Właściwości fizykochemiczne górnych warstw ziemi, w których płyną prądy instalacji elektrycznych, wpływają na stan podziemnych konstrukcji metalowych. Przy projektowaniu i montażu części rurociągów i uziomów wymagana jest wiedza o przewodności elektrycznej gruntu. Duże znaczenie ma wskaźnik rezystywności gruntu. Ten parametr określa poziom zagrożenia korozją dla zakopanych produktów metalowych.
Zadowolony
- Ogólne pojęcia i definicje
- Wpływ różnych czynników
- Rola wartości tabeli parametrów
- Wpływ właściwości gleby na uziemienie
- Sposoby uzyskania wymaganych parametrów
- Zastosowanie w praktyce
Ogólne pojęcia i definicje
Właściwości gruntu umożliwiające przewodzenie prądu zależą od struktury i zawartości różnych składników. Dominujący wpływ na rezystancję uziomów mają górne warstwy gruntu na głębokości 20 do 25 m. Izolatory w postaci krzemionki, tlenku glinu i wapienia zmuszone są pełnić rolę przewodnika tzw. roztwór glebowy, w którym sole i wilgoć krążą między stałymi częściami dielektryków. Powoduje to powstawanie przewodności jonowej gleby, a od przewodności elektronowej metali różni się zapewnieniem większej odporności na prąd elektryczny.
Aktywność korozyjna ziemi nazywana jest jej zdolnością do destrukcyjnych oddziaływań fizycznych i chemicznych z metalami. Wilgotność, porowatość, kwasowość i przepuszczalność gleby, obecność związków organicznych i produktów odpadowych bakterie, mineralizacja, skład ilościowy i jakościowy soli elektrolitowych mogą to zwiększać lub zmniejszać działalność.
Rezystywność gruntu, lub po prostu rezystancja, oznaczana jest grecką literą ρ i określa właściwości w odniesieniu do przewodności elektrycznej. Charakteryzuje zdolność gleby do przeciwstawiania się ruchowi ładunków elektrycznych (przepływ prądu) w konwencjonalnym przewodniku o powierzchni przekroju 1 m2. metr i długość 1 metr. Jednostką miary wskaźnika jest Ohm · m.
Aby określić wartość rezystywności gruntu, istnieją dwa główne sposoby:
- Metoda elektrody sterującej (stosowana w projektowaniu pojedynczych urządzeń uziemiających). W tym celu wykonuje się próbkę odpowiadającą wymiarom przyszłej instalacji uziemiającej i zanurza ją w glebie testowej. Następnie umieszcza się tam parę elektrod pomocniczych i mierzy się odporność na rozchodzenie się prądu z urządzenia sterującego.
- Metoda czterech elektrod. Opuszcza się je w ziemię w odległości od 2 do 4 metrów od siebie na głębokość do 1/20 tej odległości. Zmierzona w ten sposób wartość odpowiada głębokości, na jaką rozstawione są elektrody.
Istnieją również specjalne, precyzyjne instrumenty do analizy aktywności gleby. Pozwalają na pracę nie tylko w laboratorium, ale również w terenie.
Wpływ różnych czynników
Skład ziemi, wielkość, konfiguracja i zwięzłość ułożenia jej fragmentów, wilgotność i temperatura, zawartość substancji rozpuszczalnych składniki chemiczne (sole, kwasy, zasady, gnijące pozostałości zanieczyszczeń organicznych) mają odzwierciedlenie w wartości poziomu przewodnictwo elektryczne. Wszystkie te parametry ulegają przekształceniom w zależności od pory roku, dlatego zmieniają się również właściwości gleby i to w szerokim zakresie.
W suchym i gorącym lecie górne warstwy gleby wysychają, zimą zamarzają, w obu przypadkach znacznie wzrasta odporność na rozprzestrzenianie się prądu. Tak więc na głębokości 30 cm, przy spadku temperatury powietrza z 0 ° C do minus 10 ° C, właściwa oporność elektryczna gleby wzrasta 10 razy, a na głębokości 50 cm - 3 razy. Umożliwia to ocenę korozyjności gleby i uzyskanie wstępnych danych do wyboru skutecznej konstrukcji uziemiającej lub zaprojektowania elektrycznego sprzętu ochronnego dla konstrukcji podziemnej.
Oparte na tym, korozyjność gleb podzielona jest na grupy, informacje o których podano w tabeli:
| Aktywność korozyjna | Specyficzna rezystancja elektryczna, Ohm m |
| Niski | więcej niż 100 |
| Przeciętny | od 20 do 100 |
| Zwiększony | od 10 do 20 |
| Wysoka | od 5 do 10 |
| Bardzo wysoko | do 5 |
Opór elektryczny gleby wpływa bezpośrednio na prace instalacyjne: im niższa jego wartość, tym łatwiej jest zainstalować urządzenia uziemiające, a to zmniejsza koszty i koszty pracy.
Rzeczywiście, aby skutecznie przeciwdziałać rozprzestrzenianiu się prądu podczas organizowania uziemienia instalacji do produkcji energii elektrycznej, urządzenia grzewcze lub odgromowe w glebie o niskiej rezystywności, elektrody uziemiające o znacznie mniejszych rozmiarach rozmiar.
Rola wartości tabeli parametrów
Przy obliczaniu urządzenia uziemiającego projektanci są zainteresowani informacjami o właściwościach przewodzących prąd elektryczny gleby. Do wstępnej oceny stosuje się ich wartości średnie, ale na potrzeby konkretnej konstrukcji przeliczane są charakterystyki uziomów. Dane wyjściowe uzyskuje się poprzez pomiary kontrolne i prace badawcze określające parametry rezystywności gruntu dla określonego terenu.
Tabela przybliżonych wartości wygląda tak:
| Nazwa gleby | Średnia oporność elektryczna, Ohm m |
| Bazalt | 2 tys. |
| Piaskowiec | 1 tys. |
| Łupek mikowy | 800 |
| Piasek | 500 |
| Piaszczysta glina | 300 |
| Porowaty wapień | 180 |
| Węgiel | 150 |
| Ił | 80 |
| Glina | 60 |
| Czarnoziem | 50 |
| Ziemia ogrodowa | 40 |
| Il | 30 |
| Torf | 25 |
| Solankowy | 20 |
Gleby takie jak gliny, czarne gleby, gliny (tj. n. dobre) mają niską oporność elektryczną. Wskaźniki piasku w dużej mierze zależą od wilgotności i wahają się od 10 do 4 tys. Ohm m. W przypadku gleb skalistych liczy się już w tysiącach, dla tłucznia – od trzech do pięciu tysięcy, a dla skał granitowych – 20 tys. Ohm m.
Sytuacja jest szczególnie trudna w przypadku gleb wiecznej zmarzliny, ponieważ spadek temperatury dramatycznie zwiększa ich rezystywność. Na przykład dla tej samej gliny w temperaturze +10 ° C wynosi ona 80 Ohm m, a przy minus 10 ° C osiąga już 1 tys. Ohm m. Zimą monolit glebowy zamarza na głębokość kilku kilometrów, a latem topnienie górnych warstw następuje tylko na kilka metrów.
Wpływ właściwości gleby na uziemienie
Spadek wartości właściwego oporu elektrycznego gleby stwarza korzystniejsze warunki do rozprzestrzeniania się ładunku elektrycznego. Absorpcja prądów upływowych i wyładowań atmosferycznych niezawodnie chroni zakopane konstrukcje metalowe. Zapobiega to obrażeniom elektrycznym pracowników i awariom innych urządzeń.
Obiekty i sieci komunikacyjne, podstacje elektryczne i placówki medyczne wyposażone w energochłonny sprzęt wymagają niższe wartości rezystancji uziomów niż elementy sieci elektrycznej w postaci linii elektroenergetycznych i prostych mieszkaniowych w domu. Ich montaż i bezpieczne użytkowanie regulują PUE oraz liczne normy branżowe, a normy te są wskazane w dokumentacji towarzyszącej instalowanym urządzeniom.
We wszystkich strefach klimatycznych te same zjawiska przyrodnicze w różny sposób wpływają na glebę, co znajduje odzwierciedlenie w specjalnych współczynnikach zamarzania, wilgotności i sezonowości. Gdy gleba zmoknie, jej rezystywność kilkukrotnie spada, a gdy zamarza, wzrasta. Współczynnik wilgotności ma znaczący wpływ na właściwą oporność elektryczną gruntu. Służy do korygowania pomiarów w miejscach planowanego urządzenia uziemiającego. w niektórych przypadkach:
-
Gleba jest przesycona wilgocią - spadło dużo opadów. Mierzony wskaźnik odpowiada minimum możliwemu. - Gleba ma średnią wilgotność - opady nie były liczne. Pomiary są również średnie.
- Gleba jest sucha - mało opadów. Wynik pomiarów rezystancji gruntu jest maksymalny.
Wzrost wielkości urządzeń uziemiających zmniejsza zależność konstrukcji od zjawisk klimatycznych.
Wynika to z faktu, że prąd rozprzestrzenia się na głębokość odpowiadającą poziomym wymiarom elektrody uziemiającej, a główny wpływ spada na wewnętrzne warstwy gleby, które mają celowo niską specyficzność opór.
Sposoby uzyskania wymaganych parametrów
Uziemniki o konstrukcji tradycyjnej składają się z zestawu elektrod pionowych i poziomych i są montowane w bezawaryjnych, „dobrych” gruntach. Elektrody pionowe mają wiele zalet, ponieważ wraz ze wzrostem głębokości:
- cechy gleby są bardziej stabilne;
- wahania sezonowe są mniej odczuwalne;
- zawartość wilgoci wzrasta, a także zmniejsza odporność.
Elektrody poziome służą do potrzeb połączeń, ale mogą być również używane jako samodzielne elementy, gdy nie można normalnie zamontować uziemników pionowych lub urządzenia określonego konstrukcje. W krytycznych warunkach wiecznej zmarzliny lub ciężkich gleb instalacja klasycznego uziemienia jest nieskuteczna. Specyficzna sytuacja terenu będzie wymagała gigantycznych urządzeń uziemiających, a w wyniku zjawiska wyrzutu elektrody wytrzymają w glebie nie dłużej niż rok.
Aby rozwiązać te problemy specjaliści opracowali szereg technik:
-
Wymagane ilości „złych” gleb są usuwane i zastępowane „dobrymi”: węglem lub gliną. W przypadku wiecznej zmarzliny efekt będzie krótkotrwały, ponieważ gleba zastępcza prędzej czy później również twardnieje. - Na obszarach o niskiej rezystywności gruntu zdalne instalacje uziemiające są montowane w odległości do 2 km od głównego źródła.
- Stosowane są związki chemiczne - sole i elektrolity. Zmniejszenie chlorku sodu (sól kuchenna), chlorku wapnia, siarczanu miedzi (siarczan miedzi) odporność na przemarzanie gleby, ale wymagają odnowienia po krótkim czasie (od 2 do 4 lat), ponieważ. są podatne na wymywanie.
Najlepszym rozwiązaniem problemu jest stworzenie kompleksu uziemienia elektrolitycznego. Łączy w korzystny sposób chemiczną uprawę gleby i wymianę gleby. W tym celu stosuje się elektrody elektrolityczne, które są wypełnione przygotowaną mieszanką soli mineralnych i są równomiernie rozmieszczone w przestrzeni roboczej. Proces ługowania odczynników staje się bardziej stabilny dzięki zastosowaniu specjalnego wypełniacza przyelektrodowego, który zwiększa obszar kontaktu z glebą. Pozwala to rozwiązać problemy związane z instalacją tradycyjnych uziomów, znacznie zmniejsza gabaryty i ilość sprzętu oraz zmniejsza nakłady ogólnobudowlane.
Zastosowanie w praktyce
Poziom przewodności elektrycznej ziemi jest wartością zmienną. Na jego wartość wpływają różne czynniki, wśród których głównymi są wilgotność, temperatura, struktura i przepuszczalność powietrza. Podczas instalowania urządzenia uziemiającego wymagane są wiarygodne informacje o miejscach prac budowlanych. Aby zapewnić, że rezystancja elektrody uziemiającej nie przekracza dopuszczalnej normy, konieczne jest dokładne wyznaczenie granic, w których może się zmieniać.
Wszystkie dane na potrzeby projektowe pozyskiwane są na podstawie badań i pomiarów geologicznych na konkretnym obiekcie. Uzyskane wyniki podlegają korekcie uwzględniającej sezon, ponieważ wartości znormalizowane muszą być zapewnione w najbardziej krytycznych warunkach. I tylko jeśli okaże się, że z różnych powodów nie ma możliwości związania się z terenem, korzystają z tabel referencyjnych, a kalkulacja będzie zawsze orientacyjna.
