Электрофизические свойства земли,сопротивление грунта(глины,песка,чернозема,воды,суглинка)
Электрофизические свойства земли, в которой находится заземлитель , определяются ее удельным сопротивлением. Чём удельное сопротивление меньше, тем благоприятнее условия для расположения заземлителя.
Удельным
сопротивлением земли называют сопротивление
между противоположными плоскостями куба земли ребрами размером
Чтобы
представить себе это сопротивление, напомним, что куб меди с ребрами
Ниже приведены приближенные значения удельных сопротивлений земли, Ом м, при средней влажности.
Песок - 400 - 1000 и более
Супесок - 150 - 400
Суглинок - 40 - 150
Глина - 8 - 70
Садовая земля - 40
Чернозем - 10 - 50
Торф - 20
Каменистая глина (приблизительно 50%) - 100
Мергель, известняк, крупнозернистый песок с валунами - 1000 - 2000
Скала, валуны - 2000 - 4000
Речная вода (на равнинах) - 10 - 80
Морская вода - 0,2
Водопроводная вода - 5 - 60
Для сооружения заземлителей необходимо знать не приближенные, а точные значения удельных сопротивлений земли в месте вооружения. Они определяются на местах измерениями.
Свойства земли и сопротивление заземлителя могут изменяться в зависимости от ее состояния — влажности, температуры и других факторов — и могут иметь поэтому разные значения в разные времена года из-за высыхания или промерзания, а также из-за состояния в момент измерения. Эти факторы учитываются при измерениях удельного сопротивления земли сезонными коэффициентами и коэффициентами, учитывающими состояние земли при измерениях , с тем чтобы требующееся сопротивление заземляющего устройства сохранялось в любой сезон и при любой влажности земли, т. е. при неблагоприятных условиях.
В табл. 1 приведены коэффициенты, учитывающие состояние земли при измерениях , приведены в табл.1.
Коэффициент k1 применяется, если земля влажная, измерениям предшествовало выпадение большого количества осадков; k2 — если земля нормальной влажности, если измерению предшествовало выпадение небольшого 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 (или другим подобным) методом четырех электродов. Измерение следует проводить в теплое время года.
Прибор работает по принципу магнитоэлектрического логометра. Прибор содержит две рамки, одна из которых включается как амперметр, вторая как вольтметр. Эти обмотки действуют на ось прибора в противоположных направлениях, благодаря чему отклонения стрелки прибора пропорциональны сопротивлению. Шкала прибора градуирована в омах. Источником питания при измерении служит генератор Г постоянного тока, приводимый во вращение от руки. На общей оси с генератором укреплены прерыватель П и выпрямитель Вп.
Принципиальная схема измерителя заземлений типа МС-07 (МС-08)
Если пропускать ток через крайние электроды, то между средними возникает разность напряжений U. Значения U в однородной земле (слое) прямо пропорциональны удельному сопротивлению р и току I и обратно пропорциональны расстоянию а между электродами: U = ?I /2?а или р = 2?aU/I = 2?aR, где R — показания прибора.
Чем больше значение а, тем больший объем земли охватывается электрическим полем токовых электродов. Благодаря этому, изменяя расстояние а, можно получить значения удельного сопротивления земли в зависимости от разноса электродов. При однородной земле вычисленное значение ? не будет изменяться при. изменении расстояния а (изменения могут быть вследствие разной степени влажности). В результате измерений , используя зависимость ? от расстояния между электродами можно судить о величинах удельных сопротивлений на разной глубине.
Схема измерения удельного сопротивления земли прибором МС-08
Измерение следует производить в стороне от трубопроводов и других конструкций и частей, которые могут исказить результаты.
Удельное сопротивление земли можно приближенно измерить методом пробного электрода. Для этого электрод (уголок, стержень) погружают в землю в приямок так, чтобы его верх находился на глубине 0,6—0,7 м от уровня земли, и измеряют прибором типа МС-08 сопротивление электрода гв. А затем, 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 | ? / l , где l - длина электрода в метрах |
Полосовая сталь шириной 40 мм или круглая сталь диаметром 20 мм | 2? / l , где l - длина полосы в метрах |
Прямоугольная пластина (при небольшом соотношении размеров сторон), заложенная вертикально | 0,25 (? / (ab-1/2)) , где а и b - размеры сторон пластины 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 желательно производить в двух-трех местах и принимать среднее значение. Пробные электроды следует погружать забивкой или вдавливанием, чтобы создавать плотное соприкосновение с землей; ввертывание стержней для целей измерения не рекомендуется.
Применять аналогичный метод измерений с укладкой в землю полос не следует: метод трудоемок и малонадежен, так как надлежащий контакт полосы с землей после засыпки и трамбовки может быть достигнут только через некоторое время.
Для учета состояния земли во время измерений принимается один из коэффициентов k из табл. 1.
Таким образом, удельное сопротивление земли равно: р = k х Ризм
В протоколе указываются состояние земли (влажность) при измерениях и рекомендуемый сезонный коэффициент промерзания или высыхания земли.