Fyzikálno-chemické vlastnosti horných vrstiev zeme, kde prúdia prúdy elektrických inštalácií, ovplyvňujú stav podzemných kovových konštrukcií. Pri navrhovaní a inštalácii častí potrubí a zemných elektród sú potrebné znalosti o elektrickej vodivosti pôdy. Index odporu pôdy má veľký význam. Tento parameter určuje úroveň nebezpečenstva korózie pre kovové výrobky uložené v zemi.
Obsah
- Všeobecné pojmy a definície
- Vplyv rôznych faktorov
- Úloha hodnôt tabuľky parametrov
- Vplyv vlastností pôdy na uzemnenie
- Spôsoby, ako získať požadované parametre
- Aplikácia v praxi
Všeobecné pojmy a definície
Vlastnosti pôdy, ktoré umožňujú vedenie prúdu, závisia od štruktúry a obsahu rôznych zložiek. Prevládajúci vplyv na odpor zemných elektród majú vrchné vrstvy pôdy v hĺbke 20 do 25 m.Izolátory vo forme oxidu kremičitého, oxidu hlinitého a vápenca sú nútené pôsobiť ako vodič tzv. pôdny roztok, kde soli a vlhkosť cirkulujú medzi pevnými časťami dielektrík. To vedie k vzniku iónovej vodivosti pôdy a od elektronickej vodivosti kovov sa líši zabezpečením väčšej odolnosti voči elektrickému prúdu.
Korozívna činnosť Zeme sa nazýva jej schopnosť deštruktívnych fyzikálnych a chemických interakcií s kovmi. Vlhkosť, pórovitosť, kyslosť a priepustnosť pôdy, prítomnosť organických zlúčenín a odpadových látok baktérie, mineralizácia, kvantitatívne a kvalitatívne zloženie solí elektrolytov to môže zvýšiť alebo znížiť činnosť.
Pôdny odpor alebo jednoducho odpor sa označuje gréckym písmenom ρ a definuje vlastnosti vo vzťahu k elektrickej vodivosti. Charakterizuje schopnosť pôdy odolávať pohybu elektrických nábojov (prúdu) v bežnom vodiči s prierezom 1 m2. meter a dĺžka 1 meter. Jednotkou merania indikátora je Ohm · m.
Ak chcete určiť hodnotu odporu pôdy, existujú dva hlavné spôsoby:
- Metóda riadiacej elektródy (používa sa pri navrhovaní jednotlivých uzemňovacích zariadení). Na tento účel sa vyrobí vzorka zodpovedajúca rozmerom budúcej uzemňovacej inštalácie a ponorí sa do testovacej pôdy. Potom sa tam umiestni dvojica pomocných elektród a meria sa odpor proti prúdu šíriacemu sa z ovládacieho zariadenia.
- Metóda štyroch elektród. Spúšťajú sa do zeme vo vzdialenosti 2 až 4 metre od seba do hĺbky až 1/20 tejto vzdialenosti. Takto nameraná hodnota zodpovedá hĺbke rozmiestnenia elektród.
Existujú aj špeciálne vysoko presné prístroje na analýzu aktivity pôdy. Umožňujú prácu nielen v laboratóriu, ale aj v teréne.
Vplyv rôznych faktorov
Zloženie zeme, veľkosť, konfigurácia a kompaktnosť uloženia jej úlomkov, obsah vlhkosti a teploty, obsah rozp. chemické zložky (soli, kyseliny, zásady, hnilobné zvyšky organických nečistôt) sa premietajú do hodnoty hladiny elektrická vodivosť. Všetky tieto parametre sa menia v závislosti od ročného obdobia, preto sa menia aj vlastnosti pôdy a to v širokom rozsahu.
V suchom a horúcom lete vrchné vrstvy pôdy vysychajú, v zime vymŕzajú, v oboch prípadoch sa výrazne zvyšuje odolnosť proti prúdovému šíreniu. Takže v hĺbke 30 cm, s poklesom teploty vzduchu z 0 ° C na mínus 10 ° C, sa špecifický elektrický odpor pôdy zvyšuje 10-krát a v hĺbke 50 cm - 3-krát. To umožňuje posúdiť korozívnosť pôdy a získať počiatočné údaje pre výber účinnej uzemňovacej konštrukcie alebo návrh elektrického ochranného zariadenia pre podzemnú stavbu.
Na základe toho korozívnosť pôd je rozdelená do skupín, informácie o tom sú uvedené v tabuľke:
| Korozívna aktivita | Merný elektrický odpor, Ohm m |
| Nízka | viac ako 100 |
| Priemerná | od 20 do 100 |
| Zvýšená | od 10 do 20 |
| Vysoká | od 5 do 10 |
| Veľmi vysoko | až 5 |
Elektrický odpor pôdy priamo ovplyvňuje inštalačné práce: čím nižšia je jeho hodnota, tým ľahšie je inštalovať uzemňovacie zariadenia, čo znižuje náklady na prácu a peniaze.
V skutočnosti, aby sa účinne bránilo šíreniu prúdu pri organizovaní uzemnenia zariadenia na výrobu elektriny, zariadenia na ohrev alebo ochranu pred bleskom v pôde s nízkym merným odporom, uzemňovacie elektródy podstatne menšie veľkosť.
Úloha hodnôt tabuľky parametrov
Pri výpočte uzemňovacieho zariadenia sa dizajnéri zaujímajú o informácie o elektricky vodivých vlastnostiach pôdy. Na predbežné posúdenie sa používajú ich priemerné hodnoty, ale pre potreby konkrétnej konštrukcie sa prepočítavajú charakteristiky uzemňovacích elektród. Prvotné údaje sa získavajú kontrolnými meraniami a prieskumnými prácami, spresňovaním parametrov rezistivity pôdy pre konkrétne územie.
Tabuľka približných hodnôt vyzerá takto:
| Názov pôdy | Priemerný elektrický odpor, Ohm m |
| Čadič | 2 tis. |
| Pieskovec | 1 tis. |
| Sľudová bridlica | 800 |
| Piesok | 500 |
| Piesočnatá hlina | 300 |
| Pórovitý vápenec | 180 |
| Uhlie | 150 |
| Hlina | 80 |
| Hlina | 60 |
| Černozem | 50 |
| Záhradný pozemok | 40 |
| Il | 30 |
| Rašelina | 25 |
| Fyziologický roztok | 20 |
Pôdy, ako je hlina, čierna zemina, hlina (t.j. n. dobré) majú nízky elektrický odpor. Indikátory piesku do značnej miery závisia od obsahu vlhkosti a pohybujú sa od 10 do 4 tis. Ohm m. V prípade skalnatých pôd sa počet už pohybuje v tisícoch, pre drvený kameň - od troch do piatich tisíc a pre žulové skaly - 20 tisíc. Ohm m.
Situácia je obzvlášť ťažká pri permafrostových pôdach, pretože pokles teploty dramaticky zvyšuje ich odpor. Napríklad pre rovnakú hlinku pri +10 ° C sa rovná 80 Ohm m a pri mínus 10 ° C už dosahuje 1 000. Ohm m. V zime pôdny monolit zamrzne do hĺbky kilometrov a v lete k rozmrazovaniu horných vrstiev dochádza len niekoľko metrov.
Vplyv vlastností pôdy na uzemnenie
Pokles hodnôt merného elektrického odporu pôdy vytvára priaznivejšie podmienky pre šírenie elektrického náboja. Absorpcia zvodových prúdov a výbojov blesku spoľahlivo chráni zakopané kovové konštrukcie. Tým sa zabráni úrazom pracovníkov elektrickým prúdom a poruchám iných zariadení.
Potrebujú komunikačné zariadenia a siete, elektrické rozvodne a zdravotnícke zariadenia s energeticky náročnými zariadeniami nižšie hodnoty odporu zemných elektród ako komponenty elektrickej siete vo forme elektrických vedení a jednoduchých obytných doma. Ich inštalácia a bezpečné používanie je regulované PUE a mnohými priemyselnými normami a normy sú uvedené v sprievodnej dokumentácii k inštalovaným zariadeniam.
Vo všetkých klimatických zónach rovnaké prírodné javy ovplyvňujú pôdu rôznymi spôsobmi, čo sa odráža v špeciálnych koeficientoch mrazu, vlhkosti a sezónnosti. Keď sa pôda namočí, jej odpor sa niekoľkokrát zníži a keď zamrzne, zvýši sa. Koeficient vlhkosti má významný vplyv na špecifický elektrický odpor pôdy. Slúži na korekciu meraní v miestach plánovaného uzemňovacieho zariadenia. v niektorých prípadoch:
-
Pôda je presýtená vlhkosťou – spadlo veľa zrážok. Nameraný ukazovateľ zodpovedá možnému minimu. - Pôda má priemernú vlhkosť - zrážky neboli početné. Miery sú tiež priemerné.
- Pôda je suchá – málo zrážok. Výsledok meraní odporu pôdy je maximálny.
Rast veľkosti uzemňovacích zariadení znižuje závislosť konštrukcie od klimatických javov.
Je to spôsobené tým, že prúd sa šíri do hĺbky zodpovedajúcej horizontálnym rozmerom uzemňovacej elektródy, a hlavný vplyv dopadá na vnútorné vrstvy pôdy, ktoré majú zámerne nízku špecifickosť odpor.
Spôsoby, ako získať požadované parametre
Uzemňovače tradičnej konštrukcie pozostávajú zo sady vertikálnych a horizontálnych elektród a sú namontované v bezproblémových, "dobrých" pôdach. Vertikálne elektródy majú mnoho výhod, pretože s rastúcou hĺbkou:
- vlastnosti pôdy sú stabilnejšie;
- sezónne výkyvy sa prejavujú menej;
- obsah vlhkosti stúpa a tiež znižuje odpor.
Horizontálne elektródy sa používajú pre potreby pripojenia, ale môžu byť použité aj ako samostatné prvky, keď nie je možné normálne namontovať vertikálne uzemňovače alebo zariadenie určitého typu stavby. V kritických podmienkach permafrostu alebo ťažkých pôd je inštalácia klasického uzemnenia neúčinná. Špecifická situácia oblasti si vyžiada gigantické uzemňovacie zariadenia a v dôsledku javu vyvrhnutia elektródy vydržia v pôde maximálne rok.
Na vyriešenie týchto problémov špecialisti vyvinuli niekoľko techník:
-
Požadované objemy „zlých“ pôd sa odstránia a nahradia sa „dobrými“: uhlie alebo hlina. V prípade permafrostu to bude krátkodobý efekt, pretože aj náhradná pôda skôr či neskôr stvrdne. - V oblastiach s nízkym odporom pôdy sú vzdialené uzemňovacie zariadenia namontované vo vzdialenosti do 2 km od hlavného zdroja.
- Používajú sa chemické zlúčeniny - soli a elektrolyty. Chlorid sodný (bežná kuchynská soľ), chlorid vápenatý, síran meďnatý (síran meďnatý) znižujú odolnosť voči mrazu pôdy, ale vyžadujú obnovu po krátkom čase (od 2 do 4 rokov), pretože. sú náchylné na vymývanie.
Najlepším riešením problému je vytvorenie elektrolytického uzemňovacieho komplexu. Priaznivo kombinuje chemické spracovanie pôdy a náhradu pôdy. Na to sa používajú elektrolytické elektródy, ktoré sú naplnené pripravenou zmesou minerálnych solí a sú rovnomerne rozmiestnené po pracovnom priestore. Proces vylúhovania činidiel sa stáva stabilnejším vďaka použitiu špeciálneho plniva takmer elektród, čo zväčšuje plochu kontaktu s pôdou. To umožňuje vyriešiť problémy s inštaláciou tradičných uzemňovacích elektród, výrazne znižuje veľkosť a množstvo zariadení a znižuje objem všeobecných stavebných prác.
Aplikácia v praxi
Úroveň elektrickej vodivosti zeme je premenlivá hodnota. Jeho hodnotu ovplyvňujú rôzne faktory, z ktorých hlavné sú vlhkosť, teplota, štruktúra a priedušnosť. Pri inštalácii uzemňovacieho zariadenia sú potrebné spoľahlivé informácie o miestach stavebných prác. Aby sa zabezpečilo, že odpor uzemňovacej elektródy neprekročí prípustnú normu, je potrebné presne určiť hranice, v rámci ktorých sa môže meniť.
Všetky údaje pre potreby návrhu sa získavajú pomocou geologických prieskumov a meraní na konkrétnom objekte. Získané výsledky podliehajú korekcii s prihliadnutím na ročné obdobie, pretože normalizované hodnoty musia byť zabezpečené v najkritickejších podmienkach. A až keď sa ukáže, že z rôznych dôvodov nie je možnosť väzby na terén, používajú referenčné tabuľky, pričom výpočet bude vždy orientačný.
