Московский энергетический институт (ТУ)

Кафедра инженерной экологии и охраны труда

top.ht1.jpg (17384 bytes)

Учебно-методический комплекс

                                         Справки по телефону: 362-71-32;   e-mail: NovikovSG@mpei.ru доцент Новиков С.Г.

 


2. Явления при стекании тока в землю

Е. Электрические свойства грунтов


Электрическое сопротивление земли

Земля является плохим проводником электрического тока: проводимость ее в несколько миллиардов раз меньше проводимости металлов. Однако поскольку площадь земли, через которую проходит ток, обычно весьма велика, сопротивление земли оказывается сравнительно небольшим.

Грунт представляет собой дисперсное пористое тело, состоящее из трех частей: твердой, жидкой (связаннная вода и свободная вода) и газообразной (рис. 2.18).

wpe63.jpg (19990 bytes)

Рис. 2.18. Схематичная структура грунта

          1— твердая часть; 2 — связанная вода;

           3 — свободная вода;

           4 — газообразная часть (воздух, пары воды)

Электрическое сопротивление грунта характеризуется его объемным удельным сопротивлением r , т. е. сопротивлением куба грунта с ребром длиной 1 м. Единицей объемного удельного сопротивления является Ом на метр (Ом х м).

Значение r земли колеблется в широких пределах: от десятков до тысяч Ом на метр. Оно зависит от многих факторов, в том числе от:

Измерение удельного сопротивления грунта. При проектировании заземляющего устройства необходимо знать r грунта в том месте, где будет сооружаться заземление. Пользоваться для этой цели данными таблиц нельзя, так как в них приводятся ориентировочные значения r, которые могут отличаться от истинных в десятки и сотни раз.

Удельное сопротивление однородной земли

Удельное сопротивление однородной земли определяется методом разового (или глубокого) зондирования (иначе этот метод называется методом простого пробного электрода) с помощью контрольного зонда в два этапа. Вначале контрольный зонд — стержневой электрод в виде сплошного стержня или трубы диаметром d=4–5 см с острым наконечником — погружается в землю вертикально до глубины l, м предполагаемого заложения заземлителей так, чтобы верхний его конец возвышался над землей, и замеряется его сопротивление растеканию Rизм, Ом.

Затем  определяется искомое  измеренное удельное сопротивление земли, Ом*м по формуле для расчета стержневого заземлителя:

                                                                              wpe65.jpg (2141 bytes)                                                                          (2.49)

Для большей точности измерений контрольный зонд погружают в землю не менее чем в трехчетырех местах исследуемой площадки. Чтобы посмотреть пример расчета, щелкните Пример.

Удельное сопротивление многослойной земли определяется методом послойного (или ступенчатого) зондирования (иначе методом ступенчатого погружения электрода или методом погружаемого пробного электрода) с помощью контрольного зонда, погружаемого в землю не сразу на всю длину, а в несколько приемов участками (ступенями) длиной hn, равной 0,5—1,5 м (рис. 2.23). Каждая такая ступень представляет собой как бы отдельный слой земли, подлежащий измерению.

wpe6A.jpg (9378 bytes)

Рис. 2.23. Схема измерений удельного сопротивления земли методом                    послойно (ступенчатого) зон дирования

l — глубина погружения зонда; r удельное сопротивление данного слоя земли; h — толщина (мощность) слоя земли

После очередного погружения измеряется сопротивление растеканию зонда Rn, Ом, при данной глубине его погружения ln, м. Затем для каждого значения Rn по формуле (2.49) вычисляется среднее удельное сопротивление земли, соответствующее данной глубине погружения зонда, Ом*м,

                                                                               wpe69.jpg (2432 bytes)                                                                              (2.51)

где d — диаметр зонда, м.

После этого вычисляются значения удельных сопротивлений каждого слоя (ступени) земли по выражению, Ом*м,

                                                                              wpe6C.jpg (3025 bytes)                                                                  (2.52)

Зная климатическую зону местности, в которой производились измерения, и состояние земли во время измерений, находим по табл. 2.5 толщину слоя сезонных изменений hc и коэффициент сезонности y , на который умножаем вычисленные по (2.52) rh изм тех слоев грунта, которые находятся в пределах hc.

  В итоге получаем расчетные значения удельных сопротивлений верхних слоев грунта:

                                                      (2.53)

Все остальные слои (лежащие ниже hc ) считаются не подверженными сезонным изменениям, поэтому их расчетные удельные сопротивления принимаются равными измеренным.

Приведение многослойной земли к двухслойной производится путем отнесения к верхнему слою тех слоев (ступеней), у которых удельные сопротивления   имеют большие значения, а к нижнему слою — малые значения.

При этом удельные сопротивления соответственно верхнего и нижнего слоев двухслойной земли определяются следующими выражениями, Ом*м: 

                                                                     wpe6E.jpg (3492 bytes)                                                                (2.54)

                                                                      wpe6F.jpg (4394 bytes)                                                      (2.55)

Здесь индексы от 1 до k означают номера измеренных слоев (ступеней), вошедших в верхний, а от (k+1) до п — вошедших в нижний слои двухслойной земли. Чтобы посмотреть пример расчета удельных сопротивлений двухслойной земли, щелкните Пример.

Следующий раздел           Предыдущий раздел              Оглавление