади, либо применением специальных решений, например, таких как электролитическое заземление. Для наглядного сравнения, пройдя по ссылке, можно посмотреть расчёт в вечномерзлом грунте.

Решения по достижению необходимого сопротивления

Традиционные способы

В хороших грунтах, как правило, устанавливается традиционное заземляющее устройство, состоящее из горизонтальных и вертикальных электродов.

Использование вертикальных электродов несет важное преимущество. С увеличением глубины удельное сопротивление грунта «стабилизируется». В глубинных слоях оно в меньшей степени зависит от сезонных изменений, а также, благодаря повышенному содержанию влаги, имеет более низкое сопротивление. Такая особенность очень часто позволяет значительно снизить сопротивление заземляющего устройства.

Горизонтальные электроды применяются для соединения вертикальных, также они способствуют ещё большему снижению сопротивления. Но могут использоваться и в качестве самостоятельного решения, когда монтаж вертикальных штырей сопряжен с трудностями, либо когда необходимо организовать заземляющее устройство определенного типа, например, сетку.

Нестандартные способы

В тяжелых каменистых и вечномерзлых грунтах монтаж традиционного заземления сопряжен с рядом проблем, начиная сложностью монтажа из-за специфики местности, заканчивая огромными размерами заземляющего устройства (соответственно — большими объемами строительных работ), необходимыми для соответствия его сопротивления нормам.

В условиях вечномерзлого грунта также имеет место такое явление как выталкивание, в результате которого горизонтальные электроды оказываются над поверхностью уже через год.

Чтобы решить эти проблемы, специалисты часто прибегают к следующим мерам:

• Замена необходимых объёмов на грунт с низким удельным сопротивлением (несет ограниченную пользу в случае вечномерзлого грунта, т.к. грунт замены также промерзает). Объемы такого грунта часто очень велики, и не всегда приводят к ожидаемым результатам, т.к. зона действия заземлителя вглубь практически равна его горизонтальным размерам, поэтому влияние верхнего слоя может быть незначительным.
• Организация выносного заземлителя в очагах с низким удельным сопротивлением, что позволяет установить заземлитель на удалении до 2 км.
• Применение специальных химических веществ – солей и электролитов, которые снижают удельное сопротивление мерзлого грунта. Данное мероприятие необходимо проводить раз в несколько лет из-за процесса вымывания.

Одним из наиболее предпочтительных решений в тяжелых условиях является электролитическое заземление, оно сочетает химическое воздействие на грунт (снижение его удельного сопротивления) и замену грунта (уменьшение влияния промерзания). Электролитический электрод наполнен смесью минеральных солей, которые равномерно распределяются в рабочей области и снижают её удельное сопротивление. Данный процесс стабилизируется с помощью околоэлектродного заполнителя, который делает процесс выщелачивания солей равномерным. Применение электролитического заземления позволяет избежать проблем организации традиционного заземляющего устройства, значительно уменьшает количество оборудования, габариты заземлителя и объёмы земляных работ.

Заключение

При проектировании заземляющего устройства необходимо иметь достоверные данные об удельном сопротивлении грунта на месте строительства. Точную информацию можно получить только с помощью изысканий и измерений на местности, но по разным причинам бывает, что возможности их провести нет. В таком случае можно воспользоваться справочными таблицами, но стоит принять во внимание, что расчёт будет носить ориентировочный характер.

Независимо от того, каким образом получены значения удельного сопротивления, нужно внимательно рассматривать все влияющие факторы. Важно учесть пределы, в которых удельное сопротивление может меняться, чтобы сопротивление заземляющего устройства никогда не превышало норму.

---

Смотрите также:

• Пример расчета: как выполнить заземление в вечномерзлом грунте?
• Статья от профессора Э. М. Базеляна «Заземление в молниезащите»
• Что такое грозоизолятор и как он работает?
• Полезные материалы для проектировщиков: статьи, рекомендации, примеры
• Таблица удельного сопротивления грунта

Смотрите также:

Удельное сопротивление грунта

Типы грунта и удельное сопротивление.

Рекламные ссылки

Значения удельного сопротивления почвы могут быть полезны при проектировании систем заземляющих электродов.

9002 5 5 — 100 2 — 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100. 100 2 — 1002 5 5 — 10023 5 — 10023 5 — 10023 5 — 10023 5 — 10023.0023

Soil	Mean Value of Resistivity (ohm m, Ω m)
Clay, compacted	100 — 200
Clay, soft	50
Глинистый песок	50 — 500
Humus, leaf mold	10 — 150
Granite	1500 — 10000
Granite, modified	100 — 600
Jurassic marl	30 — 40
Известняк, разрублен	500 — 1000
Marl	100 — 200
MICA Shist	800
PEAT, TURF
Sandstone	1500 — 10000
Sandstone, modified	100 — 600
Shist, shale	50 — 300
Siliceous sand	200 — 300
Soil , меловой	100 — 300
почва, болотистый	1 — 30
каменная подзадность, покрытая травой	300 — 500
Стоны земли	300 — 500
.0023	1500 — 3000

Рекламные ссылки

Связанные темы

Связанные документы

Engineering ToolBox — Расширение SketchUp — 3D-моделирование онлайн!

Добавляйте стандартные и настраиваемые параметрические компоненты, такие как балки с полками, пиломатериалы, трубопроводы, лестницы и т. д., в свою модель Sketchup с помощью Engineering ToolBox — расширение SketchUp, которое можно использовать с потрясающими, интересными и бесплатными программами SketchUp Make и SketchUp Pro. .Добавьте расширение Engineering ToolBox в свой SketchUp из хранилища расширений SketchUp Pro Sketchup!

Перевести

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей. В нашем архиве сохраняются только электронные письма и ответы. Файлы cookie используются только в браузере для улучшения взаимодействия с пользователем.

Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложения на локальном компьютере. Эти приложения будут — из-за ограничений браузера — отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные.

Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочитайте Конфиденциальность и условия Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию.

AddThis использует файлы cookie для обработки ссылок на социальные сети. Пожалуйста, прочитайте AddThis Privacy для получения дополнительной информации.

Реклама в ToolBox

Если вы хотите продвигать свои товары или услуги в Engineering ToolBox — используйте Google Adwords. Вы можете настроить таргетинг на Engineering ToolBox с помощью управляемых мест размещения AdWords.

Citation

Эту страницу можно цитировать как

• Engineering ToolBox, (2013). Удельное сопротивление почвы . [онлайн] Доступно по адресу: https://www.engineeringtoolbox.com/soil-resistivity-d_1865.html [дата обращения, мес. год].

Изменить дату доступа.

. .

закрыть

Определение удельного сопротивления почвы

Что такое испытание удельного сопротивления почвы?

Измерение удельного сопротивления грунта — это процесс измерения объема грунта для определения проводимости грунта. Результирующее удельное сопротивление грунта выражается в ом-метрах или ом-сантиметрах.

Испытание удельного сопротивления грунта является наиболее важным фактором при проектировании электрического заземления. Это верно при обсуждении простых электрических схем, специальных систем заземления с низким сопротивлением или гораздо более сложных вопросов, связанных с исследованиями повышения потенциала заземления (GPR). Хорошие модели грунта являются основой всех проектов заземления и разрабатываются на основе точных испытаний удельного сопротивления грунта.

Четырехточечный тест Веннера

Четырехточечный метод Веннера на сегодняшний день является наиболее часто используемым методом измерения удельного сопротивления грунта. Существуют и другие методы, такие как общий метод и метод Шлюмберже, однако они нечасто используются для проектирования заземления и лишь незначительно отличаются по расположению датчиков по сравнению с методом Веннера.

Удельное электрическое сопротивление — это измерение удельного сопротивления данного материала. Оно выражается в ом-метрах и представляет собой сопротивление, измеренное между двумя пластинами, покрывающими противоположные стороны куба со стороной 1 м. Этот тест на удельное сопротивление грунта обычно проводится на необработанных участках земли во время проектирования и планирования систем заземления, характерных для испытываемого участка.

При испытании удельного сопротивления грунта четыре (4) зонда размещаются на одинаковом расстоянии, чтобы приблизить глубину исследуемого грунта. Типичные интервалы составляют 1 фут, 1,5 фута, 2 фута, 3 фута, 4,5 фута, 7 футов, 10 футов и т. д., при этом каждый интервал увеличивается по сравнению с предыдущим примерно в 1,5 раза, до максимального расстояния, равного соизмеримо с 1-3-кратным максимальным диагональным размером проектируемой системы заземления, в результате чего максимальное расстояние между внешними токоведущими электродами составляет от 3 до 9раз больше максимального диагонального размера будущей системы заземления. Это один «проход» или набор измерений, который обычно повторяется, хотя и с более короткими максимальными интервалами, несколько раз вокруг места под прямым углом и по диагонали друг к другу для обеспечения точных показаний.

Основная предпосылка испытания удельного сопротивления грунта заключается в том, что зонды, расположенные на расстоянии 5 футов по земле, будут считывать 5 футов в глубину. То же самое верно, если вы разместите датчики на расстоянии 40 футов по земле, вы получите средневзвешенное сопротивление почвы от 0 до 40 футов в глубину и все точки между ними. Эти необработанные данные обычно обрабатываются с помощью компьютерного программного обеспечения для определения фактического удельного сопротивления грунта в зависимости от глубины.

Проведение четырехточечного (или четырехштырькового) измерения удельного сопротивления грунта по Веннеру

Ниже описано, как выполнить один «ход» или набор измерений. Как указывает «4-точечный», тест состоит из 4 штырей, которые необходимо вставить в землю. Два внешних контакта называются датчиками тока, C1 и C2. Это зонды, которые подают ток в землю. Два внутренних датчика — это потенциальные датчики, P1 и P2. Это датчики, которые измеряют фактическое сопротивление почвы.

На приведенной ниже схеме установки Веннера для четырехточечного измерения зонд C1 вводится в землю в углу измеряемой области. Зонды P1, P2 и C2 приводятся в движение на расстоянии 5 футов, 10 футов и 15 футов соответственно от стержня C1 по прямой линии для измерения удельного сопротивления грунта на глубине от 0 до 5 футов. C1 и C2 — внешние датчики, а P1 и P2 — внутренние датчики. В этот момент на щупы C1 и C2 подается известный ток, а результирующее напряжение измеряется на щупах P1 и P2. Затем можно применить закон Ома для расчета измеренного кажущегося сопротивления.

Датчики C2, P1 и P2 затем можно перемещать на расстояние 10, 20 и 30 футов для измерения сопротивления грунта на глубине от 0 до 10 футов. Продолжайте перемещать три зонда (C2, P1 и P2) от C1 через равные промежутки времени, чтобы приблизить глубину измеряемого грунта. Обратите внимание, что на характеристики электрода может влиять удельное сопротивление грунта на глубинах, которые значительно больше, чем глубина электрода, особенно для обширных горизонтальных электродов, таких как водопроводные трубы, фундаменты зданий или заземляющие сетки.

Измерители сопротивления почвы

Существует два основных типа измерителей сопротивления почвы: низкочастотные и высокочастотные модели. Оба типа измерителей могут использоваться для 4-х и 3-х точечного тестирования, и даже могут использоваться в качестве стандартного (2-точечного) вольтметра для измерения обычного удельного сопротивления грунта.

Всегда следует проявлять осторожность при выборе измерителя сопротивления почвы, поскольку электроника, участвующая в фильтрации сигналов, является узкоспециализированной. Говоря электрически, земля может быть шумным местом. Воздушные линии электропередач, электрические подстанции, железнодорожные пути, различные передатчики сигналов и многие другие источники вносят свой вклад в сигнальный шум, присутствующий в любом заданном месте. Гармоники, фоновый шум частотой 60 Гц и связь с магнитным полем могут исказить сигнал измерения, в результате чего показания кажущегося удельного сопротивления грунта будут на порядок больше, особенно при большом расстоянии друг от друга. Выбор оборудования с электронными блоками, способными различать эти сигналы, имеет решающее значение.

Высокочастотные измерители сопротивления грунта обычно используют импульсы, работающие с частотой 128 импульсов в секунду, или с другой частотой импульсов, кроме 60. Эти высокочастотные измерители обычно не могут генерировать достаточное напряжение для обработки длинных перемещений, и их, как правило, не следует использовать. для расстояния между зондами более 100 футов. Кроме того, высокочастотный сигнал, протекающий в токоподводе, индуцирует шумовое напряжение в потенциальных выводах, которое невозможно полностью отфильтровать: этот шум становится больше, чем измеренный сигнал, по мере уменьшения удельного сопротивления грунта и увеличения расстояния между выводами. Высокочастотные измерители дешевле, чем их низкочастотные аналоги, и на сегодняшний день являются наиболее распространенными измерителями, используемыми для измерения удельного сопротивления грунта.

Низкочастотные измерители, которые на самом деле генерируют низкочастотные импульсы (порядка 0,5–2,0 секунды на импульс), являются предпочтительным оборудованием для испытания удельного сопротивления грунта, поскольку они устраняют проблему индукции, от которой изучают высокочастотные измерители. страдать. Однако их покупка может быть очень дорогой. В зависимости от максимального напряжения оборудования, низкочастотные измерители могут считывать показания с чрезвычайно большого расстояния между датчиками и часто на расстоянии многих тысяч футов. Как правило, пакеты электронных фильтров, предлагаемые в низкочастотных измерителях, лучше, чем в высокочастотных измерителях. Следует проявлять осторожность при выборе надежного производителя.

Анализ данных

После сбора всех данных об удельном сопротивлении грунта можно применить следующую формулу для расчета кажущегося удельного сопротивления грунта в ом-метрах.

Например, если кажущееся сопротивление почвы 4,5 Ом на расстоянии 40 футов, удельное сопротивление почвы в ом-метрах будет 344,7. На Рисунке 11 подробно показана вся формула удельного сопротивления грунта. Один ссылается на «кажущееся» удельное сопротивление, поскольку оно не соответствует фактическому удельному сопротивлению грунта. Эти необработанные данные должны быть интерпретированы подходящими методами, чтобы определить фактическое удельное сопротивление грунта.

Показания малой глубины

Показания малой глубины, всего 6 дюймов, чрезвычайно важны для большинства, если не для всех, конструкций заземления. Как описано выше, более глубокие показания удельного сопротивления грунта фактически представляют собой средневзвешенные значения удельного сопротивления грунта от поверхности земли до глубины и включают все поверхностные показания сопротивления над ней. Хитрость при разработке окончательной модели грунта заключается в том, чтобы извлечь фактическое сопротивление грунта на глубине, а для этого необходимо «вычесть» верхние слои из глубинных показаний. На следующем рисунке показано, как самые мелкие показания влияют на более глубокие ниже него.

Как вы можете видеть на следующей диаграмме, если у вас есть показание 50 Ом-метров на 5 футах и ​​показание 75 Ом-метров на 10-футах, фактическое удельное сопротивление почвы от 5 до 10 футов может быть 100 Ом-метров. (дело здесь в том, чтобы проиллюстрировать концепцию: для правильной интерпретации данных необходимы предварительно вычисленные кривые или компьютерное программное обеспечение). То же самое справедливо и для больших расстояний между штифтами. Самые мелкие показания используются снова и снова для определения фактического удельного сопротивления на глубине.

Небольшие показания глубины 6 дюймов, 1 фут, 1,5 фута, 2 фута и 2,5 фута важны для проектирования заземления, поскольку заземляющие проводники обычно прокладываются на глубине от 1,5 до 2,5 футов ниже поверхности земли. Чтобы точно рассчитать, как эти проводники будут работать на этих глубинах, необходимо снять показания неглубокого грунта. Эти неглубокие показания становятся еще более важными, когда инженеры рассчитывают повышение потенциала заземления, напряжения прикосновения и шаговые напряжения.

Крайне важно, чтобы измерительные зонды и токоизмерительные зонды были погружены в землю на надлежащую глубину для получения показаний удельного сопротивления неглубокого грунта. Если зонды вбиты слишком глубоко, определение удельного сопротивления неглубокого грунта может оказаться затруднительным. Эмпирическое правило заключается в том, что глубина проникновения потенциальных щупов не должна превышать 10 % расстояния между выводами, тогда как токовые щупы не должны проникать более чем на 30 % расстояния между выводами.

Глубокие чтения

Часто тип используемого измерителя определяет максимальную глубину или расстояние, которое можно считать. Общее правило заключается в том, что высокочастотные измерители удельного сопротивления грунта подходят для измерений с расстоянием между штырьками не более 100 футов, особенно в грунтах с низким удельным сопротивлением. Для большего расстояния между штырьками требуются низкочастотные измерители удельного сопротивления грунта. Они могут генерировать необходимое напряжение, необходимое для прохождения сигнала через почву на больших расстояниях, и обнаруживать слабый сигнал, свободный от наведенного напряжения от вводов тока.

Место измерения удельного сопротивления грунта

Испытание сопротивления грунта следует проводить как можно ближе к предлагаемой системе заземления с учетом физических элементов, которые могут привести к ошибочным показаниям. Есть две (2) проблемы, которые могут привести к ухудшению качества показаний:

1. Электрические помехи, вызывающие нежелательные помехи сигнала, попадающие в счетчик.
2. Металлические предметы, «сокращающие» электрический путь от зонда к зонду. Эмпирическое правило заключается в том, что между измерительной траверсой и любыми параллельными заглубленными металлическими конструкциями должен сохраняться зазор, равный расстоянию между штифтами.

Очевидно, важно проводить испытания вблизи рассматриваемого объекта; однако это не всегда практично. У многих электроэнергетических компаний есть правила относительно того, насколько близким должно быть испытание на сопротивление почвы, чтобы оно было действительным.