таблица средних значений и применение для различных целей
Физико-химические особенности верхних слоёв земли, где протекают токи электрических установок, влияют на состояние подземных металлических конструкций. При проектировании и монтаже деталей трубопроводов и заземлителей необходимы знания об электропроводности почвы. Важное значение имеет показатель удельного сопротивления грунта. Этот параметр обуславливает уровень коррозионной опасности для заглубляемых металлоизделий.
Общие понятия и определения
Свойства почвы, позволяющие проводить ток, зависят от структуры и содержания различных компонентов. Преимущественное влияние на сопротивление заземлителей оказывают верхние грунтовые слои на глубине от 20 до 25 м. Изоляторы в виде кремнезёма, глинозёма и известняка заставляют выступать в роли проводника т. н. почвенный раствор, где между твёрдыми частями диэлектриков циркулируют соли и влага. Это обуславливает возникновение ионной проводимости почвы, а от электронной проводимости металлов её отличает оказание большего сопротивления электрическому току.
Коррозионной активностью земли называют её способность к разрушительным физико-химическим взаимодействиям с металлами. Влажность, пористость, кислотность и проницаемость почвы, присутствие органических соединений и продуктов жизнедеятельности бактерий, минерализация, количественный и качественный состав солей электролита могут увеличивать или уменьшать эту активность.
Удельное электросопротивление грунта, или просто сопротивление, обозначается буквой греческого алфавита ρ и определяет свойства в отношении электропроводности. Оно характеризует способность почвы сопротивляться движению электрических зарядов (токорастеканию) в условном проводнике, имеющем площадь поперечного сечения 1 кв. метр и длину 1 метр. За единицу измерения показателя принят Ом·м.
Чтобы определить значение удельного сопротивления грунта, применяются два основных способа:
- Метод контрольного электрода (употребляется в проектировании одиночных заземляющих устройств). Для этого изготавливают образец, соответствующий размерам будущей установки заземления, и погружают в исследуемую почву. Затем туда же помещают пару вспомогательных электродов и производят измерение сопротивления растеканию тока от контрольного устройства.
- Метод четырёх электродов. Их опускают в землю с расстоянием от 2 до 4 метров друг от друга на глубину до 1/20 от этого расстояния. Значение, измеренное таким образом, соответствует той глубине, на которую разнесены электроды.
Существуют и специальные высокоточные приборы для анализа активности грунта. Они позволяют работать не только в лабораторных, но и полевых условиях.
Влияние различных факторов
Состав земли, размеры, конфигурация и компактность размещения её фрагментов, влагосодержание и температура, содержание растворимых химических компонентов (солей, кислот, щелочей, остатков гниения органических примесей) отражаются на значении уровня электропроводности. Все эти параметры трансформируются в зависимости от времени года, поэтому меняются и свойства грунта, причём в обширном диапазоне.
В условиях сухого и жаркого лета верхние почвенные слои просыхают, зимой промерзают, в обоих случаях противодействие токорастеканию значительно увеличивается. Так, на глубине 30 см при понижении температуры воздуха с 0 °C до минус 10 °C удельное электросопротивление грунта возрастает в 10 раз, а на глубине 50 см — в 3 раза. Это позволяет оценить коррозионную активность почвы и получить исходные данные для выбора эффективной конструкции заземления или проектирования электрозащитного оборудования для подземного сооружения.
Исходя из этого, коррозионная активность грунтов делится на группы, сведения о которых приводятся в таблице:
| Коррозионная активность | Удельное электросопротивление, Ом·м |
| Низкая | более 100 |
| Средняя | от 20 до 100 |
| Повышенная | от 10 до 20 |
| Высокая | от 5 до 10 |
| Весьма высокая | до 5 |
Электросопротивление грунта непосредственно влияет на монтажные работы: чем меньше его значение, тем проще произвести установку заземляющих устройств, а это снижает денежные и трудовые затраты.
Ведь для того чтобы эффективно противостоять растеканию тока при организации заземления установки для производства электроэнергии, отопительного или молниезащитного оборудования в почве с низким удельным сопротивлением, будут применяться заземлители существенно меньшего размера.
Роль табличных значений параметра
При расчёте устройства заземления проектировщиков интересуют сведения об электропроводящих свойствах почвы. Для предварительной оценки пользуются их средними величинами, но для нужд конкретного строительства выполняют пересчёт характеристик заземлителей. Исходные данные получают путём контрольных измерений и изыскательских работ, уточняющих для конкретной территории параметры удельного сопротивления грунта.
Таблица приблизительных значений выглядит таким образом:
| Наименование грунта | Среднее удельное электросопротивление, Ом·м |
| Базальт | 2 тыс. |
| Песчаник | 1 тыс. |
| Слюдистые сланцы | 800 |
| Песок | 500 |
| Супесок | 300 |
| Пористый известняк | 180 |
| Каменный уголь | 150 |
| Суглинок | 80 |
| Глина | 60 |
| Чернозём | 50 |
| Земля садовая | 40 |
| Ил | 30 |
| Торф | 25 |
| Солончак | 20 |
Грунты типа глины, чернозёма, суглинка (т. н. хорошие) обладают низким удельным электросопротивлением. Показатели песка во многом зависят от влагосодержания и лежат в пределах от 10 до 4 тыс. Ом·м. В случае скальных грунтов счёт уже идёт на тысячи, у щебенистых — от трёх до пяти тысяч, а у гранитных пород — 20 тыс. Ом·м.
Особенно сложно дело обстоит с вечномёрзлыми грунтами, ведь понижение температуры резко увеличивает их удельное сопротивление. Например, для того же суглинка при +10 °C оно равно 80 Ом·м, а при минус 10 °C уже достигает 1 тыс. Ом·м. Почвенный монолит зимой промерзает в глубину на километры, а летом оттаивание верхних слоёв происходит всего на несколько метров.
Влияние свойств грунта на заземление
Уменьшение значений удельного электросопротивления почвы создаёт более благоприятные условия для растекания электрического заряда. Поглощение токов утечки и разрядов молний надёжно защищает заглублённые металлоконструкции. Тем самым предотвращаются электротравмы работников и нарушения функционирования других приборов.
Средства и сети связи, электрические подстанции и медицинские учреждения с энергоёмким оборудованием требуют более низких значений сопротивления заземлителей, нежели компоненты электрической сети в виде ЛЭП и простые жилые дома. Их установка и безопасное использование регламентируется ПУЭ и многочисленными отраслевыми стандартами, а нормы указываются в сопроводительной документации к установленным приборам.
Во всех климатических зонах одни и те же явления природы по-разному воздействуют на почву, что нашло отражение в специальных коэффициентах промерзания, увлажнения и сезонности. Когда грунт намокает, его удельное сопротивление в несколько раз снижается, а при промерзании — увеличивается. Коэффициент увлажнения оказывает существенное влияние на удельное электросопротивление грунта. Его применяют для корректировки измерений в местах планируемого устройства заземления в ряде случаев:
- Грунт перенасыщен влагой — выпало много осадков. Измеренный показатель соответствует минимально возможному.
- Грунт имеет среднюю влажность — осадки были немногочисленными. Замеры тоже имеют среднее значение.
- Грунт сухой — осадков мало. Результат измерений сопротивления грунта — максимальный.
Рост размеров заземляющих устройств уменьшает зависимость конструкции от климатических явлений.
Это объясняется тем, что ток растекается на глубину, соответствующую горизонтальным габаритам заземлителя, и основное воздействие приходится на внутренние слои почвы, которые имеют заведомо невысокое удельное сопротивление.
Способы получения необходимых параметров
Заземлители традиционной конструкции состоят из набора вертикальных и горизонтальных электродов и монтируются в беспроблемных, «хороших» грунтах. Вертикальные электроды обладают множеством достоинств, т. к. с увеличением глубины:
- характеристики почвы более стабильны;
- сезонные колебания меньше дают о себе знать;
- содержание влаги повышается и тоже снижает сопротивление.
Горизонтальные электроды применяются для нужд соединения, но могут использоваться и как самостоятельные элементы, когда невозможно нормально смонтировать вертикальные заземлители или требуется устройство определённой конструкции. В критических условиях вечной мерзлоты или тяжёлых грунтов монтаж классического заземления неэффективен. Специфическая ситуация местности потребует гигантских размеров заземляющих устройств, а в результате явления выталкивания электроды просуществуют в почве не более года.
Для решения этих проблем специалисты разработали ряд методик:
- Нужные объёмы «плохих» грунтов изымаются и заменяются «хорошими»: углём или глиной. В случае вечной мерзлоты эффект от этого будет краткосрочным, т. к. грунт-заместитель тоже рано или поздно застывает.
- В районах, имеющих низкое удельное сопротивление почв, монтируются установки выносного заземления на удалении до 2 км от основного источника.
- Используются химические соединения — соли и электролиты. Хлористый натрий (обычная поваренная соль), хлористый кальций, сернокислая медь (медный купорос) уменьшают сопротивление промерзающего грунта, но требуют обновления через непродолжительное время (от 2 до 4 лет), т. к. подвержены вымыванию.
Лучшее решение проблемы — создание комплекса электролитического заземления. В нём выгодно сочетается химическая обработка почвы и замена грунта. Для этого используются электролитические электроды, которые наполняются подготовленной смесью минеральных солей и равномерно распределяются по рабочему пространству. Процесс выщелачивания реагентов становится более стабильным за счёт использования специального околоэлектродного заполнителя, увеличивающего площадь контакта с почвой. Это позволяет решать проблемы установки традиционных заземлителей, существенно уменьшает размеры и количество оборудования, снижает объёмы общестроительных работ.
Применение на практике
Уровень электропроводности земли — величина непостоянная. На его значение влияют разнообразные факторы, среди которых основные — влажность, температура, структура и воздухопроницаемость. При установке заземляющего устройства требуется достоверная информация о местах проведения строительных работ. Чтобы сопротивление заземлителя не превысило допустимую норму, необходимо точно обозначить пределы, в которых оно может изменяться.
Все данные для нужд проектирования получают при помощи геологических изысканий и измерений на конкретном объекте. Полученные результаты подлежат корректировке с учётом времени года, ведь нормируемые значения необходимо обеспечить при самых критических условиях. И только если выясняется, что возможность привязки к местности по разным причинам отсутствует, пользуются справочными таблицами, при этом расчёт всегда будет ориентировочным.
220v.guru
Толяна Ромоданова светлой памяти – ЭСТ: Катюша – любил он эту песню.От проекта dpva.ru, команды Anonimous Freaks, родных, друзей, коллег и одноклассников. Прошло ровно 10 лет. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость проводников, растворов, почв…. / / Удельное электрическое сопротивление основных типов почв, грунта, земли, камня. Ом*м. Таблица. Поделиться:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dpva.ru
Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 2 вертикальных очага
Молниезащита объекта III категории
Контур заземления
Общие данные
Устройство молниезащиты предназначено для обеспечения защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).
Здание относится к III категории молниезащиты согласно пп.9, таблицы 1 Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87.
Таблица 1
|
№ пп. |
Здания и сооружения |
Местоположение |
Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов |
Категория молниезащиты |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
9 |
Небольшие строения III-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво – и пожароопасных классов |
В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более для III, IIIa, IIIб, IV, V степеней огнестойкости при N<0,1, для IVа степени огнестойкости при N<0,02 |
– |
III |
В случае с данным зданием, молниеприемником являются металлические фермы крыши промышленного здания, токоотводами служат металлические колонны, к колонне приваривается кусок металлической арматуры, выходящий сквозь стену наружу, к которому и крепится зажим соединения тип N с последующим устройством очага заземления.
Заземление объекта.
Согласно п.п. 2.13 «В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях (см. п. 1.8) следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений. При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители:
- при наличии молниеприемной сетки или металлической кровли по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур следующей конструкции:
- в грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением 500 Омм при площади здания более 250 м2 выполняется контур из горизонтальных электродов, уложенных в земле на глубине не менее 0,5 м, а при площади здания менее 250 м2 к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2—3 м;»
3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды СО 153-34.21.122-2003.
«Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения. Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.»
Необходимо выполнить траншею глубиной 0,5 м и шириной 0,25 м
Таким образом, согласно таблице 2. 11 РД 34.21.122-87, минимальный диаметр стального вертикального электрода заземления: 10 мм.
Выбираем стержень стальной оцинкованный диаметром 16 мм длиной 1,5 (Z10161).
Конструкция стержня такова, что толщина стержня позволяет заглублять его вертикально при помощи электроинструмента. А резьбовая оснастка позволяет соединять стержня между собой для увеличения глубины залегания. Так достигается наилучшее растекание тока, кроме того на большой глубине, грунт не промерзает и не высыхает.
Стержень оцинкованный длиной 1,5 м – соединяется между собой при помощи муфты (Z10163) и образует вертикальный очаг заземления длиной 3 м.
Стержни заглубляются при помощи кувалды или электроинструмента. Удар должен осуществляться по удароприемной головке (Z10174), которая закручивается в соединительную муфту.
При использовании электроинструмента типа «отбойный молоток» или «перфоратор» необходимо использовать тип патрон SDS-MAX и насадку (Z10105) для передачи удара в головку.
Заглубить вертикальные стержни заземления в местах опусков токоотводов. При установке вертикальных заземлителей необходимо оставить на дне траншеи выпуск стержня длиной 150 мм для подключения горизонтального заземлителя (S10309).
Горизонтальный заземлитель полоса стальная оцинкованная 40х4 мм. П.п. Таблица 3. РД 34.21.122-87.
Таблица 3
|
Форма токоотвода и заземлителя |
Сечение (диаметр) токоотвода и заземлителя, проложенных |
|
|
|
снаружи здания на воздухе |
в земле |
|
Круглые токоотводы и перемычки диаметром, мм |
6 |
‑ |
|
Круглые вертикальные электроды диаметром, мм |
‑ |
10 |
|
Круглые горизонтальные* электроды диаметром, мм |
‑ |
10 |
|
Прямоугольные электроды: |
|
|
|
сечением, мм |
48 |
160 |
|
толщиной, мм |
4 |
4 |
|
* Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания. |
||
Контур прокладывается вокруг здания и соединяется между собой сваркой. Перед сваркой необходимо зачистить слой цинка. После сварки требуется окрасить цинконаполненным составом (M10247). Длина шва 6 см.
Выполнить соединение горизонтального и вертикального заземлителя при помощи специального зажима типа N (Z10106). Подключить к зажиму токоотвод.
Очистить соединение «полоса-токоотвод-стержень» от грунта, воды. Обмотать соединение лентой изоляционной (Z10104).
Расчет сопротивления растекания заземляющего устройства
Для сопротивления внешней молниезащиты здания требуется заземляющее устройство с сопротивлением до 10 Ом. Для расчета возьмем усредненную величину удельного сопротивления грунта – 400 Ом/м.
Сопротивление растеканию вертикального заземлителя определяется по формуле:
Где:
ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м;
Сij – безразмерный коэффициент, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления;
l – длина вертикального электрода, м;
d – диаметр глубинного электрода, м;
n – количество электродов, шт;
H – заглубление (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м).
Как правило, с учетом прокладки заземляющего проводника на глубине 0,5 м, H = L/2 + 0,5;
ρ- 100 Ом/м;
l – 7,5 м;
d – 0,016 м;
n – 2 шт;
H – 2 м.
Сопротивление одного вертикального электрода
Коэффициент использования стержней равен 0,8
Сопротивление всех вертикальных заземлителей
Безразмерный коэффициент вертикального электрода, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления:
Найдем коэффициент по формуле, указанной в п.6 таблицы 8 справочника по молниезащите Р.Н. Карякина
Предусматривая коэффициент использования стержней находим сопротивление всех вертикальных заземлителей по формуле:
|
Число заземлителей |
Отношение расстояний между электродами к их длине |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||
|
Электроды размещены в ряд (рас.1) |
Электроды размещены по контуру (рис.2) |
||||||
|
2 |
0,85 |
0,91 |
0,94 |
– |
– |
– |
|
|
4 |
0,73 |
0,83 |
0,89 |
0,69 |
0,78 |
0,85 |
|
|
6 |
0,65 |
0,77 |
0,85 |
0,61 |
0,73 |
0,80 |
|
|
10 |
0,59 |
0,74 |
0,81 |
0,56 |
0,68 |
0,76 |
|
|
20 |
0,48 |
0,67 |
0,76 |
0,47 |
0,63 |
0,71 |
|
|
40 |
– |
– |
– |
0,41 |
0,58 |
0,66 |
|
|
60 |
– |
– |
– |
0,39 |
0,55 |
0,64 |
|
|
100 |
– |
– |
– |
0,36 |
0,52 |
0,62 |
|
|
Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине |
Число вертикальных электродов |
|||||||
|
2 |
4 |
6 |
10 |
20 |
40 |
60 |
100 |
|
|
Вертикальные электроды размещены в ряд (рис.1 см. выше) |
||||||||
|
1 |
0,85 |
0,77 |
0,72 |
0,62 |
0,42 |
– |
– |
– |
|
2 |
0,94 |
0,80 |
0,84 |
0,75 |
0,56 |
– |
– |
– |
|
3 |
0,96 |
0,92 |
0,88 |
0,82 |
0,68 |
– |
– |
– |
|
Вертикальные электроды размещены по контуру (рис.2 см. выше) |
||||||||
|
1 |
– |
0,45 |
0,40 |
0,34 |
0,27 |
0,22 |
0,20 |
0,19 |
|
2 |
– |
0,55 |
0,48 |
0,40 |
0,32 |
0,29 |
0,27 |
0,23 |
|
3 |
– |
0,70 |
0,64 |
0,56 |
0,45 |
0,39 |
0,36 |
0,33 |
Условия эксплуатации
Для обеспечения постоянной надежности работы устройства молниезащиты ежегодно перед началом грозового сезона производится проверка и осмотр всех устройств молниезащиты.
Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:
- проверить визуальным осмотром целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;
- выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;
- определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;
- проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;
- проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия строительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;
- уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока
- молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;
- Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.
Для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться визуальные осмотры видимой части, осмотры заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования.
Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным.
При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов.
Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.
Для определения технического состояния заземляющего устройства в соответствии с нормами испытаний электрооборудования должны производиться:
- измерение сопротивления заземляющего устройства;
- измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения), проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;
- измерение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства
Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы и места их присоединений, при этом ежегодно производится проверка до 20 % их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % должны быть заменены новыми.
Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует
производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них.
Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состоянияустройств молниезащиты.
Земляные работы у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащиты, а также вблизи них производятся, как правило, с разрешения эксплуатирующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за сохранностью устройств молниезащиты.
Во время грозы работы на устройствах молниезащиты и вблизи них не производятся.
Приложения 1 – Схема заземляющего устройства
Добавить комментарий
groundtech.ru
75 фото точного определения базовой характеристики
Удельное сопротивление грунта – это физический параметр, который определяет степень сопротивления грунта прохождению через него электрического тока, иными словами – позволяет определить его проводимость.
Данный параметр определяется как сопротивление, создаваемое условным кубом грунта с длиной рёбер 1 м с присоединёнными к разным сторонам электродами. Единица измерения – Ом на метр.
Любой грунт обладает сложной структурой, включающей в себя твёрдые частички, жидкость (воду в связанном и свободном виде) и воздух, причём ток проводит в основном именно вода.
По своим характеристикам любой грунт обладает очень плохой проводимостью; однако чем она выше (и, соответственно, меньше сопротивление), тем меньшее число заземлителей нужно устанавливать для получения низкого сопротивления заземления.
А ведь именно оно позволяет грунту поглощать ток от молний и при утечках, что защищает оборудование от поломок, а работающих с ним людей – от травм. При расчётах нужно знать величину сопротивления грунта там, где вы планируете его оборудовать.
На эту цифру влияют различные факторы:
- температура – один из наиболее важных параметров. При её снижении сопротивление растёт, поскольку замёрзшая вода почти не проводит ток; так, при падении до -5 градусов значение сопротивления возрастает в 8 раз;
- влажность грунта – чем она выше, тем грунт легче проводит ток. При снижении влажности сопротивление возрастает, сильно это проявляется у песчанистых, глинистых и суглинистых грунтов;
- структура грунта;
- наличие в воде растворённых солей и других электролитов – чем их больше, тем сопротивление меньше.
Данные параметры меняются по сезонам. Зимой, когда земля промерзает, значения удельного сопротивления выше всего.
Стоит отметить следующий факт. Грунт состоит из слоёв, имеющих разное среднее сопротивление и разделённых относительно чёткими границами, и в каждом слое сопротивление почти не меняется. Верхний слой (до трёх метров) наиболее сильно подвержен изменениям.
Измерение сопротивления
Чем точнее будет измерено сопротивление, тем надёжнее можно будет оборудовать заземляющее сооружение. Не придётся как устанавливать лишние электроды, так и расширять заземляющие устройства постфактум.
Самые точные результаты будут, если измерения будут проводиться отдельно по сезонам. Но это бывает накладно.
Чаще измерения делают в конце весны или начале лета, при этом для того, чтобы рассчитать сопротивление грунта при промерзании (или его высыхания), используют поправочные коэффициенты – промерзания, влажности, сезонные; они определяются для каждой климатической зоны отдельно.
Измерения могут проводиться одним из двух методов: амперметра-вольтметра и вертикального электрического зондирования. За расчётное сопротивление грунта берут наибольший результат.
Существуют таблицы сопротивления грунтов, позволяющие узнать примерные величины сопротивления для различных видов грунта в разных климатических зонах.
Однако ориентироваться на эти цифры можно только тогда, когда нет никаких других известных данных. Надёжнее и правильнее делать замеры на месте.
Удельное сопротивление преимущественно зависит от характеристик типа грунта. Чернозём и глина обладают низким сопротивлением – всего 80 Ом*м, суглинок – чуть большим, 100 Ом*м. Для песчаных грунтов содержание влаги влияет на сопротивление очень сильно, и значения могут колебаться от десятка до тысяч Ом*м.
Чем выше содержание горных пород, тем выше сопротивление: каменистые виды грунта способны обладать сопротивлением в тысячи Ом*м, а для грунтов с вечной мерзлотой цифры могут достигать 50000 Ом*м.
Стоит отметить, что в каменистых и вечномёрзлых грунтах, помимо прочего, организовать заземление трудоёмко и дорого, что иногда требует использовать специальные методы по снижению удельного сопротивления.
Как понизить сопротивление
Традиционный способ снизить сопротивление заземлителя – увеличить число электродов и/или размер заземлителя.
Рост габаритов позволяет добиться многих преимуществ, поскольку глубинные слои мало зависят от сезонных колебаний. Так, при увеличении размеров заземлителя от 10 метров до 100 колебания сопротивления уменьшаются в десятки раз.
Однако в каменистых и вечномерзлых грунтах обычные методы сложны для реализации. Установка дополнительных электродов связана с трудностями и дополнительными тратами; кроме того, давление пластов грунта выталкивает горизонтальные электроды. Поэтому для таких грунтов нужны иные типы решений.
Замена грунта нужного объёма на грунт с более низким сопротивлением. Способ неплох для каменистых типов, но для вечномёрзлых польза метода ограничена: новый грунт тоже будет промерзать.
Объёмы заменяемого грунта зачастую огромны, а результат не всегда бывает удовлетворительным.
Установка выносного заземлителя в местах грунта, где сопротивление ниже, чем в других. Технологии позволяют устанавливать такое заземление на расстояниях до 2 км, но и такое решение требует большого объёма работ по установке дополнительных коммуникаций.
Использование солей и электролитов, снижающих сопротивление грунта. Метод позволяет сократить размеры заземлителя в разы, но со временем химические вещества вымываются. Поэтому процедуру придётся повторять раз в несколько лет.
Электролитическое заземление. Совмещает в себе замену части грунта и действие электролитов. Для него используется особый электрод, наполненный смесью электролитов; они распределяются в рабочей области при прохождении тока, а стабилизируется процесс наполнителем.
Внимательно учитывайте удельное сопротивление при монтаже заземляющих устройств. Сделанные замеры позволят сэкономить вам много сил, времени и денег, а правильно смонтированное заземление обезопасит вас и вашу технику.
Фото сопротивления грунта
Также рекомендуем посетить:
strojka-gid.ru
Нормы сопротивления заземляющих устройств, сопротивление заземления
Электричество, хотим мы того или нет, есть везде. В космическом пространстве, пронизывая все на своем пути, несутся бесчисленные космические лучи – электрически заряженные элементарные частицы. За пределами нашей планеты на высоте около 17 000 км над ее поверхностью находятся радиационные пояса, наполненные электрическими зарядами. На высоте 1000 км расположилась ионосфера – ионизированный космическими лучами слой воздушной оболочки Земли.
Атмосфера пронизана радиоволнами. Поверхность Земли покрыта линиями электропередачи. Например, в Беларуси по состоянию на 01.01.2017 суммарная длина воздушных линий 0.4 кВ – 750 кВ составила более 275 000 км. И, конечно же, электричество есть в каждом доме, на каждом заводе, в каждом предприятии. Сегодня все люди так или иначе взаимодействуют с электричеством, которое, однако, может быть не только другом.
Для уменьшения вероятности электротравматизма применяют защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей нетоковедущих частей, которые могут оказаться под опасным напряжением. Цель – защитить человека от действия тока в случае прикосновения к токопроводящим частям, находящимся под напряжением. Допустимое сопротивление заземляющего устройства закреплено в ПУЭ и ТКП 181-2009. Человек может по неосторожности прикоснуться непосредственно к токоведущим элементам или неосмысленно к корпусу электроустановки, на котором появилось напряжение из-за повреждения изоляции, замыкания фазы на корпус, обрыва нулевого провода в случае заземления нейтрали трансформатора и т.п. В обоих случаях через человека начнет протекать ток. Наиболее важное значение в такой экстремальной ситуации имеет величина этого тока, которая зависит от значений сопротивления земли и сопротивления заземления. В зависимости от силы ток, протекающий через пострадавшего, может вызвать три варианта развития событий:
1) Зуд, покалывание или ощущение тепла – при токе (0,5…1,5) мА;
2) Сильное непроизвольное сокращение мышц, которое может привести к тому, например, что рука, держащая проводник или рукоять, не сможет разжаться – при токе (10…25) мА;
3) Хаотическое судорожное сокращение сердца или его остановка – при токе более 50 мА.
Однако заземление используется и для целей эффективного и экономичного функционирования электрических сетей. Такое заземление называется рабочим. Поэтому при эксплуатации сетей 110 кВ и выше производят регулярное измерение сопротивления заземления, которое согласно методике расчета пропорционально зависит от удельного электрического сопротивления грунта. Этими измерениями занимаются лаборатории электрофизических измерений, у которых можно заказать испытание заземляющих устройств. После проведения измерения заказчику выдается акт проверки контура заземления.
Приведем таблицу ориентировочных величин расчетного удельного сопротивления грунта для разных пород по механическому составу и воды (все значения в Ом∙м). На территории Беларуси преобладают суглинистые и супесчаные почвы.
|
Удельное сопротивление земли целесообразно измерять без нарушения целостности ее строения, поэтому наилучшим методом измерения является т.н. «метод четырех точек», при котором для измерений в землю вбиваются штыри диаметром около 1 см. Заказать измерение удельного сопротивления грунта в лаборатории электрофизических измерений «ТМРсила-М», имеющей большой опыт работы в области электроизмерений.
Также согласно источникам приведем таблицу с нормируемыми сопротивлениями заземлений в зависимости от удельного сопротивления грунта (ПУЭ, ТКП 181-2009):
| Вид электроустановки | Характеристика заземляемого объекта | Характеристика заземляющего устройства | Сопротивление, Ом |
| 1. Электроустановки напряжением выше 1000 В, кроме ВЛ* | Электроустановка сети с эффективно заземленной нейтралью | Искусственный заземлитель с подсоединенными естественными заземлителями | 0,5 |
| 2. Электроустановки напряжением до 1000 В с гпухозаземлененой нейтралью, кроме ВЛ*** | Электроустановка с глухозаземленными нейтрапями генераторов ипит рансформаторов или выводами источников однофазного тока |
Искусственный заземпигель с подключенными естественными заземлителями и учетом испопьзования заземпитепей повторных заземлений нулевого провода ВЛ до 1000 В при количестве отходящих линий не менее двух при напряжении источника, В: трехфазный однофазный 660 380 380 220 220 127 Искусственный заземпитель, расположенный трехфазный однофазный 660 380 380 220 220 127 |
2 4 8
15 30 60 |
| 3. ВЛ напряжением выше 1000 В**** |
Опоры, имеющие грозозащитный трос или другие устройства грозозащиты, железобетонные и металлические опоры ВЛ 35 кВ и такие же опоры ВЛ 320 кВ в населенной местности, на подходах к трансформаторным подстанциям с высшим напряжением 3-20 кВ, а также заземлители электрооборудования, установленного на опорах ВЛ 110 кВ и выше
Электрооборудование, установленное на опорах ВЛ 3-35 кВ
Железобетонные и металлические опоры ВЛ 3-20 кВ в ненаселенной местности |
3аземпитепь опоры при удельном сопротивлении грунта р, Ом-м: до 100; более 100 до 500 более 500 до 1000 более 1000 до 5000 более 5000
Заземлитель опоры
Заземлитель опоры при удельном сопротивлении грунта р, Ом/м: до 100 более 100 |
10***** 15***** 20***** 30***** 6-10–3 р*****
250/l**, но не более 10
30***** 0,3р***** |
|
4. ВЛ напряжением до 1000 В***
ВЛ напряжением до 1000 В****
|
Опора ВЛ с устройством грозозащиты Опоры с повторными заземлителями нулевого провода
Опоры с повторными заземлителями нулевого провода
|
Заземлитель опоры для грозозащиты Общее сопротивление заземления всех повторных заземлений при напряжении источника, В: трехфазный однофазный 660 380 380 220 220 127 Заземлитель каждого из повторных заземлений при напряжении источника, В:
трехфазный однофазный 660 380 380 220 220 127 |
30
5 10 20
15 30 60
|
|
* Для злектроустановок напряжением выше 1000 В и до 1000 В с изолированной нейтралью при удельном сопротивлении грунта р более 500 Ом-м допускается увеличение сопротивления в 0,002 р раз, но не более десятикратного. ** I – расчетный ток замыкания на землю, А. В качестве расчетного тока принимается: – в сетях без компенсации емкостного тока – ток замыкания на землю; – в сетях с компенсацией емкостного тока; – для заземляющих устройств, к которым присоединены дугогасящие реакторы, – ток, равный 125 % номинального тока зтих реакторов; – для заземляющих устройств, к которым не присоединены дугогасящие реакторы, – ток замыкания на землю, проходящий в сети при отключении наиболее мощного из дугогасящих реакторов ипи наиболее разветвленного участка сети. *** Для установок и ВЛ напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью при удельном сопротивлении грунта р более 100 Ом-м допускается увеличение указанных выше норм в 0,01 р раз, но не более десятикратного. **** Сопротивление заземлителей опор ВЛ на подходах к подстанциям должно соответствовать требованиям ТКП 339. ***** Для опор высотой более 40 м на участках ВЛ, защищенных тросами, сопротивление заземлитепей должно быть в 2 раза меньше приведенных в таблице. |
|||
tmr-power.com
Как измерить удельное сопротивление земли
Электрофизические характеристики земли
Электрофизические характеристики земли, в какой находится заземлитель, определяются ее удельным сопротивлением. Чём удельное сопротивление меньше, тем благоприятнее условия для расположения заземлителя.
Удельным сопротивлением земли именуют сопротивление меж обратными плоскостями куба земли ребрами размером 1 м и измеряется оно в омметрах.
Чтоб представить для себя это сопротивление, напомним, что куб меди с ребрами 1 м имеет сопротивление 175-10-6 Ом при 20°С; таким макаром, к примеру при значении р= 100 Ом-м земля имеет сопротивление в 5,7 миллиардов. раз больше, чем сопротивление меди в том же объеме.
Ниже приведены приближенные значения удельных сопротивлений земли, Ом м, при средней влажности.
Песок — 400 — 1000 и поболее
Супесок — 150 — 400
Суглинок — 40 — 150
Глина — 8 — 70
Садовая земля — 40
Чернозем — 10 — 50
Торф — 20
Каменистая глина (примерно 50%) — 100
Мергель, известняк, крупнозернистый песок с камнями — 1000 — 2000
Гора, камни — 2000 — 4000
Речная вода (на равнинах) — 10 — 80
Морская вода — 0,2
Водопроводная вода — 5 — 60
Для сооружения заземлителей следует знать не приближенные, а четкие значения удельных сопротивлений земли в месте вооружения. Они определяются на местах измерениями.
Характеристики земли могут изменяться зависимо от ее состояния — влажности, температуры и других причин — и могут иметь потому различные значения в различные времена года из-за высыхания либо вымерзания, также из-за состояния в момент измерения. Эти причины учитываются при измерениях удельного сопротивления земли сезонными коэффициентами и коэффициентами, учитывающими состояние земли при измерениях, с тем чтоб требующееся сопротивление заземляющего устройства сохранялось в хоть какой сезон и при хоть какой влажности земли, т. е. при неблагоприятных критериях.
В табл. 1 приведены коэффициенты, учитывающие состояние земли при измерениях, приведены в табл.1.
Коэффициент k1 применяется, если земля мокроватая, измерениям предшествовало выпадение огромного количества осадков; k2 — если земля обычной влажности, если измерению предшествовало выпадение маленького количества осадков; k3 — если земля сухая, количество осадков ниже нормы.
Таблица 1. Коэффициенты к измеренным значениям удельного сопротивления земли, учитывающие ее состояние во время измерения
| Электрод | k1 | k2 | k3 |
| Вертикальный | |||
| длина 3 м | 1,15 | 1 | 0,92 |
| длина 5 м | 1,1 | 1 | 0,95 |
| Горизонтальный | |||
| длина 10 м | 1,7 | 1 | 0,75 |
| длина 50 м | 1,6 | 1 | 0,8 |
Измерить удельное сопротивление земли можно прибором (измерителем заземлений) типа МС-08 (либо другим схожим) способом 4 электродов. Измерение следует проводить в теплое время года.
Прибор работает по принципу магнитоэлектрического логометра. Прибор содержит две рамки, одна из которых врубается как амперметр, 2-ая как вольтметр. Эти обмотки действуют на ось прибора в обратных направлениях, по этому отличия стрелки прибора пропорциональны сопротивлению. Шкала прибора градуирована в омах. Источником питания при измерении служит генератор Г неизменного тока, приводимый во вращение от руки. На общей оси с генератором укреплены прерыватель П и выпрямитель Вп.
Принципная схема измерителя заземлений типа МС-07 (МС-08)
Если пропускать ток через последние электроды, то меж средними появляется разность напряжений U. Значения U в однородной земле (слое) прямо пропорциональны удельному сопротивлению р и току I и назад пропорциональны расстоянию а меж электродами: U = ρI /2πа либо р = 2πaU/I = 2πaR, где R — показания прибора.
Чем больше значение а, тем больший объем земли охватывается электронным полем токовых электродов. Благодаря этому, изменяя расстояние а, можно получить значения удельного сопротивления земли зависимо от разноса электродов. При однородной земле вычисленное значение ρ не будет изменяться при. изменении расстояния а (конфигурации могут быть вследствие разной степени влажности). В итоге измерений, используя зависимость ρ от расстояния меж электродами можно судить о величинах удельных сопротивленийна разной глубине.
Схема измерения удельного сопротивления земли прибором МС-08
Измерение следует создавать в стороне от трубопроводов и других конструкций и частей, которые могут исказить результаты.
Удельное сопротивление земли можно приближенно измерить способом пробного электрода. Для этого электрод (уголок, стержень) погружают в землю в приямок так, чтоб его верх находился на глубине 0,6—0,7 м от уровня земли, и определяют прибором типа МС-08 сопротивление электрода гв. А потом, пользуясь данными приближенных значений сопротивлений вертикальных электродов (таблицы 2), можно получить приближенное значение удельного сопротивления земли.
Таблица 2. Сопротивления растеканию электродов заземления
| Электрод | Сопротивление, Ом |
| Вертикальный, угловая сталь, стержень, труба | ρ / l , где l — длина электрода в метрах |
| Полосовая сталь шириной 40 мм либо круглая сталь поперечником 20 мм | 2ρ / l , где l — длина полосы в метрах |
| Прямоугольная пластинка (при маленьком соотношении размеров сторон), заложенная вертикально | 0,25 (ρ / (ab-1/2)) , где а и b — размеры сторон пластинки в м. |
Пример расчета удельного сопротивления грунта. В землю погружен уголок длиной 3 м. Сопротивление, измеренное прибором МС-08, оказалось равным 30Ом. Тогда можем написать: Ризм = rв l = 30х3 = 90 Ом х м.
Измерения лучше создавать в 2-3 местах и принимать среднее значение. Пробные электроды следует погружать забивкой либо вдавливанием, чтоб создавать плотное соприкосновение с землей; ввертывание стержней для целей измерения не рекомендуется.
Использовать аналогичный способ измерений с укладкой в землю полос не следует: способ трудоемок и малонадежен, потому что соответствующий контакт полосы с землей после засыпки и трамбовки может быть достигнут только через некое время.
Для учета состояния земли во время измерений принимается один из коэффициентов k из табл. 1.
Таким макаром, удельное сопротивление земли равно: р = k х Ризм
В протоколе указываются состояние земли (влажность) при измерениях и рекомендуемый сезонный коэффициент вымерзания либо высыхания земли.
Читайте также: налоговые льготы для пенсионеров МВД по налогу на имущество
elektrica.info
Сопротивление заземлителя при разных значениях удельного сопротивления грунта
При проектировании часто приходится выбирать тип заземляющего устройства. В этой статье хочу рассмотреть несколько наиболее распространенных вариантов заземляющих устройств и посчитать для них сопротивление при разных значениях удельного сопротивления грунта.
Значение сопротивления заземляющего устройства должно быть не более 2, 4, 10 или 30 Ом. Конкретное значение зависит от назначения.
2 Ом – заземление высокочувствительной медицинской аппаратуры.4 Ом – заземление трансформатора или генератора.
10 Ом – повторное заземление медицинского оборудования, заземление опор ВЛ.
30 Ом – повторное заземление.Сопротивление заземляющего устройства я буду считать при помощи своей программы.
Рассмотрим несколько примеров выполнения заземляющего устройства.
1 Треугольник. Комбинированный замкнутый заземлитель, выполненный вертикальными электродами N шт., длинной L м из уголка 30×30мм соединенных полосой 4×40мм на глубине 0,7м. Сторона треугольника A м. При увеличении ширины уголка сопротивление практически не меняется.
| Удельное сопротивление грунта, Ом*м | Сопротивление заземлителя, Ом | ||
| N=3, L=3м, А=3м | N=6, L=3м, А=6м | N=3, L=5м, А=5м | |
| 50 | 7,1 | 2,4 | 3,4 |
| 100 | 14,3 | 4,8 | 6,8 |
| 150 | 21,4 | 7,3 | 10,3 |
| 300 | 42,8 | 14,5 | 20,5 |
| 500 | 71,4 | 24,2 | 34,2 |
В реальных условиях уголки длиной 5 м наверное и не забивают.
2 Комбинированный не замкнутый заземлитель, выполненный вертикальными электродами 2 шт. длинной L м из круга диаметром 16мм соединенных полосой 4×40мм на глубине 0,7м. Длина горизонтального заземлителя A м.
| Удельное сопротивление грунта, Ом*м | Сопротивление заземлителя, Ом | |||
| L=3м, А=3м | L=5м, А=5м | L=10м, А=10м | L=15м, А=15м | |
| 50 | 8,2 | 5,4 | 3,0 | 2,2 |
| 100 | 16,3 | 10,8 | 6,1 | 4,3 |
| 150 | 24,5 | 16,2 | 9,1 | 6,5 |
| 300 | 49,0 | 32,5 | 18,2 | 12,9 |
| 500 | 81,7 | 54,1 | 30,4 | 21,5 |
3 Замкнутый горизонтальный заземлитель, выполненный из полосы 4×40мм на глубине 0,7м. Длина горизонтального заземлителя L м.
| Удельное сопротивление грунта, Ом*м | Сопротивление заземлителя, Ом | ||
| L=50м | L=100м | L=200м | |
| 50 | 4,3 | 2,4 | 1,3 |
| 100 | 8,6 | 4,8 | 2,6 |
| 150 | 12,8 | 7,1 | 3,9 |
| 300 | 25,7 | 14,3 | 7,9 |
| 500 | 42,8 | 23,8 | 13,1 |
4 Вертикальный заземлитель, выполненный из круга диаметром 16мм длиной L м.
| Удельное сопротивление грунта, Ом*м | Сопротивление заземлителя, Ом | ||
| L=5м | L=10м | L=15м | |
| 50 | 11,0 | 6,1 | 4,3 |
| 100 | 22,0 | 12,2 | 8,6 |
| 150 | 32,9 | 18,3 | 12,9 |
| 300 | 65,9 | 36,7 | 25,9 |
| 500 | 109,8 | 61,1 | 43,1 |
Все расчеты я выполнял для III климатической зоны.
Хочу еще обратить ваше внимание на одно допущение. Согласно нормативным документам при удельном сопротивлении земли земли ? > 100 Ом·м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01·? раз, но не более десятикратного. Получается, что при удельном сопротивлении грунта, например 300 Ом*м, сопротивление заземляющего устройства трансформаторной подстанции может быть не более 12Ом (4*0,01*300).
Доверяй, но проверяй!
Советую почитать:
220blog.ru