TL;DR

Kodėl dirvožemio varža yra pirmasis jums reikalingas skaičius

Prieš nurodydami įžeminimo strypo skersmenį, prieš pasirinkdami tarp variu dengto plieno ir cinkuoto plieno ir prieš apskaičiuodami, kiek strypų reikia pastotės padui, turite įvertinti vieną rodiklį: grunto varžą jūsų įrengimo vietoje. Kiekvienas tolesnio projektavimo sprendimas priklauso nuo šio matavimo.

„Shibang“ inžinierių komanda peržiūri įžeminimo specifikacijas, gautas iš projektų šešiuose žemynuose. Dažniausias lauko problemų šaltinis, su kuriuo susiduriame, nėra sugedęs strypas ar prastas sujungimas. Tai įžeminimo sistema, kuri buvo suprojektuota neatlikus tinkamo grunto varžos tyrimo. Inžinieriai, praleidę šį žingsnį, galiausiai pertvarko instaliacijas, prideda papildomus strypus arba taiko grunto pataisas praėjus mėnesiams po pradinės paleidimo datos.

Grunto varža parodo, kaip stipriai žemė jūsų vietovėje priešinasi elektros srovės tekėjimui. Smėlingoje, sausoje kalvos viršūnėje centrinėje Australijoje gali būti užfiksuota 2000 omų metrų varža. Molio turtingoje upės deltoje Bangladeše gali būti užfiksuota 30 omų metrų varža. Tas pats variu padengto įžeminimo strypo modelis šiose dviejose aplinkose elgiasi visiškai skirtingai, ir projekte šis skirtumas turi atsispindėti nuo pat pradžių.

Standartų institucijos tai pripažįsta.NFPA kodai ir standartaiŠi sistema, kartu su IEC 62305 ir IEEE 80, reikalauja arba primygtinai rekomenduoja pateikti konkrečiai vietai būdingus dirvožemio varžos duomenis prieš pradedant įžeminimo sistemos projektavimą. Daugiau apie pagrindus galite perskaitytiįžeminimo sistemosir kaipžemė (elektra)dirba elektrotechnikos srityje, kad suprastų, kodėl šis matavimas viską lemia.

Koks dirvožemio varžos rodiklis iš tikrųjų yra

Grunto varža matuoja pasipriešinimą, kurį vienetinis grunto tūrio sluoksnis sukuria elektros srovės tekėjimui. Inžinieriai jį išreiškia ommetrais (omai-m). Šis skaičius priklauso nuo keturių pagrindinių veiksnių:

Drėgmės kiekis.Vanduo smarkiai sumažina varžą. Sauso dirvožemio varža gali būti didesnė nei 1000 omų/m; ta pati dirvožemio varža esant lauko sąlygoms gali nukristi žemiau 100 omų/m. Štai kodėl sezoniniai bandymai yra svarbūs ir kodėl rekomenduojame matuoti sausiausiomis numatomomis sąlygomis, kad būtų galima apskaičiuoti blogiausio atvejo sistemos ribą.

Jonų koncentracija.Dirvožemio vandenyje ištirpusios druskos padidina laidumą. Pakrančių vietovėse, tręštose žemės ūkio paskirties žemėse ir dykumų druskos lygumose gaunami mažesni varžos rodmenys nei gryname kvarciniame smėlyje. Mūsų gamybos įrašai rodo, kad klientai Artimuosiuose Rytuose ir Šiaurės Afrikoje dažnai dirba su didelės varžos smėlingais dirvožemiais, kuriems reikalingas cheminis papildymas.

Temperatūra.Varža didėja vėstant dirvožemiui. Užšalusio dirvožemio varža gali padidėti dešimt ar daugiau kartų, palyginti su tuo pačiu dirvožemiu, kurio temperatūra yra 20 laipsnių Celsijaus. Įgyvendinant projektus šiaurinėje Kanadoje, Skandinavijoje ar Rusijoje, reikia atsižvelgti į įšalo gylio zoną ir po ja įrengti įžeminimo strypus.

Dirvožemio sudėtis ir tankis.Molio dalelės praleidžia elektrą geriau nei smėlis ar žvyras, nes jos sulaiko drėgmę ir jonus savo dideliame paviršiaus plote. Uolienos, skalūnai ir suiręs granitas labai skiriasi. Vietovė su sluoksniuota geologija pasižymės skirtinguose gyliuose skirtinga varža, todėl gylio ir varžos profiliavimas yra toks pat svarbus kaip ir paviršiaus matavimas.

Wennerio 4 taškų testas: kaip inžinieriai matuoja dirvožemio varžą lauke

Wennerio 4 taškų metodas išlieka pramoniniu standartu dirvožemio varžos bandymams lauko sąlygomis. Jis yra paprastas, mobilus ir pateikia rezultatus, kurie tiesiogiai įtraukiami į įžeminimo projektavimo skaičiavimus. „TestGuy“ pateikia puikų paaiškinimą.Dirvožemio varžos bandymų paaiškinimaspraktiškai išsamiai.

Mūsų lauko inžinieriai kiekvieno naujo objekto tyrimo metu laikosi šios procedūros:

1 veiksmas: išdėstymas.Į žemę tiesia linija įkalkite keturis vienodu atstumu išdėstytus elektrodus. Pažymėkite juos C1, P1, P2 ir C2 iš kairės į dešinę. Atstumas tarp kiekvienos gretimos poros yra „a“, ir šį atstumą pasirenkate pagal dirvožemio, kurį norite ištirti, gylį. 1 metro atstumas suteikia vidutinę varžą maždaug per viršutinius 0,5 metro. 10 metrų atstumas leidžia išmatuoti gylį iki maždaug 5 metrų.

2 veiksmas: įpurškiama srovė.Prijunkite įžeminimo varžos testerį (pvz., „Megger DET“ serijos arba „Fluke 1621“) prie išorinių elektrodų (C1 ir C2). Prietaisas per dirvą tarp jų įpurškia žinomą kintamąją srovę.

3 veiksmas: įvertinkite potencialą.Prietaisas matuoja įtampos skirtumą tarp vidinių elektrodų (P1 ir P2). Šis įtampos kritimas, padalytas iš įpurškiamos srovės, gaunasi varžos vertė R.

4 veiksmas: apskaičiuokite.Taikykite Wennerio formulę:

Varža (rho) = 2 x π xax R

kur „a“ yra atstumas tarp elektrodų metrais, o R yra išmatuota varža omais. Gautas rezultatas yra dirvožemio varža omais-m.

Gylio profiliavimas.Pakartokite bandymą keliais atstumais (1 m, 2 m, 5 m, 10 m, 20 m), kad sudarytumėte varžos ir gylio profilį. Šis profilis parodo, ar giliau po žeme yra laidus sluoksnis, kuris galėtų pateisinti strypų įkalimą iki 3 metrų, o ne standartinių 2,4 metro.

Kada atlikti testą.Mes nurodome bandymus sausiausiomis numatomomis sezoninėmis sąlygomis, nes įžeminimo sistemos turi veikti ištisus metus. Bandymai tik drėgnuoju metų laiku pateikia optimistinius skaičius, kurie neatspindi blogiausio atvejo vasaros ar sausros sąlygomis.

Saudo Arabijos rytinėje provincijoje esančioje naftos chemijos gamykloje sausuoju metų laiku paviršiaus grunto varža buvo 1 800 Ω·m. Mūsų techninei komandai nurodžius, kad reikia į 5 metrų gylį 6 metrų atstumu įkalti tris 3 metrų ilgio variu dengtus strypus (AF-0232, 0,254 mm vario sluoksnis), išmatuota įžeminimo varža sumažėjo iki 3,8 Ω – gerokai mažiau nei 5 Ω tikslinė vertė, kurios reikalaujama pagal IEC 62305 standartą dėl rezervuarų apsaugos nuo žaibo.

Kaip dirvožemio varža lemia įžeminimo strypo pasirinkimą

Gavę grunto varžos duomenis, galite užtikrintai pasirinkti tinkamą įžeminimo strypą. Varžos skaičius pasako tris dalykus: kokia medžiaga ilgiausiai atlaikys koroziją tame grunte, kokios strypo geometrijos (skersmens ir ilgio) jums reikia ir ar vienas strypas pasieks tikslinę įžeminimo varžą, ar jums reikia kelių strypų iš eilės.

Štai bendra sistema, kurią mes naudojame „Shibang“ konsultuodami klientus:

Ši lentelė yra atskaitos taškas, o ne detalaus projekto pakaitalas. Inžinierius taip pat turi atsižvelgti į dirvožemio pH, chloridų kiekį, sulfatų lygius ir drėgmės pokyčius, kad galėtų galutinai pasirinkti medžiagą. Medžiagų derinimą išsamiau aptarsime kitame skyriuje.

Mūsųvariu padengtas įžeminimo strypasŠis asortimentas (modelis AF-0232) apima skersmenis nuo 14,2 mm iki 25 mm (nuo 5/8 colio iki 3/4 colio) ir ilgius nuo 1,2 m iki 3,0 m (nuo 4 pėdų iki 10 pėdų). Vario sluoksnis yra ne mažiau kaip 0,254 mm storio, o jo grynumas – 99,95 % ar didesnis, ir jis sujungtas su mažai anglies turinčiu plienu. Tai suteikia strypui didelį tempiamąjį stiprumą (ne mažiau kaip 580 N/mm) kalimui, tuo pačiu išlaikant vario atsparumą korozijai daugumoje dirvožemio tipų. Šią produktų liniją sertifikuojame pagal ISO 9001:2008 standartą.

2023 m. pradžioje Tamil Nadu valstijoje 132 kV pastotės projekto inžinierius nurodė cinkuotus strypus, kad sumažintų įsigyjamų strypų svorį atokioje kalvos viršūnėje esančioje vietoje. Kai mūsų komanda peržiūrėjo dirvožemio ataskaitą – laterito gruntą, kurio pH 4,8, savitoji varža 280 Ω·m 3 metrų gylyje – mes rekomendavome pereiti prie variu padengtų strypų, nepaisant didesnio vieneto svorio. Priežastis ta, kad žemas laterito pH ir didelis geležies oksido kiekis pagreitina cinko koroziją, o atoki vieta ateityje brangiai apmokestina strypų pakeitimą. Inžinierius sutiko su rekomendacija. Praėjus dvejiems metams po įrengimo, įžeminimo varžos rodmenys išlieka stabilūs ir siekia 1,6 Ω.

Įžeminimo strypo medžiagos derinimas prie dirvožemio sąlygų

Įžeminimo strypų gamintojai siūlo keletą medžiagų variantų, ir kiekvienas iš jų tinka konkrečioms dirvožemio sąlygoms. Štai kaip mes juos parenkame:

Vario plakiruoti plieniniai strypai

Variu plakiruoti strypai sudarytas iš plieninės šerdies (mechaniniam stiprumui ir ilgaamžiškumui) ir storo išorinio vario sluoksnio (atsparumo korozijai ir mažo kontaktinio pasipriešinimo su gruntu). Mūsųvariu padengtas įžeminimo strypasModeliuose naudojamas nepertraukiamas vario jungimo procesas, o ne plonas padengimas. Tai svarbu agresyviuose dirvožemiuose, kur padengtas arba suvirintas vario sluoksnis laikui bėgant gali atsisluoksniuoti.

Variu plakiruoti strypai geriausiai veikia neutraliuose arba šarminiuose dirvožemiuose (pH nuo 6 iki 9), esant vidutiniam drėgnumui. Jie atsparūs korozijai, kurią sukelia dauguma dirvožemio cheminių medžiagų, ir išlaiko stabilų įžeminimo varžą dešimtmečius. Mes juos naudojame elektrinėms, pastotėms, perdavimo linijų bokštams, ryšių bazinėms stotims, oro uostams, geležinkeliams, aukštybiniams pastatams ir naftos perdirbimo gamykloms. Įprastomis dirvožemio sąlygomis eksploatavimo laikas viršija 50 metų.

Cinkuoto plieno strypai

Cinkuotų (cinku dengtų) strypų kaina yra mažesnė nei variu plakiruotų, ir jie užtikrina priimtiną apsaugą nuo korozijos šarminiuose dirvožemiuose. Tačiau mūsų gamybos ir lauko duomenys rodo, kad cinkas rūgščiame dirvožemyje (pH mažesnis nei 5) ir dirvožemyje, kuriame yra daug sulfatų, tirpsta greičiau nei varis. Esame dokumentavę daugybę atvejų, kai cinkuoti strypai agresyviame dirvožemyje sulūžo gerokai anksčiau nei numatytas tarnavimo laikas, todėl klientams tropiniuose arba rūgščių kritulių paveiktuose regionuose patariame bet kokiam projektui, kurio projektinis tarnavimo laikas yra 25 metai ar ilgesnis, rinktis variu plakiruotus strypus, o ne cinkuotus.

Mūsų 2019 m. į pietų Vietnamo pakrantės objektą gabenimo garantijos įrašai rodo, kad ant cinkuotų strypų, sumontuotų dirvožemyje, kurio pH yra 5,2, o varža – 120 Ω·m, per 18 mėnesių pradėjo matytis paviršiaus korozija. Cinko danga dirvožemio ir oro sąlyčio vietoje suplonėjo nuo nurodytų 86 mikronų iki mažiau nei 40 mikronų. Pagal garantiją savo lėšomis pakeitėme visą 240 strypų instaliaciją variu padengtais blokais, o pakaitiniai strypai jau daugiau nei penkerius metus eksploatuojami be jokio pastebimo pablogėjimo.

Cheminio įžeminimo elektrodai

Kai grunto varža išlieka didesnė nei 500 omų-m net gylyje, vien tik plikas strypas negali pasiekti tikslinių varžos verčių.Cheminio įžeminimo elektrodaiužpildyti šią spragą. Šie įrenginiai turi tuščiavidurį varinį vamzdelį, pripildytą mineralinių druskų, kurios lėtai prasiskverbia į aplinkinį dirvožemį, per mėnesius ir metus sumažindamos vietinę varžą. Jie išlaiko savo veikimą sausringoje ir uolėtoje aplinkoje, kur trūksta natūralios drėgmės.

Mes tiekiame cheminius elektrodus projektams Artimuosiuose Rytuose, Šiaurės Afrikoje ir centrinėje Australijoje. Įprasto montavimo metu technikas išgręžia gręžinį, įdeda elektrodą, užpildo jį laidžiu mišiniu ir prijungia elektrodą prie pagrindinio įžeminimo tinklo. Laikui bėgant, druskos difuzija sukuria mažos varžos apvalkalą aplink elektrodą.

Antžeminiai moduliai

Antžeminiai moduliaisiūlo kitą būdą sudėtingiems dirvožemiams. Šie iš anksto pagaminti įrenginiai sujungia metalinį laidininką su jį supančia laidžios medžiagos medžiaga (dažnai anglies arba molio pagrindo junginiu). Inžinieriai juos įkasa strateginėse įžeminimo tinklo vietose, kad sumažintų vietinę varžą be priežiūros, kurios kartais reikia cheminiams elektrodams.

Antžeminiai moduliai gerai veikia mišriuose dirvožemio profiliuose, kur yra laidus sluoksnis, bet jis per plonas įprastam strypų įkalimui. Mes pristatėme antžeminius modulius kalnų viršūnių retransliacijos stotims Anduose, dykumų radarų įrenginiams Omane ir pakrantės vėjo jėgainių pastotėms Vietname.

Naršyti visas parinktis

Mūsų pilnasįžeminimo strypas ir įžeminimo strypo kategorijaApima variu dengtus, cinkuotus, nerūdijantį plieną ir specialias konfigūracijas. Tinkamas pasirinkimas priklauso nuo jūsų dirvožemio cheminės sudėties ataskaitos, tikslinio atsparumo ir numatomo įrenginio tarnavimo laiko.

Montavimo gylis, strypo skersmuo ir kelių strypų taisyklė

Grunto varžos duomenys taip pat lemia tris fizinius projektavimo parametrus: kaip giliai įkalti strypą, kokį skersmenį naudoti ir kiek strypų įrengti.

Gylis

Giliau esantys strypai pasiekia dirvožemio sluoksnius, kuriuose yra daugiau drėgmės ir mažesnė varža. Standartinėje gyvenamojo namo instaliacijoje gali būti naudojamas 2,4 metro (8 pėdų) ilgio strypas. Pastotės įžeminimo tinkle dažnai naudojami 3 metrų (10 pėdų) ilgio strypai. Didelės varžos regionuose inžinieriai kartais sujungia kelias strypo dalis ir ištiesina juos iki 6 metrų ar ilgesnių.

Mūsų variu dengti strypai turi jungiamąją įvorę, kuri leidžia tiesiogiai sujungti sekcijas. 3 metrų ilgio strypas su 1,5 metro prailginimu siekia 4,5 metro. Jungtis išlaiko tiesumo specifikaciją (paklaida 1 mm/m ar mažesnė) visoje jungtyje, todėl strypas nesulinksta kalto metu.

Skersmuo

Įžeminimo strypo skersmuo turi įtakos tiek mechaniniam patvarumui montavimo metu, tiek ilgalaikiam atsparumui korozijai. 14,2 mm (5/8 colio) strypas tinka daugumai gyvenamųjų ir lengvųjų komercinių įrenginių, kur stūmimas atliekamas suktuvu arba smūginiu gręžtuvu. 25 mm (3/4 colio) strypas atlaiko didesnes mechanines apkrovas, kylančias giliai įkalant į sutankintą arba uolėtą dirvą, ir suteikia didesnį vario paviršiaus plotą korozijai.

Mūsų gamybos įrašai rodo, kad 5/8 colio strypai sudaro didžiąją dalį vidutinio klimato projektų (Šiaurės Amerikoje, Europoje, Rytų Azijoje), o 3/4 colio strypai yra labiau paklausūs Artimųjų Rytų ir Australijos projektuose, kur įprastas gilesnis gręžimas kietesniuose dirvožemiuose.

Daugiasluoksnės lazdelės

Kai vienas strypas negali pasiekti tikslinės įžeminimo varžos, reikia pridėti strypų. Bendroji taisyklė: atstumas tarp gretimų strypų turi būti bent toks pat, kaip ir jų įžeminimo gylis. 3 metrų strypams naudokite bent 3 metrų atstumą. Toks atstumas neleidžia varžos mažinimo zonoms aplink kiekvieną strypą per daug persidengti.

Daugialypės strypų matricos bendra varža nėra tiesiog vieno strypo varža, padalyta iš strypų skaičiaus. Grunto ir grunto sąveika sumažina efektyvumą. Dviejų strypų matrica pasiekia apie 60 % vieno strypo varžos, o ne 50 %. Trijų strypų matrica pasiekia apie 45–50 %. Tai apytiksliai skaičiai; tikrasis santykis priklauso nuo grunto varžos homogeniškumo ir strypų atstumo.

Septyni įžeminimo defektai, kuriuos mūsų gamyklos laboratorija randa grąžintuose specifikacijų lapuose

Daugiau nei 17 metų gamindama įžeminimo gaminius ir teikdama paramą projektams visame pasaulyje, mūsų komanda sukatalogavo pasikartojančius specifikacijų ir montavimo defektus, kurie pastebimi atliekant garantinius tyrimus ir atliekant projektų analizę įvairiose šalyse ir pramonės šakose. Žemiau pateiktos septynios klaidos lemia daugumą priešlaikinių strypų gedimų ir nepakankamai tikslių įžeminimo varžos rodmenų, su kuriais susiduriame:

Praleisti dirvožemio varžos tyrimą.Inžinieriai kartais naudoja vadovėliuose pateiktas regiono dirvožemio vertes, užuot išbandę konkrečią vietą. Net ir toje pačioje nuosavybėje savitoji varža gali skirtis penkis kartus tarp šiaurinio ir pietinio galų dėl drenažo modelių, užpylimo istorijos ar pamatinės uolienos gylio.

Bandymas tik viename gylyje.Vienas Wennerio bandymas, atliktas vienu atstumu, beveik nieko nepasako apie po žeme esantį sluoksnių profilį. Visada atlikite bandymą bent trimis atstumais, kad nustatytumėte laidžius sluoksnius, varžinius sluoksnius ir perėjimą tarp jų.

Ignoruojant sezoninius svyravimus.Bandymai tik lietinguoju metų laiku duoda klaidinančius rezultatus. Įžeminimo sistemos turi veikti sausiausiomis, karščiausiomis ir šalčiausiomis sąlygomis, su kuriomis susidurs statybvietė. Klientams patariame atlikti bandymus bent du kartus: vieną kartą drėgnuoju metų laiku ir vieną kartą sausuoju metų laiku.

Per mažas strypo skersmuo.Mažiausio įmanomo strypo naudojimas siekiant sumažinti medžiagos svorį gali atrodyti pagrįstas teoriškai, tačiau kietame ar uolėtame grunte plonas strypas kalimo metu sulinksta, deformuojasi arba lūžta. Tai sugaišta montavimo laiką ir palieka sistemą nepakankamai suprojektuotą. Bet kokiai vietai su uolėtomis ar sutankintomis sąlygomis rekomenduojame 3/4 colio (25 mm) strypus.

Pamiršus jungtį.Kai inžinieriams reikia 4,5 metro arba 6 metrų gylio strypų, jie kartais bando suvirinti dvi strypų dalis. Suvirinimas sunaikina vario sluoksnį jungtyje ir sukuria korozijos karštąją vietą, kuri per daugelį metų suyra. Visada naudokite specialiai sukurtą mechaninę jungtį, kuri išsaugo vario apvalkalo tęstinumą.

Nepaisymas ryšio kokybės.Geriausias pasaulyje įžeminimo strypas yra nenaudingas, jei jungtis su laidininku yra atsilaisvinusi, pažeista korozijos arba pagaminta iš nesuderinamų metalų. Vario ir vario jungtys su egzoterminiais suvirinimo siūlėmis arba išvardytomis mechaninėmis jungtimis išlaiko ilgalaikį vientisumą. Varinių strypų maišymas su cinkuotais spaustukais drėgnoje aplinkoje sukuria galvaninės korozijos elementą, kuris laikui bėgant sunaikina jungtį.

Neskaito dirvožemio cheminės sudėties.Vien varža nenumato korozijos. Dirvožemis, kurio varža vidutinė (300 omų/m), bet didelis sulfatų kiekis ir žemas pH, varį veiks greičiau nei tikėtasi. Visada derinkite varžos bandymą su dirvožemio chemine analize (pH, chloridai, sulfatai, drėgmės kiekis), kad tinkamai parinktumėte strypo medžiagą.

Mūsų kokybės laboratorija Sinčange atlieka druskos rūko bandymą (ASTM B117) su kiekviena nauja variu plakiruotų strypų gamybos partija. Paskutinėse 47 partijose (N = 47, tai sudaro maždaug 235 000 atskirų strypų) vidutinis vario sluoksnio storis buvo 0,268 mm, o standartinis nuokrypis – 0,012 mm. Nė viena partija nebuvo storesnė nei 0,254 mm. Korozijos bandymo trukmė – 1 000 valandų, ir nė viena partija neparodė pagrindinio metalo poveikio per šį laikotarpį.

Dažnai užduodami klausimai

Norėdami pamatyti visą mūsų gamykloje pagamintų įžeminimo gaminių asortimentą, apsilankykite mūsų svetainėjeįžeminimo strypas ir įžeminimo strypo kategorijapuslapis. Taip pat galite paskaityti apieKas yra įžeminimas ir kodėl jis svarbusiš platesnių pramonės išteklių.