TL;DR

Miks on mulla takistus esimene vajalik arv?

Enne maandusvarda läbimõõdu määramist, vasega kaetud terase ja tsingitud terase vahel valimist ning alajaamapadja vajaliku varda arvu arvutamist on vaja ühte näitajat: teie paigalduskoha pinnase eritakistust. Iga allavoolu projekteerimisotsus sõltub sellest mõõtmisest.

Shibangis vaatab meie insenerimeeskond üle kuuel kontinendil teostatud projektide maandusspetsifikatsioonid. Kõige levinumad probleemid, millega kokku puutume, ei ole defektne varras ega halb ühendus. See on maandussüsteem, mis on projekteeritud ilma korraliku pinnase takistuse uuringuta. Insenerid, kes selle etapi vahele jätavad, teevad paigaldisi ümber, lisavad täiendavaid vardaid või parandavad pinnast kuid pärast esialgset kasutuselevõtu kuupäeva.

Pinnase takistus näitab, kui tugevalt maa teie asukohas elektrivoolule vastu seisab. Kesk-Austraalias asuval liivasel ja kuival mäetipul võib olla mõõdetud 2000 oomimeetrit. Bangladeshis asuvas savirikkas jõedeltas võib see olla 30 oomimeetrit. Sama vasega kaetud maandusvarda mudel käitub nendes kahes keskkonnas täiesti erinevalt ja disain peab seda erinevust algusest peale kajastama.

Standardiorganisatsioonid tunnistavad seda.NFPA koodid ja standardidraamistik koos standarditega IEC 62305 ja IEEE 80 nõuavad või soovitavad tungivalt enne maandussüsteemi projekteerimisega jätkamist kohapealseid pinnase eritakistuse andmeid. Lisateavet põhitõdede kohta saate lugedamaandussüsteemidja kuidasmaandus (elekter)töötab elektrotehnikas, et mõista, miks see mõõtmine kõike juhib.

Mis mulla takistus tegelikult mõõdab

Pinnase eritakistus mõõdab vastupanu, mida pinnase ruumala ühik avaldab elektrivoolule. Insenerid väljendavad seda oommeetrites (oom-m). Arv sõltub neljast peamisest tegurist:

Niiskusesisaldus.Vesi vähendab takistust dramaatiliselt. Kuiva pinnase takistus võib olla üle 1000 oomi/m; sama pinnase takistus välitingimustes võib langeda alla 100 oomi/m. Seetõttu on hooajaline testimine oluline ja soovitame mõõta kõige kuivemates eeldatavates tingimustes, et arvestada süsteemi halvima võimaliku marginaaliga.

Ioonide kontsentratsioon.Pinnases lahustunud soolad suurendavad juhtivust. Rannikualadel, väetamisajalooga põllumajandusmaal ja kõrbesoolaväljadel on madalamad eritakistusnäitajad kui puhta kvartsliiva puhul. Meie tootmisandmed näitavad, et Lähis-Ida ja Põhja-Aafrika kliendid tegelevad sageli suure eritakistusega liivase pinnasega, mis vajab keemilist väetamist.

Temperatuur.Maandustakistus suureneb mulla jahtudes. Külmunud pinnase takistus võib 20 kraadi Celsiuse juures sama pinnasega võrreldes kümme või enam korda suureneda. Põhja-Kanadas, Skandinaavias või Venemaal asuvates projektides tuleb arvestada külma sügavustsooniga ja paigutada selle alla maandusvardad.

Pinnase koostis ja tihedus.Saviosakesed juhivad elektrit paremini kui liiv või kruus, kuna nad hoiavad niiskust ja ioone oma suurel pinnal. Kivi, põlevkivi ja lagunenud graniit on väga erinevad. Kihilise geoloogiaga ala näitab erinevatel sügavustel erinevat takistust, mistõttu sügavuse ja takistuse profileerimine on sama oluline kui pinna mõõtmine.

Wenneri 4-punkti test: kuidas insenerid mõõdavad pinnase eritakistust põllul

Wenneri 4-punkti meetod on endiselt tööstusharu standardne pinnase takistustestimise välitehnika. See on lihtne, kaasaskantav ja annab tulemusi, mida saab otse maandusprojekti arvutustesse kaasata. TestGuy pakub suurepärast ülevaadet...Pinnase takistuskatsete selgituspraktilises detailis.

Meie väliinsenerid järgivad iga uue objekti ülevaatuse puhul seda protseduuri:

1. samm: paigutus.Suru maasse sirgjooneliselt neli võrdse vahekaugusega elektroodi. Märgista need vasakult paremale C1, P1, P2 ja C2. Kõrvuti asetsevate elektroodide vaheline kaugus on "a" ja vali see vahe vastavalt uuritava pinnase sügavusele. 1-meetrine vahe annab sulle keskmise eritakistuse umbes ülemise 0,5 meetri ulatuses. 10-meetrine vahe ulatub umbes 5 meetrini.

2. samm: sisestage vool.Ühendage maandustakistuse tester (näiteks Megger DET-seeria või Fluke 1621) välimiste elektroodidega (C1 ja C2). Instrument süstib nende vahele pinnasesse teadaoleva vahelduvvoolu.

3. samm: Mõõtke potentsiaali.Instrument mõõdab sisemiste elektroodide (P1 ja P2) vahelist pingevahet. See pingelang jagatuna sissepritsetud vooluga annab takistuse väärtuse R.

4. samm: arvuta.Rakenda Wenneri valemit:

Eritakistus (rho) = 2 x pi xax R

kus „a” on elektroodide vahekaugus meetrites ja R on mõõdetud takistus oomides. Tulemuseks on mulla eritakistus oomides meetrites.

Sügavusprofiil.Korda katset mitme vahekaugusega (1 m, 2 m, 5 m, 10 m, 20 m), et luua takistuse ja sügavuse profiil. See profiil näitab, kas sügavamal maa all on juhtiv kiht, mis õigustaks varraste paigaldamist 3 meetri sügavusele tavapärase 2,4 meetri asemel.

Millal testida.Me täpsustame testimise kõige kuivemates eeldatavates hooajalistes tingimustes, kuna maandussüsteemid peavad toimima aastaringselt. Ainult vihmaperioodil testimine annab optimistlikke numbreid, mis ei kajasta halvimaid suve- või põuaolusid.

Saudi Araabia idaprovintsis asuvas naftakeemiatehases mõõdeti kuival aastaajal pinnase eritakistuseks 1800 Ω·m. Pärast seda, kui meie tehniline meeskond määras kindlaks kolm 3-meetrist vasega kaetud varda (AF-0232, 0,254 mm vasekiht), mis paigaldati 5 meetri sügavusele 6-meetrise vahekaugusega, langes mõõdetud maandustakistus 3,8 Ω-ni – see on tunduvalt alla standardi IEC 62305 poolt mahutite piksekaitseks nõutava 5 Ω sihtväärtuse.

Kuidas pinnase eritakistus mõjutab maandusvarda valikut

Kui teil on mulla takistuse andmed olemas, saate enesekindlalt valida õige maandusvarda. Takistuse arv näitab kolme asja: milline materjal peab selles mullas korrosioonile kõige kauem vastu, millist varda geomeetriat (läbimõõt ja pikkus) vajate ning kas üks varras saavutab teie soovitud maandustakistuse või on vaja mitut varda järjest.

Shibangis klientide nõustamisel kasutame järgmist üldist raamistikku:

See tabel on lähtepunkt, mitte detailse projekti asendaja. Lõpliku materjalivaliku tegemiseks peab insener arvestama ka pinnase pH-d, kloriidisisaldust, sulfaaditaset ja niiskuse kõikumist. Materjalide sobitamist käsitleme lähemalt järgmises osas.

Meievasega kaetud maandusvarrasValik (mudel AF-0232) katab läbimõõdud 14,2 mm kuni 25 mm (5/8 tolli kuni 3/4 tolli) ja pikkused 1,2 m kuni 3,0 m (4 jalga kuni 10 jalga). Vasekihi paksus on vähemalt 0,254 mm, puhtusaste vähemalt 99,95% ja see on ühendatud madala süsinikusisaldusega terasest südamikuga. See annab vardale suure tõmbetugevuse (vähemalt 580 N/mm) keeramiseks, säilitades samal ajal vase korrosioonikindluse enamikus pinnasetüüpides. Sertifitseerime selle tootesarja vastavalt standardile ISO 9001:2008.

2023. aasta alguses määras Tamil Nadu 132 kV alajaama projektiinsener kindlaks tsingitud vardad, et vähendada hanke kaalu kauges mäetipul asuvas kohas. Kui meie meeskond vaatas läbi pinnasearuande – lateriidist pinnas, pH 4,8, eritakistus 280 Ω·m 3 meetri sügavusel –, soovitasime minna üle vasega kaetud varrastele, hoolimata suuremast ühikukaalust. Põhjendus: lateriidi madal pH ja kõrge raudoksiidi sisaldus kiirendavad tsinkkorrosiooni ning kauge asukoht muutis tulevase varraste asendamise logistika kalliks. Insener nõustus soovitusega. Kaks aastat pärast paigaldamist jäävad maandustakistuse näidud stabiilseks 1,6 Ω juures.

Maandusvarda materjali sobitamine pinnase tingimustega

Maandusvarraste tootjad pakuvad mitmeid materjalivalikuid ja igaüks neist sobib konkreetsetele pinnasetingimustele. Siin on, kuidas me neid sobitame:

Vasega plakeeritud terasvardad

Vasega plakeeritud vardad ühendavad terasest südamiku (mehaanilise tugevuse ja ajami vastupidavuse tagamiseks) paksu vaskväliskihiga (korrosioonikindluse ja madala kokkupuutetakistuse tagamiseks pinnasega). Meievasega kaetud maandusvarrasmudelid kasutavad pidevat vase sidumise protsessi, mitte õhukest katmist. See on oluline agressiivsetes pinnastes, kus katmine või keevitamine võib aja jooksul kooruda.

Vasega kaetud vardad toimivad kõige paremini neutraalsetes kuni aluselistes muldades (pH 6–9) ja mõõduka niiskusega. Need on vastupidavad enamiku pinnase keemilise koostise põhjustatud korrosioonile ja säilitavad stabiilse maandustakistuse aastakümneid. Meie spetsialiseerume nende kasutamisele elektrijaamades, alajaamades, ülekandeliinide mastides, side baasjaamades, lennujaamades, raudteedel, kõrghoonetes ja naftatöötlemistehastes. Kasutusiga ületab normaalsetes pinnasetingimustes 50 aastat.

Tsingitud terasvardad

Meie tsingitud (tsingitud) vardad on vasega plakeeritud varrastest madalama hinnaga ning need pakuvad aluselistes pinnastes vastuvõetavat korrosioonikaitset. Meie tootmis- ja väliandmed näitavad aga, et tsink lahustub happelistes pinnastes (pH alla 5) ja kõrge sulfaadisisaldusega pinnastes kiiremini kui vask. Oleme dokumenteerinud mitmeid juhtumeid, kus tsingitud vardad purunesid agressiivses pinnases juba ammu enne eeldatavat kasutusiga, mistõttu soovitame troopiliste või happevihmade poolt mõjutatud piirkondade klientidel valida tsingitud asemel vasega plakeeritud vardad kõigi projektide puhul, mille kavandatud eluiga on 25 aastat või pikem.

Meie 2019. aasta Lõuna-Vietnami rannikule saadetud saadetise garantiidokumendid näitavad, et pH-ga 5,2 ja eritakistusega 120 Ω·m pinnasesse paigaldatud tsingitud vardad hakkasid 18 kuu jooksul nähtavalt korrodeeruma. Tsinkkate oli pinnase ja õhu piiril õhenenud ettenähtud 86 mikronilt alla 40 mikroni. Garantii korras vahetasime kogu 240 vardast koosneva paigaldise vaskkattega üksuste vastu omal kulul ja asendusvardad on nüüdseks kasutusel olnud üle viie aasta ilma mõõdetava halvenemiseta.

Keemilised maanduselektroodid

Kui pinnase eritakistus püsib isegi sügavusel üle 500 oomi/m, ei suuda paljas varras üksi saavutada sihttakistuse väärtusi.Keemilise maanduse elektroodidtäidavad selle tühimiku. Need seadmed sisaldavad õõnsat vasktoru, mis on täidetud mineraalsooladega, mis imbuvad aeglaselt ümbritsevasse pinnasesse, vähendades kohalikku takistust kuude ja aastate jooksul. Need säilitavad jõudluse kuivas ja kivises keskkonnas, kus looduslikku niiskust on vähe.

Tarnime keemilisi elektroode projektidele Lähis-Idas, Põhja-Aafrikas ja Kesk-Austraalias. Tüüpilise paigalduse korral puurib tehnik puuraugu, sisestab elektroodi, täidab selle juhtiva seguga ja ühendab elektroodi peamise maandusvõrguga. Aja jooksul loob soola difusioon elektroodi ümber madala takistusega ümbrise.

Maapealsed moodulid

Maapealsed moodulidpakuvad keeruliste muldade jaoks teistsugust lähenemisviisi. Need eeltoodetud seadmed ühendavad metalljuhi ümbritseva juhtiva materjaliga (sageli süsiniku- või savipõhise seguga). Insenerid matavad need maandusvõrgu strateegilistesse punktidesse, et vähendada kohalikku takistust ilma hooldustööta, mida keemilised elektroodid mõnikord vajavad.

Maapealsed moodulid toimivad hästi segatud pinnaseprofiilides, kus on olemas juhtiv kiht, mis on tavapärase varraste paigaldamiseks liiga õhuke. Oleme tarninud maapealseid mooduleid Andide mäetippude releejaamadesse, Omaani kõrberadaripaigaldistesse ja Vietnami rannikualade tuuleparkide alajaamadesse.

Sirvi kõiki valikuid

Meie täielikmaandusvarda ja maandusvarda kategooriaHõlmab vasega kaetud, tsingitud, roostevaba terase ja spetsiaalseid konfiguratsioone. Õige valik sõltub teie pinnase keemilise koostise aruandest, soovitud takistusest ja paigaldise eeldatavast kasutuseast.

Paigaldussügavus, varda läbimõõt ja mitme varda reegel

Pinnase eritakistuse andmed suunavad ka kolme füüsikalist projekteerimisparameetrit: kui sügavale varda sisse lüüa, millist läbimõõtu kasutada ja mitu varda paigaldada.

Sügavus

Sügavamal asuvad vardad ulatuvad mullakihtideni, mis hoiavad rohkem niiskust ja millel on madalam takistus. Tavalises elamupaigaldises võidakse kasutada 2,4-meetrist (8 jala) pikkust varda. Alajaama maandusvõrk määrab sageli 3-meetrised (10 jala) pikkused vardad. Suure takistusega piirkondades ühendavad insenerid vardad mõnikord 6 meetri või pikemaks, ühendades mitu sektsiooni.

Meie vasega kaetud vardad on varustatud ühendushülsiga, mis võimaldab sektsioonide ühendamist kohapeal. 3-meetrine varras 1,5-meetrise pikendusega ulatub 4,5 meetrini. Ühendus säilitab sirguse spetsifikatsiooni (viga 1 mm/m või vähem) kogu liitekoha ulatuses, nii et varras sisselõikamise ajal ei paindu.

Läbimõõt

Maandusvarda läbimõõt mõjutab nii mehaanilist vastupidavust paigaldamise ajal kui ka pikaajalist korrosioonikindlust. 14,2 mm (5/8 tolli) varras sobib enamikele elamu- ja kergetele ärihoonete paigaldistele, kus surumist teostab kruvikeeraja või haamriga puur. 25 mm (3/4 tolli) varras saab hakkama tihendatud või kivises pinnases sügavale surumisega kaasneva suurema mehaanilise koormusega ja pakub suuremat vase pinda korrosioonivaru jaoks.

Meie tootmisandmed näitavad, et parasvöötme projektides (Põhja-Ameerika, Euroopa, Ida-Aasia) moodustavad suurema osa mahust 5/8-tollised vardad, samas kui 3/4-tolliste varraste järele on suurem nõudlus Lähis-Ida ja Austraalia projektides, kus kõvemates pinnastes on sügavam puurimine tavaline.

Mitme varda massiivid

Kui üks varras ei suuda saavutada sihttasemeks seatud maandustakistust, tuleb vardaid lisada. Üldreegel: külgnevate varraste vahekaugus peaks olema vähemalt võrdne nende maandussügavusega. 3-meetriste varraste puhul tuleks kasutada vähemalt 3-meetrist vahekaugust. See vahekaugus hoiab ära iga varda ümber olevate takistust vähendavate tsoonide liigse kattumise.

Mitme vardaga massiivi kombineeritud takistus ei ole lihtsalt ühe varda takistus jagatud varraste arvuga. Pinnastevaheline vastastikmõju vähendab efektiivsust. Kahe vardaga massiiv saavutab umbes 60% ühe varda takistusest, mitte 50%. Kolme vardaga massiiv saavutab umbes 45–50%. Need on ligikaudsed arvud; tegelik suhe sõltub pinnase takistuse homogeensusest ja varraste vahekaugusest.

Seitse maandusdefekti, mida meie tehaselabor tagastatud spetsifikatsioonilehtedelt leiab

Pärast enam kui 17 aastat maandustoodete tootmist ja projektide toetamist üle maailma on meie meeskond katalooginud korduvaid spetsifikatsiooni- ja paigaldusvigu, mis ilmnevad garantiijuurdlustes ja projektide järelhindamistes erinevates riikides ja tööstusharudes. Allpool toodud seitse viga moodustavad enamiku enneaegsetest varraste riketest ja ebapiisavatest maandustakistuse näitudest, millega me kokku puutume:

Pinnase eritakistuse uuringu vahelejätmine.Insenerid kasutavad mõnikord piirkonna õpikute pinnase väärtusi, selle asemel et tegelikku asukohta testida. Isegi ühe kinnistu piires võib eritakistus põhja- ja lõunaotsa vahel viiekordselt erineda, mis on tingitud drenaažimustrist, täite ajaloost või aluspõhja kivimi paksusest.

Testimine ainult ühel sügavusel.Üks Wenneri test ühel vahekaugusel ei ütle peaaegu midagi maa-aluse kihilise profiili kohta. Juhtivate kihtide, takistuskihtide ja nendevaheliste üleminekute tuvastamiseks testige alati vähemalt kolme vahekaugusega.

Hooajaliste kõikumiste ignoreerimine.Ainult vihmaperioodil testimine annab eksitavaid tulemusi. Maandussüsteemid peavad toimima kõige kuivemates, kuumimates ja külmemates tingimustes, mis objektil esinevad. Soovitame klientidel testida vähemalt kaks korda: üks kord vihmaperioodil ja üks kord kuival aastaajal.

Varda läbimõõt on liiga väike.Materjali kaalu minimeerimiseks võib väikseima saadaoleva varda kasutamine paberil tunduda mõistlik, kuid kõvas või kivisel pinnasel võib õhuke varras sissetöötamise ajal painduda, deformeeruda või puruneda. See raiskab paigaldusaega ja jätab süsteemi alakasutatud. Meie poolt on kiviste või tihendatud tingimustega alade jaoks ette nähtud 3/4-tollised (25 mm) vardad.

Siduri unustamine.Kui insenerid vajavad 4,5-meetriseid või 6-meetriseid vardaid, proovivad nad mõnikord kahte vardaosa kokku keevitada. Keevitamine hävitab ühenduskohas vasekihi, tekitades korrosiooniallika, mis aastate jooksul puruneb. Kasutage alati spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud mehaanilist sidet, mis säilitab vaskkesta järjepidevuse.

Ühenduse kvaliteedi eiramine.Maailma parim maandusvarras on kasutu, kui ühendus juhiga on lahti, korrodeerunud või valmistatud kokkusobimatutest metallidest. Vask-vask ühendused eksotermiliste keevisõmbluste või loetletud mehaaniliste pistikutega säilitavad pikaajalise terviklikkuse. Vaskvardade ja tsingitud klambrite segamine niiskes keskkonnas loob galvaanilise korrosiooni, mis aja jooksul ühenduse hävitab.

Mulla keemilist koostist ei loeta.Ainult takistus ei ennusta korrosiooni. Mõõduka takistusega (300 oomi/m), kuid kõrge sulfaadisisaldusega ja madala pH-ga pinnas ründab vaske oodatust kiiremini. Varda materjali õigeks valimiseks tuleks takistuskatse alati siduda pinnase keemilise koostise analüüsiga (pH, kloriidid, sulfaadid, niiskusesisaldus).

Meie Xinchangi kvaliteedilabor viib iga uue vasega plakeeritud varda tootmispartiiga läbi soolalahuse pihustustesti (ASTM B117). Viimase 47 partii (N = 47, mis esindab ligikaudu 235 000 üksikut varda) puhul oli vasekihi keskmine paksus 0,268 mm standardhälbega 0,012 mm. Ühegi partii paksus ei langenud alla miinimumi 0,254 mm. Korrosioonitesti kestus on 1000 tundi ja ükski partii ei ole selle aja jooksul näidanud kokkupuudet põhimetalliga.

Korduma kippuvad küsimused

Meie tehases toodetud maandustoodete täieliku valiku leiate meie veebileheltmaandusvarda ja maandusvarda kategoorialehekülg. Samuti saate lugedaMis on maandus ja miks see on olulinelaiematest tööstusressurssidest.