Le caratteristiche fisico-chimiche degli strati superiori della terra, dove scorrono le correnti degli impianti elettrici, influenzano lo stato delle strutture metalliche sotterranee. Quando si progettano e si installano parti di tubazioni ed elettrodi di terra, è richiesta la conoscenza della conduttività elettrica del suolo. L'indice di resistività del suolo è di grande importanza. Questo parametro determina il livello di rischio di corrosione per i prodotti metallici interrati.
Contenuto
- Concetti generali e definizioni
- Influenza di vari fattori
- Il ruolo dei valori della tabella dei parametri
- Influenza delle proprietà del suolo sulla messa a terra
- Modi per ottenere i parametri richiesti
- Applicazione in pratica
Concetti generali e definizioni
Le proprietà del suolo che consentono la conduzione di corrente dipendono dalla struttura e dal contenuto dei vari componenti. L'effetto predominante sulla resistenza dei dispersori è esercitato dagli strati superiori del suolo ad una profondità di 20 fino a 25 M. Gli isolanti sotto forma di silice, allumina e calcare sono costretti ad agire come un cosiddetto conduttore. una soluzione del suolo in cui i sali e l'umidità circolano tra le parti solide dei dielettrici. Ciò porta all'emergere della conduttività ionica del suolo e differisce dalla conduttività elettronica dei metalli per la fornitura di una maggiore resistenza alla corrente elettrica.
L'attività corrosiva della terra è chiamata la sua capacità di interazioni fisiche e chimiche distruttive con i metalli. Umidità, porosità, acidità e permeabilità del suolo, presenza di composti organici e prodotti di scarto batteri, mineralizzazione, composizione quantitativa e qualitativa dei sali elettrolitici possono aumentare o diminuire questo attività.
La resistività del suolo, o semplicemente resistenza, è indicata dalla lettera greca ρ e ne definisce le proprietà in relazione alla conducibilità elettrica. Caratterizza la capacità del suolo di resistere al movimento di cariche elettriche (flusso di corrente) in un conduttore convenzionale con un'area della sezione trasversale di 1 mq. metro e lunghezza 1 metro. L'unità di misura dell'indicatore è Ohm · m.
Per determinare il valore della resistività del suolo, ci sono due modi principali:
- Metodo dell'elettrodo di controllo (utilizzato nella progettazione di singoli dispositivi di messa a terra). Per questo, viene realizzato un campione, corrispondente alle dimensioni della futura installazione di messa a terra, e immerso nel terreno di prova. Quindi viene posizionata una coppia di elettrodi ausiliari e viene misurata la resistenza alla diffusione della corrente dal dispositivo di controllo.
- Metodo dei quattro elettrodi. Vengono calati nel terreno a una distanza da 2 a 4 metri l'uno dall'altro a una profondità fino a 1/20 di questa distanza. Il valore così misurato corrisponde alla profondità alla quale sono distanziati gli elettrodi.
Esistono anche speciali strumenti di alta precisione per l'analisi dell'attività del suolo. Ti permettono di lavorare non solo in laboratorio, ma anche sul campo.
Influenza di vari fattori
Composizione della terra, dimensione, configurazione e compattezza di collocazione dei suoi frammenti, contenuto di umidità e temperatura, contenuto di solubile componenti chimici (sali, acidi, alcali, residui in decomposizione di impurità organiche) si riflettono nel valore del livello conduttività elettrica. Tutti questi parametri si trasformano a seconda della stagione, quindi cambiano anche le proprietà del suolo, e in un ampio intervallo.
In un'estate secca e calda, gli strati superiori del suolo si seccano, gelano in inverno, in entrambi i casi la resistenza all'attuale diffusione aumenta in modo significativo. Quindi, a una profondità di 30 cm, con una diminuzione della temperatura dell'aria da 0 ° C a meno 10 ° C, la resistività elettrica specifica del suolo aumenta di 10 volte e ad una profondità di 50 cm - 3 volte. Ciò consente di valutare la corrosività del suolo e ottenere i dati iniziali per la scelta di una struttura di messa a terra efficace o la progettazione di dispositivi di protezione elettrica per una struttura interrata.
Basato su questo, la corrosività dei suoli è divisa in gruppi, informazioni su cui è riportato nella tabella:
| Attività corrosiva | Resistenza elettrica specifica, Ohm m |
| Basso | più di 100 |
| Media | da 20 a 100 |
| È aumentato | dalle 10 alle 20 |
| Alto | da 5 a 10 |
| Molto alto | fino a 5 |
La resistenza elettrica del terreno influisce direttamente sul lavoro di installazione: più basso è il suo valore, più facile è installare dispositivi di messa a terra e questo riduce i costi di denaro e manodopera.
Infatti, per resistere efficacemente alla diffusione della corrente quando si organizza la messa a terra di un impianto per la produzione di energia elettrica, impianti di riscaldamento o di protezione contro i fulmini in terreni a bassa resistività, dispersori di terra notevolmente più piccoli dimensione.
Il ruolo dei valori della tabella dei parametri
Quando si calcola un dispositivo di messa a terra, i progettisti sono interessati alle informazioni sulle proprietà elettricamente conduttive del suolo. Per una valutazione preliminare vengono utilizzati i loro valori medi, ma per le esigenze di una costruzione specifica vengono ricalcolate le caratteristiche dei dispersori. I dati iniziali sono ottenuti attraverso misurazioni di controllo e lavori di rilievo, specificando i parametri di resistività del suolo per un territorio specifico.
La tabella dei valori approssimativi si presenta così:
| Nome del suolo | Resistività elettrica media, Ohm m |
| Basalto | 2 mila |
| Arenaria | 1 mille. |
| Scisto micaceo | 800 |
| Sabbia | 500 |
| terreno sabbioso | 300 |
| Calcare poroso | 180 |
| Carbone | 150 |
| terriccio | 80 |
| Argilla | 60 |
| Chernozem | 50 |
| Terreno giardino | 40 |
| I l | 30 |
| Torba | 25 |
| soluzione salina | 20 |
Suoli come argilla, terra nera, terriccio (es. n. buono) hanno una bassa resistività elettrica. Gli indicatori di sabbia dipendono in gran parte dal contenuto di umidità e vanno da 10 a 4 mila. Ohm. Nel caso dei terreni rocciosi, il conteggio è già a migliaia, per pietrisco - da tre a cinquemila, e per rocce granitiche - 20 mila. Ohm.
La situazione è particolarmente difficile con i terreni di permafrost, perché una diminuzione della temperatura aumenta notevolmente la loro resistività. Ad esempio, per lo stesso terriccio a +10 ° C è uguale a 80 Ohm m e a meno 10 ° C raggiunge già 1 mille. Ohm. In inverno, il monolite del suolo si congela a una profondità di chilometri e in estate lo scongelamento degli strati superiori avviene solo a pochi metri.
Influenza delle proprietà del suolo sulla messa a terra
Una diminuzione dei valori della resistenza elettrica specifica del suolo crea condizioni più favorevoli per la diffusione di una carica elettrica. L'assorbimento delle correnti di dispersione e delle scariche elettriche protegge in modo affidabile le strutture metalliche interrate. Ciò previene lesioni elettriche ai lavoratori e malfunzionamenti di altri dispositivi.
Le strutture e le reti di comunicazione, le sottostazioni elettriche e le istituzioni mediche con apparecchiature ad alta intensità energetica richiedono valori inferiori della resistenza dei dispersori rispetto ai componenti della rete elettrica sotto forma di linee elettriche e semplici residenziali a casa. La loro installazione e uso sicuro è regolato dal PUE e da numerosi standard di settore, e le norme sono indicate nella documentazione di accompagnamento per i dispositivi installati.
In tutte le zone climatiche, gli stessi fenomeni naturali influenzano il suolo in modi diversi, il che si riflette negli speciali coefficienti di congelamento, umidità e stagionalità. Quando il terreno si bagna, la sua resistività diminuisce più volte e quando si congela aumenta. Il coefficiente di umidità ha un effetto significativo sulla resistività elettrica specifica del suolo. Viene utilizzato per correggere le misurazioni nei punti del dispositivo di messa a terra pianificato. in alcuni casi:
-
Il terreno è troppo saturo di umidità: sono cadute molte precipitazioni. L'indicatore misurato corrisponde al minimo possibile. - Il terreno ha un contenuto medio di umidità - le precipitazioni non sono state numerose. Anche le misure sono nella media.
- Il terreno è asciutto - poche precipitazioni. Il risultato delle misurazioni della resistenza del suolo è massimo.
L'aumento delle dimensioni dei dispositivi di messa a terra riduce la dipendenza della struttura dai fenomeni climatici.
Ciò è dovuto al fatto che la corrente si diffonde ad una profondità corrispondente alle dimensioni orizzontali dell'elettrodo di massa, e l'impatto principale ricade sugli strati interni del suolo, che hanno una specificità volutamente bassa resistenza.
Modi per ottenere i parametri richiesti
I sezionatori di terra di design tradizionale sono costituiti da una serie di elettrodi verticali e orizzontali e sono montati in terreni "buoni" senza problemi. Gli elettrodi verticali hanno molti vantaggi, perché con l'aumentare della profondità:
- le caratteristiche del suolo sono più stabili;
- le fluttuazioni stagionali si fanno sentire meno;
- il contenuto di umidità aumenta e riduce anche la resistenza.
Gli elettrodi orizzontali vengono utilizzati per esigenze di connessione, ma possono essere utilizzati anche come elementi indipendenti, quando non è possibile montare normalmente sezionatori di terra verticali o un dispositivo di un certo costruzioni. In condizioni critiche di permafrost o terreni pesanti, l'installazione della messa a terra classica è inefficace. La situazione specifica dell'area richiederà giganteschi dispositivi di messa a terra e, a causa del fenomeno di espulsione, gli elettrodi dureranno nel terreno per non più di un anno.
Per risolvere questi problemi gli specialisti hanno sviluppato una serie di tecniche:
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I volumi richiesti di terreni "cattivi" vengono rimossi e sostituiti con quelli "buoni": carbone o argilla. Nel caso del permafrost, l'effetto sarà a breve termine, poiché anche il terreno sostitutivo prima o poi si indurisce. - Nelle aree con bassa resistività del suolo, le installazioni di messa a terra remote sono montate a una distanza massima di 2 km dalla fonte principale.
- Vengono utilizzati composti chimici: sali ed elettroliti. Cloruro di sodio (sale da cucina comune), cloruro di calcio, solfato di rame (solfato di rame) riducono resistenza al gelo del terreno, ma necessitano di rinnovo dopo breve tempo (da 2 a 4 anni), perché. sono suscettibili di dilavamento.
La migliore soluzione al problema è creare un complesso di messa a terra elettrolitica. Combina favorevolmente la lavorazione chimica del suolo e la sostituzione del suolo. Per questo vengono utilizzati elettrodi elettrolitici, che sono riempiti con una miscela preparata di sali minerali e sono distribuiti uniformemente sullo spazio di lavoro. Il processo di lisciviazione dei reagenti diventa più stabile grazie all'uso di uno speciale riempitivo vicino all'elettrodo, che aumenta l'area di contatto con il suolo. Ciò consente di risolvere i problemi di installazione dei tradizionali dispersori, riduce significativamente le dimensioni e la quantità delle apparecchiature e riduce il volume dei lavori di costruzione generali.
Applicazione in pratica
Il livello di conducibilità elettrica della terra è un valore variabile. Il suo valore è influenzato da vari fattori, tra i quali i principali sono l'umidità, la temperatura, la struttura e la permeabilità all'aria. Quando si installa un dispositivo di messa a terra, sono necessarie informazioni affidabili sui luoghi dei lavori di costruzione. Per garantire che la resistenza dell'elettrodo di terra non superi la norma consentita, è necessario designare con precisione i limiti entro i quali può cambiare.
Tutti i dati per le esigenze di progettazione sono ottenuti utilizzando indagini geologiche e misurazioni su un oggetto specifico. I risultati ottenuti sono soggetti ad aggiustamenti tenendo conto della stagione, perché i valori normalizzati devono essere garantiti nelle condizioni più critiche. E solo se risulta che non c'è la possibilità di legarsi al terreno per vari motivi, usano tabelle di riferimento, mentre il calcolo sarà sempre indicativo.
