Jak se určuje a vypočítá odpor půdy?

Ochranné uzemnění nebo uzemnění elektrických instalací se provádí při jmenovitém napětí 380 V a vyšším střídavým proudem a 440 V a vyšším stejnosměrným proudem – ve všech případech; při jmenovitém napětí od 42 V do 380 V AC a od 110 V do 440 V DC při práci v nebezpečných podmínkách a zvláště nebezpečných prostorách

Půdní odpor – proč ho potřebujete měřit? Závislost výsledků zkoušek na půdě a dalších faktorech.

Jakákoli půda má svůj vlastní odpor a čím nižší je, tím vyšší je vodivost půdy a tím lépe funguje uzemňovací systém.

Ochranné uzemnění díky svému nízkému elektrickému odporu přenáší nebezpečný potenciál nashromážděný elektrickým zařízením na zem, aniž by ovlivnilo osobu.

Použití jakéhokoli elektrického zařízení a elektrické instalace bez ochranného uzemnění s sebou nese riziko úrazu elektrickým proudem pro člověka.

Účinnost zemnícího systému silně závisí na elektrických vlastnostech půdy, ve které jsou zemnící elektrody instalovány.

Měříme odpor půdy podle zkušebního plánu a v případě poškození zemní smyčky.

Používáme přístroj MRU-101, MPI-530, mikroprocesorový měřicí přístroj IS-10.

Proč jsou potřebná měření?

Postup měření odporu půdy je nezbytný při provádění různých stavebních průzkumů, například při připojení plynovodu k domu nebo při výpočtu místního uzemnění nebezpečných zařízení.

Znalost odporu půdy je indikátor, který umožňuje určit vliv koroze na podzemní potrubí. Čím je odpor nižší, tím je potrubí náchylnější ke korozi, což určuje nutnost chránit potrubí speciální úpravou.

Při vývoji systémů uzemnění a ochrany před bleskem pro elektrické instalace a elektrická zařízení ve velkých průmyslových zařízeních nebo při výstavbě podpěr pro vysokonapěťové distribuční sítě je zapotřebí velké množství měření.

Měření USG se provádí v procesu:

• zpracování projektu výstavby nového zařízení, bez ochranného uzemnění projekt nebude schválen;
• elektrické testování elektrických instalací, před uvedením do provozu je vyžadován pas uzemňovacího zařízení;
• přezkoušení uzemňovacího zařízení po případné rekonstrukci nebo opravě kovových spojů, ochranné uzemnění;
• plánovaná kontrola technického stavu nabíječky dle norem uvedených v příloze č. 3 PTEEP.
• sledování technického stavu uzemňovacího zařízení v souladu se stanovenými požadavky, zejména pokud získaný výsledek odporu zemní smyčky překračuje specifikaci návrhu.

Hlavní účel měření

Nastavení a výpočet parametrů nově vybudované uzemňovací zařízení nebo soulad stávajícího uzemňovacího zařízení s požadavky návrhů regulačních dokumentů.

Znát hodnotu odporu půdy, je možné určit přibližné roznášecí odpory různých zemnících vodičů.

Účel postupu měření odporu půdy

Při vývoji uzemňovací soustavy pro elektroinstalaci nebo budovaný objekt je nutné provést přesné technologické výpočty, které vyžadují údaje o měrném odporu zeminy, který má největší vliv na celkový odpor zemnícího systému.

Zvláštní pozornost by měla být věnována oblastem s nejmenším odporem, protože k vybudování uzemňovacího systému budete potřebovat nejmenší počet zemnících elektrod. Znalost tohoto indikátoru také poskytuje informaci o optimální hloubce zemnícího kolíku.

Rezistivita půdy se výrazně liší v závislosti na jejím typu a mnoha dalších faktorech, takže měření jsou vyžadována na každém zájmovém pozemku.

Mezi faktory ovlivňující hodnotu měrného odporu patří:

• typ půdy, její hustota a frakční složení (jíl, černozem, drcený kámen, štěrk);
• množství vlhkosti v půdě a její teplota;
• úroveň mrazu a okolní teplota;
• koncentrace různých chemikálií, solí, kyselin a alkalických zbytků v půdě.

K měření odporu půdy používá naše laboratoř Wennerovu metodu. Metoda spočívá ve vytvoření dočasného obvodu čtyř kolíků s dalším procházejícím proudem přes vnější elektrody, čímž se vytvoří potenciálový rozdíl mezi středními.

Při měření je důležité zvolit zeminu homogenního charakteru a dodržet poměr vzdálenosti mezi kolíky a hloubkou zapuštění kolíků do půdy.

Jaká jsou rizika neznalosti stavu půdy, jaké jsou důsledky netestování?

Nepochopení skutečné hodnoty odporu půdy může následně vést k vytvoření neoptimálního uzemňovacího systému a v důsledku toho k hrozbě úrazu elektrickým proudem pro lidi a také k selhání zařízení.

Stanovením hodnoty odporu půdy můžete v rané fázi vybudovat správný systém uzemnění.

Pokud ochranné uzemnění nefunguje efektivně, pak výsledky elektrických zkoušek uzemňovacích zařízení a ochranných prvků nebudou předány.

Důsledkem absence zkušební zprávy budou pokuty nebo rozhodnutí o pozastavení činnosti organizace z Rostekhnadzor a Gospozhnadzor.

Kdo má právo a umí měřit odpor půdy

Pouze certifikovaná laboratoř, která prošla certifikací Rostechnadzor, může provádět vysoce kvalitní měření odporu půdy. Použité zařízení musí mít vysokou třídu přesnosti a certifikát o certifikaci měřidla.

Zaměstnanci musí mít řádnou kvalifikaci, mít minimálně třetí skupinu elektrické bezpečnosti a mít oprávnění k práci s elektrickými instalacemi do 1 kV.

Osoby, které se dopustily porušení POT RM-016-2001 a PEEP, jakož i zkreslení spolehlivosti a přesnosti měření, jsou odpovědné v souladu se zákonem.

Proč máme právo měřit a testovat

Náš ETL byl certifikován společností Rostekhnadzor a má příslušný certifikát pro testování. Námi používané zařízení má vysokou třídu přesnosti a certifikát o ověření měřidel. Zaměstnanci mají potvrzenou testovací skupinu a řádnou kvalifikaci.

Nepracujeme za deště nebo vysoké vlhkosti, protože dojde ke zkreslení měření a velkým chybám ve výsledcích.

Před provedením měření naši zaměstnanci pokud možno sníží počet podmínek, které negativně ovlivňují měření a způsobují další chybu.

Zkusme to jednoduše:

1. Elektroměr instalujeme téměř vodorovně, ve vzdálenosti od výkonných výkonových transformátorů.
2. K napájení zařízení používáme zdroj s napětím 12+0,25V.
3. Odpor obvodu musí být menší než 0,5 Ohm, zjišťujeme přítomnost rušení
4. Rušení střídavým proudem je detekováno pohybem ručičky v režimu ISM II při otáčení knoflíku PDST f.
5. Impulsní (skokové) rušení a vysokofrekvenční rádiové rušení jsou určovány stálými neperiodickými oscilacemi jehly.

Frekvence elektrických měření

Vzhledem k tomu, že hodnota rezistivity půdy se sezónně mění, je nutné provádět měření alespoň jednou za čtvrtletí.

Jakékoli elektrické změny na místě, například instalace dodatečného elektrického zařízení nebo velké opravy, ovlivňují systém napájení a zvyšují zatížení ochranného uzemnění. Proto je po takových změnách nutné provést měření k zajištění spolehlivosti uzemňovacího systému a v případě potřeby jej zlepšit.

Některé zkoušky se provádějí v souladu se zavedenými normami při uvedení zařízení do provozu nebo podle regulovaného harmonogramu, který vyžaduje vypracování technické zprávy.

V jiném případě se zákazník ujme vlastní iniciativy a přeje si provést preventivní prohlídku nebo zkoušku za účelem získání osvědčení o technické zkoušce

Technická zpráva a protokoly měření

Výsledky zkoušek se po ukončení měření zapisují do technického protokolu, který je nezbytnou součástí každé komplexní přejímací a preventivní zkoušky.

Protokol obsahuje informace o stavu a typu půdy, klimatických podmínkách pro provádění měření: teplota, atmosférický tlak, vlhkost, počasí, charakteristika uzemňovacího a měřicího zařízení. V protokolu musí být uvedeny dokumenty osvědčující zařízení použité k měření a musí být uvedeno datum příštího ověření na Rostechnadzor. Bez těchto údajů může být spolehlivost výsledků považována za neplatnou.

Předpokladem spolehlivosti protokolu je přítomnost certifikačních dokumentů, které ukazují, že elektrická laboratoř má právo provádět měření.

Nedostatek protokolu měření má za následek penalizace:

• Od Rostechnadzor – pokuta od 20 000 do 40 000 rublů. + pozastavení činnosti Společnosti na 90 dnů
• Ze strany ministerstva pro mimořádné situace za nedodržení norem požární bezpečnosti – pokuta 150 000 – 200 000 rublů.

Všechny akce jsou odůvodněné a zaznamenány v Kodexu správních deliktů Ruské federace, ČLÁNEK 9.11.

Koncepce odporu půdy hraje důležitou roli při návrhu zemnících systémů, výpočtu struktur elektrických podpěr, hromosvodů a „plíživých“ pozemních a podzemních VF antén.

Zařízení pro měření odporu půdy

Co je odpor

Schopnost vést elektrický proud se nazývá vodivost. Tato hodnota je nepřímo úměrná odporu a měří se v siemens (Sm): G = 1/R, kde R je odpor vyjádřený v ohmech.

K určení měrného odporu se používá vzorec:

Vzorec pro měrný odpor kovového vodiče

Čím větší je tato hodnota, tím nižší je vodivost: G = S/ρl.

Konvenční obraz kovového vodiče

Elektrický odpor půdy je parametr, který určuje úroveň elektrické vodivosti země. Ukazuje, jak dobře se bude elektrický proud šířit v půdách – jílových, písčitých a dalších. Rezistivita je obvykle odpor vůči průchodu proudu konvenční krychle půdní směsi, jejíž okraje jsou rovné 1 m.

Někdy je tento parametr zaměňován s takovým pojmem, jako je odpor půdy ve smyku, který se nevztahuje k elektrickým charakteristikám látky, ale popisuje její mechanickou odolnost vůči deformaci a aktivně se používá při stavbě budov, silnic, potrubí atd. . Půdy s vyšší elektrickou vodivostí mají nižší mechanickou stabilitu.

Země má větší odpor vůči elektrickému proudu než kovy, které se vyznačují spíše elektronickou než iontovou vodivostí. Rezistivita země je heterogenní, stejně jako její struktura, a závisí na kvantitativním poměru jejích složek (písek, jíl, rašelina atd.). Na základě učebnicové klasifikace zemin nelze tento parametr přesně odhadnout.

Klasifikace půdy

Půda je horní sypká vrstva zemské kůry, která se skládá z hornin, půdy, minerálních a umělých sedimentů, vodních částic a plynů. Někdy se půdě říká země.

Tento komplexní vysoce rozptýlený systém absorbuje a akumuluje různé částice a náboje. Výsledný komplex látek lze reprezentovat jako rovnovážný systém, který se skládá z:

• pevné částice – krystalické soli (uhličitany, sírany, chloridy);
• kapalná složka – půdní roztok, který obsahuje volné ionty, jednotlivé molekuly a iontové páry;
• absorbované látky, které se objevují v důsledku chemických metabolických reakcí: anionty a kationty.

Iontová rovnováha Země se posouvá jedním nebo druhým směrem pod vlivem různých faktorů, například se zvýšením teploty nebo vlhkosti.

Všechny půdy jsou rozděleny do 4 velkých tříd:

• Přírodní skalnatý. Složení skalnatých a poloskalnatých půd s tuhými vazbami zahrnuje železné rudy, čediče, břidlice, křemence a další horniny. Odpor kamenité (drcené kamenné) půdy je vysoký a může dosáhnout 5 000 Ohm m a odpor kamenité půdy – 20000 XNUMX Ohm m.
• Přírodní rozptýlené. Patří sem sedimentární ložiska s vodně-koloidními a mechanickými vazbami: rašelina, jílovité půdy, bahno, písek a hrubé směsi. Schopnost vést elektrický proud je v této skupině půd nejnižší. Například měrný odpor půdy, jako je hlína, je 100 Ohm m, zatímco u písku silně závisí na vlhkosti a pohybuje se od 10 do 4 000 Ohm m.
• Přírodní zmrazené. Od prvních dvou tříd se liší pouze tím, že jejich struktura obsahuje inkluze ledu. Rezistivita zmrzlých půd s klesající teplotou může dosáhnout 10 6 Ohm m.
• Technogenní. Tato třída spojuje všechny předchozí přírodní typy půd, které byly vystaveny fyzikálním nebo chemickým vlivům, stejně jako domácí a průmyslový odpad, kaly a strusky, umělý led.

Distribuční mapa

Chcete-li snadno určit převládající typ půdy v daném regionu, použijte vhodné kartografické materiály a referenční knihy.

Tabulka, kterou najdete v odborné literatuře, vám pomůže zjistit měrný odpor jakékoli půdy.

Hodnoty DC pro různé půdy

Faktory ovlivňující variabilitu ukazatelů

V praxi se odpor půdy může značně lišit od tabulkových hodnot. Elektrická vodivost země závisí na:

• obecné fyzikální ukazatele: vlhkost, teplota;
• složení a velikost půdních frakcí;
• hustota směsi látek;
• koncentrace solí, zásad a kyselin.

Hodnoty odporu v závislosti na teplotě s použitím hlíny jako příkladu:

Závislost odporu na teplotě

Pravidla měření

K měření odporu použijte Winnerovu metodu nebo metodu čtyř tyčí, které se zapíchají do země ve stejné vzdálenosti od sebe. Přímá měření se provádějí speciálním zařízením. Schéma této události je uvedeno na obrázku níže.

Obvod pro měření odporu

Při měření odporu půdy byste měli dodržovat určitá pravidla:

• není možné měřit odolnost půdy ihned po aplikaci velkého množství organických hnojiv nebo jiných biologicky rozložitelných látek;
• půda by neměla být příliš suchá v hloubce 30–40 cm;
• je nemožné získat objektivní údaje bezprostředně po dešti, mrazu nebo při rozmrznutí půdy;
• Před měřením se snažte nekypřít půdu, abyste se vyhnuli umělému zvětšení vzdálenosti mezi frakcemi.

Stanovení elektrického odporu půdy se provádí podle vzorce:

Metoda výpočtu pro vícevrstvou zeminu

Země má heterogenní strukturu bez výrazných hranic mezi horizontálně umístěnými vrstvami. Vrchní vrstva půdy je náchylnější k sezónním změnám.

Sezónní změna tloušťky vrstvy

Zohlednění heterogenity země zvyšuje přesnost výpočtu uzemňovacího zařízení. V tomto případě by měl být použit takový koncept, jako je ekvivalentní odpor půdy – odpor vícevrstvé půdy blízký skutečné hodnotě. Pro zjednodušení její definice se Země obvykle dělí na 2 vrstvy: horní vrstvu, která podléhá častým výkyvům počasí, a vnitřní vrstvu s podmíněně stabilními parametry.

Ekvivalentní odpor je stanoven experimentálně instalací elektricky vodivých prvků v místech navrhované instalace elektrických zařízení a systémů. Elektroměr je jednou pohřben v předpokládané hloubce instalace uzemňovacího systému a druhý na povrchu horní vrstvy země. Po smrštění půdy se určí napětí a proud v obvodu. Elektrický odpor ocelových zemnících vodičů se vypočítá podle vzorce:

Vzorec elektrického odporu

Při znalosti konfigurace použitých elektrod je zjištěna závislost měřeného parametru na ekvivalentním zemním odporu a jsou provedeny výpočty pro první a druhou hloubku zemní vrstvy.

Konfigurace uzemňovacího prvku	systém	Výpočtový vzorec
Míč
Polokulovité
Kulatá tyč nebo roh
Kulatá tyč nebo roh, zcela ponořený do země
Prodloužená povrchní
Prodloužená zapuštěná
Prstencový povrch
Kruhové zapuštěné
Na povrchu lamelové kulaté
Lamelové kulaté zapuštěné
Deska umístěná na okraji je zapuštěná

Pro konečné posouzení ukazatelů vodivosti se často používá korekční faktor sezónnosti: ρ = ρ_ism · k. Tabulka ukazuje příklady hodnot pro normální úrovně vlhkosti půdy (50–80 %):

Konečná hodnota ekvivalentního odporu je určena vzorcem:

Vzorec ekvivalentního odporu

Přesné stanovení měrného odporu vám umožní výrazně ušetřit na organizaci uzemňovacího systému, protože po uvedení zařízení do provozu nebude nutné používat další zemnící vodiče nebo prodlužovat jejich délku.

Související videa

• Hlavní
• Zapojení
• Uzemnění a ochrana