Измерение удельного сопротивления грунта

 

ООО «ЭнергоАльянс»

ЭЛЕКТРОЛАБОРАТОРИЯ

 

  

 

1.   Назначение и область применения.

1.1   Настоящий документ устанавливает методику выполнения измерения сопротивления грунта на соответствие проекту и требованиям НД.

1.2     Настоящий документ разработан для применения персоналом электролаборатории при проведении приемо-сдаточных, периодических и ремонтных  испытаний в электроустановках, напряжением до 1000 В и вне электроустановок.

 

2.   Нормативные ссылки.

 

В данной методике использованы ссылки на следующие нормативные документы:

2.1 Руководство пользователя. Измеритель сопротивления заземления ИС-10 или аналогичный.

2.2 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей

2.4  Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Изд. 6 с изменениями и дополнениями.

2.3 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок ПОТЭЭ. С изменениями на 15 ноября 2018 года.

2.4  ГОСТ Р 16504-81 «Испытания и контроль качества продукции».

2.5  ГОСТ Р 8.563-96 «Методики выполнения измерений»

2.6  Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Издание 7-е.

2.7    Комплекс стандартов ГОСТ Р 50571.16 — 2007 «Электроустановки низковольтные. Часть 6. Испытания».

 

3     Термины и определения.

 

В данной методике используются следующие термины и определения, принятые согласно ПУЭ изд. 7 и комплекса стандартов ГОСТ Р 50571.16 — 2007:

3.1 Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

3.2   Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

3.3 Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).

3.4 Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ — преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

3.5 Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

3.6 Искусственный заземлитель — заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.

3.7 Естественный заземлитель — сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.

3.8 Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.

3.9   Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

3.10 Зона нулевого потенциала (относительная земля) — часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю.

3.11 Зона растекания (локальная земля) — зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.

Термин земля, используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания.

3.12  Замыкание на землю — случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.

3.13 Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

3.14 Напряжение прикосновения — напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.

Ожидаемое напряжение прикосновения — напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.

3.15 Напряжение шага — напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.

3.16 Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

3.17 Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой — удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.

Термин удельное сопротивление, используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.

3.18 Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

3.19 Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

3.20 Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).3.1  Заземление — преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

3.21 Главная заземляющая шина — шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.

 

4.     Характеристика измеряемой величины, нормативные значения измеряемой величины.

 

Объектом измерения является грунт.

Цель измерений — установление и расчет параметров вновь сооружаемого заземляющего устройства или соответствия имеющегося ЗУ требованиям проекта нормативных документов.

Измеряемая величина – удельное сопротивление грунта р (Ом·м)

Согласно действующему ГОСТ 12. 1.030-81, при удельном электрическом сопротивлении “земли” P выше 100 Ом х м допускается увеличение указанной нормы в P / 100 раз, но не более десятикратного, эта информация также дублируется в ПУЭ. Исходя из этого, имея, например, удельное сопротивление грунта 631 Ом на метр, делим полученное значение на 100, получаем 6,31 и во столько раз мы можем превысить норматив в 4 Ома и значение сопротивление заземляющего устройства. 25,24 Ом в данном случае будет считаться удовлетворительным.

Величина сопротивления заземляющего устройства зависит от удельного сопротивления грунта (удельное сопротивление принято обозначать греческой буквой р). Эта величина определяет свойства грунта с точки зрения его электрической проводимости и чем она меньше, тем меньше сопротивление растеканию, а следовательно, благоприятнее условия для устройства заземления. В зависимости от состава (чернозем, песок, глина и т. п.), размеров и плотности прилегания друг к другу частиц, влажности и температуры, наличия растворимых химических веществ (кислот, щелочей, продуктов гниения и т.

д.) удельное сопротивление грунтов изменяется в очень широких пределах. Грунт может в летнее время просыхать, а в зимнее — промерзать. И в том и в другом случаях сопротивление растеканию заземлителей возрастает, часто довольно значительно.

Наиболее важными факторами, влияющими на величину удельного сопротивления грунта, являются влажность и температура. В течение года в связи с изменением атмосферных и климатических условий содержание влаги в грунте изменяются, а следовательно, изменяется и удельное сопротивление.

Наиболее резкие колебания удельного сопротивления наблюдаются в верхних слоях земли, которые зимой промерзают, а летом высыхают. Из данных измерений следует, что при понижении температуры воздуха от 0 до -10°С удельное сопротивление грунта на глубине 0,3 м увеличивается в 10 раз, а на глубине 0,5 м — в 3 раза.

Величина удельного сопротивления грунта определяется путем измерений в месте устройства заземления(монтажа) с учетом коэффициентов влажности.

В исключительных случаях для оценки величины удельного сопротивления р при проектировании заземляющих устройств можно пользоваться средними величинами удельного сопротивлений грунта из таблиц.

Однако в последующем при строительстве заземлений необходимо пересчитать сопротивление заземления, предварительно уточнив удельное сопротивление грунта путем контрольных измерений.

 

Приближенные значения средних удельных сопротивлений отдельных видов грунтов р,Ом·м.

 

Наименование грунта	Среднее удельное сопротивление, Ом·м
Песок	500
Супесок	300
Суглинок	80
Глина	60
Садовая земля	40
Чернозем	50
Торф	25
Пористый известняк	180
Песчаник	1000

 

Зная величину удельного сопротивления грунта, можно определить приближенные сопротивления растеканию различных заземлителей.

Эффективность заземлителя зависит от конкретных грунтовых условий, и поэтому в зависимости от этих условий и требуемого значения сопротивления растеканию должны быть выбраны количество и конструкция заземлителей. Значение сопротивления растеканию заземляющего устройства должно быть измерено и соответствовать допустимому значению.

 

 

5.         Условия испытаний (измерений).

 

5.1 При  выполнении измерений и испытаний, согласно руководству пользователя прибором ИС-10 или аналогичным, соблюдают следующие условия:

температура окружающего воздуха  — 25⁰С до +60⁰С,

относительная влажность (95 ±3%) при температуре 35⁰С,

измерение рекомендуется проводить в периоды наименьшей проводимости грунта, в засушливое летнее время при наибольшем высыхании грунта или в периоды промерзания грунта зимой,

5.2              Измерения проводят в светлое время суток. Производить измерения на заземляющих устройствах во время грозы, дождя, мокрого тумана и снега, а также в темное время суток запрещается.

 

6.              Метод  испытаний (измерений).

 

6.1              Величина удельного сопротивления грунта определяется по методике измерения Вернера. Эта методика предполагает равные расстояния между электродами (d) и удельное сопротивление рассчитывается по формуле:

R уд = 2π • d • R

 (6,28 • d • R),

где R – сопротивление, измеренное прибором.

ИС-10 или аналогичный данные расчеты проводит автоматически

 

7.  Производство измерений.

 

7.1 Измерение удельного сопротивления грунта. (Rуд)

Измерительные штыри установить в грунт по прямой линии, через равные расстояния (d), которое следует принимать не менее чем в 5 раз больше глубины погружения штырей.

Соединить штыри с измерительными гнездами Т1, П1, П2 и Т2 в соответствии с рисунком 2.3.6.

Кнопкой «РЕЖИМ» выбрать режим «Rуд», при этом на индикаторе отображается ранее установленное расстояние между штырями. Расстояние между штырями можно изменить в меню прибора. Выбрать функцию «УСТ. РАССТ». Появится сообщение «РАССТОЯНИЕ ХХм».

Кнопками «▲» или «▼» Т1 П2 Т2 R 3П 2,21 Ом  установить расстояние от 1 до 99 м с шагом 1 м. Для подтверждения выбранного расстояния нажать кнопку «Rx / ¿». Заданное расстояние сохраняется в памяти прибора до введения новых значений. Результат измерений будет отображаться в «мОм*м», «Ом*м» или «кОм*м». Нажать кнопку «Rx / ¿» и считать показания значения удельного сопротивления.

Рисунок 2.3.6 — Схема подключения при измерении удельного сопротивления грунта и вид индикатора

 

 

 

8.    Контроль точности результатов испытаний (измерений).

 

8.1 Контроль точности результатов измерений обеспечивается ежегодной поверкой средств измерений в органах Госстандарта РФ и проверкой соответствия размеров вспомогательных технических средств перед выполнением измерений. Выполнение измерений прибором с просроченным сроком поверки не допускается.

 

9. Требования к квалификации персонала.

 

9.1 К выполнению измерений и испытаний допускают лиц, прошедших специальное  обучение и аттестацию с присвоением  группы по электробезопасности не ниже III  при работе в электроустановках до 1000 В, имеющих запись о допуске к испытаниям и измерениям в электроустановках до 1000 В.

9.2 Измерения должен проводить только квалифицированный персонал в составе бригады, в количестве не менее 2 человек.

 

 

 

10. Требования к обеспечению безопасности при выполнении испытаний (измерений) и экологической безопасности.

 

10.1 При проведении измерений персонал должен соблюдать требования ПОТЭЭ, инструкций по производственной санитарии, требования инструкций по технике безопасности.

10.2 Забивать электроды в землю необходимо исправным молотком (ударная часть без сколов и трещин, рукоять без повреждений) только в рукавицах.

10. 3 При сборке измерительных схем следует соблюдать последовательность соединения проводов токовой и потенциальной цепи. Сначала необходимо присоединить провод к вспомогательному электроду  и лишь затем к прибору.

10.4     Испытания не наносят вреда окружающей среде.

 

 

 

 

По результатам проверки составляется протокол испытаний.

 

Электролаборатория Краснодар. Электролаборатория Краснодарский край

 

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА

Электрофизические свойства грунта, в котором находится заземлитель, определяются прежде всего его удельным сопротивлением. Чем меньше удельное сопротивление, тем более благоприятные условия для расположения заземлителя.

Удельное сопротивление грунта – сопротивление между противоположными плоскостями куба земли с ребром длины 1 м. Единица измерения удельного сопротивления – ом на метр (Ом·м).

Чтобы оценить величину удельного сопротивления грунта, сравним его с наиболее распространенным электротехническим материалом – медью. Так, куб меди таких же размеров имеет сопротивление 1,72·10^-8 Ом·м. При 20°С и средней влажности удельное сопротивление грунта составляет примерно ρ = 100 Ом·м, то есть земля имеет удельное сопротивление в 5,7 млрд. раз больше.

В табл. 6.3. приведены приближенные значения удельных сопротивлений различных типов почвы при средней влажности.

Таблица 6.3 – Удельное электрическое сопротивление грунтов ρ_гр

Тип грунта	Расчетное значение, Ом·м	Возможные пределы колебаний, Ом·м
Глина		8…70
Суглинок		40…150
Песок		400…1000
Супесок		150…400
Торф		-
Чернозем		9…53
Садовая земля		30…60
Мергель и известняк		1000…2000

 

При оборудовании заземляющих устройств необходимо знать не приближенные, а точные значения удельных сопротивлений грунта в данном месте. Получение такой информации возможно только непосредственными измерениями на местах.

Свойства почвы могут меняться в зависимости от ее влажности и температуры, поэтому удельное сопротивление может иметь разные значения в разные времена года из-за высыхания или промерзания. Эти факторы учитываются при измерениях удельного сопротивления земли сезонными коэффициентами. В табл. 6.4 приведены коэффициенты, учитывающие состояние земли во время измерений.

Таблица 6.4 – Сезонные коэффициенты сопротивления грунта

Заземлитель	k1	k2	k3
Вертикальный длины 3 м	1,15	1,00	0,92
Вертикальный длины 5 м	1,10	1,00	0,95
Горизонтальный длины 10 м	1,70	1,00	0,75
Горизонтальный длины 50 м	1,60	1,00	0,80

 

Коэффициент k₁ применяется, если земля влажная и измерениям предшествовало выпадение большого количества осадков; k₂ – земля нормальной влажности и измерения предшествовало выпадение небольшого количества осадков; k₃ – земля сухая, количество осадков ниже нормы.

Измерение удельного сопротивления почвы обычно проводят в теплое время года. В данной лабораторной работе используется измеритель заземлений типа МС-08 (рис. 6.3). Прибор имеет собственный источник питания в виде генератора, приводимого во вращательное движение с помощью ручки. Если в процессе измерения стрелка прибора колеблется, это является признаком наличия посторонних токов в земле. Чтобы избежать погрешности в измерениях достаточно изменить частоту вращения ручки. Однако следует заметить, что для обеспечения надлежащей точности измерения эта частота должна находиться в пределах 90…150 об/мин.

Измеритель заземления МС-08 имеет три шкалы: 0 – 1000 Ом, 0 – 100 Ом и 0 – 10 Ом. Удельное сопротивление грунта измеряют шкалой на 1000 Ом. Прибор работает по принципу магнитоэлектрического логометра, он содержит две рамки, одна из которых включается как амперметр, а другая – как вольтметр. Эти обмотки действуют на ось прибора в противоположных направлениях, благодаря чему отклонения стрелки прибора пропорциональны сопротивлению.

Рис. 6.3 – Измеритель заземлений МС-08

 

Шкала прибора градуирована в омах, источником питания при измерении служит генератор Г постоянного тока, приводимого во вращение от руки. На общей с генератором оси укреплены прерыватель П1 и выпрямитель П2 (рис. 6.4).

Рис. 6.4 – Электрическая схема измерителя заземлений МС-08: Г – генератор, Р – реостат, Л – логометр, П1 – прерыватель, П2 – выпрямитель, П3 – переключатель.

 

Измерение удельного сопротивления грунта следует выполнять в стороне от трубопроводов и других металлических конструкций, которые могут внести погрешность в результаты. Схема измерения показана на рис. 6.5.

Рис. 6.5 – Схема измерения удельного сопротивления грунта

 

Чем больше значение а, тем больший объем почвы охватывается электрическим полем электродов и более точными являются результаты измерений. Изменяя расстояние а, можно получить зависимость удельного сопротивления земли от разнесения электродов. При однородной структуре грунта значение ρ не зависит от расстояния а (изменения могут быть вследствие разной степени влажности).

Таким образом, используя зависимость ρ от расстояния между электродами, можно судить о величинах удельных сопротивлений на разной глубине. Удельное сопротивление грунта определяют по формуле

(6.4)

где R – сопротивление прибора, Ом.

Измерения удельного сопротивления желательно выполнять в нескольких местах, рассчитывая затем среднее значение. Электроды следует забивать в землю для более плотного контакта, ввертывание стержней для целей измерения не рекомендуется.

 

 

---

Дата добавления: 2017-01-26; просмотров: 10572; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

---

Измерение сопротивления грунта

Оглавление

Каждая силовая кабельная линия и включённые в неё периферийные устройства должны быть заземлены для обеспечения безопасной эксплуатации инженерной сети. Измерение сопротивления грунта регламентируется действующими нормативами. Обследование позволяет определить глубину заложения заземлителей, расстояние между тоководами, а также выполнить обязательные требования безопасности, соблюдение которых необходимо для нормальной эксплуатации электрооборудования.

Определение удельного электрического сопротивления грунта в полевых условиях

Удельное сопротивление грунта в полевых условиях осуществляется путём сборки временной схемы и устройства лабораторных заземлителей, которые воспринимают на себя нагрузку при подаче напряжения на электрооборудование. В качестве энергопотребляющих приборов выступают метрологические установки.

Процедура регламентирована ПУЭ, выполняется силами аккредитованной электролаборатории, а по её результатам составляется технический отчёт установленной формы.

Средства контроля и вспомогательные устройства

При проведении измерения сопротивления грунта используется специализированное оборудование, а также дополнительные устройства, необходимые для сборки временной цепи:

• Метрологические приборы, предназначенные для работы в полевых условиях с высоковольтными кабельными линиями. Наибольшей популярностью среди аккредитованных электролабораторий пользуется российское оборудование марки АС-72.
• Токопроводящие электроды, изготовленные из стали или нержавейки, предназначенные для забивки в грунт при сборке временного заземлителя. Средний диаметр стального стержня составляет 20 мм, а длина колеблется в пределах от 250 до 400 мм.
• Силовые кабели, клеммные соединения и другие элементы, которые поставляются в едином комплекте и предназначены для устройства временной схемы при проведении испытаний.

Всё оборудование, использующееся при выполнении измерений сопротивления грунта, должно пройти поверку в органах сертификации, с выдачей соответствующего сертификата, который необходимо пролонгировать, согласно требованиям ПУЭ.

Проведение измерений

Согласно современным методикам, при проведении испытаний в полевых условиях, исключается забор грунтового основания для его проверки в лаборатории. Все измерения производятся на месте, согласно следующей методике:

• В месте прокладки кабеля, монтируется временная токопроводящая цепь, состоящая из 4 электродов.
• При забивке стальных стержней в грунт, следует соблюдать идентичное расстояние между ними.
• Расстояние между электродами следует подбирать не менее глубины заложения электротехнического сооружения в земле.
• Электроды забиваются в грунтовое основание, подлежащее испытанию строго в едином створе.
• Отдельно от электродов устанавливается метрологическое оборудование.
• Прибор оснащён 4 вводами – 2 токовыми и 2 – для снятия замеров.
• К каждому из вводов последовательна подключаются кабельные выводы от электродов.
• Испытание проводятся в несколько итераций, временной промежуток между которыми составляет от 2 до 3 часов.
• Измерения следует осуществлять в тёплое время года, что исключает риск промерзания грунтов на глубине залегания кабельной трассы.

При проведении измерений сопротивления грунта, следует соблюдать линейную зависимость между глубиной погружения и расстоянием между соседними стержнями. Заземлитель должен входить в грунт на глубину не более 5%, чем длина отрезка между соседними электродами.

Обработка результатов измерения

По завершении полевых испытаний, проводится камеральная обработка полученных результатов. Для вычисления итогового показателя, используется следующая аналитическая зависимость:

R = 2pR_rl,

R – искомая величина, показатель удельного (кажущегося) сопротивления грунтового основания в зоне прокладке кабельной трассы.

p – математическая величина, равная 3,14.

l – расстояние между соседними токопроводящими стальными стержнями, из которых собрана временная цепь.

При вычислении показателей для каждой итерации, значения заносятся в соответствующую графу протокола, после чего значения сравниваются между собой и с нормативными величинами.

Оформление результатов измерения

По результатам проведённой экспертизы, ответственное лицо оформляет протокол установленной формы, в котором указываются все расчётные параметры, позволяющие сделать вывод о пригодности электрооборудования к последующей эксплуатации.

Форма протокола определения удельного электрического сопротивления грунта в трассовых условиях

В протокол заносятся следующие рабочие и расчётные показатели сопротивления грунтового основания, а также вспомогательные сведения:

• Локация испытуемого объекта.
• Информация о метрологическом оборудовании – марка, модель, идентификационный номер, дата последних поверочных мероприятий.
• Дата проведения испытаний.
• Геологические и физико-механические характеристики грунтового основания.
• Климатические условия в день проведения экспертных мероприятий, с указанием температуры и влажности.
• Маркировка электродов во временной схеме.
• Расстояние между токопроводящими стержнями.
• Показания прибора после проведения измерений.
• Полученное по формуле удельное сопротивление грунта.
• Сведение о составе комиссии, с личной подписью каждого аттестованного участника.

Каждый протокол заверяется оригинальной печатью электролаборатории, имеющей сертификат СРО и статус юрлица.

Определение удельного электрического сопротивления грунта в лабораторных условиях

Данная методика измерения сопротивления грунта проводится в условиях лаборатории, после забора образцов с объекта. Методика отличается повышенной точностью и позволяет получить более полные сведения об электротехнических характеристиках грунта.

Отбор проб

При отборе проб грунтового основания, представители электролаборатории руководствуются определёнными правилами:

• Забор частиц основания осуществляется с глубины прокладки подземного электрооборудования или кабельных линий.
• Расстояние от оси шурфа до места отбора не должно превышать 500 – 700 мм.
• Отбор производится через каждые 50 – 150 м, по длине линейного объекта.
• Каждый образец должен быть не менее 1 л в объёме, с массой не менее 1,5 кг.
• Все образцы должны быть замаркированы, согласно координатам их забора.

В случае, если инженерная сеть проложена в потенциально подтопляемом участке, и сезонный уровень грунтовых вод располагается выше глубины залегания кабельной линии, лаборант отбирает жидкую взвесь в объёме не менее 2 – 3 литров.

Средства контроля и вспомогательные устройства:

При проведении измерений сопротивления грунта, используется следующее метрологическое оборудование и дополнительные детали временной электрической цепи:

• Генератор напряжения с возможностью выставления минимальной частоты.
• Миллиамперметр с ценой деления от 1 до 1,5 мА и диапазонами измерений 100 – 500 мА.
• Прибор для измерения рабочего напряжения – вольтметр, показания сопротивления на вводе которого составляет от 1МОм и более.
• Лабораторные токопроводящие детали с шириной 44 мм и высотой 40 мм. Представляют собой листовые материалы из высококачественной стали с приваренным к ним кронштейном для крепления провода. Электроды крепятся с наружной стороны временной схемы.
• Электроды внутреннего контура, представляющие собой токопроводящую жилу из меди с диаметром сечения сердечника не менее 1 мм, но не более 5 мм. Рекомендуемая длина проволоки составляет 45 – 50 мм.
• Мелкий абразив для зачистки концов проводника перед проведением испытаний.
• Чистая вода без химических примесей, выполняющая роль электролита.
• Лабораторный ацетон.

Все вспомогательные материалы должны соответствовать требованиям ГОСТ, предназначаются для промышленного использования.

Подготовка к измерению

Перед началом испытаний, лаборант проводит следующие подготовительные работы по сборке временной цепи:

• Каждый их отобранных образцов увлажняется до достижения максимальной концентрации водной среды в структуре грунта.
• Если испытанию подлежат глины, суглинки или супеси, они доводятся до мягкопластичной консистенции.
• Смачивание осуществляется очищенной водой, не содержащей растворённых солей и других химических примесей, которые могут повлиять на показатель сопротивления грунта.
• Каждый электрод обрабатывается абразивом, до чистого металла с характерным блеском.
• После механической зачистки каждая контактная поверхность токопроводящей детали обезжиривается с помощью ацетона, после чего подлежит очистке и промывке дистиллированной водой.
• Внешние пластинчатые электроды собираются в лабораторную схему в форме короба.
• Увлажнённый грунт помещается между электродами и трамбуется под механическим воздействием.
• Внутренние электроды втыкаются в образец грунта до самого низа.
• Расстояние между внутренними тоководами должно составлять 45 – 55 мм, каждый из них также должен отстоять от пластин внешнего контура на 20 – 30 мм.

Когда схема собрана, лаборант проверяет корректность подключения генератора тока, а также все расстояния между электродами. По завершении подготовительных работ, ответственное лицо начинает испытания, согласно требованиям ПУЭ, с соблюдением техники безопасности.

Проведение измерений

Для проведения измерения сопротивления грунтового основания в лаборатории собирается стенд из 4 пластинчатых электродов.

Частота генератора постоянного или переменного тока не должна превышать 1000 Гц.

Все 4 внешних электрода должны иметь одинаковую толщину и площадь, выполнены из идентичного материала.

Суть испытаний сводится к определению разницы напряжений между внутренними электродами при подаче электротока от генератора. При снятии замеров, внутренние электроды устанавливаются на одинаковом расстоянии друг от друга.

Обработка результатов измерения

По аналогии с предыдущей методикой, после получения фактических показателей по результатам лабораторных измерений, начинается камеральная обработка результатов. Фактическое сопротивление грунтового основания выводится из следующей зависимости:

R_r = U₀ / I₀

R_r – искомая величина – удельное сопротивление грунта.

U₀ – разница напряжений между соседними внутренними токопроводящими деталями.

I₀ – расчётная сила тока внутри первичного контура, образованного пластинчатыми электродами.

Из формулы видно, что сопротивление выводится из классического закона Ома для переменного тока.

В свою очередь, удельное сопротивление грунта определяется с использованием следующей формулы:

 R_уд = (R_r * F_эл) / L,

R_уд – искомая величина.

F_эл – контактная площадь боковой поверхности внутреннего электрода, погруженного в образец.

L – расстояние между внутренними вертикальными токопроводящими элементами.

В зависимости от марки прибора, включенного во временную цепь, алгоритм определения сопротивления грунта может меняться, согласно инструкции по эксплуатации метрологического оборудования

Оформление результатов измерений

По результатам измерений оформляется протокол, содержание которого аналогично описанному выше варианту.

Форма протокола определения удельного электрического сопротивления грунта в лабораторных условиях

Пустые формы протоколов имеются в наличии у каждой официально зарегистрированной лаборатории. На бланке указываются сведения об объекте, метрологических приборах, а также результаты проведённых измерений.

В конце протокола ответственное лицо делает вывод о пригодности грунта основания для последующей эксплуатации токопроводящей жилы под напряжением без проведения дополнительных защитных мероприятий.

Удостоверяя документацию подписями и печатью, представители электролаборатории принимают на себя ответственность за последующую безопасную эксплуатацию инженерной сети.

Удельное сопротивление и измерение грунта – Принципы проектирования и испытания заземляющего электрода

Понимание удельного сопротивления и измерения грунта, а также его связи с конструкцией системы заземлителя является ключом к пониманию фундаментальных принципов проектирования, измерений и расчетов сопротивления грунта и удельного сопротивления грунта. Нижеследующее является второй частью наших принципов проектирования заземляющих электродов и серии испытаний, состоящей из четырех частей, которые основаны на нашем официальном документе «Принципы проектирования и испытания заземляющих электродов». Вы можете скачать полный технический документ здесь.

1. Теория оболочки
2. Удельное сопротивление почвы и измерение
3. Расчет сопротивления заземляющего электрода одиночного стержня
4. Измерение сопротивления электрода

Удельное сопротивление грунта

Удельное сопротивление грунта — другое название удельного сопротивления грунта. Измеряется в ом-метрах или ом-сантиметрах. Ом-метр – это удельное сопротивление грунта, когда оно имеет сопротивление 1 Ом между противоположными гранями куба со стороной в один метр.

Сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению почвы. Это соотношение не так просто вычислить в реальной жизни, как может показаться, потому что удельное сопротивление грунта неизбежно будет меняться с глубиной. Вторая трудность при работе с разными местами заключается в том, что удельное сопротивление сильно различается в зависимости от места.

Приведенные ниже таблицы дают представление об удельном сопротивлении нескольких сред, представляющих интерес для проектирования системы заземления.

Материал	Типовое удельное сопротивление
Медь	1,72 х 10-8 Ом·м
GEM, Материал	0,12 Ом·м
Бентонит	2,5 Ом·м
Бетон	от 30 до 90 Ом·м

 

Факторами, влияющими на удельное сопротивление грунта, являются тип грунта, плотность, химический состав, температура и содержание воды. На рис. 1 показано влияние влажности и температуры на удельное сопротивление грунта.

Рисунок 1: Влияние содержания влаги и температуры на удельное сопротивление грунта

Измерение удельного сопротивления грунта

Существует несколько методов измерения удельного сопротивления грунта.

К ним относятся:

• Метод Веннера по 4 точкам
• Массив Шлюмберже
• Метод приводного стержня

В данной статье обсуждается метод решетки Веннера, так как это наиболее распространенный метод измерения удельного сопротивления грунта. Объем этого документа не позволяет подробно обсуждать другие методы тестирования почвы.

Используя метод решетки Веннера, четыре небольших электрода (вспомогательные датчики) размещают на прямой линии с интервалом a на глубину b. Через два внешних датчика пропускают ток, а затем измеряют потенциальное напряжение между двумя внутренними датчиками. Простое уравнение закона Ома определяет сопротивление. На основе этой информации теперь можно рассчитать удельное сопротивление местного грунта. В большинстве практических случаев «а» в 20 раз больше, чем «b», и тогда мы можем сделать предположение, что b = 0.

Тогда удельное сопротивление ρ определяется как:

ρ = 2 π a Re

где

ρ = удельное сопротивление местного грунта (Ом-м)

a = расстояние между зондами (м)

b = глубина проникновения зондов в землю (м)

Re = значение сопротивления, измеренное испытательным устройством (Ом)

Эти значения дают среднее удельное сопротивление грунта на глубину a. Рекомендуется снимать серию показаний при различных значениях а, а также в 9ось повернута на 0°. Хорошей практикой является составление таблиц или графиков результатов, потому что это дает хорошее представление о том, как удельное сопротивление изменяется с глубиной, и дает нам лучшее представление о типе заземляющего электрода для проектирования.

Например, если удельное сопротивление очень велико на верхних трех метрах, но резко падает после этой глубины, то можно рассмотреть возможность проектирования с использованием электродов, которые вбиваются или бурятся на глубину более трех метров. И наоборот, если сопротивление не улучшается за пределами определенной глубины, скажем, двух метров, то в конструкции заземляющего электрода можно рассмотреть горизонтальные электроды.

Рис. 2. Решетка Веннера (метод 4 точек)

На рис. 2 показан типичный протокол измерений удельного сопротивления. Опыт показал, что многие измерители удельного сопротивления грунта часто не имеют полного представления о степени, в которой необходимо провести испытание. Часто отмечается, что измеряется только одно или несколько значений. Для проектирования заземляющего электрода рекомендуется собрать полный набор результатов в диапазоне от 2 до 40 метров.

Рис. 3 Типовой протокол испытаний для метода матрицы Веннера

Расстояние, a	Измеренное значение Re	Удельное сопротивление, R = 2 π a Re
2
4
6
8
10

Загрузите технический документ nVent ERICO «Принципы проектирования заземляющих электродов и тестирование»

Загрузите приведенный ниже технический документ, в котором излагаются основные принципы проектирования заземляющих электродов, измерений и расчетов сопротивления заземления и удельного сопротивления грунта. послужат основой для понимания существующих практик заземления и послужат ориентиром для инженера, пытающегося понять суть конструкции заземляющего электрода.

Скачать информационный документ

Инженеры-электрики: ваш источник новостей и советов по электротехнике

Будьте в курсе новых тенденций, советов и информации, подписавшись на блог nVent ERICO. Наши эксперты по электротехнике и продуктам регулярно публикуют новую информацию, а также курируют лучшие ресурсы, публикуя подобные публикации.

Определение удельного сопротивления грунта

Что такое испытание удельного сопротивления грунта?

Измерение удельного сопротивления грунта — это процесс измерения объема грунта для определения проводимости грунта. Результирующее удельное сопротивление грунта выражается в ом-метрах или ом-сантиметрах.

Испытание удельного сопротивления грунта является наиболее важным фактором при проектировании электрического заземления. Это верно при обсуждении простых электрических схем, специальных систем заземления с низким сопротивлением или гораздо более сложных вопросов, связанных с исследованиями повышения потенциала заземления (GPR). Хорошие модели грунта являются основой всех проектов заземления и разрабатываются на основе точных испытаний удельного сопротивления грунта.

4-точечный тест Веннера

4-точечный метод Веннера на сегодняшний день является наиболее часто используемым методом измерения удельного сопротивления грунта. Существуют и другие методы, такие как общий метод и метод Шлюмберже, однако они редко используются для проектирования заземления и лишь незначительно различаются по расположению датчиков по сравнению с методом Веннера.

Удельное электрическое сопротивление — это измерение удельного сопротивления данного материала. Оно выражается в ом-метрах и представляет собой сопротивление, измеренное между двумя пластинами, покрывающими противоположные стороны куба со стороной 1 м. Этот тест на удельное сопротивление грунта обычно проводится на необработанных участках земли во время проектирования и планирования систем заземления, характерных для испытываемого участка.

При испытании удельного сопротивления грунта четыре (4) датчика размещаются на одинаковом расстоянии, чтобы примерно определить глубину залегания испытываемого грунта. Типичные интервалы составляют 1 фут, 1,5 фута, 2 фута, 3 фута, 4,5 фута, 7 футов, 10 футов и т. д., при этом каждый интервал увеличивается по сравнению с предыдущим примерно в 1,5 раза, до максимального расстояния, равного соизмеримо с 1-3-кратным максимальным диагональным размером проектируемой системы заземления, в результате чего максимальное расстояние между внешними токоведущими электродами составляет от 3 до 9раз больше максимального диагонального размера будущей системы заземления. Это один «проход» или набор измерений, который обычно повторяется, хотя и с более короткими максимальными интервалами, несколько раз вокруг места под прямым углом и по диагонали друг к другу для обеспечения точных показаний.

Основная предпосылка испытания удельного сопротивления грунта заключается в том, что датчики, расположенные на расстоянии 5 футов по земле, будут считывать 5 футов в глубину. То же самое верно, если вы разместите датчики на расстоянии 40 футов по земле, вы получите средневзвешенное сопротивление почвы от 0 до 40 футов в глубину и все точки между ними. Эти необработанные данные обычно обрабатываются с помощью компьютерного программного обеспечения для определения фактического удельного сопротивления грунта в зависимости от глубины.

Проведение четырехточечного (или четырехштырькового) измерения удельного сопротивления грунта по Веннеру

Ниже описано, как выполнить один «ход» или набор измерений. Как указывает «4-точечный», тест состоит из 4 штырей, которые необходимо вставить в землю. Два внешних контакта называются датчиками тока, C1 и C2. Это зонды, которые подают ток в землю. Два внутренних датчика — это потенциальные датчики, P1 и P2. Это датчики, которые измеряют фактическое сопротивление почвы.

На приведенной ниже схеме установки Веннера для четырехточечного измерения зонд C1 вбивается в землю в углу измеряемой области. Зонды P1, P2 и C2 приводятся в движение на расстоянии 5 футов, 10 футов и 15 футов соответственно от стержня C1 по прямой линии для измерения удельного сопротивления грунта на глубине от 0 до 5 футов. C1 и C2 — внешние датчики, а P1 и P2 — внутренние датчики. В этот момент на щупы C1 и C2 подается известный ток, а результирующее напряжение измеряется на щупах P1 и P2. Затем можно применить закон Ома для расчета измеренного кажущегося сопротивления.

Зонды C2, P1 и P2 затем можно перемещать на расстояние 10, 20 и 30 футов для измерения сопротивления грунта на глубине от 0 до 10 футов. Продолжайте перемещать три зонда (C2, P1 и P2) от C1 через равные промежутки времени, чтобы приблизить глубину измеряемого грунта. Обратите внимание, что на характеристики электрода может влиять удельное сопротивление грунта на глубинах, которые значительно больше, чем глубина электрода, особенно для обширных горизонтальных электродов, таких как водопроводные трубы, фундаменты зданий или заземляющие сетки.

Измерители сопротивления почвы

Существует два основных типа измерителей сопротивления почвы: низкочастотные и высокочастотные модели. Оба типа измерителей могут использоваться для 4-х и 3-х точечного тестирования, и даже могут использоваться в качестве стандартного (2-точечного) вольтметра для измерения обычного удельного сопротивления грунта.

Всегда следует проявлять осторожность при выборе измерителя сопротивления почвы, поскольку электроника, участвующая в фильтрации сигналов, является узкоспециализированной. Говоря электрически, земля может быть шумным местом. Воздушные линии электропередач, электрические подстанции, железнодорожные пути, различные передатчики сигналов и многие другие источники вносят свой вклад в сигнальный шум, присутствующий в любом заданном месте. Гармоники, фоновый шум частотой 60 Гц и связь с магнитным полем могут исказить сигнал измерения, в результате чего показания кажущегося удельного сопротивления грунта будут на порядок больше, особенно при большом расстоянии друг от друга. Выбор оборудования с электронными блоками, способными различать эти сигналы, имеет решающее значение.

Высокочастотные измерители сопротивления грунта обычно используют импульсы, работающие с частотой 128 импульсов в секунду, или с другой частотой импульсов, кроме 60. Эти высокочастотные измерители обычно не могут генерировать достаточное напряжение для обработки длинных перемещений, и их, как правило, не следует использовать. для расстояния между зондами более 100 футов. Кроме того, высокочастотный сигнал, протекающий в токоподводе, индуцирует шумовое напряжение в потенциальных выводах, которое невозможно полностью отфильтровать: этот шум становится больше, чем измеренный сигнал, по мере уменьшения удельного сопротивления грунта и увеличения расстояния между выводами. Высокочастотные измерители дешевле, чем их низкочастотные аналоги, и на сегодняшний день являются наиболее распространенными измерителями, используемыми для измерения удельного сопротивления грунта.

Низкочастотные измерители, которые на самом деле генерируют низкочастотные импульсы (порядка 0,5–2,0 секунды на импульс), являются предпочтительным оборудованием для испытания удельного сопротивления грунта, так как они устраняют проблему индукции, с которой сталкиваются высокочастотные измерители. страдать. Однако их покупка может быть очень дорогой. В зависимости от максимального напряжения оборудования низкочастотные измерители могут считывать показания с очень больших расстояний между датчиками и часто на расстоянии многих тысяч футов. Как правило, пакеты электронных фильтров, предлагаемые в низкочастотных измерителях, лучше, чем в высокочастотных измерителях. Следует проявлять осторожность при выборе надежного производителя.

Анализ данных

После сбора всех данных об удельном сопротивлении грунта можно применить следующую формулу для расчета кажущегося удельного сопротивления грунта в ом-метрах.

Например, если кажущееся сопротивление почвы 4,5 Ом на расстоянии 40 футов, удельное сопротивление почвы в ом-метрах будет 344,7. На Рисунке 11 подробно показана вся формула удельного сопротивления грунта. Один ссылается на «кажущееся» удельное сопротивление, поскольку оно не соответствует фактическому удельному сопротивлению грунта. Эти необработанные данные должны быть интерпретированы подходящими методами, чтобы определить фактическое удельное сопротивление грунта.

Показания малой глубины

Показания малой глубины, всего 6 дюймов, чрезвычайно важны для большинства, если не для всех, конструкций заземления. Как описано выше, более глубокие показания удельного сопротивления грунта фактически представляют собой средневзвешенные значения удельного сопротивления грунта от поверхности земли до глубины и включают все поверхностные показания сопротивления над ней. Хитрость при разработке окончательной модели грунта заключается в том, чтобы извлечь фактическое сопротивление грунта на глубине, а для этого необходимо «вычесть» верхние слои из глубинных показаний. На следующем рисунке показано, как самые мелкие показания влияют на более глубокие ниже него.

Как вы можете видеть на следующей диаграмме, если у вас есть показание 50 Ом-метров на 5 футов и показание 75 Ом-метров на 10 футов, фактическое удельное сопротивление почвы от 5 до 10 футов может быть 100 Ом-метров. (дело здесь в том, чтобы проиллюстрировать концепцию: для правильной интерпретации данных необходимы предварительно вычисленные кривые или компьютерное программное обеспечение). То же самое справедливо и для больших расстояний между штифтами. Самые мелкие показания используются снова и снова для определения фактического удельного сопротивления на глубине.

Небольшие показания глубины 6 дюймов, 1 фут, 1,5 фута, 2 фута и 2,5 фута важны для проектирования заземления, поскольку заземляющие проводники обычно прокладываются на глубине от 1,5 до 2,5 футов ниже поверхности земли. Чтобы точно рассчитать, как эти проводники будут работать на этих глубинах, необходимо снять показания неглубокого грунта. Эти неглубокие показания становятся еще более важными, когда инженеры рассчитывают повышение потенциала заземления, напряжения прикосновения и шаговые напряжения.

Крайне важно, чтобы измерительные зонды и токоизмерительные зонды были погружены в землю на надлежащую глубину для получения показаний удельного сопротивления неглубокого грунта. Если зонды вбиты слишком глубоко, определение удельного сопротивления неглубокого грунта может оказаться затруднительным. Эмпирическое правило заключается в том, что глубина проникновения потенциальных щупов не должна превышать 10 % расстояния между выводами, тогда как токовые щупы не должны проникать более чем на 30 % расстояния между выводами.

Глубокие показания

Часто тип используемого измерителя определяет максимальную глубину или расстояние, которое можно считать. Общее правило заключается в том, что высокочастотные измерители удельного сопротивления грунта подходят для измерений с расстоянием между штырьками не более 100 футов, особенно в грунтах с низким удельным сопротивлением. Для большего расстояния между штырьками требуются низкочастотные измерители удельного сопротивления грунта. Они могут генерировать необходимое напряжение, необходимое для прохождения сигнала через почву на больших расстояниях, и обнаруживать слабый сигнал, свободный от наведенного напряжения от вводов тока.

Место измерения удельного сопротивления грунта

Испытание сопротивления грунта должно проводиться как можно ближе к предлагаемой системе заземления с учетом физических элементов, которые могут привести к ошибочным показаниям. Есть две (2) проблемы, которые могут привести к ухудшению качества показаний:

1. Электрические помехи, вызывающие нежелательные помехи сигнала, поступающие в счетчик.
2. Металлические предметы, «сокращающие» электрический путь от зонда к зонду. Эмпирическое правило заключается в том, что между измерительной траверсой и любыми параллельными заглубленными металлическими конструкциями должен сохраняться зазор, равный расстоянию между штифтами.

Очевидно, важно проводить испытания вблизи рассматриваемого объекта; однако это не всегда практично. У многих электроэнергетических компаний есть правила относительно того, насколько близким должно быть испытание на сопротивление почвы, чтобы оно было действительным. Геология района также играет роль в этом уравнении, поскольку только на небольшом расстоянии могут существовать совершенно разные почвенные условия.

Когда остается мало места или плохие условия для проведения надлежащего испытания удельного сопротивления грунта, следует использовать ближайшее доступное открытое поле с как можно более близкими геологическими условиями грунта.

Информация об удельном сопротивлении грунта и полевые испытания

Главная / Ресурсы / Информация об удельном сопротивлении почвы и полевые испытания

Оценка систем заземления, систем катодной защиты и некоторые другие исследования инфраструктуры требуют знания электрических характеристик почвы. Как правило, инженеров интересует допустимый для почвы электрический ток, характеризуемый как удельное сопротивление почвы в единице СИ Ом-м.

Бесплатная книга «Введение в анализ заземления»

Узнайте больше о концепциях, изложенных в этой статье, и соответствующем содержании в книге «Введение в анализ заземления» , которую можно загрузить бесплатно! Эта бесплатная книга   предназначена для специалистов в области электроэнергетики, ответственных за анализ характеристик системы заземления, в частности, в отношении стандарта IEEE Std 80 «Руководство по безопасности заземления подстанций переменного тока». Это всеобъемлющий и ценный ресурс, который показывает необходимость и способы проведения анализа заземления.

На фундаментальном уровне проводимость электричества в земле в основном обусловлена ​​двумя типами тока:

• Ионный (или электролитический) вклад: движение свободных ионов в материале
• Электронный вклад: движение свободных электронов в материале

Обычно преобладающим фактором для прохождения электрического тока в почве является электролитическая проводимость, на которую влияют влажность, температура и химический состав почвы. Факторы, стимулирующие или ингибирующие растворение электролитов в почве, соответственно уменьшают или повышают удельное сопротивление почвы. Оценки, основанные на классификации почв из литературы, дают лишь приблизительное приближение удельного сопротивления для конкретного участка. Большая вариация, даже для почв, похожих по внешнему виду, показана в таблице ниже:

Тип почвы	Диапазон сопротивления (Ом-м)
Глина	15-150
Суглинок	15-100
Песчаная глина	50-300
Песок	200-3000
Гравий и песок	500-5000
Солид Рок	10000+

Требуются фактические измерения удельного сопротивления грунта, которые следует выполнять в нескольких местах на площадке или как можно ближе. Участки, где грунт может характеризоваться однородным сопротивлением по всей площади и до значительной глубины, встречаются редко. Часто вертикальная стратификация грунта дает несколько слоев разного удельного сопротивления. Боковые изменения также происходят, но обычно более постепенны по сравнению с вертикальными изменениями. Исследования показывают, что удельное сопротивление слоев грунта глубиной в десятки или сотни футов влияет на результат проекта, например, на увеличение повышения потенциала земли для исследования заземления. Мы не можем переоценить важность точных измерений ширины и глубины, необходимых для каждого конкретного проекта.

Удельное сопротивление по четырем штырям

Существует множество методов измерения удельного сопротивления грунта, но наиболее распространенными являются методы Веннера и Шлюмберже, также называемые четырехштырьковыми методами. Независимо от метода, общая концепция может быть описана как подача известного тока в почву и измерение напряжения. На следующем рисунке представлен ток и эквипотенциальные линии, создаваемые током, проходящим через землю с двумя разными слоями почвы.

Измерение удельного сопротивления грунта

Метод Веннера

Альфа-метод Веннера с четырьмя контактами является наиболее часто используемым методом измерения удельного сопротивления грунта. Это выполняется путем размещения четырех штифтов на равном расстоянии, подачи известного тока на крайние электроды и регистрации напряжения между внутренними электродами. На следующем рисунке показан четырехштырьковый метод Веннера альфа.

Альфа-метод Веннера с четырьмя штифтами

Если глубина зонда, b << a, как в случае электродов, проникающих в землю только на короткое расстояние (как это обычно бывает), кажущееся удельное сопротивление можно рассчитать следующим образом:

Используя метод Веннера альфа, расстояние между электродами увеличивается вдоль траектории для измерения большей глубины почвы. Это возможно потому, что по мере увеличения расстояния между электродами ток испытательного источника проникает в большую площадь как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, независимо от того, насколько сильно искажается путь тока из-за различных почвенных условий. Меньшее расстояние между электродами, более мелкие измерения важны для характеристики грунта, с которым будет контактировать система заземления. Как правило, большее расстояние между электродами и более глубокие измерения выполняются таким образом, чтобы максимальное расстояние между штырями было эквивалентно максимальному размеру оцениваемой системы заземления. Если удельное сопротивление заметно меняется с глубиной, часто желательно увеличить диапазон расстояний между электродами для оценки удельного сопротивления.

Метод Шлюмберже

В методе Шлюмберже расстояние между электродами напряжения «а» и расстояния от электрода напряжения и электрода тока «с» различаются (см. рисунок).

Четырехконтактный метод Шлюмберже

Если b << a и b << c (как это обычно бывает), кажущееся сопротивление можно рассчитать следующим образом:

Конфигурации с a > c известны как «метод Шлюмберже-Палмера», а конфигурация с a < c известна как «метод Шлюмберже». По сравнению с методом Веннера метод Шлюмберже менее трудоемок, поскольку не требует переустановки внутренних электродов напряжения для каждого измерения. Метод Шлюмберже также имеет преимущество в том, что для проведения испытаний требуется меньше измерительных кабелей, меньше свободного пространства и меньше времени для получения результатов измерения удельного сопротивления на глубине, эквивалентной методу Веннера.

По сравнению с методом Веннера на равных условиях, использование метода Шлюмберже с c > a требует более чувствительных инструментов, поскольку измеренное сопротивление ниже, а с c < a измерение может быть проще при большем измеренном сопротивлении.

Проблемы с измерениями

Независимо от процедуры измерения существуют проблемы с получением точных измерений для объекта. К типичным проблемам относятся:

• Непрерывность электрода/зонда
• Заглубленные металлические системы, мешающие измерениям естественного грунта
• Индуктивное соединение испытательных проводов или внешних источников
• Недостаточная мощность и/или чувствительность измерительного устройства

Простые методы, включая дополнительные датчики, соленую воду или перпендикулярные измерения, могут решить некоторые из перечисленных выше проблем. Симптомы этих проблем могут быть распознаны опытными техническими специалистами и инженерами, выполняющими тест, чтобы можно было внести изменения в план тестирования.

Полевые испытания

Перед испытанием персонал должен составить план испытаний для разработки целей и смягчения проблем, указанных выше. Например, новый объект, выделенный желтым цветом ниже, будет иметь систему заземления с максимальным размером 200 футов. Используя метод Веннера для получения измерений удельного сопротивления грунта, тестовые ходы, показанные красным цветом, обеспечивают более мелкое удельное сопротивление на площадке, а измерения на удалении позволяют получить более глубокое удельное сопротивление грунта порядка 200 футов, при общей длине хода 600 футов.

Обратите внимание, что каждое местоположение включает два перпендикулярных хода, чтобы помочь выявить помехи в измерениях.

Часто можно выполнить два или более измерений с расстоянием между датчиками, которое меньше, чем глубина сетки, например, расстояние между электродами 9 и 18 дюймов, которые увеличивают расстояние между электродами, чтобы соответствовать размеру системы заземления или превышать его. На изображении ниже, любезно предоставленном GreyMatterGlobal, показан этот тест в полевых условиях.

Адекватное планирование и подготовка обеспечивают получение более качественных данных об удельном сопротивлении грунта для более точного анализа системы заземления.

Дополнительные соображения относительно данных о грунте

Выполнение измерений удельного сопротивления грунта, как и подходы, описанные выше, необходимы для точной оценки различных типов исследований; однако измерения дадут электрические характеристики почвы в определенное время. Такие факторы, как температура, влажность и химический состав, в первую очередь влияют на более мелкие слои почвы, но могут существенно повлиять на анализ. Химический состав обычно зависит от человеческого взаимодействия, в то время как влажность может меняться изо дня в день из-за осадков. К счастью, температура обычно предсказуема, что позволяет использовать методы расчета для определения изменения удельного сопротивления почвы между сезонами. В регионах, где почва может промерзнуть, движение ионов становится ограниченным, часто резко увеличивая удельное сопротивление. Инструмент сезонного анализа в XGSLab показывает, как температура может влиять на систему заземления от соответствующего напряжения прикосновения и шагового напряжения летом до опасных условий всего через несколько месяцев (обратите внимание на области, выделенные желтым цветом, которые указывают на несоответствие напряжения прикосновения).

Для инженеров важно понимать точность и ограничения измерений, которые они используют для своих исследований, поскольку это оказывает значительное влияние на их проекты.

---

XGSLab™ Grounding Solution

XGSLab – одно из самых мощных программ для электромагнитного моделирования систем питания, заземления и молниезащиты и единственное программное обеспечение на рынке, учитывающее международные стандарты (IEC/TS 60479-1:2005) , европейские (EN 50522:2010) и американские (IEEE Std 80-2000 и IEEE Std 80-2013) стандарты анализа систем заземления.