Jak určit zemní odpor?

Pro provedení správného výpočtu uzemnění je nutné znát vlastnosti půdy, ve které má být uzemňovací zařízení instalováno. Elektrický odpor půdy je hlavní charakteristikou a do značné míry určuje výběr účinného uzemňovacího systému.

Měrný elektrický odpor (dále jen rezistivita) půdy je parametr charakterizující schopnost země vést elektrický proud (elektrická vodivost). Specifickým odporem se typicky rozumí odpor proti průchodu proudu v běžné krychli půdní směsi, jejíž okraje jsou rovné 1 m, rozměr měrného odporu je definován jako; Ohm m.

Čím nižší je odpor půdy, tím lepší je její vodivost. Vysoká vodivost půdy zase umožňuje použití jednoduššího uzemňovacího zařízení.

Přesné stanovení odporu půdy pomůže ušetřit značné finanční prostředky na organizaci uzemňovacího zařízení a zajistí dosažení jeho standardizovaného odporu. Vzhledem k tomu, že hodnota rezistivity půdy se pohybuje ve velkých rozsazích, je nutné používat efektivní metody jejího měření, použití sezónních koeficientů, korekce na normalizovaný odpor uzemněného zařízení v souladu s regulační a technickou dokumentací, popř. více.

co je půda?

Podle GOST 25100-2020. Půdy. Klasifikace.

Přízemní se vztahuje na jakékoli horninové, půdní, sedimentární a technogenní minerální útvary, považované za vícesložkové dynamické systémy a součást geologického prostředí, studované v souvislosti s inženýrskou a ekonomickou činností.

Z definice vyplývá, že půda může být heterogenní, což znamená, že její elektrický odpor je různý a může záviset na kvantitativním poměru jejích složek (písek, jíl, rašelina atd.).

Půdy lze rozdělit do tříd (podle GOST 25100-2020):

• Kamenité půdy. Půdy, ve kterých převládají strukturní vazby chemické povahy. Příkladem takových zemin je drcená kamenná zemina, jejíž měrný odpor se pohybuje v rozmezí od 3 000 do 5 000 Ohm m.
• Přírodní rozptýlené půdy. Půdy, ve kterých převládají mechanické, fyzikální a fyzikálně-chemické strukturní vazby. Obvykle mezi ně patří půdy jako rašelina, hlína, písčitá hlína, písek atd. Odpor těchto zemin se pohybuje od 10 do 4 000 Ohm m. Například měrný odpor hlíny je 100 Ohm m.
• Zmrzlé půdy. Půdy, které mají zápornou nebo nulovou teplotu, obsahující viditelné ledové inkluze a/nebo led-cement, díky nimž se tvoří kryogenní strukturní vazby. Mohou to být jakékoli půdy popsané výše, pokud jsou v jejich struktuře inkluze ledu. Odpor zmrzlých půd může dosahovat hodnot až 35 000 Ohm m.
• Technogenní půdy. Půdy, které byly změněny, přesunuty nebo vytvořeny v důsledku lidské inženýrské činnosti. Jako technogenní zeminy lze zpravidla zařadit různé směsi, včetně stavebního odpadu. Odpor takové půdy může nabývat hodnot až 5 000 Ohm m.

Podle GOST R 57190-2016. Zemnící elektrody a uzemňovací zařízení pro různé účely:

• Půda s vysokým odporem se nazývá zemina se specifickým elektrickým odporem větším než 100 Ohm m (bod 01-10-03).
• Permafrostová půda je půda, která byla ve zmrzlém stavu tři nebo více let (bod 01-10-04).

Obrázek 1. Příklady vysoce odolných půd (písek, skála, permafrost)

Informace o typu půdy vám umožní určit její elektrický odpor.

Pro určení typu zeminy je nutné provést geotechnické průzkumy (EGS). IPG se provádí pomocí speciálního zařízení. Výsledkem průzkumu je zpráva, která poskytuje podrobné informace o půdě a jejích chemických a fyzikálních vlastnostech. Obrázek 2 ukazuje příklad kolony s jamkami získané během procesu IGP.

Obrázek 2. Příklad IGI jamkové kolony

Pokud je vrstva půdy homogenní hmota, pak lze hodnotu měrného odporu určit jako referenční na základě typu půdy. Tabulka 1 uvádí nejběžnější půdy a jejich průměrné hodnoty měrného odporu.

Inženýrskogeologické průzkumy umožňují stanovit hodnotu odporu půdy vrstvu po vrstvě. V případech, kdy je zemnící elektroda umístěna ve více vrstvách půdy současně, je nutné vypočítat ekvivalentní měrný odpor vícevrstvého modelu půdy.

Tabulka 1. Elektrický odpor zemin

Počet p / p	Typ půdy	Odpor půda, Ohm m*
1	Čedič	5 000
2	Balvanité nánosy jsou vlhké	1 000
3	Balvanito-oblázkové nánosy s pískovou výplní	3 000
4	Zvětralý pískovec, vápenec	400
5	Vodonosný oblázek	1 000
6	Oblázky, suchý štěrk	5 000
7	jíl	50
8	Hlína mokrá	50
9	Hlína s příměsí drceného kamene, vápence	150
10	Hlína smíchaná s pískem	150
11	Žula	5 400
12	Žulová základna	22 500
13	Dolomity	500
14	Dresva	5 500
15	Vápenec je hustý	65
16	Mergel	50
17	Mokrý písek	600
18	Písečná vodonosná vrstva	150
19	Písek s agresivními vodami	70
20	Suchý písek	1 000
21	Suchý sypký písek	15 000
22	Zničené kameny	1 000
23	Rock (nezvětralý)	5 000
24	Břidlice	550
25	Hlína	100
26	Písečná písek	300
27	Písčitá hlína mokrá	150
28	Rašelina	20
29	Mokrý drcený kámen	3 000
30	Suchý drcený kámen	5 000

* Průměrná hodnota odporu půdy doporučená pro návrh, Ohm m

Jiné zdroje pro stanovení elektrického odporu mohou být:

• Typický projekt. Uzemňovací zařízení pro podpěry venkovního vedení 35-750 kV. č. 3602-tm. Album 2.
• GOST 50571.5.54-2013 (IEC 60364-5-542011). Elektrické instalace nízkého napětí. Část 5-54. Uzemňovací zařízení. Tabulka D.54.1.
• STO 56947007-29.130.15.114-2012. Směrnice pro návrh zemnících zařízení pro rozvodny 6-750 kV. Tabulka P.A.5.
• RD 153-34.3-35.125-99 Směrnice pro ochranu elektrických sítí 6-1150 kV před bleskem a vnitřním přepětím. Tabulka A15.1.

Hodnoty měrného odporu ve specifikovaných regulačních a technických dokumentech se liší v širokém rozsahu, protože Půdu ovlivňují různé vnější faktory.

Přesnou hodnotu měrného odporu heterogenních zemin lze určit pouze pomocí speciálních měření (například pomocí vertikální elektrické sondy – VES). Výsledky VES mohou být prezentovány geoelektrickými řezy (obrázek 3) nebo tabulkou výsledků elektrického průzkumu (obrázek 4). Dokončená práce jasně ukazuje, že elektrický odpor půdy se může výrazně měnit se změnami hloubky.

Obrázek 3. Příklad geoelektrických řezů vyrobených během vertikálního elektrického sondování

Obrázek 4. Fragment tabulky výsledků elektroprůzkumných prací (VEZ)

Co ovlivňuje odpor půdy?

Hlavní faktory ovlivňující hodnotu elektrického odporu půdy jsou:

• Půdní vlhkost. Zpravidla platí, že čím vyšší vlhkost, tím nižší je odpor půdy.
• teplota. Čím nižší je teplota, tím vyšší je odpor půdy.
• Složení a velikost půdních frakcí. Čím větší je frakce, tím vyšší je odpor půdy.
• Koncentrace solí, zásad a kyselin. Čím vyšší je koncentrace soli v půdě, tím nižší je odpor půdy.

Výše popsané faktory mohou buď výrazně snížit měrný odpor půdy, nebo zvýšit její hodnotu. Při určování hodnoty rezistivity je důležité zvolit správný čas pro měření této hodnoty – v období největšího vysychání nebo promrzání půdy.

Výběr zemnících vodičů podle třídy a odporu půdy

Znáte-li typ a elektrický odpor půdy, můžete přesně určit typ elektrody.

Pokud bylo například během inženýrsko-geologických průzkumů zjištěno, že půda je hlinitá (100 Ohm m) a normovaný odpor uzemňovacího zařízení by neměl být větší než 30 Ohmů, pak se doporučuje použít typické hloubkové elektrody. Vzhledem k spíše „měkkým“ požadavkům a podmínkám pro instalaci zajistí tyto uzemňovací spínače dosažení požadovaných hodnot s minimálními náklady.

Hromadné grafitové elektrody Doporučuje se jej použít k uspořádání uzemňovacího zařízení pro objekty umístěné v bažinatých nebo zaplavených oblastech, kde převládají silné a vodou nasycené půdy a kde není potřeba dosahovat nízkých hodnot odporu (například 30 Ohmů pro organizaci re -uzemnění elektrické instalace v souladu s článkem 1.7.101 PUE).

Pokud se předpokládá organizace skladovacího systému v oblastech permafrostu, kde převládají trvale zmrzlé půdy s vysokým měrným odporem, nebo v místech, kde je prostor instalace omezený, pak by jediným ekonomicky schůdným a efektivním řešením bylo použití aktivní solné uzemňovací elektrody. Elektrolytické uzemňovací elektrody (aka ASE) poskytnou standardizovaný odpor uzemňovacího zařízení v kteroukoli roční dobu díky tomu, že přítomnost elektrolytu výrazně snižuje měrný odpor půdy a zabraňuje jejímu zamrzání.