Удельное сопротивление грунта таблица пуэ: Сопротивление грунта и заземление

Сопротивление грунта и заземление

 

Удельное сопротивление грунта — это главный параметр, который влияет на конструкцию заземляющего устройства: количество и длину заземляющих электродов. Физически оно равняется электрическому сопротивлению, которое грунт оказывает току при прохождении им расстояния между противоположными гранями условного куба объёмом 1 куб. м.; размерность Ом*м. Удельное сопротивление зависит от многих факторов: состава и структуры грунта, его плотности, влажности, температуры, наличия примесей – солей, кислот, щелочей. Все эти параметры изменяются в течение года, поэтому соответствующим образом меняется и сопротивление грунта. Данный факт нужно учитывать при проведении замеров, расчётов, а также при измерении сопротивления растеканию смонтированного заземляющего устройства.

Сопротивление грунта и сопротивление заземления

Чем ниже значение удельного сопротивления грунта, тем лучше электрический ток растекается в среде, и тем меньше получится сопротивление заземляющего устройства. Низкое сопротивление заземления обеспечивает поглощение грунтом токов повреждений, токов утечки и молниевых токов, что предотвращает их нежелательное протекание по проводящим частям электроустановок и защищает контактирующих с ними людей от поражения электрическим током, а оборудование — от помех и нарушений работы. Заземляющее устройство обязательно должно быть дополнено правильно организованной системой уравнивания потенциалов.

Такие объекты, как жилой дом и линия электропередачи не требуют столь низкого сопротивления заземления, как, например, подстанции и сооружения с большим объёмом информационного и коммуникационного оборудования: ЦОД, медицинские центры и объекты связи. Более низкое сопротивление заземляющего устройства можно обеспечить растеканием тока с большего количества электродов, при том что высокое сопротивления грунта приводит к ещё большему увеличению габаритов заземлителя.

Норма сопротивления заземляющего устройства определяется ПУЭ 7 изд. раздел 1.7. — для электроустановок разных классов напряжения, пункты 2.5.116-2.5.134 — для линий электропередачи, а также другими отраслевыми стандартами и документацией к аппаратам и приборам.

Удельное сопротивление преимущественно зависит от типа грунта. Так, «хорошие» грунты, обладающие низким сопротивлением — это глина, чернозём (80 Ом*м), суглинок (100 Ом*м). Сопротивление песка сильно зависит от содержания влаги и колеблется от 10 до 4000 Ом*м. У каменистых грунтов оно легко может достигать нескольких тысяч Ом*м: у щебенистых — 3000-5000 Ом*м, а у гранита и других горных пород — 20000 Ом*м.

Удельное сопротивление грунтов в России

Среднее удельное сопротивление часто встречающихся на территории России грунтов приведено в таблице на странице, посвященной удельному сопротивлению грунта

Принять тип грунта можно по карте почв на территории России (для просмотра карты в полном размере, щёлкните на ней).

Значения, приведённые в таблицах справочные и подходят только для ориентировочного расчёта в том случае, когда другая информация отсутствует. Для того чтобы получить точное значение удельного сопротивления, необходимо проводить изыскательные работы. Замеры грунта проводятся в полевых условиях методом амперметра-вольтметра, а также путем измерения инженерно-геологических элементов (ИГЭ), проведенных на разной глубине методом вертикально электрического зондирования (ВЭЗ). Значения, полученные этими двумя способами, могут значительно отличаться, также, как отличаются характеристики грунта незначительно удаленных точек на местности. Поэтому, чтобы исключить ошибку в расчетах необходимо брать максимальный из результатов этих двух методов при приведении к однослойной расчётной модели. Если для расчётов необходимо привести грунт к двухслойной модели, то использовать можно только метод ВЭЗ.

Сезонное изменение сопротивления грунта и его учёт

Для учёта сезонных изменений и влияния природных явлений «Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов» оперирует коэффициентом промерзания, который предписывается определенной климатической зоне России и коэффициентом влажности, учитывающим накопленную грунтом влагу и количество осадков, выпавших перед измерением. РД 153-34.0-20.525-00 при определении сопротивления заземляющего устройства подстанций использует сезонный коэффициент.

При пропитывании почвы водой, удельное сопротивление может снижаться в десятки раз, а при промерзании в разы увеличиваться. Поэтому, в зависимости от того, в какое время года были выполнены измерения, необходимо учитывать данные коэффициенты.

Это позволит предотвратить превышения нормы заземляющего устройства в результате изменений удельного сопротивления; нормируемое значение в соответствии с ПУЭ 7 изд. должно обеспечиваться при самых неблагоприятных условиях в любое время года.

При увеличении габаритов заземляющего устройства влияние сезонных изменений значительно снижается. Если заземлитель имеет горизонтальные размеры порядка 10 метров, то его сопротивление в течение года может изменяться в десятки и сотни раз, тогда как сопротивление заземлителя габаритами 100-200 метров изменяется всего лишь в 2 раза. Это связано с тем, что глубина растекания тока соизмерима с габаритами горизонтального заземлителя.Таким образом, распространенная в горизонтальном направлении конструкция действует на глубинные слои почвы, часто обладающие низким удельным сопротивлением в любое время года.

«Сложные грунты» с высоким удельным сопротивлением

Некоторые типы грунта имеют крайне высокое удельное сопротивление. Его значение для каменистых грунтов достигает нескольких тысяч Ом*м при том, что организация заземляющего устройства в такой среде связана с множеством трудностей – значительными затратами материалов и объёмами земляных работ. Из-за твердых включений практически невозможно использовать вертикальные электроды без применения бурения. Пример заземления в условиях каменистого грунта приведён на странице.

Возможно, ещё более сложный случай – это вечномерзлый грунт. При понижении температуры удельное сопротивление резко возрастает. Для суглинка при +10 С° оно составляет около 100 Ом*м, но уже при -10 С° может достигать 500 — 1000 Ом*м. Глубина промерзания вечномерзлого грунта бывает от нескольких сот метров до нескольких километров, при том что в летнее время оттаивает лишь верхний слой незначительной толщины: 1-3 м. В результате круглый год вся зона эффективного растекания тока будет иметь значительное удельное сопротивление – порядка 20000 Ом*м в вечномерзлом суглинке и 50000 Ом*м в вечномерзлом песке. Это чревато организацией заземляющего устройства на огромной площади, либо применением специальных решений, например, таких как электролитическое заземление. Для наглядного сравнения, пройдя по ссылке, можно посмотреть расчёт в вечномерзлом грунте.

Решения по достижению необходимого сопротивления

Традиционные способы

В хороших грунтах, как правило, устанавливается традиционное заземляющее устройство, состоящее из горизонтальных и вертикальных электродов.

Использование вертикальных электродов несет важное преимущество. С увеличением глубины удельное сопротивление грунта «стабилизируется». В глубинных слоях оно в меньшей степени зависит от сезонных изменений, а также, благодаря повышенному содержанию влаги, имеет более низкое сопротивление. Такая особенность очень часто позволяет значительно снизить сопротивление заземляющего устройства.

Горизонтальные электроды применяются для соединения вертикальных, также они способствуют ещё большему снижению сопротивления. Но могут использоваться и в качестве самостоятельного решения, когда монтаж вертикальных штырей сопряжен с трудностями, либо когда необходимо организовать заземляющее устройство определенного типа, например, сетку.

Нестандартные способы

В тяжелых каменистых и вечномерзлых грунтах монтаж традиционного заземления сопряжен с рядом проблем, начиная сложностью монтажа из-за специфики местности, заканчивая огромными размерами заземляющего устройства (соответственно — большими объемами строительных работ), необходимыми для соответствия его сопротивления нормам.

В условиях вечномерзлого грунта также имеет место такое явление как выталкивание, в результате которого горизонтальные электроды оказываются над поверхностью уже через год.

Чтобы решить эти проблемы, специалисты часто прибегают к следующим мерам:

• Замена необходимых объёмов на грунт с низким удельным сопротивлением (несет ограниченную пользу в случае вечномерзлого грунта, т.к. грунт замены также промерзает). Объемы такого грунта часто очень велики, и не всегда приводят к ожидаемым результатам, т.к. зона действия заземлителя вглубь практически равна его горизонтальным размерам, поэтому влияние верхнего слоя может быть незначительным.
• Организация выносного заземлителя в очагах с низким удельным сопротивлением, что позволяет установить заземлитель на удалении до 2 км.
• Применение специальных химических веществ – солей и электролитов, которые снижают удельное сопротивление мерзлого грунта. Данное мероприятие необходимо проводить раз в несколько лет из-за процесса вымывания.

Одним из наиболее предпочтительных решений в тяжелых условиях является электролитическое заземление, оно сочетает химическое воздействие на грунт (снижение его удельного сопротивления) и замену грунта (уменьшение влияния промерзания). Электролитический электрод наполнен смесью минеральных солей, которые равномерно распределяются в рабочей области и снижают её удельное сопротивление. Данный процесс стабилизируется с помощью околоэлектродного заполнителя, который делает процесс выщелачивания солей равномерным. Применение электролитического заземления позволяет избежать проблем организации традиционного заземляющего устройства, значительно уменьшает количество оборудования, габариты заземлителя и объёмы земляных работ.

Заключение

При проектировании заземляющего устройства необходимо иметь достоверные данные об удельном сопротивлении грунта на месте строительства. Точную информацию можно получить только с помощью изысканий и измерений на местности, но по разным причинам бывает, что возможности их провести нет. В таком случае можно воспользоваться справочными таблицами, но стоит принять во внимание, что расчёт будет носить ориентировочный характер.

Независимо от того, каким образом получены значения удельного сопротивления, нужно внимательно рассматривать все влияющие факторы. Важно учесть пределы, в которых удельное сопротивление может меняться, чтобы сопротивление заземляющего устройства никогда не превышало норму.

---

Смотрите также:

Смотрите также:

Нормы сопротивления заземляющих устройств, сопротивление заземления

Электричество, хотим мы того или нет, есть везде. В космическом пространстве, пронизывая все на своем пути, несутся бесчисленные космические лучи – электрически заряженные элементарные частицы. За пределами нашей планеты на высоте около 17 000 км над ее поверхностью находятся радиационные пояса, наполненные электрическими зарядами. На высоте 1000 км расположилась ионосфера – ионизированный космическими лучами слой воздушной оболочки Земли.

Атмосфера пронизана радиоволнами. Поверхность Земли покрыта линиями электропередачи. Например, в Беларуси по состоянию на 01.01.2017 суммарная длина воздушных линий 0.4 кВ – 750 кВ составила более 275 000 км. И, конечно же, электричество есть в каждом доме, на каждом заводе, в каждом предприятии. Сегодня все люди так или иначе взаимодействуют с электричеством, которое, однако, может быть не только другом.

Для уменьшения вероятности электротравматизма применяют защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей нетоковедущих частей, которые могут оказаться под опасным напряжением. Цель – защитить человека от действия тока в случае прикосновения к токопроводящим частям, находящимся под напряжением. Допустимое сопротивление заземляющего устройства закреплено в ПУЭ и ТКП 181-2009. Человек может по неосторожности прикоснуться непосредственно к токоведущим элементам или неосмысленно к корпусу электроустановки, на котором появилось напряжение из-за повреждения изоляции, замыкания фазы на корпус, обрыва нулевого провода в случае заземления нейтрали трансформатора и т.п. В обоих случаях через человека начнет протекать ток. Наиболее важное значение в такой экстремальной ситуации имеет величина этого тока, которая зависит от значений сопротивления земли и сопротивления заземления. В зависимости от силы ток, протекающий через пострадавшего, может вызвать три варианта развития событий:

1) Зуд, покалывание или ощущение тепла — при токе (0,5…1,5) мА;

2) Сильное непроизвольное сокращение мышц, которое может привести к тому, например, что рука, держащая проводник или рукоять, не сможет разжаться – при токе (10…25) мА;

3) Хаотическое судорожное сокращение сердца или его остановка – при токе более 50 мА.

Однако заземление используется и для целей эффективного и экономичного функционирования электрических сетей. Такое заземление называется рабочим. Поэтому при эксплуатации сетей 110 кВ и выше производят регулярное измерение сопротивления заземления, которое согласно методике расчета пропорционально зависит от удельного электрического сопротивления грунта. Этими измерениями занимаются лаборатории электрофизических измерений, у которых можно заказать испытание заземляющих устройств. После проведения измерения заказчику выдается акт проверки контура заземления.

Приведем таблицу ориентировочных величин расчетного удельного сопротивления грунта для разных пород по механическому составу и воды (все значения в Ом∙м). На территории Беларуси преобладают суглинистые и супесчаные почвы.

Глина, меловой песок 10…60 Суглинок 40…150 Супесок 150…400 Песок От 400 до нескольких тысяч Крупнозернистый песок, гравий, щебень 1000…10 000 или выше Гранит, гнейс, сланец, базальт от 1000 до нескольких десятков тысяч Речная вода 5…100 Морская вода 0,2…1,0 или выше

Удельное сопротивление земли целесообразно измерять без нарушения целостности ее строения, поэтому наилучшим методом измерения является т.н. «метод четырех точек», при котором для измерений в землю вбиваются штыри диаметром около 1 см. Заказать измерение удельного сопротивления грунта в лаборатории электрофизических измерений «ТМРсила-М», имеющей большой опыт работы в области электроизмерений. 

Также согласно источникам приведем таблицу с нормируемыми сопротивлениями заземлений в зависимости от удельного сопротивления грунта (ПУЭ, ТКП 181-2009):

Вид электроустановки	Характеристика заземляемого объекта	Характеристика заземляющего устройства	Сопротивление, Ом
1. Электроустановки напряжением выше 1000 В, кроме ВЛ*	Электроустановка сети с эффективно заземленной нейтралью	Искусственный заземлитель с подсоединенными естественными заземлителями	0,5
2. Электроустановки напряжением до 1000 В с гпухозаземлененой нейтралью, кроме ВЛ***	Электроустановка с глухозаземленными нейтрапями генераторов ипит рансформаторов или выводами источников однофазного тока	Искусственный заземпигель с подключенными естественными заземлителями и учетом испопьзования заземпитепей повторных заземлений нулевого провода ВЛ до 1000 В при количестве отходящих линий не менее двух при напряжении источника, В:  трехфазный               однофазный      660                             380      380                             220      220                             127  Искусственный заземпитель, расположенный в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока при напряжении источника, В:  трехфазный               однофазный      660                             380      380                             220      220                             127	2 4 8         15 30  60
3. ВЛ напряжением выше 1000 В****	Опоры, имеющие грозозащитный трос или другие устройства грозозащиты, железобетонные и металлические опоры ВЛ 35 кВ и такие же опоры ВЛ 320 кВ в населенной местности, на подходах к трансформаторным подстанциям с высшим напряжением 3-20 кВ, а также заземлители электрооборудования, установленного на опорах ВЛ 110 кВ и выше    Электрооборудование, установленное на опорах ВЛ 3-35 кВ    Железобетонные и металлические опоры ВЛ 3-20 кВ в ненаселенной местности	3аземпитепь опоры при удельном сопротивлении грунта р, Ом-м:  до 100;  более 100 до 500  более 500 до 1000  более 1000 до 5000  более 5000    Заземлитель опоры    Заземлитель опоры при удельном сопротивлении грунта р, Ом/м:  до 100  более 100	10***** 15***** 20***** 30***** 6-10–3 р*****   250/l**, но не более 10     30***** 0,3р*****
4. ВЛ напряжением до 1000 В***           ВЛ напряжением до 1000 В****	Опора ВЛ с устройством грозозащиты  Опоры с повторными заземлителями нулевого провода          Опоры с повторными заземлителями нулевого провода	Заземлитель опоры для грозозащиты  Общее сопротивление заземления всех повторных заземлений при напряжении источника, В:  трехфазный                  однофазный       660                               380       380                               220       220                               127  Заземлитель каждого из повторных заземлений при напряжении источника, В:    трехфазный                  однофазный       660                               380       380                               220       220                               127	30     5 10 20         15 30 60
* Для злектроустановок напряжением выше 1000 В и до 1000 В с изолированной нейтралью при удельном сопротивлении грунта р более 500 Ом-м допускается увеличение сопротивления в 0,002 р раз, но не более десятикратного.  ** I — расчетный ток замыкания на землю, А.  В качестве расчетного тока принимается:  — в сетях без компенсации емкостного тока — ток замыкания на землю;  — в сетях с компенсацией емкостного тока;  — для заземляющих устройств, к которым присоединены дугогасящие реакторы, — ток, равный 125 % номинального тока зтих реакторов;  — для заземляющих устройств, к которым не присоединены дугогасящие реакторы, — ток замыкания на землю, проходящий в сети при отключении наиболее мощного из дугогасящих реакторов ипи наиболее разветвленного участка сети.  *** Для установок и ВЛ напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью при удельном сопротивлении грунта р более 100 Ом-м допускается увеличение указанных выше норм в 0,01 р раз, но не более десятикратного.  **** Сопротивление заземлителей опор ВЛ на подходах к подстанциям должно соответствовать требованиям ТКП 339.  ***** Для опор высотой более 40 м на участках ВЛ, защищенных тросами, сопротивление заземлитепей должно быть в 2 раза меньше приведенных в таблице.

 

Расчет заземляющих устройств

7. Уточняется необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов из выражений

или

где — сопротивление растеканию горизонтальных электродов, определенное в п. 6.
8. Уточняется число вертикальных электродов с учетом коэффициентов использования по табл. 12-4 или 12-5:

Окончательно принимается число вертикальных электродов из условий размещения.
9. Для установок выше 1000 В с большими токами замыкания на землю проверяется термическая стойкость соединительных проводников по формуле (12-5).

Пример 12-1. Требуется рассчитать заземление подстанции 110/10 кВ со следующими данными: наибольший ток через заземление при замыканиях на землю на стороне 100 кВ 3,2 кА; наибольший ток через заземление при замыканиях на землю на стороне 10 кВ 42 А; грунт в месте сооружения подстанции — суглинок; климатическая зона 2; дополнительно в качестве заземления используется система тросы — опоры с сопротивлением заземления 1,2 Ом.

Решение
1. Для стороны 110 кВ требуется сопротивление заземления 0,5 Ом. Для стороны 10 кВ по формуле (12-6)

где расчетное напряжение на заземляющем устройстве принято равным 125 В, так как заземляющее устройство используется также для установок подстанции до 1000 В. Таким образом, в качестве расчетного принимается сопротивление .
2. Сопротивление искусственного заземлителя рассчитывается с учетом использования системы тросы — опоры;

3. Рекомендуемое для предварительных расчетов удельное сопротивление грунта в месте сооружения заземлителя — суглинке по приведенным выше данным составляет 100 Ом⋅м. Повышающие коэффициенты для климатической зоны 2 по табл. 12 2 принимаются равными 4,5 для горизонтальных протяженных электродов при глубине заложения 0,8 м и 1,8 для вертикальных стержневых электродов длиной 2—3 м при глубине заложения их вершины 0,5—0,8 м.
Расчетные удельные сопротивления:
для горизонтальных электродов

для вертикальных электродов

4. Определяется сопротивление растеканию одного вертикального электрода — уголка № 50 длиной 2,5 м при погружении ниже уровня земли на 0,7 м по формуле из табл. 12-3:

где

5. Определяется примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования :

6. Определяется сопротивление растеканию горизонтальных электродов — полос 40 X 4 мм2, приваренных к верхним концам уголков. Коэффициент использования соединительной полосы в контуре при числе уголков порядка 100 и отношении по табл. 12-7 равен: .
Сопротивление растеканию полосы по формуле из табл. 12-3

7. Уточненное сопротивление вертикальных электродов

8. Уточненное число вертикальных электродов определяется при коэффициенте использования , принятом из табл. 12-5 при n=100 и :

Окончательно принимается 117 уголков.
Дополнительно к контуру на территории подстанции устраивается сетка из продольных полос, расположенных на расстоянии 0,8—1 м от оборудования, с поперечными связями через каждые 6 м. Дополнительно для выравнивания потенциалов у входов и въездов, а также по краям контура прокладываются углубленные полосы. Эти неучтенные горизонтальные электроды уменьшают общее сопротивление заземления; проводимость их идет в запас.
9. Проверяется термическая стойкость полосы 40 X 4 мм2. Минимальное сечение полосы из условий термической стойкости при к. з. на землю по формуле (12-5) при приведенном времени прохождения тока к. з.

Таким образом, полоса 40 X 4 мм2 условию термической стойкости удовлетворяет.

По результатам примера 12-1 можно видеть, что при достаточно большом количестве вертикальных электродов горизонтальные электроды, соединяющие верхние концы вертикальных, весьма слабо влияют на результирующее расчетное сопротивление контура заземления. При этом также обнаруживается дефект существующей методики расчета для случаев, когда требуется достаточно малое сопротивление контура. В выполненном примерном расчете этот дефект выявился в том, что учет дополнительной проводимости контура от горизонтальной соединительной полосы привел не к уменьшению потребного количества вертикальных электродов, а наоборот, к его увеличению примерно на 5%. На основании этого можно рекомендовать в подобных случаях рассчитывать необходимое количество вертикальных электродов без учета дополнительной проводимости соединительных и других горизонтальных полос, полагая, что их проводимость будет идти в запас надежности.

Пример 12-2. Требуется рассчитать заземление подстанции с двумя трансформаторами 6/0,4 кВ мощностью 400 кВ⋅А со следующими данными: наибольший ток через заземление при замыкании на землю со стороны 6 кВ 18 А; грунт в месте сооружения — глина; климатическая зона 3; дополнительно в качестве заземления используется водопровод с сопротивлением растеканию 9 Ом.
Решение
Предполагается сооружение заземлителя с внешней стороны здания, к которому примыкает подстанция, с расположением вертикальных электродов в один ряд на длине 20 м; материал — круглая сталь диаметром 20 мм, метод погружения — ввертыванием; верхние концы вертикальных стержней, погруженные на глубину 0,7 м, приварены к горизонтальному электроду из той же стали.
1. Для стороны 6 кВ требуется сопротивление заземления, определяемое формулой (12-6):

где расчетное напряжение на заземляющем устройстве принято равным 125 В, так как заземляющее устройство выполняется общим для сторон 6 и 0,4 кВ. Далее согласно ПУЭ сопротивление заземлителя не должно превышать 4 Ом.
Расчетным, таким образом, является сопротивление заземления .
2. Сопротивление искусственного заземлителя рассчитывается с учетом использовании водопровода в качестве параллельной ветви заземления:

3. Рекомендуемое для расчетов сопротивление грунта в месте сооружения заземлителя — глины по табл. 12-1 составляет 70 ОмЧм. Повышающие коэффициенты для климатической зоны 3 но табл. 12-2 принимаются равными 2,2 для горизонтальных электродов при глубине заложения 0,8 м и 1,5 для вертикальных электродов длиной 2—-3 м при глубине заложения их вершины 0,5—0,8 м.
Расчетные удельные сопротивления грунта:
для горизонтальных электродов

для вертикальных электродов

4. Определяется сопротивление растеканию одного стержня диаметром 20 мм и длиной 2 м при погружении ниже уровня земли на 0,7 м по формуле из табл. 12-3:

5. Определяется примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования :

6. Определяется сопротивление растеканию горизонтального электрода из круглой стали диаметром 20 мм, приваренного к верхним концам вертикальных стержней. Коэффициент использовании горизонтального электрода в ряду из стержней при числе их примерно равном 5 и отношении расстояния между стержнями к длине стержня в соответствии с табл. 12-6 принимается равным 0,86.
Сопротивление растеканию горизонтального электрода по формуле из табл. 12-3

7. Уточненное сопротивление растеканию вертикальных электродов

8. Уточненное число вертикальных электродов определяется при коэффициенте использования , принятом из табл. 12-4 при n=4 и :

Окончательно принимаются 4 вертикальных стержня; при этом сопротивление растеканию несколько меньше расчетного.

Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 2 вертикальных очага

• Граундтех /
• Статьи /
• Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом*м, 2 вертикальных очага

Молниезащита объекта III категории
Контур заземления

Общие данные 

Устройство молниезащиты предназначено для обеспечения защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).
Здание относится к III категории молниезащиты согласно пп.9, таблицы 1 Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87.

Таблица 1

№ пп.	Здания и сооружения	Местоположение	Тип зоны защиты при использова­нии стержне­вых и тросо­вых молние­отводов	Катего­рия молние­защиты
1	2	3	4	5
9	Небольшие строения III-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво — и пожароопасных классов	В местностях со средней про­должительностью гроз 20 ч в год и более для III, IIIa, IIIб, IV, V степеней огнестойкости при N<0,1, для IVа степени огнестойкости при N<0,02	—	III

В случае с данным зданием, молниеприемником являются металлические фермы крыши промышленного здания, токоотводами служат металлические колонны, к колонне приваривается кусок металлической арматуры, выходящий сквозь стену наружу, к которому и крепится зажим соединения тип N с последующим устройством очага заземления.

Заземление объекта.

Согласно п.п. 2.13 «В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях (см. п. 1.8) следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений. При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители:

• при наличии молниеприемной сетки или металлической кровли по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур следующей конструкции:
• в грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением   500 Омм при площади здания более 250 м² выполняется контур из горизонтальных электродов, уложенных в земле на глубине не менее 0,5 м, а при площади здания менее 250 м² к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2—3 м;»

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды СО 153-34.21.122-2003.

«Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения. Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.»

Необходимо выполнить траншею глубиной 0,5 м и шириной 0,25 м

Таким образом, согласно таблице 2. 11 РД 34.21.122-87, минимальный диаметр стального вертикального электрода заземления: 10 мм.

Выбираем стержень стальной оцинкованный диаметром 16 мм длиной 1,5 (Z10161).

Конструкция стержня такова, что толщина стержня позволяет заглублять его вертикально при помощи электроинструмента. А резьбовая оснастка позволяет соединять стержня между собой для увеличения глубины залегания. Так достигается наилучшее растекание тока, кроме того на большой глубине, грунт не промерзает и не высыхает.

Стержень оцинкованный длиной 1,5 м – соединяется между собой при помощи муфты (Z10163) и образует вертикальный очаг заземления длиной 3 м.

Стержни заглубляются при помощи кувалды или электроинструмента. Удар должен осуществляться по удароприемной головке (Z10174), которая закручивается в соединительную муфту.

При использовании электроинструмента типа «отбойный молоток» или «перфоратор» необходимо использовать тип патрон SDS-MAX и насадку (Z10105) для передачи удара в головку.

Заглубить вертикальные стержни заземления в местах опусков токоотводов. При установке вертикальных заземлителей необходимо оставить на дне траншеи выпуск стержня длиной 150 мм для подключения горизонтального заземлителя (S10309).

Горизонтальный заземлитель полоса стальная оцинкованная 40х4 мм. П.п. Таблица 3. РД 34.21.122-87.
Таблица 3

Форма токоотвода и заземлителя	Сечение (диаметр) токоотвода и заземлителя, проложенных
	снаружи здания на воздухе	в земле
Круглые токоотводы и перемычки диаметром, мм	6	‑
Круглые вертикальные электроды диаметром, мм	‑	10
Круглые горизонтальные* электроды диаметром, мм	‑	10
Прямоугольные электроды:
сечением, мм	48	160
толщиной, мм	4	4
* Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания.

Контур прокладывается вокруг здания и соединяется между собой сваркой. Перед сваркой необходимо зачистить слой цинка. После сварки требуется окрасить цинконаполненным составом (M10247). Длина шва 6 см.

 

Выполнить соединение горизонтального и вертикального заземлителя при помощи специального зажима типа N (Z10106). Подключить к зажиму токоотвод.

Очистить соединение «полоса-токоотвод-стержень» от грунта, воды. Обмотать соединение лентой изоляционной (Z10104).

Расчет сопротивления растекания заземляющего устройства

Для сопротивления внешней молниезащиты здания требуется заземляющее устройство с сопротивлением до 10 Ом. Для расчета возьмем усредненную величину удельного сопротивления грунта – 400 Ом/м.

Сопротивление растеканию вертикального заземлителя определяется по формуле:

 

Где:

ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м;

С_ij – безразмерный коэффициент, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления;

l — длина вертикального электрода, м;

d — диаметр глубинного электрода, м;

n — количество электродов, шт;

H — заглубление (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м).

Как правило, с учетом прокладки заземляющего проводника на глубине 0,5 м, H = L/2 + 0,5;

ρ- 100 Ом/м;

l — 7,5 м;

d – 0,016 м;

n – 2 шт;

H – 2 м.

Сопротивление одного вертикального электрода

Коэффициент использования стержней равен 0,8

Сопротивление всех вертикальных заземлителей

Безразмерный коэффициент вертикального электрода, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления:

Найдем коэффициент по формуле, указанной в п.6 таблицы 8 справочника по молниезащите Р.Н. Карякина

Предусматривая коэффициент использования стержней находим сопротивление всех вертикальных заземлителей по формуле:

Число заземлителей	Отношение расстояний между электродами к их длине
	1	2	3	1		2	3
	Электроды размещены в ряд (рас.1)				Электроды размещены по контуру (рис.2)
2	0,85	0,91	0,94	—		—	—
4	0,73	0,83	0,89	0,69		0,78	0,85
6	0,65	0,77	0,85	0,61		0,73	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,56		0,68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47		0,63	0,71
40	—	—	—	0,41		0,58	0,66
60	—	—	—	0,39		0,55	0,64
100	—	—	—	0,36		0,52	0,62

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине	Число вертикальных электродов
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальные электроды размещены в ряд (рис.1 см. выше)
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	—	—	—
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	—	—	—
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	—	—	—
Вертикальные электроды размещены по контуру (рис.2 см. выше)
1	—	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
2	—	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
3	—	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Условия эксплуатации

Для обеспечения постоянной надежности работы устройства молниезащиты ежегодно перед началом грозового сезона производится проверка и осмотр всех устройств молниезащиты.

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

• проверить визуальным осмотром целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;
• выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;
• определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;
• проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;
• проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия строительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;
• уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока
• молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;
• Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

Для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться визуальные осмотры видимой части, осмотры заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования.

Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным.

При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов.

Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.

Для определения технического состояния заземляющего устройства в соответствии с нормами испытаний электрооборудования должны производиться:

• измерение сопротивления заземляющего устройства;
• измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения), проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;
• измерение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства

Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы и места их присоединений, при этом ежегодно производится проверка до 20 % их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % должны быть заменены новыми.

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует

производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них.

Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состоянияустройств молниезащиты.

Земляные работы у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащиты, а также вблизи них производятся, как правило, с разрешения эксплуатирующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за сохранностью устройств молниезащиты.

Во время грозы работы на устройствах молниезащиты и вблизи них не производятся.

Приложения 1 – Схема заземляющего устройства

 

Добавить комментарий

таблица средних значений и применение для различных целей

Физико-химические особенности верхних слоёв земли, где протекают токи электрических установок, влияют на состояние подземных металлических конструкций. При проектировании и монтаже деталей трубопроводов и заземлителей необходимы знания об электропроводности почвы. Важное значение имеет показатель удельного сопротивления грунта. Этот параметр обуславливает уровень коррозионной опасности для заглубляемых металлоизделий.

Общие понятия и определения

Свойства почвы, позволяющие проводить ток, зависят от структуры и содержания различных компонентов. Преимущественное влияние на сопротивление заземлителей оказывают верхние грунтовые слои на глубине от 20 до 25 м. Изоляторы в виде кремнезёма, глинозёма и известняка заставляют выступать в роли проводника т. н. почвенный раствор, где между твёрдыми частями диэлектриков циркулируют соли и влага. Это обуславливает возникновение ионной проводимости почвы, а от электронной проводимости металлов её отличает оказание большего сопротивления электрическому току.

Коррозионной активностью земли называют её способность к разрушительным физико-химическим взаимодействиям с металлами. Влажность, пористость, кислотность и проницаемость почвы, присутствие органических соединений и продуктов жизнедеятельности бактерий, минерализация, количественный и качественный состав солей электролита могут увеличивать или уменьшать эту активность.

Удельное электросопротивление грунта, или просто сопротивление, обозначается буквой греческого алфавита ρ и определяет свойства в отношении электропроводности. Оно характеризует способность почвы сопротивляться движению электрических зарядов (токорастеканию) в условном проводнике, имеющем площадь поперечного сечения 1 кв. метр и длину 1 метр. За единицу измерения показателя принят Ом·м.

Чтобы определить значение удельного сопротивления грунта, применяются два основных способа:

• Метод контрольного электрода (употребляется в проектировании одиночных заземляющих устройств). Для этого изготавливают образец, соответствующий размерам будущей установки заземления, и погружают в исследуемую почву. Затем туда же помещают пару вспомогательных электродов и производят измерение сопротивления растеканию тока от контрольного устройства.
• Метод четырёх электродов. Их опускают в землю с расстоянием от 2 до 4 метров друг от друга на глубину до 1/20 от этого расстояния. Значение, измеренное таким образом, соответствует той глубине, на которую разнесены электроды.

Существуют и специальные высокоточные приборы для анализа активности грунта. Они позволяют работать не только в лабораторных, но и полевых условиях.

Влияние различных факторов

Состав земли, размеры, конфигурация и компактность размещения её фрагментов, влагосодержание и температура, содержание растворимых химических компонентов (солей, кислот, щелочей, остатков гниения органических примесей) отражаются на значении уровня электропроводности. Все эти параметры трансформируются в зависимости от времени года, поэтому меняются и свойства грунта, причём в обширном диапазоне.

В условиях сухого и жаркого лета верхние почвенные слои просыхают, зимой промерзают, в обоих случаях противодействие токорастеканию значительно увеличивается. Так, на глубине 30 см при понижении температуры воздуха с 0 °C до минус 10 °C удельное электросопротивление грунта возрастает в 10 раз, а на глубине 50 см — в 3 раза. Это позволяет оценить коррозионную активность почвы и получить исходные данные для выбора эффективной конструкции заземления или проектирования электрозащитного оборудования для подземного сооружения.

Исходя из этого, коррозионная активность грунтов делится на группы, сведения о которых приводятся в таблице:

Коррозионная активность	Удельное электросопротивление, Ом·м
Низкая	более 100
Средняя	от 20 до 100
Повышенная	от 10 до 20
Высокая	от 5 до 10
Весьма высокая	до 5

Электросопротивление грунта непосредственно влияет на монтажные работы: чем меньше его значение, тем проще произвести установку заземляющих устройств, а это снижает денежные и трудовые затраты.

Ведь для того чтобы эффективно противостоять растеканию тока при организации заземления установки для производства электроэнергии, отопительного или молниезащитного оборудования в почве с низким удельным сопротивлением, будут применяться заземлители существенно меньшего размера.

Роль табличных значений параметра

При расчёте устройства заземления проектировщиков интересуют сведения об электропроводящих свойствах почвы. Для предварительной оценки пользуются их средними величинами, но для нужд конкретного строительства выполняют пересчёт характеристик заземлителей. Исходные данные получают путём контрольных измерений и изыскательских работ, уточняющих для конкретной территории параметры удельного сопротивления грунта.

Таблица приблизительных значений выглядит таким образом:

Наименование грунта	Среднее удельное электросопротивление, Ом·м
Базальт	2 тыс.
Песчаник	1 тыс.
Слюдистые сланцы	800
Песок	500
Супесок	300
Пористый известняк	180
Каменный уголь	150
Суглинок	80
Глина	60
Чернозём	50
Земля садовая	40
Ил	30
Торф	25
Солончак	20

Грунты типа глины, чернозёма, суглинка (т. н. хорошие) обладают низким удельным электросопротивлением. Показатели песка во многом зависят от влагосодержания и лежат в пределах от 10 до 4 тыс. Ом·м. В случае скальных грунтов счёт уже идёт на тысячи, у щебенистых — от трёх до пяти тысяч, а у гранитных пород — 20 тыс. Ом·м.

Особенно сложно дело обстоит с вечномёрзлыми грунтами, ведь понижение температуры резко увеличивает их удельное сопротивление. Например, для того же суглинка при +10 °C оно равно 80 Ом·м, а при минус 10 °C уже достигает 1 тыс. Ом·м. Почвенный монолит зимой промерзает в глубину на километры, а летом оттаивание верхних слоёв происходит всего на несколько метров.

Влияние свойств грунта на заземление

Уменьшение значений удельного электросопротивления почвы создаёт более благоприятные условия для растекания электрического заряда. Поглощение токов утечки и разрядов молний надёжно защищает заглублённые металлоконструкции. Тем самым предотвращаются электротравмы работников и нарушения функционирования других приборов.

Средства и сети связи, электрические подстанции и медицинские учреждения с энергоёмким оборудованием требуют более низких значений сопротивления заземлителей, нежели компоненты электрической сети в виде ЛЭП и простые жилые дома. Их установка и безопасное использование регламентируется ПУЭ и многочисленными отраслевыми стандартами, а нормы указываются в сопроводительной документации к установленным приборам.

Во всех климатических зонах одни и те же явления природы по-разному воздействуют на почву, что нашло отражение в специальных коэффициентах промерзания, увлажнения и сезонности. Когда грунт намокает, его удельное сопротивление в несколько раз снижается, а при промерзании — увеличивается. Коэффициент увлажнения оказывает существенное влияние на удельное электросопротивление грунта. Его применяют для корректировки измерений в местах планируемого устройства заземления в ряде случаев:

1. Грунт перенасыщен влагой — выпало много осадков. Измеренный показатель соответствует минимально возможному.
2. Грунт имеет среднюю влажность — осадки были немногочисленными. Замеры тоже имеют среднее значение.
3. Грунт сухой — осадков мало. Результат измерений сопротивления грунта — максимальный.

Рост размеров заземляющих устройств уменьшает зависимость конструкции от климатических явлений.

Это объясняется тем, что ток растекается на глубину, соответствующую горизонтальным габаритам заземлителя, и основное воздействие приходится на внутренние слои почвы, которые имеют заведомо невысокое удельное сопротивление.

Способы получения необходимых параметров

Заземлители традиционной конструкции состоят из набора вертикальных и горизонтальных электродов и монтируются в беспроблемных, «хороших» грунтах. Вертикальные электроды обладают множеством достоинств, т. к. с увеличением глубины:

• характеристики почвы более стабильны;
• сезонные колебания меньше дают о себе знать;
• содержание влаги повышается и тоже снижает сопротивление.

Горизонтальные электроды применяются для нужд соединения, но могут использоваться и как самостоятельные элементы, когда невозможно нормально смонтировать вертикальные заземлители или требуется устройство определённой конструкции. В критических условиях вечной мерзлоты или тяжёлых грунтов монтаж классического заземления неэффективен. Специфическая ситуация местности потребует гигантских размеров заземляющих устройств, а в результате явления выталкивания электроды просуществуют в почве не более года.

Для решения этих проблем специалисты разработали ряд методик:

• Нужные объёмы «плохих» грунтов изымаются и заменяются «хорошими»: углём или глиной. В случае вечной мерзлоты эффект от этого будет краткосрочным, т. к. грунт-заместитель тоже рано или поздно застывает.
• В районах, имеющих низкое удельное сопротивление почв, монтируются установки выносного заземления на удалении до 2 км от основного источника.
• Используются химические соединения — соли и электролиты. Хлористый натрий (обычная поваренная соль), хлористый кальций, сернокислая медь (медный купорос) уменьшают сопротивление промерзающего грунта, но требуют обновления через непродолжительное время (от 2 до 4 лет), т. к. подвержены вымыванию.

Лучшее решение проблемы — создание комплекса электролитического заземления. В нём выгодно сочетается химическая обработка почвы и замена грунта. Для этого используются электролитические электроды, которые наполняются подготовленной смесью минеральных солей и равномерно распределяются по рабочему пространству. Процесс выщелачивания реагентов становится более стабильным за счёт использования специального околоэлектродного заполнителя, увеличивающего площадь контакта с почвой. Это позволяет решать проблемы установки традиционных заземлителей, существенно уменьшает размеры и количество оборудования, снижает объёмы общестроительных работ.

Применение на практике

Уровень электропроводности земли — величина непостоянная. На его значение влияют разнообразные факторы, среди которых основные — влажность, температура, структура и воздухопроницаемость. При установке заземляющего устройства требуется достоверная информация о местах проведения строительных работ. Чтобы сопротивление заземлителя не превысило допустимую норму, необходимо точно обозначить пределы, в которых оно может изменяться.

Все данные для нужд проектирования получают при помощи геологических изысканий и измерений на конкретном объекте. Полученные результаты подлежат корректировке с учётом времени года, ведь нормируемые значения необходимо обеспечить при самых критических условиях. И только если выясняется, что возможность привязки к местности по разным причинам отсутствует, пользуются справочными таблицами, при этом расчёт всегда будет ориентировочным.

Удельное сопротивление почвы таблица. Расчет защитного заземления

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

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

Коэффициент k 1 применяется, если земля влажная и измерениям предшествовало выпадение большого количества осадков; k 2 – земля нормальной влажности и измерения предшествовало выпадение небольшого количества осадков; k 3 – 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

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.

Важнейшей функцией заземления является электробезопасность. Перед его установкой в частном доме, на подстанции и в других местах необходимо произвести расчёт заземления.

Как выглядит заземление частного дома

Электрический контакт с землёй создаёт погруженная в грунт металлическая конструкция из электродов вместе с подключёнными проводами – всё это представляет собой заземляющее устройство (ЗУ).

Места соединения с ЗУ проводника, защитного провода или экрана кабеля называются точками заземления. На рисунке ниже изображено заземление из одного вертикального металлического проводника длиной 2500 мм, вкопанного в землю. Его верхняя часть размещается на глубине 750 мм в траншее, ширина которой в нижней части составляет 500 мм и в верхней – 800 мм. Проводник может быть связан сваркой с другими такими же заземлителями в контур горизонтальными пластинами.

Вид простейшего заземления помещения

После монтажа заземлителя траншея засыпается грунтом, а один из электродов должен выходить наружу. К нему подключается провод над поверхностью земли, который идет к шине заземления в электрощите управления.

При нахождении оборудования в нормальных условиях на точках заземления напряжение будет нулевым. В идеальном случае при коротком замыкании сопротивление ЗУ будет равно нулю.

При возникновении в заземлённой точке потенциала, должно произойти его зануление. Если рассмотреть любой пример расчёта, можно увидеть, что ток короткого замыкания I з имеет определенную величину и не может быть бесконечно большим. Грунт обладает сопротивлением растекания тока R з от точек с нулевым потенциалом до заземлителя:

R з = U з / I з, где U з – напряжение на заземлителе.

Решение задачи правильного расчёта заземления особенно важно для электростанции или подстанции, где сосредоточено много оборудования, работающего под высоким напряжением.

Величина R з определяется характеристиками окружающего грунта: влажностью, плотностью, содержанием солей. Здесь также важными параметрами являются конструкции заземлителей, глубина погружения и диаметр подключённого провода, который должен быть таким же, как у жил электропроводки. Минимальное поперечное сечение голого медного провода составляет 4 мм 2 , а изолированного – 1,5 мм 2 .

Если фазный провод коснётся корпуса электроприбора, падение напряжения на нём определяется величинами R з и максимально возможного тока. Напряжение прикосновения U пр всегда будет меньше, чем U з, поскольку его снижают обувь и одежда человека, а также расстояние до заземлителей.

На поверхности земли, где растекается ток, также существует разность потенциалов. Если она высокая, человек может попасть под шаговое напряжение U ш опасное для жизни. Чем дальше от заземлителей, тем оно меньше.

Величина U з должна иметь допустимое значение, чтобы обеспечить безопасность человека.

Снизить величины U пр и U ш можно, если уменьшить R з, за счёт чего также уменьшится ток, протекающий через тело человека.

Если напряжение электроустановки превышает 1 кВ (пример – подстанции на промышленных предприятиях), создаётся подземное сооружение из замкнутого контура в виде рядов металлических стержней, забитых в землю и соединённых сваркой между собой при помощи стальных полос. За счёт этого производится выравнивание потенциалов между смежными точками поверхности.

Безопасная работа с электросетями обеспечивается не только за счёт наличия заземления электроприборов. Для этого ещё необходимы предохранители, автоматические выключатели и УЗО.

Заземление не только обеспечивает разность потенциалов до безопасного уровня, но и создаёт ток утечки, которого должно хватать для срабатывания защитных средств.

Соединять с заземлителем каждый электроприбор нецелесообразно. Подключения производят через шину, расположенную в квартирном щитке. Вводом для неё служит провод заземления или провод РЕ, проложенный от подстанции к потребителю, например, через систему TN-S.

Расчёт заземляющего устройства

Расчёт заключается в определении R з. Для этого необходимо знать удельное сопротивление грунта ρ, измеряемое в Ом*м. За основу принимают его средние значения, которые сводят в таблицу.

Определение удельного сопротивления грунта

Грунт		Грунт	Удельное сопротивление р, Ом*м
Песок при глубине залегания вод менее 5 м	500	Садовая земля	40
Песок при глубине залегания вод менее 6 и 10 м	1000	Чернозем	50
Супесь водонасыщенная (текучая)	40	Кокс	3
Супесь водонасыщенная влажная (пластинчатая)	150	Гранит	1100
Супесь водонасыщенная слабовлажная (твердая)	300	Каменный уголь	130
Глина пластичная	20	Мел	60
Глина полутвердая	60	Суглинок влажный	30
Суглинок	100	Мергель глинистый	50
Торф	20	Известняк пористый	180

Из приведённых в таблице значений видно, что значение ρ зависит не только от состава грунта, но и от влажности.

Кроме того, табличные величины удельных сопротивлений умножают на коэффициент сезонности K м, учитывающий промерзание грунта. В зависимости от низшей температуры (0 С) его значения могут быть следующими:

• от 0 до +5 — K м =1,3/1,8;
• от -10 до 0 — K м =1,5/2,3;
• от -15 до -10 — K м =1,7/4,0;
• от -20 до -15 — K м =1,9/5,8.

Значения коэффициента K м зависят от способа заложения заземлителей. В числителе приведены его значения при вертикальном погружении заземлителей (с заложением вершин на глубине 0,5-0,7 м), а в знаменателе – при горизонтальном расположении (на глубине 0,3-0,8 м).

На выбранном участке ρ грунта может существенно отличаться от средних табличных значений из-за техногенных или природных факторов.

Когда проводятся ориентировочные расчёты, для одиночного вертикально заземлителя R з ≈ 0,3∙ρ∙ K м.

Точный расчёт защитного заземления производят по формуле:

R з = ρ/2πl∙ (ln(2l/d)+0.5ln((4h+l)/(4h-l)), где:

• l – длина электрода;
• d – диаметр прута;
• h – глубина залегания средней точки заземлителей.

Для n вертикальных электродов, соединённых сверху сваркой R n = R з /(n∙ K исп), где K исп – коэффициент использования электрода, учитывающий экранирующее влияние соседних (определяется по таблице).

Расположение заземляющих электродов

Формул расчёта заземления существует много. Целесообразно применять метод для искусственных заземлителей с геометрическими характеристиками в соответствии с ПУЭ. Напряжение питания составляет 380 В для трёхфазного источника тока или 220 В однофазного.

Нормированное сопротивление заземлителя, на которое следует ориентироваться, составляет не более 30 Ом для частных домов, 4 Ом – для источника тока при напряжении 380 В, а для подстанции 110 кВ – 0,5 Ом.

Для группового ЗУ выбирается горячекатаный уголок с полкой не менее 50 мм. В качестве горизонтальных соединительных перемычек используется полоса сечением 40х4 мм.

Определившись с составом грунта, по таблице выбирается его удельное сопротивление. В соответствии с регионом, подбирается повышающий коэффициент сезонности K м.

Выбирается количество и способ расположения электродов ЗУ. Они могут быть установлены в ряд или в виде замкнутого контура.

Замкнутый контур заземления в частном доме

При этом возникает их экранирующее влияние друг на друга. Оно тем больше, чем ближе расположены заземлители. Значения коэффициентов использования заземлителей K исп для контура или расположенных в ряд, отличаются.

Значения коэффициента K исп при разных расположениях электродов

Количество заземлит. n (шт.)
	1	2	3
2	0.85	0.91	0.94
4	0.73	0.83	0.89
6	0.65	0.77	0.85
10	0.59	0.74	0.81
20	0.48	0.67	0.76
Расположение электродов в ряд
Количество заземлит. n (шт.)	Отношение расстояния между заземлителями к их длине
4	0.69	0.78	0.85
6	0.61	0.73	0.8
10	0.56	0.68	0.76
20	0.47	0.63	0.71

Влияние горизонтальных перемычек незначительно и в оценочных расчётах может не учитываться.

Примеры расчёта контура заземления

Для лучшего освоения методов расчёта заземления лучше рассмотреть пример, а лучше – несколько.

Пример 1

Заземлители часто делают своими руками из стального уголка 50х50 мм длиной 2,5 м. Расстояние между ними выбирается равным длине – h=2.5м. Для глинистого грунта ρ = 60 Ом∙м. Коэффициент сезонности для средней полосы, выбранный по таблицам, равен 1,45. С его учётом ρ = 60∙1,45 = 87 Ом∙м.

Для заземления по контуру роется траншея глубиной 0,5 м и в дно забивается уголок.

Размер полки уголка приводится к условному диаметру электрода:

d = 0.95∙p = 0.995∙0.05 = 87 Ом∙м.

Глубина залегания средней точки уголка составит:

h = 0,5l+t = 0.5∙2.5+0.5 = 1.75 м.

Подставив значения в ранее приведённую формулу, можно определить сопротивление одного заземлителя: R = 27.58 Ом.

По приближенной формуле R = 0.3∙87 = 26.1 Ом. Из расчёта следует, что одного стержня будет явно недостаточно, поскольку по требованиям ПУЭ величина нормированного сопротивления составляет R норм = 4 Ом (для напряжения сети 220 В).

Количество электродов определяется методом приближения по формуле:

n = R 1 /(k исп R норм) = 27,58/(1∙4) = 7 шт.

Здесь вначале принимается k исп = 1. По таблицам находим для 7 заземлителей k исп = 0,59. Если подставить это значение в предыдущую формулу и снова пересчитать, получится количество электродов n = 12 шт. Затем производится новый перерасчёт для 12 электродов, где опять по таблице находится k исп = 0,54. Подставив это значение в ту же формулу, получим n = 13.

Таким образом, для 13 уголков R n = R з /(n*η) = 27,58/(13∙0,53) = 4 Ом.

Пример 2

Нужно изготовить искусственное заземление с сопротивлением R норм = 4 Ом, если ρ = 110 Ом∙м.

Заземлитель изготавливается из стержней диаметром 12 мм и длиной 5 м. Коэффициент сезонности по таблице равен 1,35. Ещё можно учесть состояние грунта k г. Измерения его сопротивления производились в засушливый период. Поэтому коэффициент составил k г =0,95.

На основе полученных данных за расчётное значение удельного сопротивления земли принимается следующая величина:

ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ом∙м.

Для одиночного стержня R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ом.

Электроды располагаются в ряд. Расстояние между ними должно быть не меньше длины. Тогда коэффициент использования составит по таблицам: k исп = 0,56.

Находим число стержней для получения R норм = 4 Ом:

n = R 1 /(k исп R норм) = 28,2/(0,56∙4) = 12 шт.

После монтажа заземления производятся измерения электрических параметров на месте. Если фактическое значение R получается выше, ещё добавляются электроды.

Если рядом находятся естественные заземлители, их можно использовать.

Особенно часто это делается на подстанции, где требуется самая низкая величина R. Оборудование здесь используется максимально: подземные трубопроводы, опоры линий электропередач и др. Если этого недостаточно, добавляется искусственное заземление.

Естественное заземление на даче через арматуру фундамента

Устройство размещается внутри фундамента, где шина для подключения выводится наружу.

Любой приведённый пример можно использовать как алгоритм расчёта. При этом для оценки правильности может быть применена онлайн-программа.

Как выглядит онлайн-программа, с помощью которой можно рассчитать заземление

Ошибки монтажа. Видео

Избежать ошибок в монтаже заземляющего устройства поможет это видео.

Самостоятельные расчёты заземления являются оценочными. После его монтажа следует произвести дополнительные электрические измерения, для чего приглашаются специалисты. Если грунт сухой, нужно использовать длинные электроды из-за плохой проводимости. Во влажном грунте поперечное сечение электродов следует брать как можно больше по причине повышенной коррозии.

В технической литературе часто рассказывается про заземление и зануление. Действительно, вопрос о заземлении в домах и квартирах встал в нашей стране относительно недавно. Еще когда бригады коммунистов электрифицировали страну, в деревенские домики подводили только фазу и ноль. Про провод заземления умалчивали. Во-первых, экономили алюминий как стратегический металл для самолетов, а во-вторых, мало кого заботили проблемы с защитой населения от поражения электрическим током, а в-третьих, не думали о заземлении как о эффективной мере защиты людей. Прошло достаточно времени, чтобы исчезли коммунисты, а вместе с ними и распалась страна, в которой они правили, но памятники, оставшиеся после них, все еще стоят. Памятники стоят, а дома разрушаются.

В нашим домах заземлены только трубы водопровода, канализации и газопровода, а также поэтажные щитки. При этом трубы газопровода для заземления не подходят из-за взрывчатого газа, который по ним летит. Трубы канализации для заземления также использовать нельзя. Хоть канализация сплошь из чугуна, но стыки чугунных труб заделаны цементом, который является плохим проводником. Трубы водопровода вроде как являются неплохим заземлением, но нужно учитывать, что трубы прокладывают не в земле, а в слое изоляции в специальных каналах. Самое надежное заземление – от распределительного этажного щита.

На предприятиях все изначально делали грамотно и заземляли все, что можно. Кроме заземления на предприятиях используется зануление. Многие ошибочно считают, что зануление — это проводок в розетке от нулевого провода к заземляющему контакту. Понятия «заземление» и «зануление» тесно связаны с понятием нейтрали.

Нейтраль – точка схождения трех фаз через обмотки в трансформаторе, соединенных звездой. Если эту точку соединить с заземлителями, то образуется глухозаземленная нейтраль трансформатора, и общую систему называют заземленной. Если к этой точке приварить шину и соединить ее со всеми приборам и аппаратам, то оборудование окажется заземленным.

Если нейтраль соединить с нулевой шиной (без заземлителей), то образуется изолированная нейтраль трансформатора, и общую систему называют зануленной. Если эту шину соединить со всеми приборами и аппаратами, то оборудование окажется зануленным.

Идея в том, что по заземленному или зануленному проводнику течет ток только при перекосе фаз, но это для трансформатора и при аварийных режимах работы. Нельзя выбирать — занулять или заземлять оборудование. Это сделано уже на подстанции. Обычно используется глухозаземленная нейтраль.

Если к примеру обмотка двигателя стиральной машины разрушилась и появилось сопротивление между корпусом и обмоткой, то на корпусе стиральной машины будет потенциал, который можно обнаружить индикаторной отверткой. Если машина не заземлена, то при касании корпуса потенциал машины станет потенциалом вашей руки, а т.к. ванная, где находится машина, является помещением особо опасным с точки зрения поражения током и следовательно пол является токопроводящим, нога приобретет нулевой потенциал и значит вы получите удар напряжением, пропорциональным потенциалу руки. Если машину заземлить, то в теории сработает автоматический выключатель защиты. Если машину занулить, то потенциал растечется вокруг всей машины и при касании потенциалы руки и ноги будут одинаковыми. Только надо учитывать, что ток растекается вокруг и при шагании ноги оказываются под разными потенциалами. И, конечно, можно получить удар напряжением.

Критерии применения заземления

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.

Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В переменного тока – трёхфазные трехпроводные с глухозаземленной нейтралью; однофазные двухпроводные, изолированные от земли; двухпроводные сети постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока; в сетях выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали.

Заземление обязательно во всех электроустановках при напряжении 380 В и выше переменного тока, 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках при напряжении 42 В и выше переменного тока, 110 В и выше постоянного тока; при любых напряжениях во взрывоопасных помещениях.

В зависимости от места размещения заземлителей относительно заземляющего оборудования различают два типа заземляющего устройств — выносное и контурное.

При выносном заземляющем устройстве заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование.

При контурном заземляющем устройстве электроды заземлителя размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки.

В открытых электроустановках корпуса присоединяют непосредственно к заземлителю проводами. В зданиях прокладывается магистраль заземления, к которой присоединяют заземляющие провода. Магистраль заземления соединяют с заземлителем не менее чем в двух местах.

В качестве заземлителей в первую очередь следует использовать естественные заземлители в виде проложенных под землёй металлических коммуникаций (за исключением трубопроводов для горючих и взрывчатых веществ, труб теплотрасс), металлических конструкций зданий, соединённых с землёй, свинцовых оболочек кабелей, обсадных труб артезианских колодцев, скважин, шурфов и т.д.

В качестве естественных заземлителей подстанций и распределительных устройств рекомендуется использовать заземлители опор отходящих воздушных линий электропередачи, соединённых с заземляющим устройством подстанций или распределительным устройством с помощью грозозащитных тросов линий.

Если сопротивление естественных заземлителей Rз удовлетворяет требуемым нормам, то устройство искусственных заземлителей не требуется. Но это можно только измерить. Посчитать сопротивление естественных заземлителей нельзя.

Когда естественные заземлители отсутствуют или использование их не даёт нужных результатов, применяют искусственные заземлители — стержни из угловой стали размером 50Х50, 60Х60, 75Х75 мм с толщиной стенки не менее 4 мм, длиной 2,5 — 3 м; стальные трубы диаметром 50-60 мм, длиной 2,5 — 3 м с толщиной стенки не менее 3,5 мм; прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.

Заземлители забивают в ряд или по контуру на такую глубину, при которой от верхнего конца заземлителя до поверхности земли остаётся 0,5 — 0,8 м. Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть не менее 2,5-3 м.

Для соединения вертикальных заземлителей между собой применяют стальные полосы толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 кв.мм или стальной провод диаметром не менее 6 мм. Полосы (горизонтальные заземлители) соединяют с вертикальными заземлителями сваркой. Место сварки обмазывается битумом для влагоизоляции.

Магистрали заземления внутри зданий с электроустановками напряжением до 1000 В выполняют стальной полосой сечением не менее 100 кв.мм или сталью круглого сечения той же проводимости. Ответвления от магистрали к электроустановкам выполняют стальной полосой сечением не менее 24 кв.мм или круглой сталью диаметром не менее 5 мм.

Нормируемые сопротивления заземляющих устройств приведены в табл.1.

Таблица 1. Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В

Наибольшие допустимые значения R з, Ом	Характеристика электроустановок
R з = 250 / I з	Для электроустановок напряжением выше 1000В и расчётным током замыкания на землю I з
R з = 125 / I з	При условии, что заземляющее устройство является общим для злектроустановок напряжением до и выше 1000 В и расчётном токе замыкания на землю I з
	В электроустановках напряжением 660/380 В
	В электроустановках напряжением 380/220 В
	В электроустановках напряжением 220/127 В

Расчётные токи замыкания на землю принимают по данным энергосистемы либо путём расчётов. В принципе, при строительстве коттеджа ток замыкания на землю не нужен. Это вопрос заземления подстанции.

Расчёт заземления методом коэффициентов использования производится следующим образом.

1. В соответствии с ПУЭ устанавливается необходимое сопротивление заземления Rз по таблице 1.

2. Определяют путём замера, расчётом или на основе данных по работающим аналогичным заземлительным устройствам возможное сопротивление растеканию естественных заземлителей Rе.

3. Если RеRз, то необходимо устройство искусственного заземления.

4. Определяют удельное сопротивление грунта ρ из таблицы 2. При производстве расчётов эти значения должны умножаться на коэффициент сезонности, зависящий от климатических зон и вида заземлителя (таблица 3).

Таблица 2. Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды p, Ом м

Наименование грунта	Удельное сопротивление, Ом м
Суглинок
Садовая земля
Глина (слой 7-10 м) или гравий
Мергель, известняк, крупный песок с валунами
Скалы, валуны
Чернозём
Речная вода (на равнинах)
Морская вода

Примерное распределение государств СНГ по климатическим зонам:

1 зона: Архангельская, Кировская, Омская, Иркутская области, Коми, Урал;

2 зона: Ленинградская и Вологодская области, центральная часть России, центральные области Казахстана, южная часть Карелии.

3 зона: Латвия, Эстония, Литва, Беларусь, южные области Казахстана; Псковская, Новгородская, Смоленская, Брянская, Курская и Ростовская области.

4 зона: Азербайджан, Грузия, Армения, Узбекистан, Таджикистан, Киргизия, Туркмения (кроме горных районов), Ставропольский край, Молдова.

Таблица 3. Признаки климатических зон и значения коэффициента К с

Данные, характеризующие климатические зоны и тип применяемых заземляющих электродов	Климатические зоны СНГ
Климатические признаки зон:
средняя многолетняя низшая температура (январь), °С	от -20 до -15	от -14 до -10
средняя многолетняя высшая температура (июль), °С	от +16 до +18	от +18 до +22	от +22 до +24	от +24 до +26
среднегодовое количество осадков, мм
продолжительность замерзания вод, дн
Значение коэффициента Кс при применении стержневых электродов длиной 2 — 3 м и глубине заложения их вершины 0,5 — 0,8 м
Значение коэффициента К»с при применении протяжённых электродов и глубине заложения их вершины 0,8 м
Значение коэффициента Кс при длине 5 м и глубине заложения вершины 0,7-0,8 м

5. Определяют сопротивление, Ом, растеканию одного вертикального заземлителя — стержневого круглого сечения (трубчатый или уголковый) в земле:

Таблица 4. Коэффициенты использования М в вертикальных электродов из труб, уголков или стержней, размещённых в ряд без учёта влияния полосы связи

Отношение расстояния между электродами к их длине: а/l	Число электродов М в

Таблица 5. Коэффициенты использования Мв вертикальных электродов из труб, уголков или стержней, размещённых по контуру без учёта влияния полосы связи

Отношение расстояния между электродами к их длине а/l	Число электродов М в

6. При устройстве простых заземлителей в виде короткого ряда вертикальных стержней расчёт на этом можно закончить и не определить проводимость соединяющей полосы, поскольку длина её относительно невелика (в этом случае фактически сопротивление заземляющего устройства будет несколько завышено). В итоге общая формула для расчета сопротивления вертикальных заземлителей выглядит так

р — Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды, Ом м, таблица 2

КС — Признаки климатических зон и значения коэффициента, таблица 3.

L – длина вертикального заземлителя, м

d – диаметр вертикального заземлителя, м

t’ – длина от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, м

Мв – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними (табл.4, 5). Предварительное количество вертикальных заземлителей для определения Мв можно принять равным Мв=rв/Rз

а – расстояние между вертикальными заземлителями (обычно отношение расстояния между вертикальными заземлителями к их длине принимают равным а/l=1;2;3)

при этом l>d, t0>0,5 м;

для уголка с шириной полки b получают d=0,95b.

Для горизонтальных заземлителей расчет ведется тем же методом коэффициента использования

1. Определяют сопротивление, Ом, растеканию горизонтального заземлителя. Для круглого стержневого сечения:

Таблица 6. Коэффициенты использования М г горизонтального полосового электрода (трубы, уголки, полосы и т.д.) при размещении вертикальных электродов в ряд.

	М г при числе электродов в ряд

Таблица 7. Коэффициент использования М г горизонтального полосового электрода (трубы, уголки, полосы и т.д.) при размещении вертикальных электродов по контуру.

Отношение расстояния между электродами к длине a/l	М г при числе электродов в контуре заземления

р — приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды, Ом м, таблица 2

КС — признаки климатических зон и значения коэффициента, таблица 3.

L – длина горизонтального заземлителя, м

d – диаметр горизонтального заземлителя, м

t’ – длина от поверхности земли до середины горизонтального заземлителя, м

Мв-коэффициент использования горизонтальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними (табл. 6, 7).

а – расстояние между горизонтальными заземлителями (обычно отношение расстояния между горизонтальными заземлителями к их длине принимают равным а/l=1;2;3)

Rз – Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В, таблица 1

Здесь l>d, l>>4t’. Для полосы шириной b получают d=0,5b.

Пример 1

Рассчитать заземляющее устройство заводской подстанции 35/10 кВ, находящейся во второй климатической зоне. Сети 35 и 10 кВ работают с незаземленной нейтралью. На стороне 35 кВ Iз=8А, на стороне 10 кВ Iз=19А. Собственные нужды подстанции получают питание от трансформатора 10/0,4 кВ с заземленной нейтралью на стороне 0,4 кВ, естественных заземлителей нет. Удельное сопротивление грунта при нормальной влажности p=62 Ом*м. Электрооборудования подстанции занимает площадь 18*8 кв.м.

Решение

Прикинем количество вертикальных электродов 10 шт. по таблице 5, Мв=0,58.

Если Nв

Если Nв>10, нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.

Прикинем количество горизонтальных электродов 50 шт. по таблице 6, Мг=0,2.

Если Nг

Если Nг>50, то нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.

Пример 2

Рассчитать заземляющее устройство коттеджа в Беларуси. Коттедж стоит на глинистой почве, следовательно удельное сопротивление грунта p=40 Ом*м. Для заземления используется арматура диаметром 12 мм и длиной 2 метра.

Решение

По таблице 1 – Rз=4

По таблице 2 – р=40 Ом*м

По таблице 3 – Кс=1,6

Электроды будут размещаться в ряд, поэтому по таблице 4 прикинем количество вертикальных электродов, например 10 шт. Мв=0,62
Глубина забивания всех электродов от поверхности земли – 0,7 метра, плюс к этому половина длины двухметрового электрода и следовательно t’=1,7 метра.

Найдем количество вертикальных электродов

Если Nв>10, то нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.

По таблице 4 прикинем количество вертикальных электродов, итого 15 шт. Мв=0,56

Если Nв

Пойдем другим путем и из штырей сварим каркас, закопав его на 0,8 метра под землю. Так получаются горизонтальные заземлители.

По таблице 1 – Rз=4

По таблице 2 – р=40 Ом*м

По таблице 3 – Кс=1,6

Глубина забивания всех электродов от поверхности земли – 0,7 метра, плюс к этому половина длины двухметрового электрода и следовательно t’=1,7 метра

Прикинем количество горизонтальных электродов, например 30 шт. по таблице 6, Мг=0,24

Если Nг>30, то нужно увеличить Мг, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.

По таблице 6 прикинем количество горизонтальных электродов, например 50 шт. Мг=0,21

Если Nг

Заземление учитывает свойство Земли проводить электричество. Электроды для заземления делают обычно из стали. Сталь со временем ржавеет и разрушается, и заземление пропадает. Процесс этот необратим, но можно использовать стальные стержни, покрытые цинком. Цинк тоже металл, но он плохо подвержен ржавлению до тех пор, пока слой цинка есть. Когда со временем цинк вымывается или стирается механическими способами, например, при забивании электродов в твердую почву камни могут ободрать покрытие, тогда скорость коррозии увеличится вдвое. Иногда используют специальные электроды с покрытием из меди.

Стержни для заземления можно брать те, которые использовались как арматура для бетона фундамента. Красить или покрывать смолистыми составами их нельзя – смола выступит как изолятор и заземления не будет вообще. Чем длиннее стержни, тем меньше их понадобится для заземления, но тем труднее их забить в почву. Поэтому вначале нужно выкопать траншею глубиной 1 метр. Забить в траншею кусок арматуры, предварительно заточенный, чтобы он выглядывал из дна траншеи не более 20 сантиметров. Следом через 2 метра забивают следующую арматуру и так далее по расчету. Следом на дно траншеи кладут арматуру и приваривают ее ко всем забитым штырям. Место сварки необходимо обмазать битумом для влагоизоляции. Это делается потому, что арматуру толщиной 12 миллиметров будет гнить в земле очень долго, а вот место сварки по площади относительно небольшое, но самое ответственное.

После забивания всех электродов можно провести эксперимент. Из дома вытягиваем удлинитель. Источник напряжения должен приходить со столба от подстанции. Использовать для проверки автономный источник типа генератора нельзя – не будет замкнутой цепи. На удлинителе находим фазу и подключаем один провод от лампочки, а вторым проводом прикасаемся к обваренным электродам. Если лампочка светится, то измеряем напряжение между фазным проводом и заземленными электродами, напряжение должно быть 220 В, а вот светиться лампочка должна достаточно ярко. Также можно измерить ток через лампочку в 100 Вт. Если ток примерно 0,45 А, все в порядке, но если ток значительно меньше – следует добавить заземляющих стержней.

Нужно добиться нормального свечения лампочки и тока в пределах нормы. После этого места сварки заливают битумом и выводят кусок арматуры из траншеи, прикрепив его к дому. После этого траншею можно засыпать. Выведенный кусок арматуры нужно приварить к электрическому распределительному щиту в коттедже. От щита уже развести медными кабелями все точки.

Основной величиной, которая вводится в расчет заземления и от которой зависят конструкции заземления, является удельное сопротивление грунта. Этот важнейший параметр, говорит об уровне «электропроводности» земли в роли проводника, то есть как хорошо будет идти в этой среде электрический ток от заземлителя.

Грунт – это пористое дисперсионное тело , состоящее из трех основных частей: твердой , жидкой (свободная и связанная вода) и газообразной . Структура грунта схематически показана на рисунке ниже.

1 – твердые частицы, 2 – связанная вода, 3 – свободная вода, 4 – газообразная составляющая

Земля – достаточно плохой проводник, ее проводимость в тысячи раз ниже, проводимости воды или металлов. Удельное сопротивление грунта – это физическая величина, характеризующая сопротивление грунта протеканию электрического тока, простыми словами – этим параметром мы делаем выводы о электропроводности грунта в качестве проводника при прокладке заземления.

– это сопротивление, оказоваемое различными веществами земли (грунта) в виде куба с размерами 1×1×1 метр, к которому подключены измерительные электроды к противоположным сторона куба. За физическую единицу объемного удельного сопротивления считают Ом на метр (международное обозначение Омм ).

Значение удельного сопротивления грунта это исходный и главный физический параметр для осуществления расчетов сопротивления заземления. Чем выше это значение, тем больше заземлителей потребуется, чтобы добиться требуемого значения сопротивления заземления. При расчете любого заземляющего устройства необходимо знать точное значение этого араметра в конкретном месте, где будем подключать заземление.

Данный параметр грунта зависит от большого числа внешних факторов: температуры, влажности, состава, структуры и уплотненности грунта, времени года, присутствия солей, щелочных и кислотных остатков.

На основе различных геодезических исследований, проводимых в верхних слоях грунта, можно сделать вывод о том, что электрическая составляющая структуры земли носит выраженный вид слоев, которые имеют совершенно различное сопротивление с достаточно определенными горизонтальными границами. Причем удельное сопротивление в горизонтальном направлении практически одинаковое и изменяется несущественно. При этом верхний слой земли подвергается интенсивным сезонным изменениям, из-за сильных температурных колебаний, а так же от количества попадающей в почву влаги. Другие факторы, влияют менее выражено. Наибольшее значение удельного сопротивления наблюдается в зимнее время года , когда грунт промерзает, и летом – при высыхании последнего. Самым высоким значением обладают как раз на вечномерзлые грунты в зоне мерзлоты. У воды в переходном состоянии из жидкого в твердое практически не идут процессы передачи заряда. На рисунке ниже представлен график зависимости удельного сопротивления грунта от значения температуры, на котором все выше сказанное, очень хорошо видно:

Характерно, что при снижении окружающей температуры всего до -5° Цельсия, значение удельного сопротивления увеличивается в 8 раз. Не менее важное значение, при расчетах заземления имеет и уровень влажности – при его даже незначительном падении у некоторых типов грунтов (пески, глина и суглинок) удельное сопротивление увеличивается в разы. Примеры этого, как раз, приводится в таблице ниже.

Точное и правильное измерение удельного сопротивления грунта позволяет существенно снизить затраты при монтаже заземления. Так, нет необходимости устанавливать лишние заземлители. Для получения правильного результата измерения необходимо осуществлять в течение всего года, как минимум по разу в течение каждого временного сезона. Гораздо чаще все замеры проводят в конце весны – начала лета, возможное увеличение сопротивления учитывают, вводя различные повышающие коэффициенты, смотри таблицу ниже.

Для измерения можно использовать прибор МС-08 или его аналоги. В основу работы положен принцип магнитоэлектрического логометра. В приборе имеются две рамки – одна подсоединена как вольтметр, вторая – амперметр. Эти обмотки, при одномоментном включении, создают на ось измерительного прибора воздействия, имеющие прямо противоположные направления. В результате этого противодействия – отклонение стрелки прибора будет прямо пропорционально значению сопротивления. Шкала измерительного устройства проградуирована в омах. В МС-08 источником напряжения при проведении измерений выступает генератор (Г) постоянного тока, который приводится в движение за счет вращения ручкой. Также имеется выпрямитель (Вп) и прерыватель (П).

При включение питания на крайние электроды между средними появится разность напряжений U . Для однородного грунта значение U будет прямо пропорционально току I и удельному сопротивлению ρ и обратно пропорционально расстоянию между электродами а .

откуда следует, что удельное сопротивление определяется так:

ρ = 2πaU/I . или из соотношений ρ = 2πaR

Чем выше расстояние между электродами, тем больший объем земли охватывается , генерируемым токовыми электродами. Изменяя значение а можно увидеть зависимость значения удельного сопротивления грунта от этого параметра. Для однородной земли значение ρ будет практически везде одинаковым.

Для увеличения точности проводимых измерений важно грамотно расположить на поверхности грунта измерительные щупы. При этом следует соблюдать следующие принципы :
Щтыри нужно хорошо почистить от грязи, оставшейся от предыдущих измерений. Засохшая грязь сильно увеличивает полученное значение
Щупы монтируются в землю строго вертикально по прямой линии, на равном расстоянии друг от друга
Растояние между измерительными щупами должно быть минимум в пять раз больше, чем глубина, на которую забиты щупы
Измерительные щупы желательно вдавливать или забивать в грунт – это даст хороший контакт с землей. Вкручивать стержни не советую – при этом между электродом и землей появляется воздушная прослойка, вносящая погрешность в результат измерений

Измерения необходимо осуществлять в отдалении от металлоконструкций и трубопроводов, которые могут влиять на погрешность и точность.

Приблизительное значение удельного сопротивления можно вычислить с помощью метода пробного электрода. В нем измерительный электрод погружают вертикально в грунт, чтобы над землей оставалось всего 60-70 см, после чего с помощью прибора МС-08 осуществляют замер сопротивления электрода. После чего делают коррекцию полученных данных, используя приближенные значения сопротивления вертикальных значений (смотри таблицу ниже), в результате находя приближенное значение. Измерение лучше всего проводить в двух-трех местах и за рабочее значение принять среднее значение.

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.

 

 

 

11. Оформление результатов измерений

 

По результатам проверки составляется протокол испытаний.

 

Электролаборатория Краснодар. Электролаборатория Краснодарский край

 

Удельное сопротивление — Aquaread

Удельное сопротивление воды — это мера способности воды противостоять электрическому току, которая напрямую зависит от количества растворенных в воде солей. Вода с высокой концентрацией растворенных солей будет иметь низкое удельное сопротивление, и наоборот. Удельное сопротивление измеряется в Ом. Когда соли растворяются в воде, образуются свободные ионы. Эти ионы способны проводить электрический ток. Примеры растворенных солей, которые можно найти в воде и которые снижают удельное сопротивление воды, включают: кальций, хлорид, магний, калий и, конечно же, натрий.В таблице ниже показаны некоторые примеры уровней удельного сопротивления для различных типов воды.

Тип воды	Приблизительное удельное сопротивление в Ом (Ом)
Чистая вода	20 000 000
Дистиллированная вода	500 000
Дождевая вода	20 000
Водопроводная вода	1000 — 5000 Ом
Солоноватая речная вода	200
Прибрежная морская вода	30
Открытая морская вода	20–25

Зачем использовать измеритель удельного сопротивления для испытания воды?

Измеритель удельного сопротивления воды — полезный инструмент для тестирования удельного сопротивления.Удельное сопротивление является жизненно важным показателем, когда требуется сверхчистая вода, например, для использования во все большем числе лабораторных и промышленных процессов. В полевых условиях датчик удельного сопротивления воды используется как часть процесса проверки качества воды, наряду с другими параметрами, такими как растворенный кислород и pH. Мониторинг удельного сопротивления воды можно также использовать для тестирования грунтовых вод, например, для проверки загрязнения от фильтрата со свалок или для исследования загрязнения в озерах, реках и приливных устьях.

Наблюдая за сопротивлением в воде в течение некоторого времени, можно составить представление о нормальном диапазоне удельного сопротивления в конкретном водоеме. Использование этих знаний может помочь в выявлении аномалий, которые могут указывать на попадание загрязнителя в воду. В водных экосистемах каждый организм имеет определенный диапазон толерантности, и если сопротивление воды выйдет за пределы этого диапазона, это может разрушить экосистему и потребовать много времени для восстановления.

Оборудование для измерения удельного сопротивления Aquaread

Aquaread разрабатывает и производит оборудование для испытания воды и измерители сопротивления воды, подходящие как для портативных, так и для стационарных применений. Мы производим многопараметрическое оборудование для контроля качества воды, стандартным параметром которого является удельное сопротивление. Удельное сопротивление измеряется с помощью измерений электропроводности и температуры. Измерители удельного сопротивления воды Aquaread — это лишь одна из функций нашего многопараметрического оборудования для проверки качества воды.

Наше оборудование состоит из датчиков с набором электродов, которые измеряют различные параметры. Электроды для растворенного кислорода и электропроводности объединены в один. Между электродами подается напряжение. В зависимости от сопротивления воды будет падение напряжения. Это падение измеряется и с помощью показаний температуры отображается на Aquameter, который используется вместе с нашими Aquaprobes, в качестве сопротивления.

Чтобы учесть тот факт, что на удельное сопротивление сильно влияет температура, оборудование для измерения удельного сопротивления Aquaread регулирует значение удельного сопротивления в зависимости от температуры пробы воды, чтобы отобразить значение, нормированное на 25 градусов C.Удельное сопротивление можно измерить в диапазоне от 5 Ом · см до 1 МОм · см с точностью +/- 1% от показаний или 1 Ом · см, если больше.

Для портативных приложений у нас есть Aquaprobe AP-2000, Aquaprobe AP-5000 и AquaPlus Optical DO / EC system. Эти устройства для тестирования воды были спроектированы так, чтобы быть очень прочными и портативными, что позволяет проводить точечный мониторинг в нескольких местах. Aquameter позволяет выполнять геотегирование данных, чтобы их можно было просматривать в Google Планета Земля. Для долгосрочного использования у нас есть Aquaprobe AP-7000 с инновационным методом самоочистки, который позволяет осуществлять постоянный мониторинг в течение продолжительных периодов времени.

Начните мониторинг с Aquaread

Если вам нужна дополнительная информация о измерителях TDS и другом оборудовании для измерения общего содержания растворенных твердых веществ или о мониторинге качества воды в целом, пожалуйста, свяжитесь с нами. Щелкните здесь, чтобы увидеть наш ассортимент.

Сезонный ход удельного сопротивления грунта и поправочный коэффициент

12 октября 2017 г., Публикуется в статьях: EE Publishers, статьях: Vector.

Кристи Томас, Eskom

Удельное сопротивление грунта является одним из основных факторов, влияющих на конструкцию земной сетки, и измеряется для определения фактического значения in situ для грунта при преобладающих погодных условиях.

Удельное сопротивление почвы является одним из основных факторов, влияющих на конструкцию заземляющей сети. Он определяется как сопротивление между противоположными гранями куба грунта с длиной сторон 1 м [1]. Это значение выражается в омметре (Ом · м).

Данные удельного сопротивления почвы используются в расчетах для оценки повышения потенциала земли в системе заземления в условиях замыкания на землю, что позволяет определять ступенчатый, контактный и передаточный потенциалы [2]. Удельное сопротивление почвы, которое является мерой того, насколько почва сопротивляется потоку электричества, зависит не только от типа почвы, но также от температуры, влажности, содержания соли и плотности [3].

Таблица 1: Времена года в Южной Африке.

Сезон	Месяц
Лето	декабрь — февраль
Осень	март — май
Зима	июнь — август
Пружина	сентябрь — ноябрь

Колебания удельного сопротивления почвы оказывают значительное влияние на характеристики большинства систем заземления, влияя как на величину сопротивления земли, так и на повышение потенциала земли, а также на ступенчатый и контактный потенциалы [4].Хорошая система заземления необходима для обеспечения безопасности операторов и надежной работы управляющего оборудования в энергосистеме [5].

Удельное сопротивление почвы измеряется для определения фактического значения для грунта на месте при преобладающих погодных условиях. Сезонные колебания также будут влиять на удельное сопротивление почвы, в первую очередь из-за изменений влажности почвы [2]. Хотя известно, что удельное сопротивление почвы ежегодно изменяется в зависимости от сезонных изменений, нет никаких поправочных коэффициентов для использования в Южной Африке.Следовательно, необходимо определить набор сезонных поправочных коэффициентов удельного сопротивления почвы.

Практические ограничения ограничивают разработку набора применимых на национальном уровне поправочных коэффициентов, и единственный поправочный коэффициент не может применяться на национальном уровне.

Для целей настоящего исследования были выбраны два набора траверсов на территории Megawatt Park Eskom в Саннингхилле, Йоханнесбург. Этот сайт был выбран исходя из простоты доступа и стоимости. Разные составы почвы дают разное среднее удельное сопротивление, но влажность оказывает большое влияние на значение удельного сопротивления почвы [12].В этой статье мы анализируем изменение удельного сопротивления почвы из-за сезонных изменений.

Рис. 1: Площадка 1.

Сезонное влияние на удельное сопротивление грунта

Удельное сопротивление почвы является одним из важных ключевых параметров при проектировании системы заземления, так как сопротивление заземляющей сети зависит от удельного сопротивления почвы.

Удельное сопротивление почвы зависит не только от влажности, но и от содержания солей, растворенных веществ, пористости почвы и температуры почвы [7].Удельное сопротивление почвы широко варьируется в зависимости от региона из-за различий в типе почвы и меняется в зависимости от сезона из-за колебаний содержания электролитов в почве и температуры.

Удельное сопротивление почвы может изменяться с высокими значениями удельного сопротивления в сухой сезон и более низкими значениями во время влажного сезона. Удельное сопротивление почвы сильно различается по всему миру и меняется в зависимости от сезона.

Из-за изменчивости удельного сопротивления почвы стандарты IEC требуют, чтобы сезонные колебания удельного сопротивления почвы учитывались при проектировании системы передачи [14].Исследования показывают, что удельное сопротивление почвы резко снижается в сезон дождей, когда влажность составляет менее 15% от веса почвы. Однако эффект становится незначительным, когда влажность превышает 22% [5], [6].

Рис. 2: Площадка 2.

Удельное сопротивление почвы увеличивается очень медленно при понижении температуры с 25 ° C до 0 ° C. Ниже 0 ° C содержание влаги в почве начинает замерзать, а сопротивление возрастает зимой [5], [8], [10]. Исследования показывают, что удельное сопротивление почвы изменяется в десять и более раз в районах, где почва промерзает.Это может привести к значительно более высоким значениям в зимний период.

Замерзание, как и высыхание, увеличивает удельное сопротивление на один-два порядка, но эффект обычно ограничивается верхним поверхностным слоем глубиной 0,1–1 м [9]. Летом верхний слой становится сухим, поэтому сопротивление этого слоя увеличивается.

В Южной Африке системы заземления устанавливаются в самых разных типах почв и геологических условиях, и большинство районов подвержено целому ряду климатических условий.Удельное сопротивление почвы обычно измеряется на участке с нуля на стадии проектирования. Эти данные удельного сопротивления грунта будут использоваться в расчетах для оценки повышения сетевого потенциала системы заземления в условиях замыкания на землю, что позволяет определять ступенчатый, контактный и передаточный потенциалы [4].

Климат ЮАР

Южная Африка расположена между двумя океанами, Атлантическим и Индийским, в субтропической зоне южного полушария. Здесь более широкий климатический климат, чем в большинстве других стран Африки к югу от Сахары, и здесь более низкие средние температуры, чем в других странах в этом диапазоне широт, поскольку большая часть внутренних районов, включая место проведения этого исследования, находится на более высокой высоте.

Рис. 3: Изменение удельного сопротивления почвы в течение года при разном расстоянии зонда на участке 1.

Зимние температуры могут достигать точки замерзания на больших высотах, но в прибрежных регионах, особенно в Восточной Капской провинции, они самые умеренные. На погоду также влияет Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНСО). В Южной Африке много солнечного света, количество осадков составляет примерно половину среднего мирового уровня, увеличивается с запада на восток, а на северо-западе есть полупустынные районы. В то время как Западный Кейп имеет средиземноморский климат с зимними осадками, на большей части страны выпадают летние осадки.Сезонный календарь для Южной Африки показан в таблице 1.

В Южной Африке нет четырех разных сезонов. По всей стране переходные сезоны осень и весна, как правило, очень короткие. Середина лета в январе и середина зимы в июле [13].

Материалы и методы

Это исследование проводилось с декабря 2015 года и продлится до ноября 2017 года. Использовался традиционный четырехэлектродный метод (метод Веннера).Измерения проводились в двух выбранных местах при расстоянии между зондами 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20; 30; 40; и 50 м. Измерения проводились в соответствии с рекомендациями стандарта [1].

Рис. 4: Билогарифмическое представление измерений.

Для целей измерения были выбраны два участка — сравнение измерений и исправление ошибок. Участок 1 (см. Рис. 2), открытый участок, покрытый травой, а участок 2 (см. Рис. 3) — песчаный, с синими деревьями резины вокруг, которые отрицательно влияют на удержание влаги.В этом исследовании влияние геологии, температуры и влажности не отслеживается, и основное внимание уделяется только разным временам года.

Результаты

Ежемесячные измерения удельного сопротивления грунта проводились в течение одного года. Были выбраны два перпендикулярных перехода длиной 150 м на каждую площадку. Измерения двух траверсов на участке 1 очень хорошо коррелировали друг с другом по сравнению с измерениями на участке 2. Разница в измерениях двух траверсов на участке 2 может быть объяснена наличием и ростом деревьев синих смол, которые влияют на удержание влага неблагоприятно.Среднее значение измерений на переходах 1 и 2 на площадке 1 для разных расстояний между зондами за период с декабря 2015 года по ноябрь 2016 года показано в таблице 2.

Таблица 2: Среднее удельное сопротивление грунта за год на участке 1.

Расстояние до зонда	декабрь 2015	Янв 2016	Февраль 2016	марта 2016	Апрель 2016	мая 2016	июн 2016	июл 2016	августа 2016	сен 2016	Октябрь 2016	ноя 2016
0,5 м	686,44	353,59	664,45	578,37	804,25	535,64	725,71	730,42	683,30	734,19	489,93	424,27
1 метр	535,96	294,68	468,73	256,67	405,58	411,55	485,69	564,54	469,98	457,42	444,85	321,70
2 мес.	381,39	287,14	355,63	247,87	316,04	336,15	381,39	415,32	388,93	269,93	390,19	277,09
3 мес.	368,41	315,82	366,44	304,14	327,04	355,60	402,06	426,00	410,92	263,52	399,61	296,79
4 мес.	383,53	331,63	380,26	296,06	342,31	359,15	397,60	419,47	421,85	275,45	401,37	330,12
5 мес.	355,47	328,61	369,77	294,21	372,12	349,03	371,49	384,53	386,10	230,91	373,38	327,51
10 м	276,46	275,83	301,91	273,00	307,88	277,40	286,20	280,54	303,16	181,58	300,34	280,54
15 метров	273,32	266,25	272,38	272,85	317,62	363,80	276,62	281,80	291,23	197,45	281,33	275,20
20 м	302,22	299,08	327,98	307,25	386,42	303,48	309,76	313,53	319,19	237,44	363,17	305,99
30 м	371,62	358,42	368,51	360,87	452,39	365,49	378,40	376,99	382,93	290,38	410,92	362,76
40 м	390,56	368,19	385,16	380,64	408,28	386,29	400,24	405,01	410,04	290,79	406,02	370,58
50 м	402,60	355,79	390,66	375,11	432,13	402,75	407,15	421,76	433,07	280,86	397,88	351,39
Среднее значение	394,00	319,59	387,65	328,92	406,00	370,53	401,86	418,33	408,39	309,16	388,25	327,00
Медиана	376,50	322,22	369,14	300,10	379,27	361,47	389,49	410,17	399,48	272,69	398,75	324,61
SD	115,00	34,94	99,83	90,19	134,43	64,29	117,31	124,50	102,00	150,42	56,23	44,68
CV	29,19	10,93	25,75	27,42	33,11	17,35	29,19	29,76	24,98	48,66	14,48	13,66

Графическое представление этой информации представлено на рис.4. Измерения, представленные двухлогарифмическим графиком, показаны на рис. 5.

Анализ

Для анализа выбраны средние измерения переходов 1 и 2 с площадки 1 (см. Таблицу 2). Результаты этих измерений дают нам более широкую картину изменения удельного сопротивления почвы в зависимости от сезона. В среднем наблюдается изменение удельного сопротивления почвы на 22%.

Было обнаружено, что максимальное сопротивление было достигнуто в июле / августе (зима), а минимальное — в сентябре (весна).Кроме того, наблюдается, что удельное сопротивление почвы, измеренное для расстояний между зондами 0,5; 1 и 2 м (верхний слой) гораздо более изменчивый по сравнению с большими расстояниями между зондами (нижний слой). Вариации удельного сопротивления более выражены в верхнем слое, чем в нижнем.

Рис. 5: Степень изменения удельного сопротивления почвы.

Результаты исследования показывают, что удельное сопротивление почвы на верхней поверхности изменяется более значительно в разные сезоны. Графическое представление минимальных и максимальных значений, измеренных за год для заданных расстояний между зондами, показано на рис.6. Он показывает, что вариация удельного сопротивления почвы верхнего слоя почвы более чем в четыре раза выше, чем у нижнего слоя почвы.

Из таблицы 2 можно сделать вывод, что на участке существует несколько слоев почвы, каждый из которых отличается удельным сопротивлением.

Таблица 3: Полученные поправочные коэффициенты удельного сопротивления почвы.

	Расстояние между зондами (м)	15 декабря	16 января	16 февраля	16 марта	16 апреля	16 мая	16 июня	16 июля	16 августа	16 сентября	16 октября	16 ноября
Верхний слой	0,5	1,17	2,27	1,21	1,39	1,00	1,50	1,11	1,10	1,18	1,10	1,64	1,90
	1	1,05	1,92	1,20	2,20	1,39	1,37	1,16	1,00	1,20	1,23	1,27	1,75
	2	1,09	1,45	1,17	1,68	1,31	1,24	1,09	1,00	1,07	1,54	1,06	1,50
Нижний ярус	3	1,16	1,35	1,16	1,40	1,30	1,20	1,06	1,00	1,04	1,62	1,07	1,44
	4	1,10	1,27	1,11	1,42	1,23	1,17	1,06	1,01	1,00	1,53	1,05	1,28
	5	1,09	1,17	1,04	1,31	1,04	1,11	1,04	1,00	1,00	1,67	1,03	1,18
	10	1,11	1,12	1,02	1,13	1,00	1,11	1,08	1,10	1,02	1,70	1,03	1,10
	15	1,33	1,37	1,34	1,33	1,15	1,00	1,32	1,29	1,25	1,84	1,29	1,32
	20	1,28	1,29	1,18	1,26	1,00	1,27	1,25	1,23	1,21	1,63	1,06	1,26
	30	1,22	1,26	1,23	1,25	1,00	1,24	1,20	1,20	1,18	1,56	1,10	1,25
	40	1,05	1,11	1,06	1,08	1,00	1,06	1,02	1,01	1,00	1,41	1,01	1,11
	50	1,08	1,22	1,11	1,15	1,00	1,08	1,06	1,03	1,00	1,54	1,09	1,23
СРЕДНЕЕ		1,14	1,40	1,15	1,38	1,12	1,20	1,12	1,08	1,09	1,53	1,14	1,36
Нормализованный		1,06	1,30	1,07	1,28	1,04	1,11	1,04	1,00	1,01	1,42	1,06	1,26
Средний верхний слой		1,10	1,88	1,19	1,76	1,24	1,24	1,12	1,03	1,15	1,29	1,33	1,72
Нормализованный		1,07	1,82	1,16	1,70	1,20	1,33	1,09	1,00	1,12	1,25	1,29	1,67
Средний нижний слой		1,16	1,24	1,14	1,26	1,08	1,14	1,12	1,08	1,10	1,61	1,08	1,24
Нормализованный		1,07	1,15	1,05	1,17	1,00	1,05	1,04	1,02	1,00	1,49	1,00	1,15

Отклонения удельного сопротивления грунта от среднего значения также указывают на наличие многослойного грунта.
Из этого анализа очевидно, что необходима разработка набора сезонных поправочных коэффициентов удельного сопротивления почвы. Поправочный коэффициент — это любая математическая корректировка, которая должна применяться для учета отклонений в образце или методе измерения [11].

Поправочный коэффициент

Поправочные коэффициенты взяты из проведенных измерений. В свете того факта, что удельное сопротивление грунта, измеренное для верхней поверхности, намного более изменчиво, отдельные поправочные коэффициенты выводятся для верхнего и нижнего слоя.Верхний слой включает расстояния между зондами от 0,5 до 2 м, а нижний слой — от 3 до 50 м. Высокое значение удельного сопротивления для каждого расстояния между зондами было принято равным 1 о.е. а остальное преобразовано в эту единицу в соотношении.

Поправочные коэффициенты были получены для каждого расстояния / глубины зонда (см. Таблицу 3), поэтому математическая корректировка позволила учесть измерения, выполненные в другие месяцы. Отдельные поправочные коэффициенты выводятся для верхнего и нижнего слоев почвы на основании наблюдения, что сезонное влияние на эти слои различно (см. Таблицу 4).

Таблица 4: Сезонный поправочный коэффициент удельного сопротивления почвы (Gauteng).

	Погодные / грунтовые условия	Верхний слой (0,5 м, 1 м, 2 м)	Нижний ярус (от 3 м до 50 м)
декабрь	Солнечно / сухо	1,07	1,07
Январь	Солнечно, дождливо / сухо	1,82	1,15
Февраль	Пасмурно, дождь / сухо	1,16	1,05
марта	Солнечно / сухо и роса	1,70	1,17
Апрель	Солнечно, жаркое / сухое	1,20	1,00
мая	Солнечно, холодно / сухо	1,33	1,05
июнь	Солнечно, дождь, холодно / сухо	1,09	1,04
июля	Солнечно, дождь, холодно / влажно	1,00	1,02
августа	Солнечно, тепло / сухо	1,12	1,00
сентябрь	Солнечно, жарко / сухо, жестко	1,25	1,49
Октябрь	Солнечно, дождь, жарко, влажно / влажно	1,29	1,00
ноября	Солнечно, влажно, жарко / сухо	1,67	1,15

Благодарности

Автор благодарит Теунуса Марэ за его постоянную поддержку, предоставленную измерительную аппаратуру и воду, а также следующих коллег из Eskom: Браама Гроенвальда; Рой Хаббард; Абдулла Кака; Алувани Мавхунху; Кассандра Найду; Касуэлл Макумбила; Дэвид Штрейхер; Эрик Платжи; Фредда Молузи; Дженис Аткинсон; Ходани Мусехане; Надя Махомад; Нкулулеко Мазибуко; Пайойо Бухосини; Раджив Рампал; Шафан Челлия; Шиверн Сингх и Йолан Мудли.

Эта статья основана на докладе, представленном на симпозиуме и выставке Earthing Africa 2017, и публикуется здесь с разрешения.

Список литературы

[1] Т. Марэ: «Тестирование удельного сопротивления грунта для подстанций», Eskom, 240-96393507, август 2015 г.
[2] IEEE Std 80-2000, Руководство IEEE по безопасности при заземлении подстанции, IEEE, Нью-Йорк, США.
[3] JA Laver и H Griffiths: «Изменчивость грунтов при измерениях и характеристиках системы заземления», Revue des Energies Renouvelables: Power Engineering, стр.57 — 61, 2001.
[4] IEEE Std 81-2012, Руководство IEEE по измерению удельного сопротивления земли, импеданса земли и потенциалов земной поверхности системы заземления, IEEE, Нью-Йорк, США.
[5] М.Г. Унде и Б.Е. Кушаре: «Влияние сезонных колебаний удельного сопротивления почвы на безопасность систем заземления подстанций», Труды пятой Международной конференции по достижениям в новейших технологиях в области связи и вычислений, Канада, стр. 173-182, Сентябрь 2013 г.
[6] Дж. Хе, Б. Чжан, П Кан, Р. Зенг и Б. Чжан: «Характеристики разрушения мерзлого грунта при ударе молнии», IEEE Transactions on power supply, Vol.23 No. 4, pp. 2216-2223, 2008.
[7] IEEE Std. 142 — 2007, Рекомендуемая практика IEEE для заземления промышленных и коммерческих энергосистем, IEEE, Нью-Йорк, США.
[8] Н. Мохамад, А. Хаддад и Х. Гриффитс: «Характеристики систем заземления грунтов с низким удельным сопротивлением», IEEE Transactions on power supply, Vol. 21, pp. 2039–2047, 2006.
[9] F Болонья: «Влияние сезонных колебаний на заземление линий электропередачи», техническое обновление EPRI 1019955, декабрь 2010 г.
[10] З. Чик и Т. Ислам: «Исследование химических влияние на характеристики уплотнения почвы посредством электропроводности », International Journal of Electrochemical Science, Vol.6, pp. 6733–6740, 2011.
[11] www.ehow.com/facts_7268119_ Correctionfactor_.html, по состоянию на 3 апреля 2017 г.
[12] JT Afa и CM Anaele: «Сезонные колебания удельного сопротивления почвы и температуры почвы в Штат Байелса », Американский журнал инженерных и прикладных наук, Vol. 3 No. 4, pp. 704 — 709, 2010.
[13] www.gov.za/about-sa/ geography-and-Climate, по состоянию на 3 апреля 2017 г.
[14] SANS 61936-1, Энергетические установки, превышающие 1кВ переменного тока — часть 1: Общие правила, SABS, Претория.

Свяжитесь с Кристи Томас, Eskom, thomasc @ eskom.co.za

Статьи по теме

Портал ресурсов правительства ЮАР по коронавирусу COVID-19

Постановлениями министерства предлагается 13813 МВт новых построек ГЭС, ни Eskom

Настало время для южноафриканской национальной ядерной компании Necsa

Разбираясь со слоном в комнате, это Эском…

Интервью с министром полезных ископаемых и энергетики Гведе Манташе

инженеров-испытателей — строительно-монтажные и консультационные услуги более 50 лет!

Коррозионные почвы

Причины, последствия и смягчение последствий

Хоссейн Арбаби

TESTING ENGINEERS, INC.

Почвы, как и любая среда, могут быть коррозионными. Если бы мы использовали почву только для посадки цветов и деревьев, нам, вероятно, было бы не все равно, но в нынешнем виде грязь под нашими ногами поддерживает искусственные конструкции всех видов, и большая часть нашей коммунальной инфраструктуры похоронена в ней. Хотя воздействие коррозионного грунта может вызвать разрушение конструкции и финансовое бремя, смягчающие меры, принимаемые во внимание при проектировании и строительстве, а также понимание коррозионного потенциала в конкретном грунте могут минимизировать эти проблемы.

Начало строительного проекта может включать выемку грунта, насыпь, добавление модификаторов почвы, обезвоживание — любое количество процессов, которые предназначены для подготовки участка к работе. Но каковы факторы, которые способствуют коррозионному потенциалу почвы? Аэрация, влажность (и / или время увлажнения), температура, pH и удельное сопротивление являются основными показателями. Ниже приводится более подробное описание того, каким образом каждый из вышеперечисленных факторов влияет на коррозионную активность почвы.

Аэрация Определяется как количество воздуха, задержанного в почве. Аэрация является важным фактором коррозии, так как она влияет на скорость удержания воды и испарения. Хорошо аэрированная почва более предпочтительна с точки зрения (низкой) коррозионной активности, потому что это обычно приводит к более низкому удержанию воды и более высокой скорости испарения. Размер и градация частиц в почве играет важную роль в определении степени аэрации. Обычно желательны песчаные почвы, так как относительно крупные частицы обеспечивают лучшую аэрацию и способствуют более быстрому испарению после того, как в почву была внесена вода.Быстрый способ классифицировать почвы по степени их аэрации — исследовать их цвет. Красноватые, коричневые или желтые почвы указывают на хорошую аэрацию, а серая — на плохую.

pH (кислотность) — Почвы могут иметь широкий диапазон кислотности, достигая от 2,5 до 10. Поскольку уровень pH 5 или ниже может привести к экстремальной скорости коррозии и преждевременной точечной коррозии металлических предметов, нейтральный pH составляет около 7 наиболее желательно, чтобы свести к минимуму этот потенциал повреждения.На собственный уровень pH почвы также могут влиять осадки.

Содержание влаги и удельное сопротивление Содержание влаги является более важным фактором коррозионной активности почвы, чем любая другая переменная. Поскольку вода является одним из трех компонентов, необходимых для электрохимической коррозии (два других — кислород и металл), коррозия не произойдет, если почва полностью высохнет. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что повышенное содержание влаги снижает удельное сопротивление почв, что, в свою очередь, увеличивает их коррозионный потенциал.Обратите внимание, что когда достигается точка насыщения почвы, дополнительная влажность практически не влияет на удельное сопротивление.

Взаимосвязь между удельным сопротивлением почвы, конкретным классом почвы и стойкостью к коррозии оцинкованной стали представлена ​​в следующей таблице.

Класс почвы	Коррозионная стойкость в	Удельное электрическое сопротивление, Вт -см
Сэнди	Отлично	6,000 10,000
Суглинки	Хорошо	4,500 6,000
Глина	Ярмарка	2,000 4,500
Торф / навоз	Плохо	0 2,000

И наоборот, соотношение между удельным сопротивлением грунта и потенциалом коррозии в стали без покрытия показано в таблице ниже.

Классификация сопротивления стали без покрытия	Удельное сопротивление почвы, Вт -см	Потенциал коррозии
Низкая	0–2000	Тяжелая
Среднее	2000–10000	Умеренный
Высокая	10000–30000	Мягкая
Очень высокий	> 30000	Нет

Температура Температура влияет на удельное сопротивление почвы и, как следствие, на коррозионный потенциал.По мере приближения температуры почвы к 0 C удельное сопротивление почвы (для данного содержания влаги) постепенно увеличивается. Однако по мере того, как температура продолжает снижаться, происходит быстрое увеличение удельного сопротивления с соответствующим уменьшением коррозионного потенциала в почве.

Другими факторами, которые могут повлиять на коррозионную активность почв, являются уровни сульфатов и солей. Обычно почвы считаются умеренно коррозионными, если уровни сульфатов и хлоридов ниже 200 и 100 PPM, соответственно, для почв с уровнем pH от 5 до 10 и удельным сопротивлением более 3000 Ом-см.

ПРИМЕР

Введение

Мы все видели новости о прорывах водопровода, которые всегда происходят на крупных перекрестках прямо в час пик! Движение ограничено. Бизнес потерян, миллионы галлонов воды потрачены впустую, а тысячи и тысячи долларов потрачены на устранение ущерба.Наши подземные коммуникации постоянно подвергаются коррозии, и в некоторых случаях отказы являются результатом сочетания коррозии и внешних сил. В следующем тематическом исследовании описывается исследование разрушения подземной чугунной трубы, которая треснула из-за такой комбинации.

Обнаружены утечки из подземной чугунной трубы диаметром 8 дюймов, проложенной 15 лет назад. Чтобы исправить ситуацию, были сняты и заменены 40 футов трубы.Сообщается, что типичное рабочее давление в трубопроводе составляет 125 фунтов на квадратный дюйм. В нашу лабораторию были переданы три фрагмента трубы для оценки. Также был представлен образец почвы с участка, прилегающего к трубе.

Наблюдения

Фрагменты трубок были визуально исследованы и сфотографированы в нашей лаборатории. Ниже показаны общие виды интерьера и экстерьера типичной секции, фото 1 и 2, соответственно.Темные пятна на внешней стороне трубы представляют собой характерную для чугуна форму коррозии, известную как графитизация. Более подробно об этом будет сказано в следующем разделе. Химический состав и микроструктура материала трубы были проанализированы и оказались совместимыми с чугуном с типичными уровнями пористости.

Фото 1 Фото 2

Фото 3 — увеличенный вид трубы снаружи.Это показывает степень потери металла рядом с поверхностью излома. Из визуальных наблюдений очевидно, что потеря металла ограничена внешней стороной трубы, в то время как внутри были обнаружены признаки коррозии от слабой до умеренной.

Фото 3

Фото 4

Типичная поверхность излома с серьезной потерей толщины стенки трубы из-за коррозии графитацией изображена на фото 4.Шероховатое шлифование поперечного сечения с таким же типом коррозии по всей стенке трубы (темная область, обозначенная стрелкой) представлено на Фото 5.

Фото 5

Поскольку первичная коррозия и последующая потеря сечения были внешними, были исследованы свойства почвы в отношении коррозионной активности. Образец почвы имел сероватый оттенок, что указывало на плохую аэрацию и потенциально высокую коррозионную активность.Прямое измерение pH почвы показало значение 4,5, что указывает на кислую почву. Кроме того, прямые испытания грунта на удельное сопротивление с использованием четырехштырькового метода Веннера показали значение удельного сопротивления 1800 Вт-см, что поместило грунт в категорию коррозионных.

Анализ коррозионных отложений на внешней стороне трубы с помощью энергодисперсионного рентгеновского излучения (EDX) показал высокую концентрацию серы в дополнение к меньшему количеству хлора. Фотография 6 представляет собой типичный EDX-спектр, представляющий все найденные элементы.

Фото 6

Обсуждение

Интересен сам механизм коррозии. Серый чугун используется для изготовления труб из-за присущей ему устойчивости к коррозии. Это сопротивление в значительной степени обусловлено графитовой матрицей, которая образуется в процессе литья и переплетается с матрицей из чистого железа. Графитизационная коррозия возникает, когда подвергается воздействию железа, окружающего графит.Пористая графитовая матрица остается нетронутой в виде черных пятен на поверхности трубы. Этот механизм коррозии, характерный для серого чугуна, может создавать ложный вид структурно прочного материала. К сожалению, пористый графит имеет небольшую прочность и делает трубу склонной к растрескиванию при низких внешних напряжениях.

Как указывалось ранее, коррозия (графитизация) в почвенной среде является функцией аэрации, влажности, температуры, pH и удельного сопротивления.Растворенные компоненты в почве также могут способствовать скорости коррозии. В этом случае измеренное низкое удельное сопротивление и низкий pH соответствуют коррозионной почве. Как только начинается утечка, содержание влаги в почве повышается, что значительно увеличивает коррозионный потенциал окружающей среды. Кроме того, сера, присутствующая на внешних поверхностях секции трубы, является убедительным признаком того, что на коррозию также влияют микробиологические факторы. Сера или соединения серы в почве могут поддерживать рост сульфатредуцирующих или окисляющих серу бактерий, которые, в свою очередь, могут создавать химические условия, вызывающие графитизацию.

Как и в случае с атмосферной коррозией, степень повреждения из-за проблем с почвой может сильно отличаться в относительно близких условиях. Это может быть связано с конкретными условиями в почве, допускающими дифференциальный дренаж, аэрацию, кислотность и / или удельное сопротивление.

Заключение

Химический состав фрагментов типичен для материала труб из чугуна, поэтому дефекты материала не являются вероятной причиной отказов.Чугуны по своей природе хрупкие и более чувствительны к разрушению, чем деформируемые материалы. Основываясь на значительной коррозии и потере материала на внешней стороне трубы, трещина, скорее всего, возникла в области с уменьшенным поперечным сечением и могла быть вызвана внутренними силами (давление воды) или некоторой внешней силой, включая, но не ограничиваясь близлежащими строительными работами, расширением и сжатием почвы, эрозией и / или оседанием почвы, окружающей трубу.

Существует несколько методов предотвращения коррозии заглубленных труб, хотя большинство из них применимы только перед установкой трубопровода.Для существующих подземных труб наиболее экономичным методом минимизации или устранения коррозии является катодная защита. Катодная защита включает использование расходуемых магниевых или цинковых анодов, соединенных с материалом трубы, который действует как катод. В агрессивных средах анод подвергается коррозии, сохраняя катод (материал трубы). С помощью этого метода можно эффективно защитить как заменяемые участки трубы, так и существующие трубы.

Мы рекомендовали нашему клиенту обратиться в фирму, которая специализируется на катодной защите подземных труб для предотвращения дальнейшей коррозии.

[email protected]

9.3 Удельное сопротивление и сопротивление — University Physics Volume 2

Задачи обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Различия между сопротивлением и удельным сопротивлением
• Определите термин проводимость
• Опишите электрический компонент, известный как резистор
• Укажите взаимосвязь между сопротивлением резистора и его длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением.
• Укажите взаимосвязь между удельным сопротивлением и температурой

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока.Все такие устройства создают разность потенциалов и называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В , которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на свободные заряды, вызывая ток. Величина тока зависит не только от величины напряжения, но и от характеристик материала, через который протекает ток. Материал может сопротивляться потоку зарядов, и мера того, насколько материал сопротивляется потоку зарядов, известна как удельное сопротивление .Это удельное сопротивление грубо аналогично трению между двумя материалами, которые сопротивляются движению.

Удельное сопротивление

Когда к проводнику прикладывается напряжение, создается электрическое поле E → E →, и заряды в проводнике ощущают силу, создаваемую электрическим полем. Полученная плотность тока J → J → зависит от электрического поля и свойств материала. Эта зависимость может быть очень сложной. В некоторых материалах, включая металлы при данной температуре, плотность тока приблизительно пропорциональна электрическому полю.В этих случаях плотность тока можно смоделировать как

где σσ — удельная электропроводность. Электропроводность аналогична теплопроводности и является мерой способности материала проводить или передавать электричество. Проводники имеют более высокую электропроводность, чем изоляторы. Поскольку удельная электропроводность σ = J / Eσ = J / E, единицы равны

. σ = [Дж] [Э] = А / м2В / м = АВ · м. σ = [Дж] [Э] = А / м2В / м = АВ · м.

Здесь мы определяем единицу, называемую ом с греческим символом омега в верхнем регистре, ΩΩ.Устройство названо в честь Георга Симона Ома, о котором мы поговорим позже в этой главе. ΩΩ используется, чтобы избежать путаницы с числом 0. Один Ом равен одному вольту на ампер: 1Ω = 1V / A1Ω = 1V / A. Таким образом, единицы электропроводности равны (Ом · м) -1 (Ом · м) -1.

Электропроводность — это внутреннее свойство материала. Другим внутренним свойством материала является удельное сопротивление или удельное электрическое сопротивление. Удельное сопротивление материала — это мера того, насколько сильно материал противостоит прохождению электрического тока.Символ удельного сопротивления — строчная греческая буква ро, ρρ, а удельное сопротивление — величина, обратная удельной электропроводности:

.

Единицей измерения удельного сопротивления в системе СИ является ом-метр (Ом · м) (Ом · м). Мы можем определить удельное сопротивление через электрическое поле и плотность тока,

Чем больше удельное сопротивление, тем большее поле необходимо для создания заданной плотности тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем больше плотность тока, создаваемого данным электрическим полем. Хорошие проводники обладают высокой проводимостью и низким удельным сопротивлением.Хорошие изоляторы обладают низкой проводимостью и высоким удельным сопротивлением. В таблице 9.1 приведены значения удельного сопротивления и проводимости для различных материалов.

Материал	Электропроводность, σσ (Ом · м) −1 (Ом · м) −1	Удельное сопротивление, ρρ (Ом · м) (Ом · м)	Температура Коэффициент, αα (° C) -1 (° C) -1
Проводники
Серебро	6.29 × 1076,29 × 107	1,59 × 10–81,59 × 10–8	0,0038
Медь	5,95 × 1075,95 × 107	1,68 × 10–81,68 × 10–8	0,0039
Золото	4,10 × 1074,10 × 107	2,44 × 10–82,44 × 10–8	0,0034
Алюминий	3,77 × 1073,77 × 107	2,65 × 10–82,65 × 10–8	0,0039
Вольфрам	1,79 × 1071,79 × 107	5.60 × 10–85,60 × 10–8	0,0045
Утюг	1,03 × 1071,03 × 107	9,71 × 10–89,71 × 10–8	0,0065
Платина	0,94 × 1070,94 × 107	10,60 × 10-810,60 × 10-8	0,0039
Сталь	0,50 × 1070,50 × 107	20,00 × 10–820,00 × 10–8
Свинец	0,45 × 1070,45 × 107	22,00 × 10–822,00 × 10–8
Манганин (сплав Cu, Mn, Ni)	0.21 × 1070,21 × 107	48,20 × 10-848,20 × 10-8	0,000002
Константан (сплав Cu, Ni)	0,20 × 1070,20 × 107	49,00 × 10–849,00 × 10–8	0,00003
Меркурий	0,10 × 1070,10 × 107	98,00 × 10-898,00 × 10-8	0,0009
Нихром (сплав Ni, Fe, Cr)	0,10 × 1070,10 × 107	100,00 × 10–8100,00 × 10–8	0,0004
Полупроводники [1]
Углерод (чистый)	2.86 × 1042,86 × 104	3,50 × 10–53,50 × 10–5	−0,0005
Углерод	(2,86–1,67) × 10–6 (2,86–1,67) × 10–6	(3,5–60) × 10–5 (3,5–60) × 10–5	−0,0005
Германий (чистый)		600 × 10-3600 × 10-3	-0,048
Германий		(1-600) × 10-3 (1-600) × 10-3	-0,050
Кремний (чистый)		2300	−0.075
Кремний		0,1−23000,1−2300	-0,07
Изоляторы
Янтарь	2,00 × 10–152,00 × 10–15	5 × 10145 × 1014
Стекло	10−9−10−1410−9−10−14	109−1014109−1014
Люцит	<10-13 <10-13	> 1013> 1013
Слюда	10-11-10-1510-11-10-15	1011−10151011−1015
Кварц (плавленый)	1.33 × 10–181,33 × 10–18	75 × 101675 × 1016
Резина (твердая)	10-13-10-1610-13-10-16	1013−10161013−1016
Сера	10-15 10-15	10151015
Тефлон TM	<10-13 <10-13	> 1013> 1013
Дерево	10-8-10-1110-8-10-11	108−1011108−1011

Стол 9.1 Удельное сопротивление и проводимость различных материалов при 20 ° C [1] Значения сильно зависят от количества и типов примесей.

Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления. У проводников наименьшее удельное сопротивление, а у изоляторов наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление. Проводники имеют разную, но большую плотность свободных зарядов, тогда как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут двигаться.Полупроводники являются промежуточными, имеют гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладают свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников находят применение в современной электронике, о чем мы поговорим в следующих главах.

Проверьте свое понимание 9,5

Проверьте свое понимание Медные провода обычно используются для удлинителей и домашней электропроводки по нескольким причинам.Медь имеет самый высокий рейтинг электропроводности и, следовательно, самый низкий рейтинг удельного сопротивления среди всех недрагоценных металлов. Также важна прочность на разрыв, где прочность на разрыв является мерой силы, необходимой для того, чтобы подтянуть объект к точке, где он сломается. Прочность материала на разрыв — это максимальная величина растягивающего напряжения, которое он может выдержать перед разрушением. Медь имеет высокий предел прочности на разрыв, 2 × 108 Нм22 × 108 Нм2. Третья важная характеристика — пластичность. Пластичность — это мера способности материала вытягиваться в проволоку и мера гибкости материала, а медь обладает высокой пластичностью.Подводя итог, можно сказать, что проводник является подходящим кандидатом для изготовления проволоки, по крайней мере, с тремя важными характеристиками: низким удельным сопротивлением, высокой прочностью на разрыв и высокой пластичностью. Какие еще материалы используются для электромонтажа и в чем их достоинства и недостатки?

Температурная зависимость удельного сопротивления

Вернувшись к Таблице 9.1, вы увидите столбец «Температурный коэффициент». Удельное сопротивление некоторых материалов сильно зависит от температуры. В некоторых материалах, таких как медь, удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.Фактически, в большинстве проводящих металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Повышение температуры вызывает повышенные колебания атомов в решетчатой ​​структуре металлов, которые препятствуют движению электронов. В других материалах, таких как углерод, удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Во многих материалах зависимость является приблизительно линейной и может быть смоделирована с помощью линейного уравнения:

ρ≈ρ0 [1 + α (T − T0)], ρ≈ρ0 [1 + α (T − T0)],

9,7

, где ρρ — удельное сопротивление материала при температуре T , αα — температурный коэффициент материала, а ρ0ρ0 — удельное сопротивление при T0T0, обычно принимаемое как T0 = 20.00 ° CT0 = 20,00 ° C.

Отметим также, что температурный коэффициент αα отрицателен для полупроводников, перечисленных в Таблице 9.1, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения ρρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление

Теперь рассмотрим сопротивление провода или компонента.Сопротивление — это мера того, насколько сложно пропустить ток через провод или компонент. Сопротивление зависит от удельного сопротивления. Удельное сопротивление является характеристикой материала, используемого для изготовления провода или другого электрического компонента, тогда как сопротивление является характеристикой провода или компонента.

Для расчета сопротивления рассмотрим участок проводящего провода с площадью поперечного сечения A , длиной L и удельным сопротивлением ρ.ρ. Батарея подключается к проводнику, обеспечивая на нем разность потенциалов ΔVΔV (Рисунок 9.13). Разность потенциалов создает электрическое поле, которое пропорционально плотности тока, согласно E → = ρJ → E → = ρJ →.

Фигура 9,13 Потенциал, обеспечиваемый батареей, прикладывается к сегменту проводника с площадью поперечного сечения A и длиной L .

Величина электрического поля на участке проводника равна напряжению, деленному на длину, E = V / LE = V / L, а величина плотности тока равна току, деленному на поперечную площадь сечения, J = I / A.J = I / A. Используя эту информацию и вспоминая, что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем видеть, что напряжение пропорционально току:

E = ρJVL = ρIAV = (ρLA) I.E = ρJVL = ρIAV = (ρLA) I.

Сопротивление

Отношение напряжения к току определяется как сопротивление R :

Сопротивление цилиндрического сегмента проводника равно удельному сопротивлению материала, умноженному на длину, деленную на площадь:

R≡VI = ρLA.R≡VI = ρLA.

9.9

Единицей измерения сопротивления является ом, ОмΩ. Для заданного напряжения чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Резисторы

Обычным компонентом электронных схем является резистор. Резистор можно использовать для уменьшения протекания тока или обеспечения падения напряжения. На рисунке 9.14 показаны символы, используемые для резистора в принципиальных схемах цепи. Два обычно используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-см.») И Международной электротехнической комиссией (IEC).Обе системы обычно используются. Мы используем стандарт ANSI в этом тексте для его визуального распознавания, но отметим, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что упрощает чтение.

Фигура 9,14 Обозначения резистора, используемого в принципиальных схемах. (а) символ ANSI; (б) символ IEC.

Зависимость сопротивления от материала и формы

Резистор можно смоделировать как цилиндр с площадью поперечного сечения A и длиной L , изготовленный из материала с удельным сопротивлением ρρ (Рисунок 9.15). Сопротивление резистора R = ρLAR = ρLA.

Фигура 9.15 Модель резистора в виде единого цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A . Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь его поперечного сечения A , тем меньше его сопротивление.

Наиболее распространенным материалом для изготовления резистора является углерод.Углеродная дорожка намотана на керамический сердечник, к нему прикреплены два медных провода. Второй тип резистора — это металлопленочный резистор, который также имеет керамический сердечник. Дорожка сделана из материала оксида металла, который имеет полупроводниковые свойства, аналогичные углеродным. Опять же, в концы резистора вставляются медные провода. Затем резистор окрашивается и маркируется для идентификации. Резистор имеет четыре цветные полосы, как показано на рисунке 9.16.

Фигура 9,16 Многие резисторы имеют вид, показанный на рисунке выше.Четыре полосы используются для идентификации резистора. Первые две цветные полосы представляют собой первые две цифры сопротивления резистора. Третий цвет — множитель. Четвертый цвет обозначает допуск резистора. Показанный резистор имеет сопротивление 20 × 105 Ом ± 10% 20 × 105 Ом ± 10%.

Сопротивление может быть разным. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 1012 Ом 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 105 Ом 105 Ом, в то время как сопротивление человеческого сердца составляет около 103 Ом 103 Ом.Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10-5 Ом10-5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления при низких температурах. Как мы видели, сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит.

Пример 9,5

Плотность тока, сопротивление и электрическое поле для токоведущего провода

Рассчитайте плотность тока, сопротивление и электрическое поле медного провода длиной 5 м и диаметром 2.053 мм (калибр 12), пропускающий ток I = 10 мА I = 10 мА.

Стратегия

Мы можем рассчитать плотность тока, сначала найдя площадь поперечного сечения провода, которая составляет A = 3,31 мм2, A = 3,31 мм2, и определив плотность тока J = IAJ = IA. Сопротивление можно найти, используя длину провода L = 5,00 мл = 5,00 м, площадь и удельное сопротивление меди ρ = 1,68 · 10-8 Ом · м · м · м = 1,68 · 10-8 Ом · м, где R = ρLAR = ρLA. Удельное сопротивление и плотность тока можно использовать для определения электрического поля.

Решение

Сначала рассчитываем плотность тока: J = IA = 10 × 10−3A3.31 × 10−6m2 = 3,02 × 103Am2.J = IA = 10 × 10−3A3,31 × 10−6m2 = 3,02 × 103Am2.

Сопротивление провода

R = ρLA = (1,68 × 10–8 Ом · м) 5,00 м3,31 × 10–6 м2 = 0,025 Ом. R = ρLA = (1,68 × 10–8 Ом · м) 5,00 м3,31 × 10–6 м2 = 0,025 Ом.

Наконец, мы можем найти электрическое поле:

E = ρJ = 1,68 × 10–8 Ом · м (3,02 × 103Am2) = 5,07 × 10–5Vm. E = ρJ = 1,68 × 10–8 Ом · м (3,02 × 103Am2) = 5,07 × 10–5Vm.

Значение

Исходя из этих результатов, неудивительно, что медь используется для проводов, проводящих ток, потому что сопротивление довольно мало. Обратите внимание, что плотность тока и электрическое поле не зависят от длины провода, но напряжение зависит от длины.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R0R0 прямо пропорционально ρ.ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρLAR = ρLA, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R имеет ту же температурную зависимость, что и ρ.ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) ρ.) Таким образом,

R = R0 (1 + αΔT) R = R0 (1 + αΔT)

9.10

— это температурная зависимость сопротивления объекта, где R0R0 — исходное сопротивление (обычно принимаемое равным 20,00 ° C) 20,00 ° C), а R — сопротивление после изменения температуры ΔT.ΔT. Цветовой код указывает сопротивление резистора при температуре T = 20,00 ° CT = 20,00 ° C.

Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (рисунок 9.17). Один из наиболее распространенных термометров основан на термисторе, полупроводниковом кристалле с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Фигура 9,17 Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

Пример 9,6

Расчет сопротивления

Хотя следует соблюдать осторожность при применении ρ = ρ0 (1 + αΔT), ρ = ρ0 (1 + αΔT) и R = R0 (1 + αΔT) R = R0 (1 + αΔT) для температурных изменений более 100 ° C 100 ° C , для вольфрама уравнения достаточно хорошо работают при очень больших изменениях температуры.Вольфрамовая нить накала при 20 ° C20 ° C имеет сопротивление 0,350 Ом 0,350 Ом. Каким будет сопротивление при повышении температуры до 2850 ° C 2850 ° C?

Стратегия

Это прямое применение R = R0 (1 + αΔT) R = R0 (1 + αΔT), поскольку исходное сопротивление нити накала задается как R0 = 0,350ΩR0 = 0,350Ω, а изменение температуры составляет ΔT = 2830 ° CΔT. = 2830 ° С.

Решение

Сопротивление более горячей нити накала R получается путем ввода известных значений в приведенное выше уравнение: R = R0 (1 + αΔT) = (0.350 Ом) [1+ (4,5 × 10−3 ° C) (2830 ° C)] = 4,8 Ом.R = R0 (1 + αΔT) = (0,350 Ом) [1+ (4,5 × 10−3 ° C) ( 2830 ° C)] = 4,8 Ом.

Значение

Обратите внимание, что сопротивление изменяется более чем в 10 раз, когда нить накала нагревается до высокой температуры, а ток через нить зависит от сопротивления нити и приложенного напряжения. Если нить накаливания используется в лампе накаливания, начальный ток через нить накала при первом включении лампы будет выше, чем ток после того, как нить накала достигнет рабочей температуры.

Проверьте свое понимание 9,6

Проверьте свое понимание Тензодатчик — это электрическое устройство для измерения деформации, как показано ниже. Он состоит из гибкой изолирующей основы, поддерживающей рисунок из проводящей фольги. Сопротивление фольги изменяется по мере растяжения основы. Как меняется сопротивление тензодатчика? Влияет ли тензодатчик на изменение температуры?

Пример 9,7

Сопротивление коаксиального кабеля

Длинные кабели иногда могут действовать как антенны, улавливая электронные шумы, которые являются сигналами от другого оборудования и приборов.Коаксиальные кабели используются во многих приложениях, которые требуют устранения этого шума. Например, их можно найти дома через кабельное телевидение или другие аудиовизуальные соединения. Коаксиальные кабели состоят из внутреннего проводника с радиусом riri, окруженного вторым внешним концентрическим проводником с радиусом roro (рисунок 9.18). Пространство между ними обычно заполнено изолятором, например полиэтиленовым пластиком. Между двумя проводниками возникает небольшой ток радиальной утечки.Определите сопротивление коаксиального кабеля длиной L .

Фигура 9,18 Коаксиальные кабели состоят из двух концентрических жил, разделенных изоляцией. Они часто используются в кабельном телевидении или других аудиовизуальных средствах связи.

Стратегия

Мы не можем напрямую использовать уравнение R = ρLAR = ρLA. Вместо этого мы смотрим на концентрические цилиндрические оболочки толщиной dr и интегрируем.

Решение

Сначала мы находим выражение для dR , а затем интегрируем от riri до roro, dR = ρAdr = ρ2πrLdr, R = ∫rirodR = ∫riroρ2πrLdr = ρ2πL∫riro1rdr = ρ2πLlnrori.dR = ρAdr = ρ2πrLdr, R = ∫rirodR = ∫riroρ2πrLdr = ρ2πL∫riro1rdr = ρ2πLlnrori.

Значение

Сопротивление коаксиального кабеля зависит от его длины, внутреннего и внешнего радиусов, а также удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника. Поскольку это сопротивление не бесконечно, между двумя проводниками возникает небольшой ток утечки. Этот ток утечки приводит к ослаблению (или ослаблению) сигнала, передаваемого по кабелю.

Проверьте свое понимание 9,7

Проверьте свое понимание Сопротивление между двумя проводниками коаксиального кабеля зависит от удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника, длины кабеля и внутреннего и внешнего радиуса двух проводников.Если вы разрабатываете коаксиальный кабель, как сопротивление между двумя проводниками зависит от этих переменных?

Измерение удельного сопротивления / проводимости очищенной воды

Большинство лабораторных систем очистки воды содержат измеритель удельного сопротивления или проводимости и ячейку для контроля уровня чистоты воды. Удельное сопротивление обратно пропорционально проводимости, и любой из них может использоваться для недорогого контроля ионной чистоты воды. Удельное сопротивление или проводимость воды — это мера способности воды сопротивляться или проводить электрический ток.Способность воды противостоять или проводить электрический ток напрямую зависит от количества ионного материала (солей), растворенного в воде. Растворенный ионный материал обычно называют общим растворенным твердым веществом или TDS. Вода с относительно высоким TDS будет иметь низкое удельное сопротивление и высокую проводимость. Обратное верно для воды с низким TDS.

Стандарт для контроля чистоты воды по электрическому сопротивлению называется удельным сопротивлением с поправкой на 25 ° C или R-25.Удельное сопротивление для этой цели основано на сопротивлении электрического тока между двумя квадратными пластинами размером 1 см, расположенными на расстоянии 1 см друг от друга, при измерении при 25 ° C. Пространство между пластинами — куб размером 1 см. Наибольшее сопротивление | Ячейки или зонды проводимости предназначены для использования в линейных или настольных системах и имеют форму, подходящую для измерения в трубе или химическом стакане. Поэтому большинство датчиков имеют круглую форму и имеют кодированный множитель, чтобы компенсировать различную форму и расстояние по сравнению со стандартной формой.

Этот множитель называется константой ячейки и используется для корректировки или компенсации датчика по отношению к стандарту. Наибольшее сопротивление | Измерители электропроводности позволяют запрограммировать постоянную ячейки в измерителе для повышения точности показаний.

Удельное сопротивление | кондуктометры также будут измерять температуру. Это необходимо для того, чтобы измеритель мог отображать удельное сопротивление | проводимость с поправкой на 25 ° C. Во время измерения воды или раствора измеряются как сопротивление | проводимость, так и температура.Поскольку удельное сопротивление | проводимость изменяются с температурой, измеритель должен иметь возможность корректировать разницу температур. Например, удельное сопротивление раствора будет уменьшаться с повышением температуры. Электропроводность увеличится с повышением температуры. Чтобы обеспечить универсальное сравнение показаний удельного сопротивления | проводимости, температура раствора должна быть приведена к стандартной температуре. Стандарт для большинства применений — 25 ° C. Следовательно, комбинация измерительных ячеек должна обеспечивать компенсацию температуры выше и ниже 25 ° C.Обычно после измерения удельного сопротивления | проводимости и температуры отображается скорректированное сопротивление | проводимость на основе внутренних вычислений, запрограммированных в измерителе. Многие измерители позволяют отключать температурную компенсацию, чтобы соответствовать требованиям качества (действующим USP) или стандартам калибровки.

Удельное сопротивление абсолютно чистой воды составляет 18,2 (округлено) МОм × см при 25 ° C или 0,055 микросименс / см. Вода этого качества должна измеряться в потоке (замкнутая система), чтобы предотвратить влияние атмосферных условий на показания.Поскольку вода забирается из системы очистки воды, имеющей чистоту 18,2 МОм × см, двуокись углерода из атмосферы немедленно поглощается раствором. Двуокись углерода реагирует с водой, образуя в растворе угольную кислоту.

Угольная кислота диссоциирует в воде с образованием противоионов, которые проводят электрический ток.

Это снизит удельное сопротивление воды до уровня ниже 8 или 10 МОм × см менее чем за минуту.

Как упоминалось ранее, удельное сопротивление 18.2 МОм × см (миллион Ом) при 25 ° C считаются абсолютно чистой водой. Это учитывает только растворенные ионные примеси, обычно присутствующие в воде. Органические материалы, обнаруженные в воде, не могут быть обнаружены напрямую по удельному сопротивлению | проводимость. Анализ общего органического углерода (TOC) или хроматографический метод необходим для проверки воды на наличие этого типа общих или специфических загрязнителей.

Природные или муниципально очищенные воды будут содержать бесконечный диапазон TDS. Некоторые источники воды могут иметь TDS ниже 50.0 ppm или более 800,0 ppm. Тип растворенного материала, обнаруженного в водопроводе, также может быть разным. Обычно питьевая вода содержит определенное количество кальция, магния и натрия с противоионами, такими как карбонаты, сульфаты и хлориды. Эти материалы образуются в результате контакта воды с горными породами и минералами, обнаруженными в земной коре. Когда вода проходит через кору, эти материалы растворяются и переносятся в реки, озера и водохранилища, используемые для распределения питьевой воды. Проще говоря, хлорид натрия (поваренная соль NaCl) растворяется в воде с образованием диссоциированных ионов.

То же самое произойдет и с другими минеральными солями по мере их растворения. Эти минеральные соли позволяют воде проводить электрический ток. Следовательно, удельное сопротивление или проводимость можно использовать для оценки количества TDS в данном водопроводе. Следует отметить, что TDS может значительно отличаться от любого источника. Например, образец воды, имеющий удельное сопротивление 4000 Ом × см, будет содержать около 125,0 ppm TDS. Образец с удельным сопротивлением 600 Ом × см будет иметь TDS около 835.0 промилле. Таким образом, по удельному сопротивлению можно довольно быстро и недорого оценить TDS.

Источник: Sartorius Stedim Biotech GmbH

Устойчивость к заземлению. Сопротивление заземляющего устройства

Выполняет весь комплекс электрических измерений, результаты которых передаются в контролирующие органы: Энергонадзор, Ростехнадзор, пожарные инспекторы. Мы прошли государственную аккредитацию и имеем свидетельство установленного образца. Протоколы, выданные нашей организацией, имеют силу юридического документа.У нас есть все необходимые средства измерений. Наши специалисты обладают необходимой квалификацией и знакомы с методами электрических измерений. Наша лаборатория всегда готова откликнуться на предложения о сотрудничестве.

Нам часто задают вопросы, каковы нормы контура заземления по ПУЭ, какие нормы контура заземления по PTEEP ? Действительно, многие вопросы, связанные с заземлением, вызывают определенные трудности у значительной части электриков.Не все, сдавшие годовой экзамен, счастливы, когда среди вопросов появляется вопрос, связанный с сетью заземления. Это касается как обычных электриков, так и инженеров-электриков.

Обычно в повседневной работе для большей части электротехнического персонала достаточно общих представлений о назначении заземления и правилах подключения частей электроустановок к заземляющей сети. Иная ситуация для энергетиков предприятий и организаций, ответственных за электрохозяйство.

При посещении предприятия представителями контролирующих органов энергетик должен предоставить им протоколы установленного образца. Такие протоколы может составить только аккредитованная электротехническая лаборатория .

Результаты измерения сопротивления заземляющих устройств должны соответствовать нормам, прописанным в ПУЭ и ПТЭЭП. Оба документа исчерпывающе регламентируют требования к заземляющим устройствам.

В дальнейшем рассмотрим вопросы, связанные с электроустановками до 1000 В:

Что касается норм сопротивления контура заземления, следует понимать, что требования ПУЭ относятся к проектируемым, вновь возводимым и реконструируемым электроустановкам.Протоколы измерений в этом случае составляются один раз в ходе приемочных работ.

В дальнейшем при эксплуатации электроустановок начинают действовать нормы ПТЭЭП. Эти правила определяют не только нормы сопротивления цепи заземляющего устройства, но и периодичность измерений. Отсылаем заинтересованного читателя к ПУЭ , п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 3 и ПТЭЭП, Приложение № 3, таблица 36 … В этих параграфах ПУЭ и ПТЭЭП содержится подробная информация о нормах сопротивления цепи заземления.

При внимательном ознакомлении с этими документами видно, что нормы, определенные обоими документами, полностью совпадают. Они отражают измерения, проведенные для контуров заземления электроустановок с различным рабочим напряжением. Нормы приведены для измерения сопротивления контура заземления с учетом подключения электродов естественного заземления и повторного заземления или без их учета. Вот сводная таблица:

Под повторным заземлением и естественным заземлением вы должны понимать метод заземления электрических установок, подключенных к сети.Например, осветительная сеть жилого дома подключена к трансформаторной подстанции. В этом случае контур заземления дома является повторным заземлением. Понятно, что измерения проводятся с подключенными потребителями и при отключении их заземляющих цепей.

Следует отметить, что методика измерений довольно сложна. Например, рекомендуется проводить измерения в летние и зимние годы, когда удельное сопротивление грунта минимально. В другое время года к результатам измерений применяются поправочные коэффициенты.К местам установки измерительных электродов предъявляются особые требования, например, к их расположению по отношению к подземным коммуникациям, металлическим трубопроводам.

Все нюансы подобных измерений могут учесть только профессионально подготовленные специалисты. По измерениям только сертифицированные средства измерений прошли государственную поверку и имеют печать Государственного аттестата.

Если вы заинтересованы в проведении различных электрических измерений, свяжитесь с нами.Сотрудничаем с заказчиками из Москвы и Московской области. Наши специалисты оперативно выезжают на место работы и в кратчайшие сроки снимают мерки. Мы ответим на все ваши вопросы, если вы обратитесь по контактам, указанным на нашем сайте.

В промышленности заземление применяют давно, в жилищном фонде начали применять относительно недавно. Правда, о заземлении много написано в Правилах электроустановок (ПУЭ). В нем четко описано, как следует проводить заземляющий контур, какие элементы в нем использовать, параметры заземляющих контуров и все остальное.Поэтому к данной системе защиты от утечки тока нужно относиться со всей ответственностью, то есть к установке, расчету и обслуживанию. Итак, заземление (ПУЭ — основа) определяет безопасность работы электрических сетей.

Термины системы заземления

Прежде чем переходить к рассмотрению правил установки заземления, необходимо обозначить термины, используемые специалистами при проведении данного вида работ.

• Во-первых, что такое заземляющее устройство? Это конструкция, состоящая из заземляющего электрода и заземляющих проводов.
• Во-вторых, что такое система заземляющих электродов? Это металлический проводник, который подключается непосредственно к земле.
• В-третьих, что такое заземляющие провода? Это система металлических проводников, соединяющих заземляющий электрод с электрооборудованием.

Обратите внимание, что заземление электроустановки искусственно вызвано преднамеренным. Есть такое понятие, как сопротивление заземляющего устройства. Фактически это сумма сопротивлений заземляющего электрода и заземляющих проводов.Если говорить о сопротивлении самого заземляющего электрода, то это напряжение относительно земли к току, проходящему по металлическому проводнику.

Искусственные и естественные заземлители

С терминами разобрались, теперь можно рассмотреть, какие проводники можно использовать в качестве заземляющего электрода. Из названия раздела становится понятно, что они могут быть как естественными, так и искусственными.

Natural включает в себя металлические системы подземных трубопроводов (водопровод, канализация, колодцы) или металлические конструкции, здания и сооружения, глубоко заделанные в землю.

Внимание! Подземные трубопроводы можно использовать в качестве естественного заземления только в том случае, если стыки труб были соединены газовой или электросваркой. Использование для этих целей нефте-, газо- и газопроводов запрещено. Это четко указано в ПУЭ.

Что касается электродов искусственного заземления, то для этого чаще всего используются металлические профили, которые вбиваются в землю на глубину от 2,5 до 3 м. Чаще всего для этих целей используют стальные уголки с шириной полки 50 мм, фитинги или трубы.Обязательное условие — оставить 10 см выступающего профиля над землей. Заземлителей должно быть четыре или три, устанавливаются они либо квадратом, либо треугольником. Выступающие концы обвязывают круглой арматурой диаметром 10-16 мм или стальной полосой шириной 30 мм. Все стыки выполняются только электросваркой.

Индикаторы сопротивления

Значения сопротивления очень важны, когда речь идет о сетях с различным напряжением.Об этом четко сказано в ПУЭ.

• В электроустановках до 1000 вольт сопротивление должно быть не более 4 Ом.
• Выше 1000 вольт — сопротивление не более 0,5 Ом.
• Если в сети используются установки и более и менее 1000 вольт, то за расчетный показатель принимается наименьшее.

Правила установки

Внимание! Все соединения системы заземления выполняются только сваркой, где два элемента или секции перекрываются.Качество такого соединения проверяют ударами килограммового молотка. Сварные стыки необходимо обработать лаком на битумной основе.

Теперь по поводу разводки заземляющих проводов. Их можно выполнять на бетонных и кирпичных конструкциях как по горизонтали, так и по вертикали. Крепление к конструкциям производится дюбелями, между которыми можно оставить расстояние:

• на прямых участках в пределах 600-1000 мм;
• на загибы и загибы не более 100 мм.

Расстояние от основания пола до места крепления должно быть 400-600 мм. Если система заземления проводов будет прокладываться во влажных помещениях, то под ними необходимо будет прокладывать прокладки толщиной не менее 10 мм.

Правила заземления трубопроводов

Заземление трубопроводов — обязательное мероприятие, закрепленное в ПУЭ. Таким образом можно повысить безопасность их эксплуатации, ведь в трубных системах накапливается статическое электричество, плюс всегда есть вероятность удара молнии в трубы.Требования правил устройства электроустановок предусматривают заземление не только внешних трубопроводов, но и внутренних (технологических и коммуникационных).

ПУЭ четко регламентирует заземление трубопроводов.

• Во-первых, трубопроводная система должна представлять собой единую непрерывную сеть, соединенную в один контур.
• Во-вторых, трубопроводы должны быть подключены к системе заземления как минимум в двух точках.

Что касается первой позиции, это не означает, что сама трубопроводная система должна быть непрерывной.Здесь будет достаточно обеспечить соединение участков или отдельных трубопроводов в единую сеть, для чего чаще всего используются так называемые межфланцевые перемычки. По сути, это обычный медный провод марки либо ПВЗ, либо ПУГВ. Крепление перемычек к трубопроводу осуществляется сваркой, болтовым соединением или устанавливается зажим заземления для труб.

Что касается второй позиции, то специалисты рекомендуют не рассыпать по всей линии технологической цепочки, а просто производить соединение в начале и конце цепи.

Заключение по теме

Обычно система заземления работает долго, особенно той ее части, которая находится внутри помещения. Но иногда приходится менять отдельные элементы или целые разделы. Переподключение и сборка линии не требует никаких других нюансов работ. Главное — плотное прилегание всех деталей друг к другу, отсутствие поломок, коррозии стыков и других изъянов.

Для того, чтобы контур заземления эффективно выполнял свои функции, необходимо использовать нормы, которые приведены в «Правилах устройства электроустановок».Они утверждены Минэнерго России приказом от 08.07.2002. Сейчас действует седьмое издание. Но перед реализацией конкретного проекта необходимо уточнить последние изменения. Поскольку далее в статье есть ссылки на этот документ, будут применяться следующие сокращения: «ПУЭ», или «Правила».

Типовые схемы заземления дома

Зачем выполнять требования

Может показаться, что строгое соблюдение Правил излишне, необходимо только для прохождения официальных проверок, сдачи объекта недвижимости в эксплуатацию.Конечно нет.

Стандарты основаны на научных знаниях и практическом опыте. … ПУЭ содержит следующую информацию:

• Формулы для расчета индивидуальных параметров защитной системы.
• Таблицы коэффициентов, которые помогут вам учесть электрические характеристики различных проводников.
• Порядок проведения испытаний и проверок.
• Специализированные организационные структуры.

Практическое применение этих стандартов поможет предотвратить поражение людей и животных электрическим током.Создание контура должно быть безупречным, в строгом соответствии с Правилами. Это снизит вероятность возникновения пожаров при авариях, поможет исключить развитие негативных процессов, способных повредить имущество.

В статье рассматриваются вопросы защиты частного дома. Таким образом, будут изучены те разделы ПУЭ, которые касаются работы с напряжением до 1000 В.

Составляющие системы

Ключевым параметром этой системы является сопротивление заземления.Сопротивление заземления должно быть настолько низким, чтобы в аварийной ситуации по этому пути протекал ток. Это обеспечит защиту в случае случайного контакта человека с живой поверхностью.

Для получения желаемого результата шасси и корпус бытовых устройств дома подключаются к главной шине заземляющего устройства, создается внутренняя цепь. К нему также подключаются металлические элементы конструкции здания, водопроводные трубы. Состав такой системы уравнивания потенциалов подробно описан в ПУЭ (п.1.7,82). Снаружи конструкции устанавливается другая часть защиты, внешний контур. Он также подключен к главной шине. Для обустройства частного дома можно использовать разные схемы. Но проще всего закопать металлические стержни в землю.

В следующем списке показаны отдельные компоненты системы и их требования:

• Провода, соединяющие утюги стиральных машин и других конечных потребителей. Они находятся внутри сетевого кабеля, поэтому требуется только надлежащая линия заземления, подключенная к розетке.В некоторых ситуациях при установке варочных панелей, духовок и другого оборудования, встроенного в мебель, требуется соединить шкафы отдельным проводом.
• В качестве общей шины можно использовать не только специальный провод, но и «естественные» жилы, например металлические каркасы зданий. Исключения и точные правила будут рассмотрены ниже. Здесь следует отметить, что этот участок прохождения тока должен быть создан таким образом, чтобы исключить механическое повреждение во время эксплуатации.
• Внешний контур частного дома создается из металлических элементов без утепления.Это увеличивает вероятность разрушения в процессе коррозии. Для уменьшения этого негативного воздействия используются цветные металлы. Места сварных стыков стальных деталей покрывают битумными смесями и другими составами аналогичного назначения.
• Фактическое сопротивление заземляющего устройства этого типа будет зависеть от характеристик почвы. Глина и сланец хорошо удерживают влагу, а песок — нет. В каменистых почвах сопротивление слишком велико, поэтому придется искать другое место для установки или еще глубже погрузить заземляющий электрод.В особо засушливые периоды для поддержания работоспособности устройства рекомендуется регулярный полив почвы.

Грунты имеют разную проводимость

Заземляющие жилы

Части внутреннего контура представляют собой изолированные провода. Их раковины окрашены (чередование зеленых и желтых продольных полос). Это решение снижает количество ошибочных действий при выполнении сборочных операций. Подробно требования изложены в разделе «Защитные провода» Правил, начиная с раздела 1.7.121.

В частности, существует методика простого расчета допустимой площади сечения изолированного проводника (без поверхностного слоя). Если фазный провод меньше или не превышает 16 мм 2, то выбираются равные диаметры. При увеличении размера используются другие пропорции.

Для точных расчетов используется формула из п. 1.7.126 ПУЭ:

/ k , где:

• S — поперечное сечение заземляющего проводника в мм 2;
• I — ток, проходящий через него при коротком замыкании;
• t — время в секундах, за которое автомат разорвет силовую цепь;
• k — специальный комплексный коэффициент.

Сила тока должна быть достаточной для работы машины за время, не превышающее пяти секунд. Для того, чтобы система рассчитывалась с определенной маржой, выбирается ближайший более крупный товар. Специальный коэффициент взят из таблиц 1.7.6., 1.7.7., 1.7.8. и 1.7.9. О правилах.

Если вы планируете использовать многожильный алюминиевый кабель, в котором один из жил является защитным, то применяются следующие коэффициенты с учетом различных изоляционных оболочек.

Таблица коэффициентов с учетом типа изоляционных оболочек

В качестве следующих элементов внутреннего контура частного дома допускается использование конструктивных элементов. Подойдет металлическая арматура, внутри которой располагается железобетонное изделие.

При использовании данного варианта обеспечивается непрерывность цепи, принимаются дополнительные меры по защите от механических воздействий … Учитываются особенности конкретной конструкции, структурные деформации, возникающие в процессе усадки.

Не допускается использование:

• Детали трубопроводных систем газоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения.
• Трубы водоснабжения металлические, если они соединены с помощью прокладок из полимеров или других диэлектрических материалов.
• Стальные гирлянды, используемые для крепления ламп, гофрированных кожухов, других недостаточно прочных проводников или изделий, которые по своим параметрам подвергаются относительно большой нагрузке.

Если используется отдельный медный провод, который не является частью кабеля электропитания, или он не находится в общей изолирующей защитной оболочке с фазными проводниками, допустима следующая минимальная площадь поперечного сечения в мм 2:

• с дополнительной защитой от механических воздействий — 2.5;
• при отсутствии таких предохранительных устройств — 4.

Этот медный проводник не застрахован от случайных механических повреждений.

Алюминий менее прочен, чем медь. Следовательно, сечение жилы из такого металла (вариант — отдельная прокладка) должно быть не меньше следующей нормы: 16 мм 2.

Каким должно быть сечение внешнего контура жилы. заземление дома можно увидеть в таблице ниже.

Сечение жил внешнего контура заземления

Проходя через внешнюю толстую стену дома, легче просверлить тонкое отверстие.Его можно армировать изнутри трубкой подходящих размеров. Медную проволоку несложно согнуть под углом, чтобы прикрепить внешний контур к стальной шине.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства определено п. 1.7.101 ПУЭ. Сводные нормы представлены в таблице ниже.

Нормы допустимого сопротивления заземляющего устройства

При подключении заземлителя к нейтрали генератора или другого источника
	2	4	8
	380	220	127
	660	380	220
На близком расстоянии от заземляющего электрода до источника тока
Сопротивление заземляющего устройства, Ом	15	30	60
Напряжение (В) в однофазной сети тока	380	220	127
Напряжение (В) в сети трехфазного тока	660	380	220

Указанные нормы действительны для случаев, когда сопротивление грунта (удельное) не превышает порогового значения R = 100 Ом на метр.В противном случае допустимо увеличить сопротивление, умножив исходное значение на R * 0,01. Конечное сопротивление заземляющего электрода не должно превышать исходное значение более чем в 10 раз.

За городом для подключения домов часто используются воздушные линии электропередачи. Поэтому уместно упомянуть правила ПУЭ, относящиеся к соответствующей ситуации. Если проводник одновременно выполняет функции защитной и нулевой (типа PEN), то на концах таких линий, в зонах присоединения потребителей, устанавливается устройство повторного заземления.Как правило, подобные действия требует выполнения энергетической компанией, но собственник дома должен произвести соответствующую проверку. Металлические части опор, закопанные в землю, используются в качестве заземляющего электрода.

Заземление воздушной ЛЭП

При выборе составных частей персональной внешней цепи, которая будет устанавливаться в земле, используются следующие стандарты ПУЭ.

Параметры комплектующих элементов внешнего контура заземления по правилам ПУЭ

Профиль изделия в сечении	Круглый (для вертикальных элементов систем заземления)	Круглый (для горизонтальный элементов системы заземление)	прямоугольный	угловой	коль- мишень (труба н.у.)
Сталь черная
Диаметр, мм	16	10			32
			100	100
Толщина стенки, мм			4	4	3,5
Сталь оцинкованная
Диаметр, мм	12	10			25
Площадь поперечного сечения, мм 2			75
Толщина стенки, мм			3		2
Медь
Диаметр, мм	12				20
Площадь поперечного сечения, мм 2			50
Толщина стенки, мм			2		2

Если повышен риск повреждения горизонтальных участков окислительными процессами, используются следующие решения:

• Площадь сечения жил превышает норму, указанную в ПУЭ.
• Изделия с гальваническим поверхностным слоем или из меди.

Траншеи с горизонтальным заземлением, засыпанные грунтом с однородной структурой, без мусора. Чрезмерный дренаж почвы способен повысить сопротивление, поэтому в летние периоды, когда длительное время нет дождя, соответствующие участки специально поливают.

При прокладке контура заземления избегайте близости трубопроводов, искусственно повышающих температуру почвы.

Каким должно быть сопротивление

Прочность металлических проводников, их электрическое сопротивление определить несложно.Если по ПУЭ должно быть определенное сопротивление, то соблюдение правил не составит особого труда. Так, например, для заземления опор ВЛ установлен ПДК 10 Ом, если эквивалентное сопротивление грунта не превышает 100 Ом * м (таблица 2.5.19.). Целостность сварных швов обеспечивается дополнительной защитой антикоррозийным слоем. При риске разрыва в процессе смещения грунта или деформации конструкции соответствующий участок изготавливается из гибкого кабеля.

Но гораздо больше проблем с землей. В этой неоднородной среде, подверженной самым разным внешним воздействиям, одно и то же значение проводимости в течение длительного времени невозможно. Именно поэтому в ПУЭ отдельный раздел посвящен заземляющим устройствам, которые устанавливаются в грунтах с повышенным сопротивлением (нормы по пп. 1.7.105. — 1.7.108.).

• Использованные металлические элементы (заземление вертикального типа) увеличенной длины. В частности, допустимо подключение к трубам, установленным в артезианских скважинах.
• Заземлители переносятся на большое расстояние от дома (не более 2000 м), где сопротивление грунта (Ом) меньше.
• В каменистых и других «сложных» породах закладываются траншеи, в которые глина или другой подходящий грунт … Там, в свою очередь, устанавливаются элементы системы заземления горизонтального типа.

Горизонтальные заземлители в системе заземления

Если удельное сопротивление грунта превышает 500 Ом на м, а создание заземляющего электрода связано с чрезмерными затратами, допускается превышение нормы заземляющих устройств не более чем на 10 раз.Для расчета используется следующая формула. Точное значение должно быть: R * 0,002. Здесь значение R представляет собой удельное эквивалентное сопротивление грунта в Ом на м.

Внутренний и внешний контур

Обычно главная шина внутри здания устанавливается внутри устройства ввода. Делать его допустимо только из стали или меди. В этом случае использование алюминия не допускается. Примите меры, чтобы не допустить беспрепятственного доступа к нему посторонних … Автобус размещается в шкафчике или в отдельном помещении.

Подключить к нему:

• металлические элементы конструкции здания;
• провод внешнего заземляющего контура;
• жилы типа PE и PEN;
• трубопроводы металлические и токопроводящие части систем водоснабжения, кондиционирования и вентиляции.

Внешний контур дома создается с учетом вышеперечисленных правил ПУЭ по системам отдельных частей. Это обеспечит необходимое минимальное сопротивление системы заземления (Ом), которого достаточно для надежной защиты… Для повторного заземления рекомендуется использовать заземлители естественного типа.

Сопротивление (Ом) заземляющего устройства четко не определено положениями ПУЭ.

Ниже приведены некоторые важные характеристики штатного заземлителя частного дома:

• Основная часть, вертикальные элементы, устанавливаются на небольшом удалении от дома с учетом параметров грунтов.
• Траншея глубиной до 0,8 м и не менее 0.К ним укладывается ширина 4 м, в которую устанавливаются горизонтальные участки цепи. Точной нормы нет, но габариты траншеи должны быть достаточными для беспрепятственного монтажа элементов.
• Вертикальные заземлители длиной до 3 м устанавливаются в углах равностороннего (по 3 м) треугольника. Эти размеры приведены в качестве примера. Точных стандартов длины нет. Есть стандарты только на максимально допустимое сопротивление защитной системы.
• Чтобы их было легче забивать в землю, концы заточены.
• Полосы крепятся к выступающим частям сварным швом.
• Траншеи засыпаны грунтом однородной структуры, не содержащим гравия.

Монтаж внешнего контура заземления частного дома

При использовании в цепи заземления болтовых соединений принимаются меры против их раскручивания. Как правило, соответствующие узлы привариваются.

Видео. Заземление своими руками

Нормы проведения испытаний изложены в главе 1.8 ПУЭ, а также в «Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП, пр. 3.1), действующих с 1.07.2003 г. на основании решения Минэнерго России (приказ от 13.01.2003г.). Осуществляется визуальный осмотр, проверяется целостность соединений. По специальной методике определяется сопротивление контура системы заземления.Измеренное значение не должно быть выше нормы (Ом). Если это условие не выполняется, используйте более длинный заземляющий электрод или другие технологии, описанные в этой статье.

Шлейф заземления дома, попробуем смонтировать самостоятельно. О том, что это такое и зачем это нужно, уже писалась статья.

Монтаж контура заземления в квартире не рассматриваю. многоэтажный дом, по той простой причине, что в многоэтажках либо есть защитный провод РЕ (третий провод у вас в квартире), либо его нет.А пытаться самостоятельно сделать защитное заземление в квартире (подключить провод к трубам отопления, к электрическому щитку на полу) — это верх глупости и беспечности!

Заземляющий контур дома представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из горизонтальных и вертикальных электродов (заземляющих электродов) — стальных уголков, полос, труб.

Заземляющие электроды контура заземления дома длиной в среднем 2-3 метра вбиваются в землю кувалдой и соединяются между собой стальной полосой сваркой.Как правило, верхние слои почвы имеют большее сопротивление, чем нижние, поэтому электроды необходимо вбивать в землю как можно глубже, но без фанатизма. Согласно ПУЭ заземляющие электроды контура заземления дома должны быть либо медными, либо стальными.

В продаже есть и готовые модульные штыревые системы заземления для частного дома, но их стоимость и установка, конечно же, будут на порядок выше, чем вы сделаете сами.

Чернозем, глина, суглинок, торф больше всего подходят для устройства контура заземления в домашних условиях.Камень и каменистый грунт не подходят для устройства контура заземления. Здесь я думаю, очевидно, что чем выше удельное сопротивление грунта, чем у каменистых и каменистых, тем большее значение будет иметь сопротивление сам контур заземления.

Контур заземления дома располагается на расстоянии не менее 1 метра от жилого помещения, но не далее 10 метров. Лучше всего располагать контур заземления дома в месте, которое чаще всего будет в тени.

Чаще всего контур заземления дома встречается в виде равностороннего треугольника, в вершины которого вбиты электроды, соединенные между собой стальной полосой.Нужно знать, что чем ближе друг к другу расположены электроды контура заземления дома, тем меньше его эффективность. Можно расположить электроды в одну линию, но в этом случае потребуется 4-5 электродов, расстояние между которыми будет 1 метр. Наименьшие габариты заземляющих электродов (заземляющих электродов) указаны в ПУЭ.

Чтобы построить контур заземления для дома, нам нужно вырыть траншею лопатой в виде равностороннего треугольника со сторонами около 3 метров, глубиной 0.6-0,7 м и шириной 0,4-0,5 метра.

Забиваем электроды (стальные уголки 40х40х5) длиной около 3 метров по вершинам треугольника контура заземления дома, но не забиваем полностью, оставляя 0,15-0,25 м над землей.

Чтобы электроды легче было засорять, их лучше заранее заточить, например, болгаркой.

Можно пробурить небольшие колодцы для заземляющих электродов контура заземления дома.

Не забудьте места сварки контура заземления дома, обработайте его специальным антикоррозийным покрытием, но ни в коем случае не краской, которая является диэлектриком и не проводит ток. Также не стоит соединять плиты с углами с помощью болтовых соединений, со временем соединение ослабевает, ржавеет, и контур заземления дома теряет свою эффективность.

Затем от ближайшей к дому вершины треугольника контура заземления укладываем стальную пластину на главную шину заземления (ГЗШ) нашего… Можно по-другому соединить контур заземления дома с ГЗШ электрощита, снимаем стальную полосу над землей например возле отмостки дома, привариваем к ней болт и подключить медную шину, либо медный гибкий провод сечением не менее 10 кв. мм.

После завершения монтажа контура заземления дома необходимо проверить правильность и качество монтажа. Для этого необходимо провести визуальный осмотр контура заземления, проверить болтовые соединения, качество сварных швов на наличие трещин и измерить сопротивление контура заземления.

Сопротивление контура заземления измеряется специальными приборами и должно быть согласно п.7.1.101 ПУЭ не более 30 Ом, как для трехфазной сети с напряжением 380 В, так и для однофазной сети. фазное напряжение 220 В, и чем меньше сопротивление контура заземления, тем лучше будет для нас. Сопротивление заземляющего контура дома измеряется летом в сухую погоду, а зимой — при максимальном промерзании грунта, т.е. когда сопротивление самого грунта максимальное.

Многие сайты, посвященные электричеству, в том числе топовые, а также инспекторы энергетического надзора, либо по незнанию, либо из своих корыстных целей, вводят людей в заблуждение, ссылаясь на значение сопротивления контура заземления в 4 Ом. Это неправда, и если внимательно прочитать требования ПУЭ, то речь идет о трансформаторах и генераторах, нейтрали которых напрямую подключены к контуру заземления. А сопротивление контура заземления частного дома будет, как я указал выше, не более 30 Ом.

Как правило, вы можете заказать измерение сопротивления и установку контура заземления частного дома в сетевой организации, предоставившей вам технические условия на подключение к электрическим сетям.

Если вы заказали частный дом, то все необходимые расчеты, наименование и параметры материалов для контура заземления дома будут указаны в проекте.

Помните, что правильно рассчитанный и установленный контур заземления дома — ваша безопасность.

Спасибо за внимание.

Заземляющие устройства

1. Проверка элементов заземляющего устройства.

Поверка должна проводиться путем проверки элементов заземляющего устройства в рамках проверки. Сечения и проводимость элементов заземляющего устройства, включая основную заземляющую шину, должны соответствовать требованиям настоящих Правил и проектным данным.

2. Проверка цепи между заземляющими проводниками и заземленными элементами.

Необходимо проверить поперечные сечения, целостность и прочность проводов, их соединений и соединений. На заземляющих проводниках, соединяющих приборы с заземлителем, не должно быть обрывов и видимых дефектов. Надежность сварки проверяют ударом молотка.

3. Проверка исправности предохранителей в электроустановках до 1 кВ.

Предохранители должны быть в исправном состоянии и соответствовать номинальному напряжению электроустановки.

4. Проверка цепи фаза — ноль в электроустановках до 1 кВ с системой TN.

Проверка выполняется одним из следующих способов:

Прямое измерение тока однофазного короткого замыкания на корпус или нейтраль защитного проводника;

Измерение импеданса цепей фаза — нулевой защитный проводник с последующим расчетом тока однофазного замыкания.

Кратность тока однофазного замыкания на землю по отношению к номинальному току предохранителя или расцепителя автоматического выключателя должна быть не менее значения, указанного в главе 3.1 ПУЭ.

5. Измерение сопротивления заземляющих устройств.

Значения сопротивления заземляющих устройств с подключенными естественными заземлителями должны соответствовать значениям, приведенным в соответствующих главах настоящих Правил и таблице 1.8.38.

Таблица 1.8.38 Предельно допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств

Тип электроустановки	Электромонтажные характеристики	Сопротивление, Ом
	Электроустановки электрических сетей с глухозаземленной и эффективно заземленной нейтралью.	0,5
1. Подстанции и распределительные пункты напряжением более 1 кВ	Электроустановки электрических сетей с изолированной нейтралью, с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.
2. Воздушные линии электропередачи напряжением более 1 кВ	Заземляющие устройства для воздушных линий (см. Также 2.5.129-2.5.131)
	с удельным сопротивлением грунта, Ом · м:	10
		15
	Более 100 до 500	20
	Более 500 до 1000	30
	Более 1000 до 5000
	Более 5000
	Устройства заземления ВЛ с ОПН на подходах к распределительным устройствам с вращающимися машинами	см. Главу 4.2
3. Электроустановки напряжением до 1 кВ	Электроустановки с источниками питания в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью (или средней точкой) источника питания (система TN):
	В непосредственной близости от нейтрали	15/30/60 **
	С учетом естественных заземлителей и повторяющихся заземлителей отходящих линий	2/4/8 **
	Электроустановки в электрических сетях с изолированной нейтралью (или средней точкой) источника питания (IT-система)	50 / ***, более 4 Ом не требуется
4.Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ	Заземлители воздушных линий с повторяющимися заземлителями PEN (PE) — провод	30

* — номинальный ток замыкания на землю;

** — соответственно при линейных напряжениях 660, 280, 220 В;

*** — полный ток замыкания на землю.

6. Измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, выполненных по нормам напряжения прикосновения).

Контактное напряжение измеряется при подключенных естественных заземлителях.

Контактное напряжение измеряется в контрольных точках, в которых эти значения определяются расчетным путем (см. Также 1.7.91).

какая электрическая проводимость воды

Удельная проводимость — это мера способности воды проводить электричество. Электропроводность — это способность материала переносить электрический ток (поток электронов). Электропроводность водного раствора вода / соль пропорциональна концентрации ионов в растворе.Дистиллированная вода имеет большую проводимость, чем чистая вода, потому что она всегда загрязнена атмосферным углекислым газом, который растворяется в воде с образованием слабого электролита — угольной кислоты. В почве электропроводность (ЕС) является мерой способности почвы проводить электрический ток. Чем больше растворенных твердых частиц, тем выше проводимость. Чтобы поместить в контекст результаты измерений, электропроводность питьевой воды обычно составляет менее 500 мкСм / см, речной воды от 50 до 1500 мкСм / см, технической воды менее 10 000 мкСм / см с морской водой обычно менее 50 000 мкСм / см [4 ].Степень электропроводности зависит от концентрации примесей. Показатель проводимости океанской воды составляет около 55 000 мкСм. 1 Программа использует три из них: Первые два подхода представляют собой простые эмпирические методы, основанные на ионной силе. 0 0 1 где EC — электрическая проводимость, а k — коэффициент преобразования, связанный с химическим составом воды. Сименс также раньше назывался mho — это величина, обратная ому, и это выводится путем обратного написания ома.Единицы электропроводности. Чем больше солей растворено в воде, тем выше ее ионное содержание или проводимость. Сименс — это мера проводимости. Можно потреблять воду с концентрацией до 3 мСм / см, хотя в большинстве случаев питьевая / водопроводная вода составляет менее 0,8 мСм / см. 1M соляная кислота, раствор аммиака, раствор гидроксида натрия и уксусная кислота… Следовательно, с увеличением количества ионов, присутствующих в жидкости, жидкость будет иметь более высокую проводимость. В почве электропроводность (ЕС) является мерой способности почвы проводить электрический ток.Иногда греческая буква γ обозначает проводимость. Электропроводность может быть намного выше, чем максимальные значения, указанные выше в разделе «Ртуть — удельное электрическое сопротивление и электрическая проводимость». ЕС измеряется в единицах, называемых Семерами на единицу площади (например, измерения проводимости связаны с… Единицами, которые мы используем для измерения ЕС, являются Сименс / см (См / см, мСм / см, мкСм / см, дСм / м). проводимость вещества на определенной площади, известная как молярная проводимость (электролитическая проводимость), измеряется в сименсах (S).Не рекомендуется измерять концентрацию гликоля по электропроводности, особенно в технологических системах, теплообменниках и т. Д. Электропроводность — это свойство качества воды, которое часто измеряется при отборе проб воды для химического анализа. Электропроводность (S) обратно пропорциональна электрическому сопротивлению (Ω): S = Ω − 1 Электропроводность обычно выражается в единицах мСм м-1. Электропроводность (ЕС) — это измерение растворенного материала в водном растворе, которое относится к способности материала проводить через него электрический ток.Стандартная единица измерения проводимости — микросименс на сантиметр. Это означает, что если вы потревожите почву или уплотните ее, объемная ЕС изменится, а ЕС поровой воды — нет. Электропроводность в среднем диапазоне (от 200 до 1000 мкСм / см)… Многие протоколы предпочитают измерять соленость. Для типичных природных вод, таких как вода ручьев и озер, значение коэффициента преобразования обычно составляет от 0,6 до 0,7, а значение 0,64 считается типичным. Абстрактный. ρ = удельное электрическое сопротивление (Ом м 2 / м, Ом м) Сопротивление проводника.Измерения проводимости связаны с… Датчики проводимости посылают электрический заряд между двумя встроенными датчиками. Электропроводность воды. Электропроводность питьевой воды — 0,005 — 0,05 См / м. Что наиболее важно для плодородия, ЭК является показателем наличия питательных веществ в почве. Все вещества обладают проводимостью … чистой воды (низкая проводимость) к концентрированным химическим потокам (высокая). Что может повлиять на проводимость. Пока это был типичный год (отсутствие случайных событий, вызывающих нерегулярную химическую активность в воде), ученый может накапливать «базовые» данные о проводимости воды.Деминерализованная вода (деминерализованная вода) — это вода, в которой удалены все соли и минералы. Электропроводность металлических твердых тел. Металлы проводят электричество в твердом состоянии, потому что валентные электроны атомов порождают подвижное «море» электронов. В группу I входят масла средней степени очистки с очень низкой электропроводностью. Интерпретировать химическую реакцию, наблюдая за проводимостью водного раствора. Электропроводность вещества определяется как «способность или мощность проводить или передавать тепло, электричество или звук».Обычная дистиллированная вода в равновесии с углекислым газом воздуха имеет проводимость примерно 10 x 10-6 Вт-1 * м-1 (20 дСм / м). Больше свободных ионов = большая проводимость. Проводимость — это проводимость вещества на определенной площади. Электропроводность — это процесс, при котором электричество проводится с использованием различных металлов. Удельное сопротивление или проводимость воды — это мера способности воды сопротивляться или проводить электрический ток. Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток.В Международной системе единиц (СИ) проводимость называется «электропроводимостью» в качестве международного стандартного термина, но вы часто можете встретить слово «проводимость», которое используется чаще. Чем выше концентрация соли, тем выше электрические показания. Таким образом, показатель электропроводности пробы воды зависит от концентрации в ней ионных примесей. Электропроводность — это мера способности водного раствора передавать электрический ток.Электропроводность основана на потоке электронов. Именно присутствие ионов в растворе позволяет раствору быть проводящим: чем больше концентрация ионов, тем больше проводимость. И наоборот, удельное электрическое сопротивление измеряет, насколько сильно материал сопротивляется прохождению электрического тока. Чистый этанол — это ионная жидкость, которая само ионизируется со скоростью, аналогичной воде. EC контролируется: EC контролируется: геологией (типы горных пород) — состав горных пород определяет химический состав почвы водораздела и, в конечном итоге, озера.Качество воды почти полностью определяет проводимость, а не гликоль. Почвы, подверженные засухе или чрезмерному увлажнению, будут демонстрировать различия в текстуре почвы, которые можно определить с помощью электропроводности почвы. Электрическая проводимость. РИСУНОК 3. В Гранд-Ривер и ее притоках хлорид обычно является тем ионом, который больше всего влияет на проводимость. Электропроводность воды Чистая вода не является хорошим проводником электричества. R5-2019-0078, Приказ о внесении изменений в требования к сбросу отходов R5-2016-0045-01, принят 5 декабря 2019 г .; № заказа.Электропроводность соединений в водных растворах Вода — хороший растворитель для многих ковалентных и ионных соединений. Электропроводность — это показатель того, насколько легко материал пропускает через себя электрический ток. Электрическая проводимость. Электропроводность на самом деле является распространенным способом контроля чистоты деионизированной воды или воды, обработанной обратным осмосом. Теплопроводность воды зависит от температуры и давления, как показано на рисунках и в таблицах ниже: Электропроводность воды увеличивается на 2-3% при повышении температуры воды на 1 градус Цельсия.Например, ученый выбирает водоем, такой как ручей, и контролирует уровень его проводимости в течение года. Электропроводность обратно пропорциональна сопротивлению, а один сименс равен одному ому, обратному величине. Соленость измеряется в частях на тысячу, при этом среднее значение для океана составляет 35 ppt. Электропроводность — это мера способности вещества проводить электрический ток. Часто бывает полезно охарактеризовать окружающую среду, например водоем, путем измерения его pH и электропроводности (ЕС).На проводимость в воде влияет присутствие неорганических растворенных твердых веществ, таких как хлорид, нитрат, сульфат и фосфат-анионы (ионы, несущие отрицательный заряд) или натрия, магния, кальция, железа, и они обладают высокой проводимостью, электропроводность почвы очень коррелирует. сильно зависит от размера частиц и текстуры почвы. Присутствие солей и других веществ обычно увеличивает электрическую проводимость масла. Средняя проводимость (от 200 до 1000 мкСм / см) составляет… Теплопроводность может быть определена как.Чистая (дистиллированная) вода является очень плохим проводником электричества, поэтому чем больше минералов растворено в воде, тем более проводящей становится вода. Когда удельное сопротивление низкое, проводимость высокая. Электропроводность была оценена как, где n — плотность протонов, а зависимость давления, аналогичная наблюдаемой экспериментально и с помощью термодинамического моделирования, была… Это электрические термины. Электропроводность воды измеряется количеством свободных ионов, присутствующих в воде. Объемная электропроводность почвы измеряет общую проводимость.Определение теплопроводности, количество тепла в единицу времени на единицу площади, которое может быть проведено через пластину единичной толщины из данного материала, при этом грани пластины отличаются на одну единицу температуры. Наиболее распространенный диапазон при измерении проводимости составляет от 0,05 микросименса (мСм / см) до 200 миллисименс (мСм / см). Измеритель электропроводности (ЕС-метр) измеряет электрическую проводимость в растворе. Он имеет множество применений в исследованиях и инженерии, обычно используется в гидропонике, аквакультуре, аквапонике и системах пресной воды для контроля количества питательных веществ, солей или примесей в воде. воды.Электропроводность образцов воды используется как индикатор того, насколько образец не содержит соли, ионов или примесей; чем чище вода, тем ниже проводимость (тем выше удельное сопротивление). Чистая вода не имеет проводимости, поэтому, если вода проводит электричество, это признак того, что в ней могут присутствовать примеси. Удельное электрическое сопротивление можно выразить как. Электропроводность обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению. Единицы измерения ЕС — Сименс / см (См / см, мСм / см, мкСм / см, дСм / м).Эта взаимосвязь между SAR и электропроводностью оросительной воды является принятой основой руководящих принципов качества оросительной воды, используемых в Калифорнии с 1985 года. Электропроводность (ЕС) также является термином, используемым для описания единицы измерения солености. Этот принцип применяется к производству в контролируемой среде, потому что чем выше концентрация солей удобрений в растворе или в субстрате, тем выше будет значение ЕС. Температура воды влияет на электрическую проводимость, так что ее значение увеличивается от 2 до 3% на 1 градус Цельсия.Электропроводность воды Тип воды Электропроводность (мкмос / см) Дистиллированная вода 0,5 — 3,0 Талый снег 2 — 42 Питьевая вода в США 30 — 1500 Пресноводные реки 100–2000 В таблице выше показаны некоторые диапазоны значений проводимости, с которыми вы можете столкнуться в полевых условиях. Датчик проводимости, также известный как зонд проводимости или линейный электрод проводимости, представляет собой аналитический прибор, который измеряет способность раствора проводить электрический ток. Электропроводность металлических твердых тел. Металлы проводят электричество в твердом состоянии, потому что валентные электроны атомов порождают подвижное «море» электронов.На электрическую проводимость или ЕС образца почвы или воды влияет концентрация и состав растворенных солей. Хотя чистая вода плохо проводит электричество, вода, содержащая определенные химические вещества или элементы в различных количествах, включая натрий, магний, кальций и хлорид, является лучшим проводником электричества. Электропроводность измеряет способность воды проводить электричество из-за наличия или отсутствия определенных ионов. (Гальванометр — это прибор для измерения расхода электрического тока.) EC контролируется: EC контролируется: геологией (типами горных пород) — Состав горных пород определяет химический состав почвы водораздела и, в конечном итоге, озера. Он имеет множество применений в исследованиях и инженерии, обычно используется в гидропонике, аквакультуре, аквапонике и системах пресной воды для контроля количества питательных веществ, солей или примесей в воде. В Википедии указана проводимость 4,8 См / м для морской воды при солености 35 г / кг (3,5%) и от 0,0005 до 0,05 См / м для питьевой воды, поэтому вы можете видеть, что диапазон может быть довольно большим.], через М. Фарука здесь, в ChemSE.) Рис. 3. Вещества, растворяющиеся в воде до электропроводности. Вода и вода под маслом. Электрическая проводимость. Вода проводит электричество, но растворенные в ней минералы (ионы) — это то, что на самом деле проводит электричество. EC — это способность чего-либо проводить электричество (в данном случае способность воды проводить электричество). С другой стороны, общая электропроводность грунта — это ЕС нетронутого насыпного грунта (почвы, воды и воздуха) и является параметром, который сообщают датчики почвы.Электропроводность измеряет способность раствора проводить электрический ток между двумя электродами. Электропроводность — это мера способности водного раствора передавать электрический ток. Уравнение имеет следующий вид: (6.8A.1) ρ = 1 σ. куда. Электропроводность (ЕС) — важное измерение, которое указывает общее количество питательных веществ, доступных вашим растениям. Электропроводность разбавленных растворов «морской воды» от 5 до 120 ° C Сайрус Г. Мальмберг (13 августа 1964 г.) Данные приведены для растворов ска-соли с концентрациями до 161 ppm (2.5 эквивалентных частей на миллион хлОТина e) в диапазоне температур от 5 до 120 ° 0. Как мы только что обсуждали, ионы являются источником электропроводности в воде, и чем больше ионов, тем выше электропроводность. Цель а. Электропроводность (и) зависит от проводимости. Для справки: водопроводная вода Беркли имеет сопротивление около 100 Ом · м и соленость около 40 частей на миллион (одна из самых чистых водопроводных сетей. Ознакомьтесь с работой измерителя ЕС, доступного в лаборатории. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма). ), κ (каппа) или γ (гамма).Электропроводность (ЕС) или удельная проводимость — полезный параметр качества воды. Когда тестер проводимости включен, это разомкнутая цепь 120 В переменного тока. Хотя чистая вода плохо проводит электричество, вода, содержащая определенные химические вещества или элементы в различных количествах, включая натрий, магний, кальций и хлорид, является лучшим проводником электричества. Таким образом, показатель электропроводности пробы воды зависит от концентрации в ней ионных примесей. Существует несколько методов расчета EC.Учащиеся оценят общее количество растворенных твердых веществ на основе измерений электропроводности. Единицы измерения — Сименс на метр [См / м] в СИ и миллимош на сантиметр [ммхо / см] в обычных единицах США. Электропроводность — это мера способности воды пропускать электрический ток. {Принимая во внимание, что оросительная вода с более низкой проводимостью будет испытывать снижение инфильтрации почвы в более общем случае при SAR в диапазоне 10. Эти два свойства полностью противоположны друг другу. Общее количество растворенных твердых веществ (TDS) и электропроводность (EC) — это два отдельных параметра.Чем выше ЕС, тем больше отрицательно заряженных участков (глины и органических частиц) должно быть в… Электропроводность обозначается символом σ и выражается в единицах СИ в сименсах на метр (См / м). Когда питательные вещества растворяются в воде, они расщепляются на ионы. Наиболее распространенный диапазон при измерении проводимости составляет от 0,05 микросименса (мСм / см) до 200 миллисименс (мСм / см). Удельное электрическое сопротивление и его обратная электрическая проводимость — это фундаментальное свойство материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток.Что влияет на проводимость воды? На проводимость в воде влияет присутствие неорганических растворенных твердых веществ, таких как хлорид, нитрат, сульфат и фосфат-анионы (ионы, несущие отрицательный заряд) или катионы натрия, магния, кальция, железа и алюминия (ионы, несущие положительный заряд. ). Для типичных природных вод, таких как вода ручьев и озер, значение коэффициента преобразования обычно составляет от 0,6 до 0,7, а значение 0,64 считается типичным. pH — это мера кислотности воды или почвы, основанная на ее концентрации ионов водорода, и математически определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, или проводимость измеряется в Сименсах.Соли увеличивают способность раствора проводить электрический ток, поэтому высокое значение ЕС указывает на высокий уровень солености. Датчики проводимости посылают электрический заряд между двумя встроенными зондами. Следовательно, с увеличением количества ионов, присутствующих в жидкости, жидкость будет иметь более высокую проводимость. вода, тем больше ее электропроводность. Моделирование электропроводности — это рентабельный способ определения электропроводности в двух или… Следовательно, электропроводность является важным аналитическим измерением для определенных применений, связанных с чистотой воды, таких как обработка питательной воды для котлов и подготовка используемой воды высокой чистоты. для производства полупроводников.Электропроводность — это электрический заряд, который движется через раствор. Ионы в жидкости, проводящей электрический ток: чем ниже проводимость жидкости, тем чище вода. Электропроводность (и) зависит от проводимости. Электропроводность воды. Поскольку зонды расположены на определенном расстоянии друг от друга, сопротивление воды можно рассчитать путем измерения результирующего тока в цепи. Прочтите SAP для измерения EC. Ток переносится ионами, и поэтому проводимость увеличивается с концентрацией ионов, присутствующих в растворе, их подвижностью и температурой воды.Электронный датчик воды серии 100 предназначен для обнаружения воды под любым жидким топливом при хранении … Подробнее. Электропроводность измеряет способность воды проводить электричество из-за присутствия или отсутствия определенных ионов. В растворе ток протекает за счет ионного транспорта. Электропроводность (EC) оценивает общее количество растворенных солей или общее количество растворенных ионов в воде. И наоборот, если рассматривать газ, такой как кислород, растворенный в воде. Метод а. В тепле проводимость — это количество тепла, проходящего в секунду через пластину с единичной площадью поперечного сечения, когда температурный градиент между двумя поверхностями равен единице.Кроме того, эта характеристика материала учитывает концентрацию ионов, размер ионов и температуру раствора (в данном случае воды). Водопроводная, магистральная или перекачивающая магистраль — это трубы большого диаметра, по которым проходит огромное количество воды для распределения … Подробнее. Жидкая вода закипает и превращается в газ, обычно называемый паром или водяным паром, при 100 o C. Во всех трех состояниях присутствуют одни и те же молекулы воды (H 2 O). Водный район Медвежьей долины, очистные сооружения Медвежьей долины, Приказ №Символ σ обозначает электрическую проводимость и имеет единицы СИ — сименс на метр (См / м). Электропроводность воды. На графике показана проводимость чистой воды, дистиллированной воды и типичных электролитов при 25 ° C. Электропроводность — это просто способность вещества передавать ток. Электропроводность — это способность материала переносить электрический ток (поток электронов). Электропроводность воды измеряет способность воды проводить электрический ток и связана с общим количеством растворенных солей или ионов в воде.Электропроводность является результатом наличия минеральных солей таких элементов, как натрий, кальций и магний. 3. Электрохимический счетчик измеряет потенциал электрического тока, переносимого через воду, известный как молярная проводимость (электролитическая проводимость) и выражается в сименсе (S). Дистиллированная вода Электропроводность — 5,5 · 10-6 См / м. С точки зрения электричества, вода оказывает сопротивление прохождению электричества, а проводимость обратно пропорциональна удельному сопротивлению. Электропроводность измеряет способность воды проводить электрический ток.Изучить влияние различных типов растворенных солей и их концентрации на электропроводность воды 2. Уровень электропроводности раствора. Низкая проводимость (от 0 до 200 мкСм / см) является индикатором чистых или фоновых условий. В двухэлектродном измерителе электропроводности — ЕС-метр измеряет потенциал электрического тока, передаваемого через воду. Ионы в жидкости, проводящей электрический ток: чем ниже проводимость жидкости, тем чище вода. Счетчик ЕС измеряет потенциал электрического тока, который будет проходить через воду.Вещества, которые растворяются в воде. Этот ответ на предыдущий вопрос, касающийся электропроводности серной кислоты, дает график, показывающий электропроводность смесей серная кислота / вода в диапазоне от 0% до 100% серной кислоты: (Изображение Horace E. Darling in » Электропроводность растворов серной кислоты »[Journal of Chemical & Engineering Data 9.3 (1964): 421-426. Значения для большинства пластовых флюидов группируются вокруг кривой NaCl. Низкая проводимость (от 0 до 200 мкСм / см) является индикатором нетронутой или фоновые условия.Электропроводность этой матрицы, как правило, низкая, и ее количество совершенно не пропорционально количеству добавленной примеси и, следовательно, усиленному снижению проводимости в целом. Поскольку электрический ток переносится ионами в растворе, проводимость увеличивается с увеличением концентрации ионов. Что такое электропроводность (ЕС)? Проводимость. Электропроводность и качество воды. Информация от … Многие счетчики EC в настоящее время автоматически стандартизируют показания до 25 ° C.Хотя электропроводность является хорошим индикатором общей солености, она все же не дает никакой информации об ионном составе воды. Электропроводность — это величина, обратная удельному сопротивлению. (Это также омы, записанные наоборот — мера сопротивления. ЕС измеряется в единицах, называемых семерами на единицу площади (например, хлорид, сульфат и нитраты. Таким образом, проводимость является важным аналитическим измерением для определенных применений, связанных с чистотой воды, таких как обработка бойлера). питательная вода и подготовка воды высокой чистоты, используемой для производства полупроводников.С точки зрения электричества, вода оказывает сопротивление прохождению электричества, а проводимость обратно пропорциональна удельному сопротивлению. Математически проводимость обратно пропорциональна омам). Подробнее. Деминерализованная вода (деминерализованная вода) — это вода, в которой удалены все соли и минералы. Представьте, что вы прикрепляете два конца батареи к металлической планке и гальванометру. На проводимость воды влияет присутствие в ней растворенных веществ, включая соли и тяжелые металлы. Чем выше количество солей, тем выше уровень ЕС или электропроводность.где EC — электропроводность, а k — коэффициент преобразования, связанный с химическим составом воды. Электропроводность водного раствора — это его способность проводить электрический ток. Соли увеличивают способность раствора проводить электрический ток, поэтому высокое значение ЕС указывает на высокий уровень солености. уровень проводимости раствора. 7: Электропроводность водных растворов (эксперимент) Для определения электропроводности веществ в различных водных растворах.Удельное электрическое сопротивление. Чтобы поместить в контекст результаты измерений, электропроводность питьевой воды обычно составляет менее 500 мкСм / см, речной воды от 50 до 1500 мкСм / см, технической воды менее 10 000 мкСм / см с морской водой обычно менее 50 000 мкСм / см [4 ]. Эта проводимость основана на количестве твердых веществ, растворенных в пробе воды. Электропроводность определяется как отношение между плотностью тока (Дж) и напряженностью электрического поля (e) и является противоположностью удельного сопротивления (r, [Вт * м]): s = J / e = 1 / r Silver имеет самую высокую проводимость из всех металлов: 63 x 106 См / м.Вода, используемая в промышленности и в домашнем хозяйстве, часто обрабатывается для удаления биологических примесей, химикатов, нежелательного содержания минералов, аномального pH и высокой проводимости. Измерения электропроводности также могут быть выведены из тензора самодиффузии воды, определенного с помощью тензорной диффузионной магнитно-резонансной томографии (МРТ) с разрешением в несколько миллиметров. Например, нефть плохо проводит электричество, поэтому загрязнение воды нефтью не будет обнаружено путем измерения проводимости воды. Реза Тахериан, Электропроводность композитов на основе полимеров, 2019.Электропроводность — это мера способности раствора проводить электричество и, следовательно, мера ионной активности и содержания воды. Для типичных природных вод, таких как вода ручьев и озер, значение коэффициента преобразования обычно составляет от 0,6 до 0,7, а значение 0,64 считается типичным. Электропроводность сама по себе не является загрязняющим веществом, но служит индикатором наличия загрязняющих веществ. Измерение проводимости производится электронным датчиком или измерителем в микро / миллисименсах на сантиметр или ppm.Измерения проводимости воды часто выражаются как удельная проводимость по отношению к проводимости чистой воды… Чистая вода не является хорошим проводником электричества. Современное оборудование позволяет проводить быстрые и надежные измерения электропроводности в полевых условиях. Чтобы это было легко понять, дистиллированная вода не содержит ЕС, потому что в ней нет минералов. Измерения проводимости предлагают быстрый и неразрушающий способ измерения содержания ионов в образце. Электропроводность — это сила тока или количество воды. В то время как чистая вода плохо проводит электричество, вода, содержащая определенные химические вещества или элементы в различных количествах, включая натрий, магний, кальций и хлорид, является лучшим проводником электричества.Электропроводность соединений в водных растворах Вода — хороший растворитель для многих ковалентных и ионных соединений. Протокол электропроводности Цель Измерение электропроводности воды на участке изучения пресноводной гидросферы Обзор Учащиеся будут измерять электропроводность с помощью измерителя электропроводности. Электропроводность измеряет способность раствора проводить электрический ток между двумя электродами. Электропроводность высокоочищенной воды. Тороидальные датчики проводимости.В то время как некоторые люди проверяют проводимость в морской воде, многие метры не показывают такие высокие значения. График зависимости проводимости порового флюида от солености (концентрации) для различных электролитов приведен на рисунке 4.4.6 (из Keller, 1987). Пока это был типичный год (отсутствие случайных событий, вызывающих нерегулярную химическую активность в воде), ученый может накапливать «базовые» данные о проводимости воды. Например, ученый выбирает водоем, такой как ручей, и контролирует уровень его проводимости в течение года.Электрические устройства преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии. Электрическая проводимость. Как только происходит введение минералов, соли растворяются, и тогда раствор может проводить электричество. Электропроводность измеряется в Сименсах. Чистая вода — плохой проводник электричества. Тороидальные (индуктивные) датчики проводимости. Абстрактный. Моделирование электропроводности — это рентабельный способ определения электропроводности в двух- или… Определить электропроводность водопроводной воды b.Например, нитрат калия растворяется в ионе калия и ионе нитрата. «количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала — в направлении, нормальном к поверхности единицы площади — из-за единичного температурного градиента в условиях устойчивого состояния». С точки зрения непрофессионала, TDS — это совокупное количество твердых веществ, растворенных в воде. В электротехнике используется греческая буква κ. Электропроводность — это просто способность вещества передавать ток. Единицы электропроводности — сименс на метр, См -1.Часто греческая буква γ обозначает проводимость. Измеритель EC измеряет потенциал электрического тока, переносимого через воду, известный как молярная проводимость (электролитическая проводимость) и выражается в сименсе (S). Что наиболее важно для плодородия, ЭК является показателем наличия питательных веществ в почве. Электропроводность (ЕС) — это также термин, используемый для описания единицы измерения солености. Поскольку зонды расположены на определенном расстоянии друг от друга, сопротивление воды можно рассчитать путем измерения результирующего тока в цепи.Электропроводность материалов является критическим свойством в электронных приложениях. На электрическую проводимость или ЕС образца почвы или воды влияет концентрация и состав растворенных солей. Ток переносится ионами, и поэтому проводимость увеличивается с концентрацией ионов, присутствующих в растворе, их подвижностью и температурой воды. Растворенный ионный материал обычно называют общим растворенным твердым веществом или TDS.