Расчет заземления

Если вы получите значение, близкое к критическому, лучше увеличить количество или размер электродов. Помните, что расчет контура заземления чрезвычайно важен для безопасности!

В современном мире мы не можем представить себе жизнь без использования электричества. Она окружает нас повсюду и позволила человечеству перейти на совершенно новый уровень развития. Мы не можем переоценить его значение, но при всех его положительных качествах, за его невинностью и простотой скрывается колоссальная энергия, которая смертельно опасна.

Для защиты помещений, где постоянно находятся люди, было создано специальное устройство – заземлитель. Это набор проводников, которые используются для отвода электричества от оборудования в землю, что позволяет избежать поражения людей электрическим током. Он состоит из заземляющих стержней (горизонтальных и вертикальных) и заземляющих проводников.

Наш сервис предлагает вам расчет заземления с помощью удобного онлайн-калькулятора заземления. На основании типа почвы, климатической зоны и типа заземления программное обеспечение выдаст вам результат сопротивления отдельных шин, а также общее сопротивление заземления. Мы работаем только с последними доступными данными; используются следующие источники

Правила устройства электроустановок;
стандарты для сетей заземления;
Заземление электроустановок – Р. Н. Карякин;
Руководство по проектированию электрических сетей и электрооборудования – Барыбин Ю. G;
Руководство по электроснабжению промышленных предприятий Федоров А. А. и Сербиновский Г. V.

3.21 главная заземляющая шина – Шина, являющаяся частью заземляющего распределительного устройства для электроустановок до 1 кВ, предназначенная для соединения нескольких проводников для заземления и уравнивания потенциалов.

Содержание

Как рассчитать удельное сопротивление почвы

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

1. Цель и сфера применения.

1.1 Настоящий документ определяет методологию выполнения измерение сопротивления заземления на соответствие требованиям проекта и ЗП.

1.2 Документ предназначен для использования персоналом электролаборатории при проведении приемо-сдаточных, периодических и межремонтных испытаний электроустановок до 1000 В и наружных электроустановок.

2. Нормативные ссылки.

Данная методология относится к следующим нормативным документам:

2.1 Руководство по эксплуатации. IS-10 или аналогичный измеритель сопротивления заземления.

2.2 Правила технического обслуживания электроустановок получателя

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

2.3 Правила безопасности при эксплуатации электроустановок POTE. С изменениями от 15 ноября 2018 года.

2.4 ГОСТ Р 16504-81 “Испытания и контроль качества продукции”.

2.5 ГОСТ Р 8.563-96 “Методы измерений”.

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

2.7 Комплекс стандартов ГОСТ Р 50571.16 – 2007 “Электроустановки низковольтные. Часть 6: Тестирование.

3 Термины и определения.

В данной методике используются следующие термины и определения в соответствии с ПУЭ ред. 7 и стандартами серии ГОСТ Р 50571.16 – 20 07:

3.1 Заземление – Преднамеренное электрическое соединение точки в цепи, установке или приборе с землей.

3.2 защитное заземление – Заземление предусмотрено в целях электробезопасности.

3.3 Рабочее (функциональное) заземление – Заземление точки или точек проводящих частей в установке для обеспечения работы установки (не по соображениям безопасности).

3.4 Защитное заземление в электроустановках до 1 кВ – Преднамеренное соединение открытых токоведущих частей с глухим нулевым проводом генератора или трансформатора в трехфазных сетях, с глухим дренажным проводом однофазного источника, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполненное по соображениям электробезопасности.

3.5 Заземлитель – Проводящая часть или набор проводящих частей, которые электрически соединены с землей либо напрямую, либо через промежуточную проводящую среду.

3.6 Искусственный заземляющий электрод – Заземляющий электрод, изготовленный специально для целей заземления.

3.7 естественный заземляющий электрод – Проводящая внешняя часть, находящаяся в электрическом контакте с землей, непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.

3.8 заземляющий проводник – Проводник, соединяющий часть (точку) заземления с землей.

3.9 устройство заземления – Комбинация заземляющего электрода и заземляющего проводника.

3.10 Зона нулевого потенциала (относительная земля) – Часть земли вне зоны влияния заземляющего электрода, электрический потенциал которой принимается равным нулю.

3.11 Зона распространения (местная земля) – Зона земли между заземляющим электродом и зоной нулевого потенциала.

Термин “земля”, используемый в данном разделе, следует понимать как землю в зоне утечки.

3.12 замыкание на землю – Случайный электрический контакт между токоведущими частями и землей.

3.13 Напряжение заземления – Напряжение, возникающее при протекании тока от земли к земле, между точкой, где ток входит в землю, и областью нулевого потенциала.

3.14 Контактное напряжение – Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей, когда человек или животное одновременно прикасается к ним.

Прогнозируемое контактное напряжение – Напряжение между одновременно доступными проводящими частями, к которым можно прикоснуться, когда человек или животное не прикасается к ним.

3.15 Шаговое напряжение – это напряжение между двумя точками на Земле на расстоянии 1 метра друг от друга, принятое за длину шага человека.

3.16 Сопротивление заземления – Отношение напряжения на заземляющем электроде к току, протекающему от заземляющего электрода к земле.

3.17 Эквивалентный удельный импеданс неоднородной земли – Электрическое сопротивление земли с однородной структурой, при котором сопротивление земли имеет то же значение, что и сопротивление земли с неоднородной структурой.

Термин удельное сопротивление, используемый в разделе о почвах с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.

3.18 Заземление – Преднамеренное электрическое соединение точки сети, электроустановки или прибора с заземляющим проводником.

3.19 Защитное заземление – Заземление, предусмотренное в целях электробезопасности.

3.20 Рабочее (функциональное) заземление – Заземление точки или точек на активных частях установки, которое необходимо для работы установки (не по соображениям безопасности). 3.1 Заземление – это преднамеренное электрическое соединение этой части с землей.

3.21 Главное заземление – Шина, которая является частью системы заземления для установок до 1 кВ и предназначена для соединения нескольких проводников с целью заземления и выравнивания потенциалов.

4. Характеристики измеряемой переменной, нормативные значения измеряемой переменной.

Объект измерения субстрат.

Цель измерения – для определения и расчета параметров вновь построенного заземлителя или соответствия существующего распределительного устройства требованиям разработанных норм.

Измеренное значение – удельное сопротивление почвы р ( Ом-м)

Согласно действующему ГОСТ 12.1.030-81, если электрическое сопротивление “земли” Р выше 100 Ом х м, допускается увеличение указанной нормы в Р/100 раз, но не более чем в десять раз, эта информация также воспроизведена в Правилах устройства электроустановок. Исходя из этого, имея, например, сопротивление заземления 631 Ом на метр, разделив полученное значение на 100, получим 6,31, то есть во сколько раз мы можем превысить стандарт 4 Ом и сопротивление заземления. 25,24 Ом является удовлетворительным в данном случае.

Величина сопротивления заземлителя зависит от удельного сопротивления грунта (предполагается, что удельное сопротивление обозначается греческой буквой р ). Это значение определяет свойства почвы с точки зрения электропроводности, и чем оно ниже, тем меньше сопротивление растеканию и, следовательно, тем лучше условия заземления. В зависимости от его состава (чернозем, песок, глина и т.д.), размера и плотности частиц, влажности и температуры, наличия растворимых химических веществ (кислот, оснований, продуктов разложения и т.д.), удельное сопротивление почв изменяется в очень широком диапазоне. Почва может пересыхать летом и замерзать зимой. В обоих случаях сопротивление утечки на землю увеличивается, часто значительно.

Влажность и температура являются наиболее важными факторами, влияющими на величину удельного сопротивления почвы. В течение года из-за изменения атмосферных и климатических условий влажность почвы меняется, а значит, меняется и ее удельное сопротивление.

Наибольшие колебания удельного сопротивления наблюдаются в верхних слоях грунта, которые зимой промерзают, а летом высыхают. Данные измерений показывают, что при понижении температуры воздуха от 0 до -10°C удельное сопротивление грунта увеличивается в 10 раз на глубине 0,3 м и в 3 раза на глубине 0,5 м.

Значение сопротивления заземления должно быть определено на основе измерения в точке заземления (установки) с учетом факторов влажности.

В исключительных случаях для определения величины сопротивления к р Средние значения удельного сопротивления почвы, приведенные в таблицах, могут быть использованы для определения величины удельного сопротивления земли.

Однако в случае строительства систем заземления необходимо впоследствии пересчитать удельное сопротивление заземления, определив удельное сопротивление грунта путем проведения контрольных измерений.

Приблизительные значения среднего удельного сопротивления отдельных почв p,Ом-м.

8. заданное количество вертикальных электродов определяется коэффициентом использования , взятым из таблицы 12-4 для n = 4 и :

Определение размеров систем заземления в большинстве случаев ограничивается определением размеров самого заземляющего электрода, поскольку заземляющие электроды выбираются в основном по их механической прочности и коррозионной стойкости. Исключение составляют системы с дистанционным заземлением. В этих случаях сопротивление соединительного кабеля и сопротивление заземления должны быть рассчитаны последовательно, чтобы общее сопротивление не превышало расчетное.
Расчет сопротивления заземления должен быть выполнен следующим образом:
1. определение допустимого сопротивления заземления по ПУЭ . Если заземляющее устройство является общим для нескольких установок, расчетное сопротивление заземления является наименьшим требуемым сопротивлением.
2) Определить необходимое сопротивление искусственной системы заземления с учетом использования параллельно подключенной естественной системы заземления по следующим формулам

где – Расчетное сопротивление заземления в соответствии с 1 – сопротивление искусственного заземления; – естественное сопротивление заземления.
3 Расчет удельного сопротивления почвы с повышающими коэффициентами для учета высыхания почвы летом и замерзания зимой.
Если точные данные о грунте отсутствуют, в таблице 12-1 приведены средние данные о несущей способности грунта, рекомендуемые для предварительных расчетов.

Таблица 12-1 Несущая способность грунта
Название почвы	Удельное сопротивление почв />.	Название почвы	Специфическое сопротивление
Глина (слой 7-10 м, затем камень, гравий) Каменистая глина (слой 1-3 м, затем гравий) Садовая земля Известняк Les Mergel Песок Крупнозернистый песок с валунами Скала	70 100 50 2000 250 2000 500 1000 4000	Клей Суглинистый песок Торф Черная земля Вода: почва море пруд река	100 300 20 30

Примечание: Значения удельного сопротивления почвы определены при влажности 10-20% по весу и на глубине 1,5 м.

Повышающие коэффициенты k для различных климатических зон приведены в таблице 12-2 для горизонтальных и вертикальных электродов.
4 Определение сопротивления потоку для одного вертикального электрода по формулам, приведенным в таблице 12-3. Эти формулы приведены для стержневых электродов из круглой стали или труб. Если для вертикальных электродов используются угловые кронштейны, они заменяются эквивалентным диаметром углового кронштейна

где b – ширина сторон угла.

Таблица 12-2 Значения k для различных климатических зон
Подробная информация о климатических зонах климатические зоны и тип используемых электродов	Климатические зоны
	1	2	3	4
1. характеристики климатических зон: Средняя многолетняя температура (январь), °C Средняя многолетняя высокая температура (июль), °C Среднее количество осадков, см Среднее время замерзания воды, дни 2. k-фактор (a) стержневые электроды с 2-3 м в длину и 0,5-0,8 м в глубину на своих вершинах (b) при использовании длинных электродов и глубиной их верхушек 0,8 м.	От -20 до -15 от +16 до +18 40 190—170

Таблица 12-3 Расчет сопротивления потоку для одного электрода
Тип заземления	Заземление	Формула	Пояснение
Вертикаль на уровне земли
Вертикально ниже уровня земли
Горизонтальная протяженность ниже уровня земли			b – ширина полосы; если земля круглая с диаметром d, то b=2d
Вертикальная плита ниже уровня земли			a и b – размеры сторон плиты
Горизонтальная круглая плита ниже уровня земли			b – ширина пластины; если заземлитель круглый с диаметром d, то b=2d 5.

Приблизительное количество вертикальных заземлителей n определяется выбранным коэффициентом использования :

где – необходимое сопротивление искусственного заземления.
Показатели для вертикальных заземлителей приведены в таблице 12-4 для их расположения в ряду и в таблице 12-5 для их расположения по контуру без учета влияния горизонтальных электродов связи.
Определите сопротивление распространению горизонтальных электродов по формулам, приведенным в таблице 12-3. Коэффициенты использования для горизонтальных электродов для заданного числа вертикальных электродов берутся из таблицы 12-6, если они расположены в ряд, и из таблицы 12-7, если они расположены вдоль контура.

Таблица 12-4 Соотношения вертикальных электродов
Соотношение расстояний между вертикальными электродами Отношение расстояния между вертикальными электродами к их длине	Количество вертикальных электродов в ряду
1	2 3 5 10 15 20	0,84—0,87 0,76—0,80 0,67—0,72 0,56—0,62 0,51—0,56 0,47—0,50
2	2 3 5 10 15 20	0,90—0,92 0,85—038 0,79—0,83 0,72—0,77 0,66—0,73 0,65—0,70
3	2 3 5 10 15 20	0,93—0,95 0,90—0,92 0,85—0,88 0,79—0,83 0,71—0,80 0,74—0,79

Таблица 12-5 Соотношение вертикальных электродов
Соотношение расстояния между вертикальными электродами электродов на их длину	Количество вертикальных электродов в ряду
1	4 6 10 20 10 60 100	0,66—0,72 0,58—0,65 0,52—0,58 0,44—0,50 0,38—0,44 0,36—0,42 0,33—0,39
2	4 6 10 20 10 60 100	0,76—0,80 071—0,75 0,66—0,71 0,61—0,66 0,55—0,61 0,52—0,58 0,49—0,55
3	4 6 10 20 10 60 100	0,84—0,86 0,78—0,82 0,74—0,78 0,68—0,73 0,64—0,69 0,62—0,67 0,59—0,65

Таблица 12-6 Соотношения горизонтальных электродов
Отношение расстояния между вертикальными электродами к длине электрода	Коэффициент использования с n количеством вертикальных электродов в ряду
	4	5	8	10	20	30	50	65
1 2 3	0,77 0,89 0,92	0,74 0,86 0,90	0,67 0,79 0,85	0,62 0,75 0,82	0,42 0,56 0,68	0,31 0,16 0,58	0,21 0,36 0,49	0,20 0,34 0,47

Таблица 12-7 Коэффициент использования для горизонтальных электродов
Отношение расстояния между вертикальными электродами к длине электрода	Коэффициент использования Когда число вертикальных электродов в контуре равно n
	4	6	8	10	20	30	50	70	100
1 2 3	0,45 0,55 0,70	0,40 0,48 0,64	0,36 0,48 0,60	0,34 0,40 0,56	0,27 0,32 0,45	0,24 0,30 0,41	0,21 0,28 0,37	0,20 0,26 0,35	0,10 0,24 0,33

Определите необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных электродов связи, используя следующую формулу

где – сопротивление горизонтального электрода, определенное в пункте 6.
Определите количество вертикальных электродов с учетом коэффициента использования из таблиц 12-4 или 12-5:

Окончательное количество вертикальных электродов определяется условиями размещения.
(9) Для установок выше 1000 В с высокими токами замыкания на землю тепловая стойкость соединительных проводников проверяется по формуле (12-5).

Пример 12-1. Заземление подстанции 110/10 кВ должно быть рассчитано на основании следующих данных: максимальный ток замыкания на землю на стороне 100 кВ 3,2 кА; максимальный ток замыкания на землю на стороне 10 кВ 42 А; грунт на площадке подстанции глинистый; климатическая зона 2; кроме того, в качестве заземления используется кабельная и опорная система с сопротивлением заземления 1,2 Ом.

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

где расчетное напряжение на заземляющем устройстве принимается равным 125 В, так как заземляющее устройство также используется в установках подстанций до 1000 В. Следовательно, сопротивление .
(2) Сопротивление искусственного заземления должно быть рассчитано с учетом использования кабельной несущей системы;

3. удельное сопротивление почвы в месте установки электрода, в глине, рекомендуемое для предварительных расчетов, составляет 100 Ом⋅ м, согласно данным, приведенным выше. Коэффициенты приращения для климатической зоны 2 по таблице 12 2 принимаются равными 4,5 для горизонтальных удлиненных электродов при глубине заложения 0,8 м и 1,8 для вертикальных стержневых электродов длиной 2-3 м при глубине заложения их верха 0,5-0,8 м.
Проектные сопротивления:
для горизонтальных электродов

для вертикальных электродов 4.

4) Определите сопротивление одного вертикального углового электрода №50 (длиной 2,5 м) на глубине 0,7 м под землей, используя формулу из таблицы 12-3

где

5 Определите приблизительное количество вертикальных заземлителей, взяв коэффициент мощности :

6. определить сопротивление растеканию горизонтальных электродов – полос 40 X 4 мм2 , приваренных к верхним концам уголков. Коэффициент использования соединительной планки в цепи при количестве углов порядка 100 и соотношении в соответствии с таблицей 12-7 равны: .
Сопротивление растеканию полос в соответствии с формулой в таблице 12-3

7. определенное сопротивление вертикальных электродов

8. Указанное количество вертикальных электродов должно быть определено с коэффициентом использования взяты из таблицы 12-5 для n = 100 и :

Наконец, предполагалось количество 117 углов.
В дополнение к контуру на территории подстанции на расстоянии 0,8-1 м от оборудования располагается сетка продольных полос с поперечными связями через каждые 6 м. Кроме того, на входах и въездах, а также по краям контура прокладываются углубленные полосы для выравнивания потенциалов. Эти непокрытые горизонтальные электроды уменьшают общее сопротивление заземления; их проводимость является собственной.
9 Проверяется термическое сопротивление полосы 40 X 4 мм2 . Минимальная площадь поперечного сечения полосы рассчитывается по формуле (12-5) для заданного времени протекания тока замыкания на землю.

Таким образом, полоса размером 40 X 4 мм2 удовлетворяет условиям термического сопротивления.

Из результатов примера 12-1 видно, что при достаточно большом количестве вертикальных электродов горизонтальные электроды, соединяющие верхние концы вертикальных электродов, оказывают очень незначительное влияние на результирующее сопротивление контура заземления. Это также выявляет недостаток существующей методики расчета для случаев, когда требуется достаточно малое сопротивление петли. В проведенном примере расчета этот недостаток проявился в том, что включение дополнительной проводимости контура от горизонтальной связующей полосы не уменьшило требуемое количество вертикальных электродов, а фактически увеличило его примерно на 5%. Исходя из этого, можно рекомендовать в таких случаях рассчитывать необходимое количество вертикальных электродов без учета дополнительной проводимости соединителя и других горизонтальных полос, предполагая, что их проводимость достигнет запаса прочности.

Пример 12-2. Заземление подстанции с двумя трансформаторами 6/0,4 кВ мощностью 400 кВ⋅ А должно быть рассчитано на основании следующих данных: максимальный ток через заземление в случае замыкания на землю на стороне 6 кВ составляет 18 А; грунт на площадке – глина; климатическая зона 3; в качестве заземления дополнительно используется водопроводная труба с сопротивлением растеканию 9 Ом.
Решение
Планируется сделать систему заземления снаружи здания, к которому примыкает трансформаторная подстанция, с вертикальными электродами в один ряд длиной 20 м; материал – круглая сталь диаметром 20 мм, методом свинчивания; верхние концы вертикальных стержней, заглубленных на глубину 0,7 м, приварены к горизонтальному электроду из той же стали.
Для стороны 6 кВ требуется сопротивление заземления, задаваемое формулой (12-6)

где расчетное напряжение на заземляющем устройстве принимается равным 125 В, поскольку заземляющее устройство является общим для сторон 6 и 0,4 кВ. Кроме того, согласно ПУЭ, сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом.
Таким образом, расчетное сопротивление заземления равно 2. .
(2) Сопротивление искусственного заземлителя рассчитывается с учетом использования водопроводной трубы в качестве параллельной ветви заземлителя:

3. сопротивление грунта в месте заземления – глина по таблице 12-1, рекомендуемое для расчета, составляет 70 Ом × м. Повышающие коэффициенты для климатической зоны 3 в таблице 12-2 приняты равными 2,2 для горизонтальных электродов при глубине заложения 0,8 м и 1,5 для вертикальных электродов 2-3 м при глубине заложения 0,5-0,8 м.
Расчетные сопротивления на землю:
для горизонтальных электродов

для вертикальных электродов 4.

4) Определите несущую способность одного стержня диаметром 20 мм и длиной 2 м, заложенного на глубине 0,7 м ниже уровня земли, используя формулу, приведенную в таблице 12-3.

5) Определить приблизительное количество вертикальных заземлителей с учетом ранее принятого коэффициента использования :

6. Определите сопротивление растеканию горизонтального стального электрода круглого сечения диаметром 20 мм, приваренного к верхним концам вертикальных стержней. Коэффициент использования горизонтального электрода в ряду стержней, когда количество стержней составляет приблизительно 5 и отношение расстояния между стержнями к длине стержня в соответствии с таблицей 12-6 принимается равным 0,86.
Сопротивление растеканию горизонтального электрода в соответствии с формулой в таблице 12-3

7. скорректированное сопротивление растеканию вертикальных электродов

8. заданное количество вертикальных электродов определяется коэффициентом использования приняты из таблицы 12-4 при n = 4 и :

Наконец, предполагается наличие четырех вертикальных стоек; в этом случае сопротивление утечке немного ниже расчетного.

1.2.2 Условия измерения.

Резюме

Компоненты

Сопротивление заземления (Rz) контура, упомянутое ранее, является основным параметром, который контролируется на всех этапах его работы и определяет его эффективность. Это значение должно быть достаточно малым, чтобы обеспечить свободное протекание тока повреждения на землю.

Обратите внимание! Качество и состояние грунта в месте заземления является наиболее важным фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления. Поэтому рассматриваемое заземляющее устройство или контур заземления генератора (в нашем случае это одно и то же) должно иметь конструкцию, отвечающую следующим требованиям:

Советуем вам изучить антенну Харченко для 3g модема своими руками.

Исходя из этого, рассматриваемая станция заземления или контур заземления переменного тока (что в нашем случае одно и то же) должна иметь конструкцию, отвечающую следующим требованиям:

Он должен предоставить набор металлических стержней или штырей длиной не менее 2 метров и диаметром от 10 до 25 миллиметров;
Они соединяются между собой (обязательно с помощью сварки) пластинами из того же металла определенной формы, образуя так называемый “заземляющий проводник”;
Кроме того, в комплект входит медная шина (также называемая электрической шиной) с сечением, зависящим от типа защищаемого устройства и величины протекающего тока (см. таблицу ниже).

Эти элементы необходимы для соединения элементов защищаемого устройства с дренажной трубой (медной шиной).

Значения сопротивления заземления указаны в ПУЭ издания 7, раздел 1.7 – для различных классов напряжения электроустановок и статьи 2.5.116 – 2.5.134 для линий электропередачи, а также в других отраслевых стандартах и документации на аппараты и оборудование.

Сопротивление заземления и сопротивление заземления

Чем меньше значение удельного сопротивления грунта, тем лучше электрический ток рассеивается в среде и тем меньше будет сопротивление заземления. Низкое сопротивление заземления обеспечивает поглощение заземлением токов короткого замыкания, токов утечки и токов молнии, предотвращая их нежелательное протекание через токопроводящие части электроустановок и защищая людей, находящихся в контакте с ними, от поражения электрическим током, а оборудование – от нарушений и отказов. Заземлитель должен быть дополнен правильно организованной системой выравнивания потенциалов.

Такие объекты, как жилые дома и линии электропередач, не требуют такого низкого сопротивления заземления, как, например, подстанции и объекты с большим количеством IT и коммуникационного оборудования: центры обработки данных, медицинские центры и объекты связи. Более низкое сопротивление заземления может быть обеспечено током, стекающим с большего количества электродов, в то время как высокое сопротивление заземления приводит к еще большему размеру заземления.

Значения сопротивления заземления должны быть определены в соответствии с ПУЭ, издание 7, пункт 1.7. для различных классов напряжения электроустановок и в соответствии со статьями 2.5.116 – 2.5.134 для линий электропередачи, а также в других отраслевых стандартах и документации на аппараты и оборудование.

Удельное сопротивление зависит в основном от типа почвы. Например, “хорошими” почвами с низким удельным сопротивлением являются глина, чернозем (80 Ом*м) и глина (100 Ом*м). Удельное сопротивление песка сильно зависит от его влажности и колеблется от 10 до 4000 Ом*м. В каменистых почвах он может легко достигать нескольких тысяч Ом*м, в щебнистых почвах – 3000-5000 Ом*м, а в гранитных и других породах – 20000 Ом*м.

Удельное сопротивление почв в России

Среднее удельное сопротивление почв, обычно встречающихся в России, приведено в таблице на странице удельное сопротивление почв

Тип почвы можно найти на карте почв России (нажмите на карту, чтобы увидеть ее в полном размере).

Значения, приведенные в таблицах, предназначены только для справочных целей и могут использоваться только в качестве приблизительной оценки при отсутствии другой информации. Для того чтобы получить точное значение удельного сопротивления, необходимо провести изыскательские работы. Измерения почв производятся в полевых условиях методом амперометрического вольтметра, а также измерения геолого-технических элементов (ГТЭ), выполненные на различных глубинах методом вертикального зондирования (ВЗ). Значения, полученные этими двумя методами, могут значительно отличаться, так же как и характеристики почвы в слегка удаленных друг от друга точках на земле. Поэтому, чтобы исключить ошибку расчета, при пересчете на однослойную расчетную модель следует брать максимум из результатов обоих методов. Если почва должна быть сведена к двухслойной модели, можно использовать только метод VES.

Сезонные изменения удельного сопротивления почвы и их учет

Для учета сезонных колебаний и влияния природных явлений “Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации заземляющих устройств проводных и радиопередающих установок” оперирует коэффициентом промерзания, рекомендованным для климатической зоны России, и коэффициентом влажности, учитывающим запас влаги в грунте и количество осадков, выпавших перед измерением. РД 153-34.0-20.525-00 использует сезонный коэффициент для определения сопротивления заземляющего устройства подстанции.

Если почва насыщена водой, удельное сопротивление может уменьшиться в несколько десятков раз, а если почва замерзла, оно может увеличиться во много раз. Поэтому в зависимости от сезона, в который проводятся измерения, необходимо учитывать эти факторы.

Это предотвратит превышение нормы в результате изменения удельного сопротивления земли; нормативное значение согласно 7. Освобождение PUE должно быть обеспечено при самых неблагоприятных условиях в любое время года.

Увеличение размера заземлителя позволяет значительно снизить влияние сезонных колебаний. Если заземлитель имеет горизонтальные размеры порядка 10 метров, его сопротивление может измениться в десятки и сотни раз в течение года, тогда как сопротивление заземлителя с размерами 100-200 метров меняется только в 2 раза. Это происходит потому, что глубина протекания тока пропорциональна размерам горизонтального заземлителя. Таким образом, горизонтально распределенная структура действует на глубокие слои почвы, которые часто имеют низкое удельное сопротивление в любое время года.

Существуют справочные данные, содержащие средние теоретические (расчетные) значения удельного сопротивления для различных типов почв. Например, для влажной глины значение составляет 20 Ом*м, для сухого песка от 1 500 до 4 200 Ом*м, для садовой почвы 40 Ом*м, для черноземных почв 60 Ом*м и для угля 150 Ом*м.

Инструменты и процедура измерения

Для получения экспериментальных значений удельного сопротивления почвы используются специализированные модели омметров: Ф-4103 и М-416. Первый вариант используется чаще, так как второй во многом устарел. Кроме того, в последние годы были разработаны и выпущены более современные и удобные в использовании модели и модификации.

Процесс снятия и обработки показаний измерителя удельного сопротивления почвы состоит из следующих этапов.

Электрод прибора, через который на почву подается экспериментальное напряжение, погружается в почву в любом месте участка. Электрод соединен с корпусом специального омметра двумя клеммами.
Штыри устройства погружаются в почву на глубину от 30 см до полуметра, при необходимости их следует вбивать. Штыри размещаются в линию на противоположных сторонах измеряемого электрода на расстоянии 10-15 метров от электрода.
Штыри также соединены с корпусом прибора двумя зажимами. После погружения в почву проводится контрольное измерение, а результаты заносятся в журнал измерений. Если результат неудовлетворительный, штифты и электрод заменяются зажимами.
Затем снимается серия из не менее трех показаний, которые также записываются в журнал. Как правило, за окончательный результат эксперимента принимается среднее арифметическое значение трех показаний.
Окончательное экспериментальное значение вводится в формулу для расчета удельного сопротивления почвы. Проводятся расчеты, в результате которых получается требуемый параметр, выраженный в Ом*м.

Для расчета значения используется следующая формулаρ = 2-π-R-aгде ρ – удельное сопротивление почвы (Ом*м), π – математическая константа, равная 3,14 (эта величина не имеет единиц измерения), R – среднее арифметическое трех тестовых значений (измеряется в Ом), а – расстояние между штырями (измеряется в метрах).

Читайте далее: