Удельное сопротивление грунта

редактировать

Удельное сопротивление почвы - это мера того, насколько грунт сопротивляется или проводит электрический ток. Это критический фактор при проектировании систем, в которых ток проходит через поверхность Земли. Понимание удельного сопротивления почвы и того, как оно изменяется с глубиной в грунте, необходимо для проектирования системы заземления на электрической подстанции или для молниеотводов. Он нужен для проектирования заземляющих (заземляющих) электродов для подстанций и систем передачи постоянного тока высокого напряжения. Ранее это было важно в телеграфии с возвратом земли. Это также может быть полезным показателем в сельском хозяйстве в качестве косвенного измерения содержания влаги.

На большинстве подстанций земля используется для проведения тока короткого замыкания при замыкании на землю в системе. В системах передачи электроэнергии с однопроводным заземлением сама земля используется в качестве проводящего пути от конечных потребителей (потребителей электроэнергии) обратно к передающему объекту. Как правило, существует некоторое значение, выше которого сопротивление заземления не должно возрастать, и некоторое максимальное ступенчатое напряжение, которое нельзя превышать, чтобы не подвергать опасности людей и домашний скот.

Значение удельного сопротивления почвы может сильно варьироваться из-за влажности, температуры и химического состава. Типичные значения:

  • Обычные значения: от 10 до 1000 (Ом-м)
  • Исключительные значения: от 1000 до 10000 (Ом-м)

SI единицей удельного сопротивления является Ом-метр (Ом-м); в США вместо него часто используется Ом-сантиметр (Ом-см). Один Ом-м равен 100 Ом-см. Иногда вместо этого указывается проводимость, обратная удельному сопротивлению.

В литературе можно найти широкий диапазон типичных значений удельного сопротивления почвы . Военный справочник 419 (MIL-HDBK-419A) содержит справочные таблицы и формулы для определения сопротивления стержней и проводов различных типов, закопанных в грунт с известным сопротивлением. Поскольку эти номера не защищены авторским правом, они широко копируются, иногда без подтверждения.

Содержание

  • 1 Измерение
    • 1.1 Метод Веннера
    • 1.2 Метод Шлюмберже
    • 1.3 Преобразование
  • 2 Изменчивость
  • 3 Коррозия
  • 4 Ссылки

Измерение

Поскольку качество почвы может сильно варьироваться в зависимости от глубины и на большой боковой поверхности, оценка удельного сопротивления почвы на основе классификации почвы дает лишь грубое приближение. Фактические измерения удельного сопротивления необходимы для полной оценки удельного сопротивления и его влияния на всю систему передачи.

Часто используются несколько методов измерения удельного сопротивления:

Для измерения пользователь может использовать тестер сопротивления заземления.

метод Веннера

4 контакта

четырехконтактный метод Веннера, как показано На рисунке выше это наиболее часто используемый метод измерения удельного сопротивления почвы. Используя метод Веннера, кажущееся значение удельного сопротивления грунта составляет:

ρ E = 4 ⋅ π ⋅ a ⋅ RW 1 + 2 ⋅ aa 2 + 4 ⋅ b 2 - aa 2 + b 2 {\ displaystyle \ rho _ {E } = {\ frac {4 \ cdot {\ pi} \ cdot a \ cdot R_ {W}} {1 + {\ frac {2 \ cdot a} {\ sqrt {a ^ {2} +4 \ cdot b ^ {2}}}} - {\ frac {a} {\ sqrt {a ^ {2} + b ^ {2}}}}} \,}\ rho _ {E} = {\ frac {4 \ cdot {\ pi} \ cdot a \ cdot R_ {W}} {1 + {\ frac {2 \ cdot a} {{\ sqrt {a ^ {2} +4 \ cdot b ^ {2}}}}} - {\ frac {a} {{\ sqrt {a ^ {2} + b ^ {2}}}}}}} \,

где

ρE= измеренное кажущееся удельное сопротивление грунта (Ом · м)

a= расстояние между электродами (м)

b= глубина электродов (м)

RW= сопротивление Веннера, измеренное как «V / I» на рисунке (Ω) Если b мало по сравнению до a, как и в случае зондов, проникающих в землю только на короткое расстояние (как обычно бывает), предыдущее уравнение может быть сокращено до:

ρ E = 2 ⋅ π ⋅ a ⋅ RW {\ displaystyle \ rho _ {E} = 2 \ cdot \ pi \ cdot a \ cdot R_ {W} \,}\ rho _ {E} = 2 \ cdot \ pi \ cdot a \ cdot R_ {W} \,

метод Шлюмберже

Schl 4 контакта

В методе Шлюмберже расстояние между датчиками напряжения составляет a, а расстояние от датчика напряжения и датчика тока составляет c (см. Рисунок выше).

Используя метод Шлюмберже, если b мало по сравнению с a и c, и c>2a, кажущееся значение удельного сопротивления грунта равно :

ρ E = π c ⋅ (c + a) a RS {\ displaystyle \ rho _ {E} = {\ pi} {\ frac {c \ cdot (c + a)} {a}} R_ { S} \,}\ rho _ {E} = {\ pi} {\ frac {c \ cdot (c + a)} {a}} R_ {S} \,

где

ρE= измеренное кажущееся сопротивление почвы (Ом · м)

a= расстояние между электродами (м)

b= глубина электродов (м)

c= расстояние между электродами (м)

RS= Сопротивление Шлюмберже, измеренное как "V / I" на рисунке (Ом)

Преобразование

Измеренный объем

Преобразование между значениями, измеренными с помощью методов Шлюмберже и Веннера, возможно только приблизительно. В любом случае, для методов Веннера и Шлюмберже расстояние между электродами между датчиком тока соответствует глубине исследования грунта, а измеренное кажущееся удельное сопротивление грунта относится к объему грунта, как показано на рисунке.

Ток имеет тенденцию течь у поверхности при небольшом расстоянии между датчиками, тогда как больший ток проникает глубже в почву при большом расстоянии. Удельное сопротивление, измеренное для данного расстояния между датчиками тока, представляет в первом приближении кажущееся сопротивление почвы на глубине, равной этому расстоянию.

Если дано кажущееся удельное сопротивление грунта, измеренное методом Шлюмберже ρE(с соответствующим расстоянием между электродами aSи c ), при условии, что удельное сопротивление грунта относится к объему, как в рисунок с a = L / 3 следует:

RW = ρ E 2 ⋅ π ⋅ a W {\ displaystyle R_ {W} = {\ frac {\ rho _ {E}} {2 \ cdot \ pi \ cdot a_ {W}}} \,}R_ {W} = {\ frac {\ rho _ {E}} {2 \ cdot \ pi \ cdot a_ {W}}} \,

с

a W = a S + 2 c 3 {\ displaystyle a_ {W} = {\ frac {a_ {S} + 2c} {3}} \,}a_ {W} = {\ frac {a_ {S} + 2c} {3}} \,

где:

RW= эквивалентное сопротивление Веннера (Ом)

aW= эквивалентное расстояние между электродами по методу Веннера (м)

aS= электрод расстояние между датчик напряжения по методу Шлюмберже (м)

c= электрод расстояние между датчиками напряжений и токов по методу Шлюмберже (м)

Если дано измеренное значение сопротивления Шлюмберже , перед расчетом кажущееся сопротивление почвы удельное сопротивление необходимо рассчитать следующий коэффициент:

ρ E = π c ⋅ (c + a S) a SRS {\ displaystyle \ rho _ {E} = {\ pi} {\ frac {c \ cdot (c + a_ {S})} {a_ {S}}} R_ {S} \,}\ rho _ {E} = {\ pi} {\ frac {c \ cdot (c + a_ {S})} { a_ {S}}} R_ {S} \,

Веннер Метод является наиболее широко используемым методом измерения удельного сопротивления грунта для целей электрического заземления (заземления). Метод Шлюмберже был разработан для увеличения сигнала напряжения для более ранних, менее чувствительных приборов, путем размещения датчиков потенциала ближе к датчикам тока.

На измерения удельного сопротивления почвы будут влиять существующие поблизости заземленные электроды. Закопанные в земле проводящие объекты, контактирующие с почвой, могут сделать недействительными показания, полученные описанными методами, если они находятся достаточно близко, чтобы изменить схему течения испытательного тока. Это особенно актуально для больших или длинных объектов.

Изменчивость

Электропроводность в почве по существу является электролитической, и по этой причине удельное сопротивление почвы зависит от:

  • содержания влаги
  • содержания соли
  • температуры (выше точки замерзания 0 ° C)

Из-за изменчивости удельного сопротивления почвы стандарты IEC требуют, чтобы сезонные колебания удельного сопротивления учитывались при проектировании системы передачи. Удельное сопротивление почвы может увеличиваться в 10 и более раз при очень низких температурах.

Коррозия

Удельное сопротивление почвы является одним из движущих факторов, определяющих коррозионную активность почвы. Коррозионная активность почвы классифицируется на основе электрического удельного сопротивления почвы согласно Британскому стандарту BS-1377 следующим образом:

  • ρE>100 Ом · м: слабокоррозийный
  • 50 < ρE< 100 Ωm: moderately corrosive
  • 10 < ρE< 50 Ωm: corrosive
  • ρE< 10 Ωm: severe

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-08 08:33:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте