Измерить удельное сопротивление грунта, Минск, РБ
Удельное сопротивление грунта
Грунт по своей структуре является пористым дисперсионным телом, которое состоит из трех основных частей: твердой, газообразной и жидкой (свободная и связанная вода).
Земля, по характеристикам – очень плохой проводник. Проводимость земли в тысячи раз хуже проводимости металлов и воды. Удельное сопротивление грунта – это величина, которая характеризует сопротивление грунта прохождению тока (токорастеканию), или можно сказать – служит для определения электропроводности грунта в качестве проводника.
Особенности проведения измерения удельного сопротивления грунта
Удельное сопротивление грунта – есть сопротивление, создаваемое материалом земли в виде куба с размерами 1х1х1 м, к которому присоединены измерительные электроды к разным сторона куба. За единицу объемного удельного сопротивления принят Ом на метр.
Значение удельного сопротивления земли является основополагающим параметром при проведении расчетов сопротивления заземления. Чем больше будет этот показатель, тем большее количество заземлителей необходимо будет установить, чтобы добиться необходимого значения сопротивления заземления. При расчете заземляющего устройства требуется знать точное значение удельного сопротивления грунта в конкретном месте, где будет создаваться заземление.
Удельное сопротивление грунта зависит от таких факторов, как: температура, влажность, время года, состав грунта.
Для чего требуется эта процедура?
Точное измерение позволяет порядком сэкономить на организации сооружения заземления. Либо не придется устанавливать лишние заземлители, либо не придется проводить дополнительные мероприятия по увеличению заземляющих устройств после окончания строительства и ввода объекта в эксплуатацию. Для получения максимально достоверного результата измерения следует проводить в течение всего года. Гораздо чаще все замеры проводятся в конце весны – начала лета, реже – осенью и зимой.
Для измерения удельного электрического сопротивления грунта, специалисты компании “ТМРсила-М” используют прибор ИС-10.
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Методы измерения сопротивления заземлителей и удельного сопротивления грунта!
1. Все способы измерения сопротивления заземлителей основаны на общем принципе измерения падения напряжения на испытуемом заземлителе при протекании через него известного по величине переменного тока.
Рис. 1. Принципиальная схема измерений сопротивления заземлителей:
а13 — расстояние от испытуемого заземлителя до зонда; a12 — расстояние от вспомогательного заземлителя до испытуемого; a32 — расстояние от вспомогательного заземлителя до зонда; 1 и 2 — заземлители; 3 — электрод.
|
Для измерения один полюс источника присоединяют к испытуемому заземлителю 1, другой полюс — к заземлителю 2, называемому вспомога’-тельным (рис. 1).
Напряжение U на испытуемом заземлителе, измеряемое по отношению к удаленной точке на поверхности земли с нулевым потенциалом, может численно характеризовать истинную величину сопротивления испытуемого заземлителя R =U/I.
Напряжение на испытуемом заземлителе измеряется прибором, включенным между испытуемым заземлителем и электродом 3, называемым Зондом и забитым в землю на достаточном удалении от испытуемого заземлителя, где потенциал поверхности земли практически равен нулю.
При измерении сопротивления заземлителей рекомендуется соблюдать следующие расстояния:
— от испытуемого заземлителя до зонда а13 >= 5L1;
— от вспомогательного заземлителя до зонда а23 >= 5L2;
— от испытуемого до вспомогательного заземлителя a12 >= 5L1+ 5L2.
Здесь L1 и L2 — наибольшие линейные размеры испытуемого и вспомогательного заземлителей.
В указанных выше неравенствах слагаемое правой части, а также значение а должны быть не менее 20 м.
2. Измеритель заземления МС-07 предназначен для измерения сопротивления заземлителей и удельного сопротивления грунта методом зонда, а также для измерения непосредственно удельного сопротивления грунта методом четырех электродов.
Общий вид прибора МС-07 и схема его подключения для измерения сопротивления заземлителей методом зонда показаны на рис. 2.
К зажимам I1 и E1> присоединяют испытуемый заземлитель, к зажиму E2 — зонд, а к зажиму I2 — вспомогательный заземлитель.
Рис. 2. Общий вид прибора МС-07 и схема его подключения для измерения сопротивления заземлителей методом зонда:
1 — испытуемый заземлитель; 2 — переключатель пределов измерения; 3 — переключатель регулировки и измерения;
4 — реостат; 5 — зонд; 6 — вспомогательный заземлитель
|
Перед измерением компенсируют сопротивление зонда. Для этого рукоятку переключателя РЕГУЛИРОВКА — ИЗМЕРЕНИЕ ставят в положение РЕГУЛИРОВКА и, вращая ручку генератора со скоростью 2 с-1, одновременно поворачивают рукоятку реостата Rp до совмещения стрелки прибора с красной отметкой шкалы. В этом положении рукоятка реостата должна оставаться до конца измерения.
Если поворотом рукоятки реостата стрелка прибора не устанавливается на красную отметку шкалы, то это указывает на чрезмерно высокое сопротивление зонда. В этом случае его следует снизить, например, заглублением электрода в землю, забивкой дополнительного электрода.
Закончив регулировку, необходимо переключатель снова поставить в положение ИЗМЕРЕНИЕ, а переключатель пределов измерения — в положение ДЕЛИТЬ НА 1. Вращая ручку генератора со скоростью около 2 с-1, отсчитывают по показанию стрелки на шкале сопротивление заземлителей (Ом).
Если результат измерения составляет меньше 100 Ом, для получения более точного результата переключатель пределов измерения следует перевести в положение ДЕЛИТЬ НА 10, при этом отсчитанное значение на шкале надо разделить на 10, чтобы получить измеряемое сопротивление (Ом),
Наконец, если результат измерения будет составлять меньше 10 Ом, переключатель следует перевести в положение ДЕЛИТЬ НА 100, при этом отсчитанное значение на шкале должно быть разделено на 100.
Если при измерении стрелка устанавливается вяло и неуверенно, это указывает на чрезвычайно высокое сопротивление вспомогательного заземлителя. Для проверки его величины следует поменять местами провода на зажимах I1 и I2 и повторить измерение. В этом случае прибор покажет сопротивление вспомогательного заземлителя. Если его величина превышает приведенные значения, необходимо ее снизить, после чего произвести основной замер.
При производстве замеров прибор МС-07 устанавливают горизонтально на твердом основании вблизи испытуемого заземлителя. Если измеряемое сопротивление мало (единицы Ом), во избежание ошибок, вносимых падением напряжения в проводе, соединяющем прибор с испытуемым заземлителей, перемычку между зажимами I1 и E1 следует разомкнуть и зажимы I2 и E2 соединить с испытуемым заземлителем отдельными проводами.
Рис. 3. Схема включения прибора МС-07 для измеренияудельного сопротивления грунта методом четырех электродов:
1-4 — электроды; а — расстояние между соседними электродами
|
Все соединения должны быть выполнены изолированными проводами сечением 1,5-2,5 мм2. Провода могут быть протянуты непосредственно по земле.
Прибор МС-07 может быть использован для определения удельного сопротивления грунта с помощью специально забитых в землю на определенную глубину контрольных электродов, а также методом четырех электродов (схема включения прибора для определения удельного сопротивления грунта методом четырех электродов показана на рис. 3).
Перед замером стрелка прибора устанавливается на красной отметке при установке переключателя РЕГУЛИРОВКА — ИЗМЕРЕНИЕ в положение РЕГУЛИРОВКА точно так же, как это было описано выше для компенсации сопротивления зонда. Затем переключатель переводится в положение ИЗМЕРЕНИЕ и производится замер. Прибор в этом случае показывает (Ом) отношение разности потенциалов между внутренними электродами к величине общего тока, протекающего в земле между двумя внешними электродами.
Если показания приборов (Ом) обозначить R1 а расстояние (см) между соседними электродами а, то удельное сопротивление грунта будет ρ=2πaR1 (Ом*см).
3. Измеритель заземления МС-08 (рис. 4) предназначен для измерения сопротивления заземляющих устройств, а также может быть использован для определения удельного сопротивления грунта.
Сопротивление заземляющих устройств измеряется аналогично сопротивлению заземляющих устройств, измеряемых прибором МС-07.
Измерение удельного сопротивления грунта может выполняться двумя способами.
Рис. 4. Принципиальная схема соединения при измерении удельного сопротивления грунта прибором МС-08:
1-4 — электроды; а — расстояние между соседними электродами
|
1-й способ. В испытуемый грунт забивают стальную трубу или стержень известных размеров. Вспомогательный заземлитель или зонд располагают так же, как и в случае измерения сопротивления одиночного заземлителя. Измеряют сопротивление растеканию основного стержня, забитого в месте определения удельного сопротивления грунта. Трубу (стержень) забивают на заданную глубину (обычно на глубину, большую, чем глубина промерзания грунта в данной местности).
Удельное сопротивление грунта р (Ом-см) на глубине забивки трубы подсчитывают по формуле
ρ=2,73 Rl / lg*(4l/d)
где R — сопротивление, измеренное измерителем заземления, Ом; I — глубина забивки трубы, см; d — диаметр трубы, см.
2-й способ. На испытуемом участке забиваются в землю по прямой линии четыре стержня на расстоянии а (см) друг от друга. Глубина забивки не должна превышать 1/20 расстояния а. Зажимы измерителя заземления I1 и I2 подсоединяют к крайним стержням, а зажимы E1 и E2-к соответствующим внутренним стержням (перемычки между зажимами I1 и E1 размыкаются). Производят измерение после предварительной регулировки.
Удельное сопротивление пoдсчитывается по формуле
ρ=2πaR1
гдe R — покaзания измеритeля заземления, Ом;
а — расстoяние между стeржнями, см.
Приближенно можно считать, что при этом способе получается среднее удельное сoпротивление грунтa нa глубине, равнoй расстoянию а между забитыми стержнями.
Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:
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:
Измерение удельного сопротивления грунта
Удельным сопротивлением грунта называется сопротивление, которое оказывает грунт, заполняющий куб 1х1х1м прохождению электрического тока, измеряемое в Ом*м. Данная величина позволяет количественно оценить способность грунта пропускать через себя электрический ток и рассеивать его на большой площади за короткое время. Чем ниже удельное сопротивление грунта, тем грунт более электропроводный, тем быстрее ток утечки растекается в нём.
Данная оценка выполняется на этапе изыскательских работ перед проектированием электроустановки и в процессе монтажа заземляющего устройства. На основании полученных значений рассчитывается будущий контур системы заземления, количество и длина вертикальных заземлителей, длина горизонтального заземлителя (полосовой стали).
Удельное сопротивление грунта напрямую зависит от типа, структуры, степени увлажненности грунта в конкретный временной отрезок, а также от содержания в нем солей и электролитов.
В качестве основного методом для замера удельного сопротивления грунта используется метод «Виннера» или метод «4-х стержней».
Подготовка к замерам:
- правильно выбрать место монтажа измерительных стержней на местности, где предполагается разместить устройство заземления (удалить стержни от зданий, технологических сетей и пр.).
- очистить стержни от засохшей после предыдущих замеров грязи;
- забить стержни вертикально в линию равноудаленно;
- расстояние между стержнями должно быть в ≥ 5 раз глубины монтажа последнего;
- стержни в грунт следует вдавливать или вбивать (не вкручивать/не вворачивать).
Для измерения удельного сопротивления грунта используется прибор MI 3102H BT.
Схема измерения:
Схема измерения удельного сопротивления грунта
Смотреть в увеличенном виде
Прибор осуществляет расчет значения удельного сопротивления грунта автоматически.
На основании результата замеров удельного сопротивления грунта составляется Протокол измерения удельного сопротивления грунта, в котором указывается действительное значение удельного сопротивления грунта, вместе с данными по условиям проведения измерений.
Более подробную информацию по измерению удельного сопротивления грунта Вы можете получить по телефону: +7 (812) 748-26-28.
Измерение удельного сопротивления грунта
Сопротивление окружающего электроустановку грунта — это основополагающий параметр при расчёте её заземления. Без знания его значения невозможно правильно установить заземлители и определить расстояние между ними. Поэтому операция измерения удельного сопротивления грунта проводится в первую очередь.
Удельным оно называется потому, что приводится на единицу объёма грунта, то есть куба со стороной 1 метр, соответственно, размерность его определяется как Ом•м. В таблице приведены значения этого параметра для различных видов грунта.
Вид грунта | Удельное сопротивление Ом•м |
---|---|
Глина полутвердая | 55-60 |
Глина пластичная, торф | 25 |
Суглинок полутвёрдый | 90 |
Суглинок пластичный | 30 |
Песок сухой | 2500 |
Песок влажный | 500 |
Песчаник | 1000 |
Супесь | 300 |
Плотный известняк | 3000 |
Пористый известняк | 180 |
Садовая земля | 40 |
Для справки — удельное сопротивление пресной воды в водоёмах и в грунте находится в диапазоне от 20 до 60 Ом•м. Чем сопротивление больше, тем меньше должно быть расстояние между заземлителями для соблюдения нормативных требований. Зависит оно не только от вида грунта, но и от влажности и температуры окружающей среды.
Методика измерения
Эти работы проводятся с помощью специального прибора, напоминающего по виду мультиметр, например, типа ИС-10. В электролаборатории для этих целей используются и многофункциональное оборудование для измерения параметров электроустановок. Наши специалисты применяют прибор MI 3102H профессионального уровня, сертифицированный как средство измерения.
Для измерения используются 4 штыря длиной 1 метр, располагаемые на заданном равном расстоянии друг от друга. Его значение не должно быть меньше пятикратной глубины погружения штыря в грунт. Сами штыри выполняют роль электродов и проводами подключаются к прибору.
Результат измерения таким четырёхпроводным методом будет отображен на индикаторе прибора, однако конечное значение удельного сопротивления необходимо будет рассчитать по формуле
где Ru – удельное сопротивление грунта, Ом•м; D — расстояние между измерительными штырями, м; RE– показание прибора.
Поскольку значение расстояния между штырями влияет на результат, его измерение следует проводить с особой точностью, пользуясь измерительными средствами.
Прибор позволяет и автоматически рассчитать значение удельного расстояния — для этого достаточно перевести его в соответствующий режим и ввести значение расстояния между штырями.
Профессиональная оценка результатов измерений может быть сделана только специалистами. Именно они составляют костяк электролаборатории компании «Техэкспо», электроэнергетика для которой — ключевая компетенция.
Методика определения удельного электрического сопротивления грунта в полевых условиях.
За величину удельного электрического сопротивления принимается сопротивление грунта, заключённого в объёме с поперечным сечением 1м2 и длиной 1м. Принимается размерность – Ом×м.
Одним из критериев опасности коррозии сооружений являются коррозионная агрессивность среды (грунтов, грунтовых и других вод) по отношению к металлу сооружения (включая биокоррозионную агрессивность грунтов).
Для оценки коррозионной агрессивности грунта по отношению к стали определяют удельное электрическое сопротивление грунта, измеренное в полевых и лабораторных условиях (таблица 8.1). Если при определении одного из показателей установлена высокая коррозионная агрессивность грунта (а для мелиоративных сооружений — средняя), то другой показатель не определяют.
Таблица 8.1 — Коррозионная агрессивность грунта по отношению к углеродистой и низколегированной стали
Удельное электрическое сопротивление грунта измеряют непосредственно на трассе подземного трубопровода, в местах расположения анодных заземлителей и протекторов.
На участках высокой и повышенной коррозионной опасности измерения выполняют через каждые 100 м. На других участках – через 500 м. Дополнительные измерения проводятся между точками измерения, указанными выше, в тех местах, в которых ожидаются минимальные значения удельного электрического сопротивления, как правило, на участках с пониженными формами рельефа.
В случае отсутствия данных об удельном электрическом сопротивлении грунта измерения его производят через 100 м и через 50 м в местах резко неоднородных грунтов
При проведении работ со вскрытием трубопровода обязательно должно проводиться измерение удельного сопротивления грунта на глубине залегания трубопровода.
Измерение удельного электрического сопротивления грунта в полевых условиях производится с использованием измерителей сопротивления заземления М416, Ф4103, АС-72, ИСЗ-1, MoData (все приборы должны быть откалиброваны в соответствующих государственных органах). Электроды в виде стальных стержней длиной от 250 до 350 мм и диаметром от 15 до 20 мм.
При измерении удельного электрического сопротивления грунта в шурфе расстояние между электродами должно быть равным 10 см. Четырех электродную установку монтируют на пластине из непроводящего материала размером 400×100 мм. Глубина погружения электродов не должна превышать 1 см.
Измерение проводят на стенках шурфа, на глубине укладки нефтепровода, поверхность выравнивают на площади, превышающей площадь пластины.
Количество точек, в которых измеряется удельное электрическое сопротивление грунта должно быть не менее трех.
Удельное электрическое сопротивление грунта измеряют непосредственно на трассе подземного трубопровода по четырехэлектродной схеме (рисунок 8.1).
Рисунок 8.1 – Схема определения удельного сопротивления грунта:
1 – электрод, 2 – прибор с клеммами:
I – токовые выводы; E – потенциальные выводы; a – расстояние между электродами
Электроды размещают на поверхности земли на одной прямой линии, совпадающей с осью трассы для проектируемого сооружения, а для сооружения, уложенного в землю, — на линии, проходящей параллельно на расстоянии в пределах от 2 до 4 м от оси сооружения. Измерения выполняют с интервалом от 100 до 200 м в период, когда на глубине заложения сооружения отсутствует промерзание грунта.
Глубина забивания электродов в грунт должна быть не более 1/20 расстояния между электродами.
Удельное электрическое сопротивление грунта ρ, Ом·м, вычисляют по формуле:
ρ = 2πRга, (8.1)
где Rг — электрическое сопротивление грунта, измеренное прибором, Ом;
а — расстояние между электродами, равное глубине (для кабелей связи — двойной глубине) прокладки подземного сооружения, м.
Сопротивление грунта удельно — Справочник химика 21
Измерение удельного электрического сопротивления грунта производят с целью получения необходимых дан- [c.53]
Схемы измерения удельного электрического сопротивления грунта приборами М-416 и МС-08 аналогичны (см. рис. 19). [c.68]
ПОЛЕВОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА [c.53]
Прибор МС-08 предназначен для измерения удельного электрического сопротивления грунта. [c.67]
Эффективность протекторной защиты значительно снижается с увеличением удельного сопротивления грунта. Удельное сопротивление и его стабильность зависят от глубины установки протектора, поэтому протекторы желательно устанавливать по возможности глубже, причем они могут устанавливаться как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях. При больших удельных сопротивлениях грунта уменьшается КПД и увеличивается стоимость защиты. Вследствие этого протекторную [c.132]
Целесообразно применять заземлители, для которых 1, Ниже приведены предельные длины /пр (в м) горизонтальных заземлителей, гарантирующих а. 1 при разных удельных сопротивлениях грунта р (в Ом-м). [c.430]
Значения коэффициента импульса а при разных удельных сопротивлениях грунта р (в Ом-м) приведены ниже (цифры в числителе относятся к комбинированным заземлителям, в знаменателе — к вертикальным заземли-телям) [c.430]
Вывод уравнения для определения удельного электрического сопротивления грунта методом четырех электродов………………411 [c.10]
Согласно исследованиям, проведенным Национальной физической лабораторией в Великобритании, агрессивность почвы по отношению к черным металлам можно оценить, измеряя сопротивление грунта и потенциал платинового электрода в грунте по отношению к насыщенному каломельному электроду сравнения [8]. Почвы, имеющие низкое удельное сопротивление (потенциал которых при pH = 7 был низким (собой хорошую среду для существования сульфатвосстанавливающих бактерий, а значит, также агрессивны. В случаях, не относящихся к этим двум, критерием агрессивности служит влагосодержание грунты, содержащие более 20 % воды, агрессивны. [c.183]
ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА [c.213]
Рг — удельное сопротивление грунта [c.63]
Коррозионную активность грунтов по отношению к углеродистой стали подземных металлических сооружений оценивают по удельному электрическому сопротивлению грунта, потере массы образцов и плотности поляризующего тока. [c.53]
При противокоррозионной защите днищ вертикальных стальных резервуаров одиночными протекторными установками, установленными в грунт (рис. 46), основной задачей является определение числа протекторов и срока их службы. В основу расчета положено достижение плотностью тока в цепи протектор—резервуар защитной величины, которая выбирается в зависимости от переходного сопротивления изоляции днища и удельного электрического сопротивления грунтов (табл. 24). [c.160]
При помощи двух других электродов М N определяют разность потенциалов в созданном электрическом поле. Зная разность потенциалов А V (в В) и силу тока / (в А), можно найти величину кажущегося удельного электрического сопротивления грунта (в Ом-м) [c.54]
Измерение удельного электрического сопротивления грунта рекомендуется производить с помощью симметричной четырехзлектродной установки (четырехэлектродный метод). Данный метод основан на определении кажущегося сопротивления почвы в общем слое до глубины заложения трубопровода. Для этого по одной линии над трубопроводом забивают в грунт четыре электрода (рис. 16). Между крайними электродами А В включают источник постоянного тока, в качестве которого можно использовать аккумуляторную батарею напряжением 80 В. Возникающее между электродами А и В электрическое поле распространяется в земле на глубину, зависящую от расстояния между электродами. Рекомендуемое расстояние между питающими электродами А и В находится в следующих пределах [c.54]
Потенциометр ЭП-1М работает по компенсационной схеме. Измерение удельного электрического сопротивления грунта осуществляют методом амперметра-вольтметра. В качестве измерительного прибора используют гальванометр магнитоэлектрической системы с нулевым отсчетом. [c.68]
При измерениях удельного электрического сопротивления грунта прибором МС-08 (или МС-07) необходимо помнить о том, что на токовых клеммах /[ и создается высокое напряжение 1000 В), поэтому прикосновение к оголенным проводам, подсоединенным к прибору,. может привести к поражению током. Собирать или разбирать измерительную схему при вращении ручки генератора запрещается. Схему следует выполнять изолированным проводом. [c.74]
При выборе типов и конструкций противокоррозионных покрытий трубопроводов необходимо руководствоваться следующим положением независимо от величины удельного электрического сопротивления грунтов усиленный тип изоляции применяется при прокладке трубопроводов диаметром 1020 мм и более и на всех трубопроводах при прокладке их [c.87]
Оптимальным расстоянием между анодным заземлением и трубопроводом будет такое расстояние, при кото-эом приведенные годовые расходы на эксплуатацию и сооружение катодной защиты будут минимальными. Проведенные расчеты для различных вариантов катодной защиты магистральных трубопроводов показывают, что удаление анодного заземления зависит от диаметра трубопровода, состояния его изоляционного покрытия и удельного электрического сопротивления грунтов. Так, о увеличением удельного электрического сопротивления грунта от 5 до 100 Ом-м оптимальное удаление анодного заземления от магистрального трубопровода диаметром 1020 м увеличивается от 80 до 355 м. Такое удаление анодного заземления соответствует переходному сопротивлению труба — грунт 7000 Ом м При снижении защитных свойств изоляционного покрытия ( пер=450 Ом-м ) эти расстояния составляют соответственно 110 и 575 м. [c.139]
К факторам, определяющим коррозионность грунтов по отношению к стали, относятся типы грунтов состав и концентрация веществ, находящихся в грунте содержание влаги (влажность) скорость проникновения воздуха в грунт структура грунта температура и удельное сопротивление грунта наличие в грунте бактерий, активизирующих коррозионные процессы. [c.10]
Удельное электрическое сопротивление грунтов зависит не только от их природы и степени влажности, но и от процентного содержания минералов, химического состава и концентрации солей, растворенных в воде, а также от температуры, от формы и размера частиц грунта и их структуры. [c.12]
При прочих равных условиях удельное сопротивление грунтов значительно уменьшается при увеличении их влажности. С повышением температуры удельное сопротивление грунтов обычно уменьшается. Однако это наблюдается лишь при условии, что влажность грунтов не уменьшается. [c.12]
Таким образом, удельное электрическое сопротивление грунтов зависит от совокупности факторов и изменяется ь течение года в широких пределах. [c.12]
Здесь 81 — площадь г-го дефекта, м р — удельное сопротивление грунта, Ом-м. [c.72]
При небольших строительных дефектах, при 8[ низких значениях удельного сопротивления грунта р 20 Ом м переходное сопротивление согласно (4.27) определяется сопротивлением изоляционного покрытия [c.72]
Сопротивление защитного заземления состоит из сопротивления заземляющих проводов и заземлителей е сопротивления растеканию тока в земле. Сопротивление растеканию тока в земле определяется удельным сопротивлением грунта. Удельное сопротивление грунта и следовательно, сопротивление заземлителей в целом зависят от структуры грунта, содержания в нем влаги растворимых веществ (солей). Величина удельного со противления грунта сильно колеблется в течение года так как температура и влажность влияют на состояние верхних слоев почвы. Расчеты заземлений основываютс на предварительных измерениях удельных сопротивле ний грунта. [c.168]
Для измерения сопротивления заземляющих устройств, измерения удельного сопротивления грунта применяют измерители сопротивления типа МС-08. Измерение основано на методе амперметра-вольтметра, реали- [c.49]
Удельное сопротивление грунта можно измерить с помощью четырех электродов, расположенных по прямой линии на равном расстоя1 и (рис. 11.4). Постоянный ток / из батареи течет через два внешних металлических электрода, одновременно с этим измеряется разность потенциалов между двумя внутренними электродами сравнения (например, Си — СиЗО . Обычно измерения повторяют, меняя направление тока, чтобы избежать влияния блуждающих токов. Тогда [c.213]
Все расчётные форлулы выведены из предположения, что грунт является однородным, изоляция равномерная и без дсгТектов. Па боль-шее влияние на точность расчётов оказывают величина удельного сопротивления грунта и величина сопротивления (проводимости) [c.62]
Для расчета зоны действия катодных установок при электрозащите магистральных трубопроводов необходимо знать среднее значение удельного электрического сопротивления грунтов по трассе проектируемого трубопровода. Исследованиями М. В. Кузнецова и П. И. Ту-гунова доказано, что интервал между смежными точками измерения можно увеличить до 2—4 км. При этом погрешность определения среднего удельного электрического сопротивления грунтов не превышает 10%. [c.54]
Полевой электроразведочный потенциометр ЭП-1М предназначен для измерения напряжений и токов, а также почвенных потенциалов и токов, удельного элек1ри-ческого сопротивления грунта. [c.68]
Переходное опротисление изоляции, Ом м Удельное электрическое сопротивление грунта. Ом м [c.160]
Удельное эле1 трическое сопротивление грунтов увеличивается при падении их температуры ниже нуля. Однако ято увеличение происходит медленно, поскольку процесс вымерзавия вод постепенный. [c.12]
Что такое испытание на удельное сопротивление почвы и как проводятся испытания
Сопротивление заземляющего электрода связано с удельным сопротивлением почвы, в которой он установлен и перемещен, поэтому расчеты и измерения удельного сопротивления почвы являются решающим аспектом при проектировании заземляющих устройств.
Свойство удельного сопротивления может быть определено для любого материала, и это делается Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), которое публикует стандарты для испытаний и измерений.При применении к почве удельное сопротивление является показателем способности данной почвы проводить электрический ток.
Поток электричества в почве в значительной степени является электролитическим, определяемым переносом ионов, растворенных во влаге. Понимание удельного сопротивления грунта в определенном месте и того, как оно изменяется в зависимости от различных факторов, таких как температура, глубина, влажность и т. Д., Дает нам понимание того, как желаемое значение сопротивления грунта должно быть получено и сохранено в течение всего срока службы установки с наименьшими затратами. стоимость и неприятности.
Почему важно проводить испытания на удельное сопротивление почвы?
Основная цель системы заземления — создать общий опорный потенциал для конструкции здания, системы электроснабжения, электрических каналов, стальных конструкций завода и системы контрольно-измерительных приборов. Для достижения этой цели желательно подходящее заземление с низким сопротивлением. Однако этого часто бывает сложно добиться и зависит от ряда факторов:
- Удельное сопротивление грунта
- Стратификация
- Размер и тип используемого электрода
- Глубина покрытия электрода
- Влажность и химический состав почвы
Цели испытаний на удельное сопротивление грунта:
- Для получения набора измерений, которые можно интерпретировать для получения эквивалентной модели электрических характеристик земли с точки зрения конкретной системы заземления.
- Геофизические исследования выполняются с использованием этих значений в качестве помощи в определении глубины коренных пород, мест расположения кернов и других геологических явлений.
- Определена степень коррозии подземных трубопроводов. Падение удельного сопротивления пропорционально появлению коррозии в разрушающих трубопроводах.
Удельное сопротивление почвы абсолютно влияет на план системы заземления и является основным фактором, определяющим сопротивление заземления системы заземления.Таким образом, перед проектированием и установкой новой системы заземления необходимо проверить определенное место, чтобы определить удельное сопротивление почвы.
Тип почвы или воды | Типичное сопротивление Ом м | Обычный предел Ом м |
Морская вода | 2 | 0,1 до 10 |
Глина | 40 | 8 до 70 |
Подземный колодец и родниковая вода | 50 | от 10 до 150 |
Смеси глино-песчаные | 100 | 4 до 300 |
Сланец, сланец, песчаник и др. | 120 | от 10 до 100 |
Торф, суглинок и грязь | 150 | 5 по 250 |
Вода из озера и ручья | 250 | от 100 до 400 |
Песок | 2000 | от 200 до 3000 |
Моренный гравий | 3000 | от 40 до 10000 |
Гребной гравий | 15000 | 3000 до 30000 |
Массив гранита | 25000 | от 10000 до 50000 |
Лед | 100000 | от 10000 до 100000 |
Что делается во время испытания на удельное сопротивление почвы?
Удельное сопротивление почвы широко варьируется в зависимости от следующих факторов:
- Тип земли
- Стратификация
- Содержание влаги; удельное сопротивление может быстро падать при увеличении влажности
- Температура
- Химический состав и концентрация растворенной соли.
- Наличие металлических и бетонных труб, резервуаров, больших плит.
- Топография
Результаты, если до теста не было проведено надлежащее исследование или тест был проведен неправильно, могут быть неверными или вводящими в заблуждение. Для решения этих проблем предлагаются следующие рекомендации по сбору данных и тестированию:
- Требуется начальная фаза исследования, чтобы обеспечить адекватную основу для определения программы тестирования и на основании которой можно интерпретировать результаты.
- Данные, относящиеся к близлежащим металлическим конструкциям, а также геологическому, географическому и метеорологическому характеру местности, очень полезны. Например, геологические данные, касающиеся типов пластов и их толщины, дадут указание на водоудерживающие свойства верхних слоев, а также ожидаемые вариации удельного сопротивления из-за содержания воды.
- Сопоставляя новые данные об осадках со средним сезонным, минимумом и максимумом для данного местоположения, можно определить, точны ли результаты или нет.
- Метод испытания При выборе типа испытания необходимо учитывать такие факторы, как максимальная глубина зонда, требуемая длина кабелей, эффективность метода измерения, стоимость и простота интерпретации данных.
Примечание. Температура и влажность становятся более стабильными по мере увеличения расстояния от поверхности земли. Таким образом, чтобы система заземления работала круглый год, ее необходимо закрепить как можно глубже.
Следующие шаги обычно выполняются во время испытания удельного сопротивления грунта:
Метод испытаний
Необходимо учитывать такие факторы, как максимальная глубина зонда, требуемая длина кабелей, эффективность метода измерения, стоимость (определяемая временем и размером исследовательской бригады) и простота интерпретации данных. при выборе типа теста.Три распространенных типа испытаний:
- Массив Веннера: Массив Веннера наименее эффективен с точки зрения эксплуатации. Для этого требуется самая длинная разводка кабеля, наибольшее расстояние между электродами и большие расстояния для каждого электрода по одному человеку, чтобы завершить обследование в разумные сроки. Поскольку все 4 электрода смещаются после каждого анализа, матрица Веннера наиболее уязвима для боковых колебаний.
- Массив Schlumberger: рабочая сила очень широко используется с массивом Schlumberger, так как при каждом перемещении внутренних электродов внешние электроды перемещаются четыре или пять раз.Уменьшение числа смещений электродов также снижает последствия бокового отклонения для конечных результатов. Значительная экономия времени может быть достигнута за счет использования теоремы взаимности с массивом Шлюмберже, когда контактное сопротивление является проблемой.
- Метод ведомой штанги: Метод ведомой штанги (или метод трех штифтов, или метод падения потенциала) обычно подходит для использования в таких условиях, как земля в конструкции линии электропередачи или участки со сложным рельефом из-за: неглубокого проникновения, которое может быть достигаются в практических ситуациях, в очень ограниченной области измерения и неточностях, встречающихся в условиях двухслойной почвы.
Точки пересечения.
Удельное сопротивление грунта может значительно различаться как от одного места к другому, так и от глубины на участке, и единственное значение удельного сопротивления грунта, как правило, недостаточно. Чтобы получить более точное представление о разнице удельного сопротивления почвы, целесообразно провести тщательное обследование. Обследование Line Traverse недорогое и позволяет легко обнаружить различия в удельном сопротивлении грунта в определенном месте и может дать значительную экономию денег с точки зрения трудозатрат и материалов при попытке получить необходимое значение сопротивления.
Диапазон расстояний.
Определенный предел расстояния включает в себя точные расстояния между датчиками, т.е. менее 1 м, которые необходимы для определения удельного сопротивления верхнего слоя, используемого для количественной оценки напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения. Большие интервалы используются для количественной оценки импеданса сети и удаленных градиентов напряжения. Расчеты на огромных расстояниях обычно создают значительные проблемы, и они жизненно важны, если нижний слой имеет большее удельное сопротивление, то есть ρ2> ρ1.В таких случаях возникает значительная ошибка, если реалистичное значение ρ2 не измеряется из-за недостаточного расстояния.
Практические рекомендации по тестированию.
- Было обнаружено, что при испытании на:
- Устранение взаимной связи или помех из-за проводов, параллельных линиям электропередач.
- Убедитесь, что оборудование и настройки соответствуют требованиям
- Провести эксплуатационные проверки на точность
- Уменьшить контактное сопротивление
- Попросите персонал использовать более мелкие тестовые интервалы в областях, демонстрирующих резкие изменения
- Постройте результаты теста сразу во время тестирования, чтобы выявить такие проблемные области
требуется особая осторожность.
Как проводятся испытания на удельное сопротивление почвы?
Этот тест требует, чтобы пользователь поместил четыре равноотстоящих вспомогательных зонда в землю, чтобы определить фактическое сопротивление почвы, традиционно в Ом-см или Ом-м.Этот тест должен проводиться на всей территории, чтобы определить ценность почвы во всех местах. Этот тест проводится на разном расстоянии от 5 до 40 футов, чтобы определить значение сопротивления на разной глубине. Эти знания помогут в разработке и внедрении правильной системы заземления, отвечающей конкретным требованиям площадки. Ниже приведены шаги, выполняемые при измерении удельного сопротивления почвы:
- 4 испытательных стержня равномерно расставлены по прямой линии и вбиваются в землю для проверки на глубину не более одной двадцатой расстояния между соседними стержнями.
- К этим четырем стойкам подключен тестер сопротивления заземления.
- Затем на тестере выбирается и выполняется опция испытания постоянным током, и записывается значение сопротивления R.
- Затем определяется уровень удельного сопротивления почвы r в Ом / см по формуле:
- r = 2 ρaR
- где: R = показатель сопротивления (в омах), a = расстояние между испытательными столбами, в метрах.
Испытания на удельное сопротивление почвы для проектирования катодной защиты
В этой статье обсуждается наиболее распространенный метод испытания удельного сопротивления грунта и приводятся некоторые рекомендации по правильному сбору достаточных данных для разработчика системы катодной защиты.
Одним из наиболее важных проектных параметров при рассмотрении применения катодной защиты заглубленных конструкций является удельное сопротивление грунта. Испытания на удельное сопротивление грунта — важное соображение для оценки коррозионной активности окружающей среды по отношению к подземным конструкциям. Это также оказывает огромное влияние на выбор типа, количества и конфигурации анода. Таким образом, очень важно, чтобы проектировщик CP имел точные данные о состоянии грунта как в конструкции, так и в любых предлагаемых местах расположения анодной системы.Отсутствие достаточных данных об удельном сопротивлении грунта может сделать конструкцию системы катодной защиты (системы CP) неэффективной и может привести к дорогостоящим усилиям по восстановлению во время ввода в эксплуатацию.
Коррозионная активность почвы
Удельное сопротивление почвы является основным диагностическим фактором, используемым для оценки коррозионной активности почвы. При проведении испытаний на удельное сопротивление почвы можно оценить множество факторов, включая состав почвы, содержание влаги, pH, концентрации хлоридов и сульфат-ионов, а также окислительно-восстановительный потенциал.Все это общие компоненты программы лабораторных или полевых испытаний почвы, и все они влияют на удельное сопротивление почвы. Хотя может потребоваться комплексная программа испытаний почвы, особенно при выполнении анализа отказов, для большинства сред данные испытаний на удельное сопротивление почвы обеспечивают отличную основу для оценки коррозионной активности почвы. Ниже представлена типичная диаграмма, которая коррелирует между удельным сопротивлением почвы и ее коррозионной активностью.
Удельное сопротивление почвы (Ом-см) | Рейтинг коррозионной активности |
> 20 000 | Практически не вызывает коррозии |
от 10 000 до 20 000 | Умеренно коррозионный |
от 5 000 до 10 000 | Умеренно коррозионный |
от 3000 до 5000 | Коррозийный |
от 1000 до 3000 | Сильнокоррозийный |
<1 000 | Чрезвычайно коррозионно-агрессивный |
ИСТОЧНИК: Основы коррозии: Введение, NACE Press Book, 2 nd , издание Pierre Roberge
Испытания на удельное сопротивление грунта
Четырехштырьковый метод измерения удельного сопротивления грунта Веннера
Хотя существует несколько методов измерения удельного сопротивления грунта, наиболее распространенным методом полевых испытаний является четырехштырьковый метод Веннера (ASTM G57).В этом тесте используются четыре металлических зонда, вбитых в землю и разнесенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Внешние контакты подключены к источнику тока (I), а внутренние контакты подключены к вольтметру (V), как показано на рисунке 1.
Когда известный ток вводится в почву через внешние датчики, внутренние датчики могут использоваться для измерения падения напряжения из-за сопротивления почвы при прохождении тока между внешними датчиками. Затем это значение сопротивления R может быть преобразовано в значение удельного сопротивления почвы по формуле: ρ = 2 × π × a × R, где «ρ» измеряется в Ом-см, а «a» — это расстояние между штырями в см.Это значение представляет собой среднее удельное сопротивление почвы на глубине, эквивалентной расстоянию между зондами, поэтому, если зонды расположены на расстоянии 5 футов друг от друга, полученное значение будет эквивалентно среднему удельному сопротивлению почвы на глубине 5 футов.
При проектировании системы катодной защиты обычно проводят несколько измерений удельного сопротивления почвы с использованием этой методики с различными расстояниями между зондами. Для неглубокого размещения анода обычно достаточно снятия показаний на глубине 2,5 футов, 5 футов, 10 футов, 20 футов, 25 футов.Для применения с глубокими анодами измерения удельного сопротивления почвы могут быть рекомендованы на гораздо больших глубинах, соответствующих предполагаемой глубине системы глубоких анодов.
Эффекты слоя
Важно отметить, что значения удельного сопротивления грунта, полученные при испытании с помощью четырех штифтов, представляют собой среднее удельное сопротивление грунта от поверхности земли до глубины, и каждое последующее расстояние между датчиками включает все показания сопротивления на мелководье над ним. Для целей проектирования катодной защиты часто необходимо определять сопротивление почвы на анодной глубине путем «вычитания» верхних слоев из показаний на глубине.Этот процесс «вычитания» верхних слоев требует некоторой вычислительной настройки. Один популярный подход называется методом Барнса, который предполагает слои почвы одинаковой толщины с границами, параллельными поверхности земли. Если измеренные данные указывают на уменьшение сопротивления с увеличением расстояния между электродами, этот метод можно использовать для оценки удельного сопротивления слоев.
Значения сопротивления (R) должны быть представлены в табличном формате, а затем преобразованы в проводимость, которая просто обратна значению сопротивления.Затем рассчитывается изменение проводимости для каждого последующего промежутка. Затем это значение преобразуется обратно в значение сопротивления слоя, принимая обратное значение изменения проводимости. Наконец, удельное сопротивление слоя рассчитывается с использованием ρ = 2 × π × a × R.
Для анализа Барнса, приведенного ниже, данные показывают, что зона низкого сопротивления существует на глубине от 60 до 100 метров.
ДАННЫЕ ИСПЫТАНИЙ | АНАЛИЗ БАРНСА | ||||
Расстояние a | Сопротивление (Ом) | Электропроводность 1 / R (Сименс) | Изменение проводимости (Сименс) | Сопротивление слоев (Ом) | Удельное сопротивление слоя |
20 | 1.21 | 0,83 | – | 1,21 | 152 |
40 | 0,90 | 1.11 | 0,28 | 3,57 | 449 |
60 | 0,63 | 1,59 | 0,48 | 2,08 | 261 |
80 | 0,11 | 9,09 | 7,5 | 0,13 | 17 |
100 | 0,065 | 15.38 | 6,29 | 0,16 | 20 |
110 | 0,058 | 17,24 | 1.86 | 0,54 | 68 |
Рекомендации по оборудованию для испытаний на удельное сопротивление почвы
С точки зрения электричества, земля может быть довольно шумной средой с воздушными линиями электропередач, электрическими подстанциями, железнодорожными путями и многими другими источниками, которые способствуют шуму сигнала. Это может исказить показания, что может привести к значительным ошибкам.По этой причине специализированное оборудование для измерения сопротивления почвы, которое включает в себя сложные электронные блоки, способные отфильтровывать шум, имеет решающее значение при получении данных удельного сопротивления почвы.
Существует два основных типа измерителей удельного сопротивления грунта: высокочастотные и низкочастотные.
Высокочастотные измерители удельного сопротивления почвы
Высокочастотные измерители работают на частотах значительно выше 60 Гц и должны ограничиваться сбором данных на глубине около 100 футов. Это связано с тем, что им не хватает напряжения для обработки длинных переходов, и они вызывают шумовое напряжение в потенциальных выводах, которое невозможно отфильтровать, поскольку удельное сопротивление почвы уменьшается, а расстояние между датчиками увеличивается.Они менее дороги, чем их части для низкочастотных счетчиков, и на сегодняшний день являются наиболее распространенным измерителем, используемым для тестирования удельного сопротивления почвы. В целях проектирования CP они часто используются для оценки коррозионной активности почвы и для проектирования мелких анодов.
Измерители удельного сопротивления грунта низкочастотные
Низкочастотные измерители генерируют импульсы в диапазоне от 0,5 до 2,0 Гц и являются предпочтительным оборудованием для более глубоких измерений удельного сопротивления почвы, поскольку они могут снимать показания с очень большим расстоянием между зондами.Некоторые модели могут работать с расстояниями в несколько тысяч футов. Эти модели обычно включают в себя более сложные электронные фильтры, которые превосходят те, что используются в высокочастотных моделях. Для конструкций CP, предусматривающих установку с глубоким анодом, низкочастотный измеритель является предпочтительным оборудованием для получения точных данных на глубине ниже 100 футов.
Рекомендации по полевым данным
При сборе точных данных об удельном сопротивлении грунта для проектирования системы катодной защиты важно учитывать следующие передовые методы, чтобы избежать ошибочных показаний:
- Пригодность места проведения испытаний. Для использования метода тестирования с четырьмя выводами Веннера требуется открытое пространство, достаточное для правильного размещения выводов и сбора данных на необходимую глубину. Для систем катодной защиты с глубоким анодом это потребует минимум в три раза большей глубины анодной системы.
- Избегать заглубленных трубопроводов и других металлических предметов. Наличие каких-либо заглубленных металлических конструкций (трубопроводов, трубопроводов, железобетонных конструкций, систем заземления и т. Д.) Обеспечивает слабые пути тока, которые могут вызвать эффект короткого замыкания, который исказит показания сопротивления и даст ошибочные показания удельного сопротивления почвы.
- Глубина зондов. Важно, чтобы датчики были правильно вставлены в землю. Для показаний удельного сопротивления на мелководье слишком глубокие зонды могут повлиять на показания на мелководье. В идеале штифты должны быть не глубже 1/20 и расстояния между штифтами и не более 10 см (4 дюйма) в глубину.
- Избегайте мест с высоким электрическим шумом. Испытания почвы не следует проводить непосредственно под системами передачи высокого напряжения или рядом с другими внешними источниками тока в почве, такими как системы легкорельсового транспорта постоянного тока.
- Точно запишите место и условия проведения испытания. Важно, чтобы место проведения испытания было точно записано вместе с условиями почвы и температурой во время испытания. Тестирование не следует проводить в мерзлой почве, а также в периоды сильной засухи или аномально влажных условий.
Сводка
Проверка удельного сопротивления грунта с точным сбором данных является лучшим индикатором коррозионной активности грунта для заглубленных металлических конструкций и оказывает значительное влияние на проектирование систем катодной защиты.Наиболее распространенной методологией испытаний для сбора данных о почве в полевых условиях является четырехконтактный метод Веннера. При правильном сборе и использовании соответствующих аналитических методов полевые данные сопротивления почвы могут обеспечить точную оценку значений удельного сопротивления почвы для использования при проектировании соответствующей системы катодной защиты.
Узнайте об услугах по испытанию удельного сопротивления грунта MATCOR
У вас есть вопросы по испытаниям на удельное сопротивление почвы или вам нужно расценки на услуги или проектирование катодной защиты и материалы? Свяжитесь с нами по ссылке ниже.
СВЯЗАТЬСЯ С КОРРОЗИЕЙ
Методы испытаний на удельное сопротивление грунта — тестер Wenner 4 Probe Tester
Методы испытаний на удельное сопротивление грунта популярный пост. Первоначально опубликовано в 2013 году, а теперь обновлено в 2020 году.
Wenner 4 Probe — один из наиболее распространенных методов измерения удельного сопротивления почвы. Это также часть 3 в серии коротких сообщений о методах испытаний на удельное сопротивление почв. Часть 1 и Часть 3. Вместе с распространенными ошибками. А также практические советы о том, как избежать 10 распространенных ошибок при тестировании на удельное сопротивление почвы.
Методы испытания удельного сопротивления грунта — зонд Веннера 4
Таким образом, испытания на удельное сопротивление грунта можно проводить разными методами. Поэтому ниже описывается метод тестирования зонда Веннера 4. Кроме того, это один из трех самых популярных методов измерения удельного сопротивления почвы, используемых для проведения испытания на удельное сопротивление почвы:
Метод измерения удельного сопротивления грунта с помощью 4 зонда Веннера
Массив Веннера, вероятно, самый трудоемкий из всех способов при выполнении более длинных ходов.Следовательно, этот метод может привлечь до четырех человек для выполнения задачи в разумные сроки.
С другой стороны, это оптимальный метод испытания удельного сопротивления почвы (на сегодняшний день), который выбирают для проектов заземления, благодаря соотношению принимаемого напряжения на единицу передаваемого тока.
Таким образом, это означает, что метод Веннера считается одним из наиболее «надежных» методов исследования грунтов на более глубокие глубины.
Методы испытания удельного сопротивления почвы — испытание зонда Веннера 4.
На рисунке выше показано, как расстояния между датчиками соотносятся с кажущейся глубиной при испытании, например расстояние между датчиками 6 м. В результате указывает удельное сопротивление грунта на глубине ~ 6м.
Итак, проведите тестирование почвы с помощью 4-зондового метода Веннера, указанного в стандарте IEEE Standard 81, часть 1, BS EN 50522 или BS 7430.
Итак, для каждого измерения ход. Расстояние между штырями (между соседними датчиками) должно начинаться от 6 дюймов до 12 дюймов. И после этого увеличьте примерно в 1 раз.5. Затем до максимального расстояния между штифтами, выбранного для этой траверсы.
Поэтому очень желательно иметь от 2 до 3 траверсов, центрированных в разных местах. Аналогичным образом, максимальное расстояние между датчиками (между соседними датчиками) достигает расстояния, превышающего максимальную протяженность подстанции. Например, его наибольший диагональный размер (и любой другой объект, связанный с подстанцией), предпочтительно вдвое больше диагонального размера. При этом избегая воздействия заглубленных металлических конструкций.
Следовательно, требуется ряд дополнительных более коротких переходов (от 0,15 до 6 м) для получения данных, в достаточной степени представляющих почвенные условия на небольших глубинах по всему участку.
Итак, метод измерения удельного сопротивления почвы зонда Wenner 4 состоит из четырехэлектродных зондов; два для текущего впрыска. И два для измерения потенциала.
На рис. 1 показан метод испытания зонда Веннера 4.
Формула для расчета удельного сопротивления почвы Уравнение 1: показывает формулу удельного сопротивления почвы, связанную с методом испытания зонда Веннера 4.
Где R — сопротивление, измеренное машиной
a — шаг датчика
Итак, пример расстояния между датчиком и датчиком для конфигурации датчика Веннера 4 выглядит следующим образом:
При проектировании в соответствии с IEC BS EN 50522 предусмотрено 14 предопределенных расстояний на одну траверсу.
Расстояние между зондами
Таблица NC.2 — Рекомендуемые расстояния Веннера в метрах
1,0 | 1.5 | 2,0 | 3,0 | 4,5 | 6,0 | 9,0 | 13,5 | 18,0 | 27,0 | 36,0 | 54,0 | 81,0 | 100 |
9 ‘000 -наборы. Итак, важно отметить, что интервалы — это « серия, » измерений, выполненных вдоль одного хода. Таким образом, обеспечивается соответствующий уровень детализации для анализа и инверсии данных.
Насколько глубоко проходит испытание методом 4 зонда Веннера
Читатели часто спрашивают: «Насколько глубоко тестирует метод Веннера 4?» Принцип работы метода Веннера заключается в передаче электрического сигнала в землю через датчики и измерении возвращаемого сигнала.Зонды проникают в землю всего на несколько дюймов, но сам электрический сигнал может проникать на многие метры.
Итак, чтобы повторить … датчики физически проникают только на несколько дюймов. Однако исследуемый объем геологии определяется расстоянием между каждым испытательным зондом. Таким образом, теоретически проверяемая глубина ограничивается только силой сигнала прибора и возможным расстоянием между зондами.
BS EN 50522 описывает типичный набор расстояний между датчиками, которые подходят для заземляющих электродов большинства размеров.
Кстати, почему бы не написать нам в чате или в чате для получения дополнительной информации об особенностях BS EN50522 стихов IEEE Std 81.
Учитывая огромную важность данных удельного сопротивления почвы для адекватного заземления, для расчетов конструкции системы заземления требуется четко определенная программа контроля качества в полевых условиях, чтобы продемонстрировать достоверность показаний.
Итак, при сборе данных из теста удельного сопротивления грунта Веннера эти данные затем необходимо обработать дальше:
Инверсия данных испытаний на удельное сопротивление почвы
Измеренные данные удельного сопротивления грунта необходимо инвертировать, чтобы получить эквивалентный многослойный грунт перед использованием в последующем проекте заземления / заземления.
Итак, эта интерпретация требует учета глубины стержня электрода. Также любые неправильные расстояния между штырями (из-за препятствий в поле). И известные закопанные металлические конструкции. Это от умеренного до умеренного искажения измеренных значений.
Поэтому выберите одну или несколько подходящих моделей почвы для исследования заземления. Из результатов всех измерений. Также объясните эти варианты в окончательном отчете.
Итак, в настоящее время общепринятой практикой для метода анализа данных является использование специализированных программных средств.Например, CDEGS RESAP или XGS_SRA (из XGSLab) для доставки одномерной (одномерной) оптимизированной модели. Но учтите, что двумерные псевдосекции не всегда можно использовать для проектирования заземления. Тем не менее, псевдосегменты становятся все более популярными для геологоразведочных работ. Кроме того, может предоставить полезную информацию (трехмерные данные конечного объема) для проектирования системы заземления.
Следовательно, разумно иметь любые приближения к модели почвы, обоснованные для хорошей оценки. Учет изменений модели структуры почвы из-за местных и сезонных колебаний путем разработки предельных случаев структуры модели почвы.
В результате это невозможно недооценить. Насколько важны надежные и ТОЧНЫЕ данные об удельном сопротивлении почвы для последующего проектирования заземления. Кроме того, абсолютным основополагающим требованием является выполнение всех последующих расчетов безопасности для напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения.
Обновление программных средств — январь 2020 г.
Постоянные читатели этого блога знают, что GreyMatters на протяжении многих лет отстаивает CDEGS. Но теперь есть жизнеспособная и привлекательная альтернатива CDEGS.Я объясняю «Почему я выбрал эту альтернативу» в этой статье. И сравните несколько прошлых проектов, выполненных с CDEGS, и альтернативой — в этой статье.
Greymatter’s имеет опыт работы с широким спектром услуг по системам электрического заземления. Воспользуйтесь окном чата ниже или свяжитесь с нами здесь.
Информация об удельном сопротивлении почвы и полевые испытания
Оценка систем заземления, систем катодной защиты и некоторых других исследований инфраструктуры требует знания электрических характеристик почвы.Обычно инженеры заботятся о допуске на грунт электрического тока, который определяется как удельное сопротивление грунта с единицей СИ в Ом-м.
На фундаментальном уровне проводимость электричества в земле в основном определяется двумя типами вкладов тока:
- Ионный (или электролитический) вклад: движение свободных ионов в материале
- Электронный вклад: движение свободных электронов в материале
Обычно электролитическая проводимость является преобладающим фактором протекания электрического тока в почве и зависит от влажности почвы, температуры и химического состава.Факторы, которые способствуют или препятствуют электролитическим растворам в почве, соответственно уменьшают или увеличивают удельное сопротивление почвы. Оценки, основанные на классификации почв из литературы, дают лишь приблизительное значение удельного сопротивления для конкретного участка. Большой разброс даже для схожих по внешнему виду почв показан в таблице ниже:
Тип почвы | Диапазон удельного сопротивления (Ом-м) |
---|---|
Глина | 15–150 |
Суглинок | 15–100 |
Песчаная глина | 50-300 |
Песок | 200-3000 |
Гравий и песок | 500-5000 |
Solid Rock | 10000+ |
Требуются фактические измерения удельного сопротивления почвы, которые следует проводить в нескольких точках на площадке или как можно ближе.Участки, где почва может характеризоваться однородным сопротивлением по всей площади и на значительной глубине, встречаются редко. Часто вертикальная стратификация почвы дает несколько слоев с разным сопротивлением. Боковые изменения также происходят, но обычно более постепенные, чем вертикальные. Исследования показывают, что удельное сопротивление слоев почвы глубиной в несколько десятков или сотен футов влияет на результат проекта, такой как увеличение потенциала земли для исследования заземления. Мы не можем переоценить важность точных измерений в масштабе и глубине, необходимых для каждого конкретного проекта.
Четырехконтактное сопротивление
Существует множество методов измерения удельного сопротивления почвы, но наиболее распространенными являются методы Веннера и Шлюмберже, также называемые четырехконтактными методами. Независимо от метода, общая концепция может быть описана как введение известного тока в почву и измерение напряжения. На следующем рисунке показан ток и эквипотенциальные линии, создаваемые током, который вводится через землю с двумя разными слоями почвы.
Измерение удельного сопротивления грунта
Метод Веннера
Альфа-четырехконтактный метод Веннера — наиболее часто используемый метод для измерения удельного сопротивления почвы. Это выполняется путем размещения четырех контактов на равном расстоянии, подачи известного тока на крайние электроды и регистрации напряжения между внутренними электродами. На следующем рисунке показан четырехконтактный альфа-метод Веннера.
Альфа-методика Веннера с четырьмя выводами
Если глубина зонда b << a, как в случае, когда электроды проникают в землю только на короткое расстояние (как обычно бывает), кажущееся удельное сопротивление можно рассчитать следующим образом:
Используя альфа-метод Веннера, расстояние между электродами увеличивается вдоль траектории для измерения большей глубины почвы.Это возможно, потому что по мере увеличения расстояния между электродами ток испытательного источника проникает на большие площади как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, независимо от того, насколько искажается путь тока из-за меняющихся условий почвы. Меньшие измерения расстояния между электродами, более мелкие измерения важны для характеристики почвы, с которой будет контактировать система заземления. Обычно проводятся более длинные расстояния между электродами и более глубокие измерения, чтобы максимальное расстояние между контактами было эквивалентно максимальному размеру системы заземления, которую необходимо оценить.Если удельное сопротивление заметно меняется с глубиной, часто желательно увеличить диапазон расстояний между электродами, чтобы оценить удельное сопротивление.
Метод Шлюмберже
В методе Шлюмберже расстояние между электродами напряжения «a» и расстояния от электрода напряжения и электрода тока «c» различны (см. Рисунок).
Четырехконтактный метод Schlumberger
Если b << a и b << c (как обычно бывает), кажущееся сопротивление можно рассчитать следующим образом:
Конфигурация с a> c известна как «метод Шлюмберже-Палмера», а конфигурация с a
По сравнению с методом Веннера на равных условиях, использование метода Шлюмберже с c> a требует более чувствительных инструментов, потому что измеренное сопротивление ниже, в то время как с c
Проблемы измерения
- Обрыв цепи электрод / зонд
- Закопанные металлические системы, мешающие измерениям естественного грунта
- Индуктивная связь испытательных проводов или внешних источников
- Недостаточная мощность и / или чувствительность измерительного прибора
Полевые испытания
Дополнительные соображения с данными о почве
Что такое удельное сопротивление почвы? Определение и измерение удельного сопротивления почвы
Измерение удельного сопротивления грунта
Удельное сопротивление почвы пропорционально отношению напряжения V и тока I и задается как
Приложение I — SES (Услуги и технологии безопасного проектирования)
Особые меры предосторожности
Метод Веннера (фиксированные контакты C1 и C2): односторонний
В соответствующей форме данных измерений, предоставленной SES:
- «Напряжение источника» — это напряжение, приложенное к контактам подачи тока (12 В, 50 В, 100 В, 200 В, 400 В или 600 В), которое устанавливается ручкой на некоторых приборах; на других прибор устанавливает это автоматически.
- «Q: ***?» указывает, появились ли 3 звездочки в качестве значения показателя качества Q,
пока счетчик подает ток
в контакты C1 и C2. В этот столбец следует указать «да» или «нет». - «Q%» — это значение стандартного отклонения, Q или показатель качества, сообщаемый глюкометром.
- «Vsignal» — это напряжение, измеренное измерителем удельного сопротивления почвы между выводами потенциала (P1 и P2).
- «Iinject» — это ток, подаваемый измерителем удельного сопротивления почвы на токовые контакты (C1 и C2).
- «Кажущееся удельное сопротивление» — это кажущееся удельное сопротивление почвы, рассчитываемое измерителем или вручную.
Кроме того, для каждого измерительного хода:
-
Прикрепите эскиз, показывающий местоположение и начальную точку траверса по отношению к существующим близлежащим сооружениям, включая приблизительные расстояния от них; также показать траверс на плане участка. -
Пожалуйста, сообщайте о любых признаках труб, трубопроводов, трубопроводов, длинных железобетонных участков, заборов или любых других длинных металлических конструкций в любом месте вблизи траверса.
- Разделите измерительные провода подачи тока от проводов измерения потенциала на фиксированное расстояние (например,г., 10 футов).
- Для каждого расстояния между выводами выполните измерения, используя другой набор потенциальных выводов, которые находятся значительно дальше от токоподводов и отделены от них на фиксированное расстояние (например, 100 футов).
- SES может сравнивать эти два набора данных для оценки наведенных напряжений и корректировать данные для наведенных напряжений.
- 4-контактные методы Веннера и Шлюмберже различаются только расстоянием между двумя внутренними потенциальными электродами.
- Обратите внимание, что таким образом следует смачивать только область около электродов ввода тока.Это не окажет значительного влияния на измерения, при условии, что смачиваемая площадь мала по сравнению с расстоянием между электродами.
Принципы и методы проверки сопротивления заземления
12 августа 2014 г.,
Опубликовано в статьях: Вектор
Что влияет на сопротивление заземления?
Длина / глубина заземляющего электрода
Диаметр заземляющего электрода
Количество заземляющих электродов
Тип почвы | Удельное сопротивление почвы R E | Сопротивление заземления | |||||
Глубина заземляющего электрода (метр) | Заземляющая полоса (метр) | ||||||
Ом · м | 3 | 6 | 10 | 5 | 10 | 20 | |
Очень влажная почва, | 30 | 10 | 5 | 3 | 12 | 6 | 3 |
Сельскохозяйственные почвы суглинистые | 100 | 33 | 17 | 10 | 40 | 20 | 10 |
Грунт песчано-глинистый | 150 | 50 | 25 | 15 | 60 | 30 | 15 |
Влажная песчаная почва | 300 | 66 | 33 | 20 | 80 | 40 | 20 |
Бетон 1: 5 | 400 | – | – | – | 160 | 80 | 40 |
Влажный гравий | 500 | 160 | 80 | 48 | 200 | 100 | 50 |
Сухая песчаная почва | 1000 | 330 | 165 | 100 | 400 | 200 | 100 |
Сухой гравий | 1000 | 330 | 165 | 100 | 400 | 200 | 100 |
Каменистая почва | 30 000 | 1000 | 500 | 300 | 1200 | 600 | 300 |
Скала | 107 | – | – | – | – | – | – |
Проектирование наземной системы
Измерение удельного сопротивления грунта
Расчет удельного сопротивления грунта
В описанной здесь методике измерения используется метод Веннера и формула:
ρ = среднее удельное сопротивление грунта на глубину A в: Ом-см.
A = расстояние между электродами в см.
R = измеренное значение сопротивления в Ом на измерительном приборе.
Рис. 1: Пути тока испытания в бесстоечном методе.
Рис. 2: Установка для бесстержневого метода.
Измерение импеданса заземления
При проведении аудита заземления центрального офиса требуются три различных измерения.
Рис. 3: План типичного центрального офиса.
Рис. 4: Безэкранное тестирование центрального офиса.
Рис. 5: Выполните трехполюсное испытание падения потенциала всей системы заземления.
Рис. 6: Измерьте отдельные сопротивления системы заземления с помощью выборочного теста.
Глубина заземляющего электрода | Расстояние до внутренней стойки | Расстояние до внешней стойки |
2 м | 15 метров | 25 м |
3 м | 20 м | 30 м |
6 м | 25 м | 40 м |
10 м | 30 м | 50 м |