Fyzikálně-chemické vlastnosti horních vrstev země, kudy proudí proudy elektrických instalací, ovlivňují stav podzemních kovových konstrukcí. Při navrhování a instalaci částí potrubí a zemních elektrod jsou nutné znalosti o elektrické vodivosti půdy. Velký význam má index měrného odporu půdy. Tento parametr určuje úroveň nebezpečí koroze pro kovové výrobky uložené v zemi.
Obsah
- Obecné pojmy a definice
- Vliv různých faktorů
- Role hodnot tabulky parametrů
- Vliv vlastností půdy na uzemnění
- Způsoby, jak získat požadované parametry
- Aplikace v praxi
Obecné pojmy a definice
Vlastnosti půdy, které umožňují vedení proudu, závisí na struktuře a obsahu různých složek. Převládající vliv na odpor zemních elektrod mají horní vrstvy půdy v hloubce 20 do 25 m. Izolátory ve formě oxidu křemičitého, oxidu hlinitého a vápence jsou nuceny působit jako vodič tzv. půdní roztok, kde soli a vlhkost cirkulují mezi pevnými částmi dielektrik. To vede ke vzniku iontové vodivosti půdy a ta se liší od elektronické vodivosti kovů zajištěním větší odolnosti vůči elektrickému proudu.
Korozivní činnost Země se nazývá její schopnost destruktivních fyzikálních a chemických interakcí s kovy. Vlhkost, pórovitost, kyselost a propustnost půdy, přítomnost organických sloučenin a odpadních látek bakterie, mineralizace, kvantitativní a kvalitativní složení solí elektrolytů to může zvýšit nebo snížit aktivita.
Rezistivita půdy, nebo jednoduše odpor, se označuje řeckým písmenem ρ a definuje vlastnosti ve vztahu k elektrické vodivosti. Charakterizuje schopnost půdy odolávat pohybu elektrických nábojů (šíření proudu) v běžném vodiči o průřezu 1 m2. metr a délka 1 metr. Jednotkou měření indikátoru je Ohm · m.
Chcete-li určit hodnotu odporu půdy, existují dva hlavní způsoby:
- Metoda řídicí elektrody (používaná při návrhu jednotlivých zemnících zařízení). Za tímto účelem je vyroben vzorek odpovídající rozměrům budoucího uzemňovacího zařízení a ponořen do zkušební půdy. Poté se tam umístí dvojice pomocných elektrod a změří se odpor proti proudu šířícímu se z řídicího zařízení.
- Metoda čtyř elektrod. Spouštějí se do země ve vzdálenosti 2 až 4 metry od sebe do hloubky až 1/20 této vzdálenosti. Takto naměřená hodnota odpovídá hloubce, do které jsou elektrody odsazeny.
Existují také speciální vysoce přesné přístroje pro analýzu aktivity půdy. Umožňují práci nejen v laboratoři, ale i v terénu.
Vliv různých faktorů
Složení zeminy, velikost, konfigurace a kompaktnost uložení jejích úlomků, obsah vlhkosti a teploty, obsah rozp. chemické složky (soli, kyseliny, zásady, hnijící zbytky organických nečistot) se promítají do hodnoty hladiny elektrická vodivost. Všechny tyto parametry se mění v závislosti na ročním období, proto se mění i vlastnosti půdy a to v širokém rozsahu.
V suchém a horkém létě svrchní vrstvy půdy vysychají, v zimě vymrzají, v obou případech se výrazně zvyšuje odolnost proti proudovému rozletu. Takže v hloubce 30 cm, s poklesem teploty vzduchu z 0 ° C na mínus 10 ° C, se specifický elektrický odpor půdy zvyšuje 10krát a v hloubce 50 cm - 3krát. To umožňuje posoudit korozivnost půdy a získat výchozí data pro výběr účinné zemnící konstrukce nebo návrh elektrických ochranných zařízení pro podzemní stavbu.
Na základě toho korozivnost zemin se dělí do skupin, informace o tom jsou uvedeny v tabulce:
| Korozivní činnost | Měrný elektrický odpor, Ohm m |
| Nízký | více než 100 |
| Průměrný | od 20 do 100 |
| Zvýšený | od 10 do 20 |
| Vysoký | od 5 do 10 |
| Velmi vysoko | až do 5 |
Elektrický odpor půdy přímo ovlivňuje instalační práce: čím nižší je jeho hodnota, tím snazší je instalace uzemňovacích zařízení, což snižuje peníze a náklady na pracovní sílu.
Ve skutečnosti, aby se účinně bránilo šíření proudu při organizování uzemnění zařízení na výrobu elektřiny, zařízení na ohřev nebo ochranu před bleskem v půdě s nízkým měrným odporem, zemnící elektrody podstatně menší velikost.
Role hodnot tabulky parametrů
Při výpočtu uzemňovacího zařízení se konstruktéři zajímají o informace o elektricky vodivých vlastnostech půdy. Pro předběžné posouzení jsou použity jejich průměrné hodnoty, ale pro potřeby konkrétní konstrukce jsou vlastnosti zemních elektrod přepočítány. Prvotní data jsou získávána kontrolním měřením a průzkumnými pracemi, upřesňujícími parametry rezistivity půdy pro konkrétní území.
Tabulka přibližných hodnot vypadá takto:
| Název půdy | Průměrný elektrický odpor, Ohm m |
| Čedič | 2 tis. |
| Pískovec | 1 tis. |
| Slídové břidlice | 800 |
| Písek | 500 |
| Písčitá hlína | 300 |
| Porézní vápenec | 180 |
| Uhlí | 150 |
| Hlína | 80 |
| Jíl | 60 |
| Černozemě | 50 |
| Zahradní pozemek | 40 |
| Il | 30 |
| Rašelina | 25 |
| Solný | 20 |
Půdy, jako je jíl, černozem, hlína (tj. n. dobrý) mají nízký elektrický odpor. Indikátory písku do značné míry závisí na vlhkosti a pohybují se od 10 do 4 tis. Ohm m. V případě skalnatých půd se počet již pohybuje v tisících, pro drcený kámen - od tří do pěti tisíc a pro žulové skály - 20 tisíc. Ohm m.
Situace je obzvláště obtížná u permafrostových půd, protože pokles teploty dramaticky zvyšuje jejich odpor. Například pro stejnou hlínu při +10 ° C se rovná 80 Ohm m a při mínus 10 ° C již dosahuje 1 tis. Ohm m. V zimě půdní monolit zamrzá do hloubky kilometrů a v létě dochází k rozmrazování horních vrstev jen několik metrů.
Vliv vlastností půdy na uzemnění
Pokles hodnot měrného elektrického odporu půdy vytváří příznivější podmínky pro šíření elektrického náboje. Absorpce svodových proudů a výbojů blesku spolehlivě chrání zakopané kovové konstrukce. Tím se zabrání úrazům pracovníků elektrickým proudem a poruchám jiných zařízení.
Komunikační zařízení a sítě, elektrické rozvodny a lékařské ústavy s energeticky náročným vybavením vyžadují nižší hodnoty odporu zemnících elektrod než součásti elektrické sítě ve formě elektrických vedení a jednoduchých obytných doma. Jejich instalace a bezpečné používání je regulováno PUE a četnými průmyslovými standardy a normy jsou uvedeny v průvodní dokumentaci k nainstalovaným zařízením.
Ve všech klimatických pásmech působí stejné přírodní jevy na půdu různým způsobem, což se projevuje speciálními koeficienty promrzání, vlhkosti a sezónnosti. Když půda navlhne, její odpor se několikrát sníží, a když zmrzne, zvýší se. Vlhkostní koeficient má významný vliv na měrný elektrický odpor půdy. Slouží ke korekci měření v místech plánovaného uzemňovacího zařízení. v některých případech:
-
Půda je přesycená vlhkostí – spadlo hodně srážek. Naměřený ukazatel odpovídá minimu možnému. - Půda má průměrnou vlhkost - srážky nebyly četné. Míry jsou také průměrné.
- Půda je suchá - málo srážek. Výsledek měření odporu půdy je maximální.
Růst velikosti uzemňovacích zařízení snižuje závislost konstrukce na klimatických jevech.
Je to způsobeno tím, že se proud šíří do hloubky odpovídající vodorovným rozměrům zemnící elektrody, a hlavní dopad dopadá na vnitřní vrstvy půdy, které mají záměrně nízkou specificitu odpor.
Způsoby, jak získat požadované parametry
Uzemňovače tradiční konstrukce se skládají ze sady vertikálních a horizontálních elektrod a jsou namontovány v bezproblémových, "dobrých" půdách. Vertikální elektrody mají mnoho výhod, protože s rostoucí hloubkou:
- vlastnosti půdy jsou stabilnější;
- sezónní výkyvy jsou méně cítit;
- obsah vlhkosti stoupá a také snižuje odpor.
Horizontální elektrody se používají pro potřeby připojení, ale lze je použít i jako samostatné prvky, když není možné normálně namontovat vertikální uzemňovače nebo zařízení určitého stavby. V kritických podmínkách permafrostu nebo těžkých půd je instalace klasického uzemnění neúčinná. Specifická situace oblasti si vyžádá gigantická uzemňovací zařízení a v důsledku jevu vymrštění vydrží elektrody v půdě maximálně rok.
K vyřešení těchto problémů specialisté vyvinuli řadu technik:
-
Požadované objemy „špatných“ zemin jsou odstraněny a nahrazeny „dobrými“: uhlí nebo jíl. V případě permafrostu bude tento efekt krátkodobý, protože náhradní půda také dříve nebo později ztvrdne. - V oblastech s nízkým odporem půdy jsou vzdálené uzemňovací instalace namontovány ve vzdálenosti až 2 km od hlavního zdroje.
- Používají se chemické sloučeniny – soli a elektrolyty. Chlorid sodný (běžná kuchyňská sůl), chlorid vápenatý, síran měďnatý (síran měďnatý) snižují odolnost namrzající půdy, ale vyžadují obnovu po krátké době (od 2 do 4 let), protože. jsou náchylné k vymývání.
Nejlepším řešením problému je vytvoření elektrolytického uzemňovacího komplexu. Příznivě kombinuje chemické zpracování půdy a náhradu půdy. K tomu slouží elektrolytické elektrody, které jsou naplněny připravenou směsí minerálních solí a jsou rovnoměrně rozmístěny po pracovním prostoru. Proces louhování činidel se stává stabilnější díky použití speciálního plniva v blízkosti elektrod, což zvyšuje oblast kontaktu s půdou. To umožňuje vyřešit problémy s instalací tradičních zemnících elektrod, výrazně snižuje velikost a množství zařízení a snižuje objem obecných stavebních prací.
Aplikace v praxi
Úroveň elektrické vodivosti země je proměnná hodnota. Jeho hodnotu ovlivňují různé faktory, z nichž hlavními jsou vlhkost, teplota, struktura a propustnost vzduchu. Při instalaci uzemňovacího zařízení jsou vyžadovány spolehlivé informace o místech stavebních prací. Aby se zajistilo, že odpor zemnící elektrody nepřekročí přípustnou normu, je nutné přesně určit limity, ve kterých se může změnit.
Veškerá data pro potřeby návrhu jsou získávána pomocí geologických průzkumů a měření na konkrétním objektu. Získané výsledky podléhají korekci s ohledem na roční období, protože normalizované hodnoty musí být zajištěny za nejkritičtějších podmínek. A teprve pokud se ukáže, že není z různých důvodů možnost vazby na terén, použijí referenční tabulky, přičemž výpočet bude vždy orientační.
