Specyficzny opór elektryczny ziemi

Górne warstwy skorupy ziemskiej, w których mogą płynąć prądy instalacji elektrycznych, są zwykle nazywane ziemiami. Właściwość ziemi jako przewodnika prądu zależy od jej budowy i zawartych w niej składników.

Główne składniki ziemi - krzemionka, tlenek glinu, wapień, węgiel itp. — są izolatorami, a przewodnictwo gruntu zależy od roztworu glebowego, to znaczy od wilgoci i soli uwięzionych między nieprzewodzącymi cząstkami stałymi elementów. Tak więc ziemia ma przewodnictwo jonowe, które w przeciwieństwie do przewodnictwa elektronowego w metalach ma większe oporność elektryczna na prąd elektryczny.

Zwyczajowo określa się właściwości ziemi jako przewodnika prądu. określony opór elektryczny ρ, co oznacza opór sześcianu gleby o krawędziach 1 cm. Wartość tę określa wyrażenie:

ρ = RS / l,

Ohm • cm2 / cm, lub Ohm / cm, gdzie R jest rezystancją (Ohm) pewnej objętości gruntu o przekroju poprzecznym C (cm2) i długości l (cm).

Wartość rezystancji gruntu ρ zależy od rodzaju gruntu, jego wilgotności, zawartości zasad, soli i kwasów oraz temperatury.

Zakres zmian efektywnej rezystancji elektrycznej ziemi ρ różnych gleb jest ogromny, na przykład glina ma rezystancję 1 — 50 omów/m, piaskowiec 10 — 102 omów/m, a kwarc 1012 — 1014 omów/m Dla porównania przedstawiamy oporność elektryczną właściwą naturalnych roztworów wypełniających pory i spękania. Na przykład wody naturalne, w zależności od rozpuszczonych w nich soli, mają rezystancję 0,07 - 600 Ohm/m, z czego rzeczna i słodka woda gruntowa 60 -300 Ohm/m, a woda morska i głębinowa 0,1 - 1 Ohm/m.

Wzrost zawartości substancji rozpuszczonych w glebie, wilgotności całkowitej, zagęszczenie jej cząstek, wzrost temperatury (jeśli wilgotność nie spada) prowadzi do zmniejszenia ρ. Olejowanie i nasycanie olejem gleby, a także zamarzanie znacznie zwiększają ρ.

Ziemia jest niejednorodna, składa się z kilku warstw gleby o różnych wartościach ρ. Początkowo przy obliczaniu opracowań uziemiających i inżynierskich opierały się one na założeniu jednorodności ρ na podłożu w kierunku pionowym. Obecnie przy obliczaniu uziemionych elektrod przyjmuje się, że ziemia składa się z dwóch warstw: górnej o rezystancji ρ1 i grubości h oraz dolnej o rezystancji ρ2. Tak obliczony dwuwarstwowy model studni oddaje cechy zmian głębokości ziemi wywołanych przemarzaniem i wysychaniem jej warstwy powierzchniowej oraz oddziaływaniem na strefę p wód podziemnych.

Analityczne obliczenie wszystkich czynników wpływających na wartość ρ jest trudne, dlatego rezystancję spełniającą przyjętą dokładność obliczeń uzyskuje się poprzez bezpośrednie pomiary.

Do pomiaru parametrów struktury elektrycznej ziemi — grubości warstw i rezystancji każdej warstwy — obecnie zalecane są dwie metody: pionowa elektroda pomiarowa i pionowy pomiar elektryczny. Wybór metody pomiaru zależy od charakterystyki gruntu i wymaganej dokładności pomiaru.

Zobacz też: Jak zmierzyć rezystancję uziemienia

Poniższa tabela przedstawia odporność najpowszechniejszych gleb.

Odporność na glebę Rodzaj gleby Opór, Ohm / m Glina 50 Gęsty wapień 1000-5000 Luźny wapień 500-1000 Miękki wapień 100-300 Granit i piaskowiec w zależności od warunków atmosferycznych 1500-10000 Zwietrzały granit i piaskowiec 100-600 Warstwa humusu 10-150 Gleby muliste 20 -100 Margle jurajskie 30-40 Margle i gęste gliny 100-200 Łupki mikowe 800 Piaski gliniaste 50-500 Piaski krzemionkowe 200-3000 Gleby łupkowe warstwowe 50-300 Nagie gleby skaliste 1500-3000 Gleby kamieniste porośnięte trawą 300-500 Mokradła Z kilku jednostek do 30 Wilgotne gleby torfowe 5-100