TL;DR

Kāpēc augsnes pretestība ir pirmais nepieciešamais skaitlis

Pirms norādāt zemējuma stieņa diametru, pirms izvēlaties starp ar varu pārklātu tēraudu un cinkotu tēraudu un pirms aprēķināsiet, cik stieņu nepieciešams apakšstacijas kontaktligzdai, jums ir nepieciešams viens skaitlis: augsnes pretestība jūsu uzstādīšanas vietā. Katrs lejteces projektēšanas lēmums ir atkarīgs no šī mērījuma.

Mūsu inženieru komanda, Šibangā, pārskata zemējuma specifikācijas no projektiem sešos kontinentos. Visbiežāk sastopamais lauka problēmu avots, ar ko mēs saskaramies, nav bojāts stienis vai slikts savienojums. Tā ir zemējuma sistēma, kas tika projektēta bez pienācīgas augsnes pretestības pārbaudes. Inženieri, kas izlaiž šo soli, galu galā pārveido instalācijas, pievieno papildu stieņus vai veic augsnes uzlabojumus mēnešus pēc sākotnējā nodošanas ekspluatācijā datuma.

Augsnes pretestība parāda, cik spēcīgi zeme jūsu objektā pretojas elektriskās strāvas plūsmai. Smilšainā, sausā kalna virsotnē Austrālijas centrālajā daļā varētu būt reģistrēti 2000 ommetri. Māliem bagātā upes deltā Bangladešā varētu būt reģistrēti 30 ommetri. Viens un tas pats ar varu pārklāts zemējuma stieņa modelis šajās divās vidēs uzvedas pilnīgi atšķirīgi, un projektam šī atšķirība ir jāatspoguļo jau no paša sākuma.

Standartizācijas iestādes to atzīst.NFPA kodi un standartiSistēma kopā ar IEC 62305 un IEEE 80 pieprasa vai stingri iesaka konkrētajai vietai paredzētos augsnes pretestības datus, pirms tiek turpināta zemējuma sistēmas projektēšana. Vairāk par pamatprincipiem varat lasītzemējuma sistēmasun kāzeme (elektrība)strādā elektrotehnikā, lai saprastu, kāpēc šis mērījums visu virza.

Ko augsnes pretestība patiesībā mēra

Augsnes pretestība kvantificē pretestību, ko augsnes tilpuma vienība rada elektriskās strāvas plūsmai. Inženieri to izsaka ommetros (omi-m). Skaitlis ir atkarīgs no četriem galvenajiem faktoriem:

Mitruma saturs.Ūdens ievērojami samazina pretestību. Sausā augsnē pretestība var būt vairāk nekā 1000 omi/m; tā pati augsne pie lauka pretestības var nokrist zem 100 omi/m. Tāpēc sezonāla testēšana ir svarīga un mēs iesakām veikt mērījumus sausākajos paredzamajos apstākļos, lai projektētu sliktākā gadījuma rezervi sistēmā.

Jonu koncentrācija.Augsnes ūdenī izšķīdušie sāļi palielina vadītspēju. Piekrastes teritorijas, lauksaimniecības zeme ar mēslošanas vēsturi un tuksneša sāls līdzenumi rada zemākus pretestības rādījumus nekā tīras kvarca smiltis. Mūsu ražošanas ieraksti liecina, ka klienti Tuvajos Austrumos un Ziemeļāfrikā bieži strādā ar augstas pretestības smilšainām augsnēm, kurām nepieciešama ķīmiska papildināšana.

Temperatūra.Pretestība palielinās, augsnei atdziestot. Sasalusi augsne var palielināt pretestību desmit vai vairāk reizes, salīdzinot ar to pašu zemi 20 grādu pēc Celsija temperatūrā. Projektos Kanādas ziemeļos, Skandināvijā vai Krievijā jāņem vērā sasalšanas dziļuma zona un zem tās jānovieto zemējuma stieņi.

Augsnes sastāvs un blīvums.Māla daļiņas vada elektrību labāk nekā smiltis vai grants, jo tās uz savas lielās virsmas aiztur mitrumu un jonus. Ieži, slāneklis un sadalītais granīts ir ļoti atšķirīgi. Vietnei ar slāņveida ģeoloģiju būs atšķirīga pretestība dažādos dziļumos, tāpēc dziļuma un pretestības profilēšana ir tikpat svarīga kā virsmas mērījumi.

Vennera 4 punktu tests: kā inženieri mēra augsnes pretestību laukā

Vennera 4 punktu metode joprojām ir nozares standarta lauka metode augsnes pretestības testēšanai. Tā ir vienkārša, pārnēsājama un sniedz rezultātus, kas tieši ietekmē zemējuma projektēšanas aprēķinus. TestGuy nodrošina lielisku detalizētu pārskatu par...augsnes pretestības testēšanas skaidrojumspraktiskās detaļās.

Mūsu lauka inženieri katrā jaunā objekta apsekojumā ievēro šo procedūru:

1. darbība: izkārtojums.Iedzeniet zemē četrus vienādi izvietotus elektrodus taisnā līnijā. Apzīmējiet tos no kreisās uz labo pusi ar C1, P1, P2 un C2. Attālums starp katru blakus esošo pāri ir “a”, un jūs izvēlaties šo atstarpi, pamatojoties uz pētāmā augsnes dziļumu. 1 metra attālums dod vidējo pretestību aptuveni augšējiem 0,5 metriem. 10 metru attālums ļauj pārbaudīt dziļumu līdz aptuveni 5 metriem.

2. solis: ieinjicējiet strāvu.Pievienojiet zemējuma pretestības testeri (piemēram, Megger DET sērijas vai Fluke 1621) ārējiem elektrodiem (C1 un C2). Instruments caur augsni starp tiem injicē zināmu maiņstrāvu.

3. solis: potenciāla mērīšana.Instruments mēra sprieguma starpību starp iekšējiem elektrodiem (P1 un P2). Šis sprieguma kritums, dalīts ar ievadīto strāvu, dod pretestības vērtību R.

4. solis: aprēķiniet.Pielietojiet Vennera formulu:

Pretestība (rho) = 2 x pi xax R

kur “a” ir elektrodu atstatums metros un R ir izmērītā pretestība omos. Rezultāts ir augsnes pretestība omos-metros.

Dziļuma profilēšana.Atkārtojiet testu vairākos attālumos (1 m, 2 m, 5 m, 10 m, 20 m), lai izveidotu pretestības un dziļuma profilu. Šis profils atklāj, vai dziļāk pazemē atrodas vadošs slānis, kas varētu attaisnot stieņu ievietošanu 3 metru dziļumā standarta 2,4 metru vietā.

Kad veikt testu.Mēs precizējam testēšanu sausākajos paredzamajos sezonas apstākļos, jo zemējuma sistēmām ir jādarbojas visu gadu. Testēšana tikai mitrajā sezonā sniedz optimistiskus skaitļus, kas neatspoguļo sliktākos vasaras vai sausuma apstākļus.

Naftas ķīmijas rūpnīcā Saūda Arābijas Austrumu provincē sausajā sezonā tika izmērīta virszemes augsnes pretestība 1800 Ω·m. Pēc tam, kad mūsu tehniskā komanda norādīja, ka trīs 3 metrus gari vara apšūti stieņi (AF-0232, 0,254 mm vara slānis) jāiedzen 5 metru dziļumā ar 6 metru atstarpi, izmērītā zemējuma pretestība samazinājās līdz 3,8 Ω — krietni zem 5 Ω mērķa, ko IEC 62305 pieprasa uzglabāšanas tvertņu zibensaizsardzībai.

Kā augsnes pretestība ietekmē zemējuma stieņa izvēli

Kad esat ieguvis augsnes pretestības datus, varat ar pārliecību izvēlēties pareizo zemējuma stieni. Pretestības skaitlis norāda trīs lietas: kāds materiāls šajā augsnē izturēs koroziju visilgāk, kāda stieņa ģeometrija (diametrs un garums) jums ir nepieciešama un vai viens stienis sasniegs mērķa zemējuma pretestību vai arī jums ir nepieciešami vairāki stieņi masīvā.

Šeit ir vispārīgais ietvars, ko mēs izmantojam Shibang, konsultējot klientus:

Šī tabula ir sākumpunkts, nevis detalizēta projekta aizvietotājs. Inženierim, lai izdarītu galīgo materiāla izvēli, jāņem vērā arī augsnes pH līmenis, hlorīdu saturs, sulfātu līmenis un mitruma izmaiņas. Materiālu saskaņošanu sīkāk aplūkosim nākamajā sadaļā.

Mūsuvara pārklāts zemējuma stienisŠis klāsts (modelis AF-0232) aptver diametrus no 14,2 mm līdz 25 mm (no 5/8 collām līdz 3/4 collām) un garumus no 1,2 m līdz 3,0 m (no 4 pēdām līdz 10 pēdām). Vara slāņa biezums ir vismaz 0,254 mm, tīrība ir 99,95% vai augstāka, un tas ir savienots ar zema oglekļa satura tērauda serdi. Tas nodrošina stieņa augstu stiepes izturību (vismaz 580 N/mm) skrūvēšanai, vienlaikus saglabājot vara korozijas izturību lielākajā daļā augsnes tipu. Mēs sertificējam šo produktu līniju saskaņā ar ISO 9001:2008.

2023. gada sākumā Tamilnādas 132 kV apakšstacijas projekta inženieris noteica cinkotus stieņus, lai samazinātu iepirkuma svaru attālā kalna virsotnes objektā. Kad mūsu komanda pārskatīja augsnes ziņojumu — laterīta augsne, pH 4,8, pretestība 280 Ω·m 3 metru dziļumā —, mēs ieteicām pāriet uz vara apšūtiem stieņiem, neskatoties uz lielāku svaru uz vienību. Pamatojums: laterīta zemais pH līmenis un augstais dzelzs oksīda saturs paātrina cinka koroziju, un attālā atrašanās vieta sadārdzina turpmāko stieņu nomaiņas loģistiku. Inženieris pieņēma ieteikumu. Divus gadus pēc uzstādīšanas zemējuma pretestības rādījumi saglabājas stabili — 1,6 Ω.

Zemējuma stieņa materiāla saskaņošana ar augsnes apstākļiem

Zemējuma stieņu ražotāji piedāvā vairākas materiālu iespējas, un katra no tām ir piemērota konkrētiem augsnes apstākļiem. Lūk, kā mēs tās saskaņojam:

Vara pārklāti tērauda stieņi

Vara apšūtie stieņi apvieno tērauda serdi (mehāniskai izturībai un ilgmūžībai) ar biezu vara ārējo slāni (izturībai pret koroziju un zemai saskares pretestībai ar augsni). Mūsuvara pārklāts zemējuma stienisModeļos tiek izmantots nepārtraukts vara savienošanas process, nevis plāns pārklājums. Tas ir svarīgi agresīvās augsnēs, kur pārklāts vai metināts vara slānis laika gaitā var delaminēties.

Vara apšūtie stieņi vislabāk darbojas neitrālās līdz sārmainās augsnēs (pH no 6 līdz 9) ar mērenu mitrumu. Tie ir izturīgi pret koroziju no vairuma augsnes ķīmisko sastāvu un saglabā stabilu zemējuma pretestību gadu desmitiem ilgi. Mēs tos specifikējam elektrostacijām, apakšstacijām, elektropārvades līniju torņiem, sakaru bāzes stacijām, lidostām, dzelzceļiem, augstceltnēm un naftas pārstrādes rūpnīcām. Kalpošanas laika specifikācija normālos augsnes apstākļos pārsniedz 50 gadus.

Cinkota tērauda stieņi

Cinkotajiem (cinkotiem) stieņiem ir zemāka cena nekā vara apšuvumiem, un tie nodrošina pieņemamu aizsardzību pret koroziju sārmainās augsnēs. Tomēr mūsu ražošanas un lauka dati liecina, ka cinks skābās augsnēs (pH zem 5) un augsnēs ar augstu sulfātu saturu izšķīst ātrāk nekā varš. Esam dokumentējuši vairākus gadījumus, kad cinkoti stieņi agresīvā augsnē ir salūzuši krietni pirms paredzētā kalpošanas laika, tāpēc klientiem tropu vai skābo lietu skartajos reģionos iesakām izvēlēties vara apšuvumu, nevis cinkotus stieņus jebkuram projektētajam kalpošanas laikam 25 gadi vai ilgāk.

Mūsu garantijas ieraksti no 2019. gada piegādes uz piekrastes objektu Vjetnamas dienvidos liecina, ka cinkotajiem stieņiem, kas uzstādīti augsnē ar pH 5,2 un pretestību 120 Ω·m, 18 mēnešu laikā sāka parādīties redzama virsmas korozija. Cinka pārklājums augsnes un gaisa saskarnē bija atšķaidījies no norādītajiem 86 mikroniem līdz mazāk nekā 40 mikroniem. Mēs nomainījām visu 240 stieņu instalāciju ar vara apšūtām vienībām par mūsu izmaksām garantijas ietvaros, un rezerves stieņi tagad ir kalpojuši vairāk nekā piecus gadus bez izmērāmas degradācijas.

Ķīmiskās zemējuma elektrodi

Ja augsnes pretestība saglabājas virs 500 omiem pat dziļumā, ar kailu stieni vien nevar sasniegt mērķa pretestības vērtības.Ķīmiskās zemējuma elektrodiaizpilda šo tukšumu. Šīs vienības satur dobu vara cauruli, kas pildīta ar minerālsāļiem, kuri lēnām ieskalojas apkārtējā augsnē, mēnešu un gadu laikā samazinot lokālo pretestību. Tās saglabā veiktspēju sausā un akmeņainā vidē, kur ir ierobežots dabiskais mitrums.

Mēs piegādājam ķīmiskos elektrodus projektiem Tuvajos Austrumos, Ziemeļāfrikā un Austrālijas centrālajā daļā. Tipiskā uzstādīšanā tehniķis izurbj urbumu, ievieto elektrodu, aizpilda to ar vadošu savienojumu un pievieno elektrodu galvenajam zemējuma tīklam. Laika gaitā sāls difūzija rada zemas pretestības apvalku ap elektrodu.

Zemes moduļi

Zemes moduļipiedāvā citu pieeju sarežģītām augsnēm. Šīs iepriekš ražotās vienības apvieno metāla vadītāju ar apkārtējo vadoša materiāla korpusu (bieži vien uz oglekļa vai māla bāzes veidotu savienojumu). Inženieri tās ierok stratēģiski svarīgās zemējuma tīkla vietās, lai samazinātu lokālo pretestību bez apkopes, kas dažkārt nepieciešama ķīmiskajiem elektrodiem.

Zemes moduļi labi darbojas jauktos augsnes profilos, kur ir vadošs slānis, bet tas ir pārāk plāns tradicionālajai stieņu iedzīšanai. Esam piegādājuši zemes moduļus kalnu virsotņu releju stacijām Andos, tuksneša radaru iekārtām Omānā un piekrastes vēja elektrostacijām Vjetnamā.

Pārlūkot visas opcijas

Mūsu pilnīgaiszemējuma stieņa un zemējuma stieņa kategorijaaptver vara apšūtas, cinkotas, nerūsējošā tērauda un īpašas konfigurācijas. Pareizā izvēle ir atkarīga no jūsu augsnes ķīmiskā sastāva ziņojuma, mērķa pretestības un paredzamā iekārtas kalpošanas laika.

Uzstādīšanas dziļums, stieņa diametrs un vairāku stieņu noteikums

Augsnes pretestības dati nosaka arī trīs fizikālos projektēšanas parametrus: cik dziļi iedzīt stieni, kādu diametru izmantot un cik stieņu uzstādīt.

Dziļums

Dziļāki stieņi sasniedz augsnes slāņus, kas satur vairāk mitruma un kuriem ir zemāka pretestība. Standarta dzīvojamo māju instalācijā varētu izmantot 2,4 metru (8 pēdu) garu stieni. Apakšstacijas zemējuma tīklā bieži vien ir norādīti 3 metru (10 pēdu) gari stieņi. Augstas pretestības reģionos inženieri dažreiz pagarina stieņus līdz 6 metriem vai vairāk, savienojot vairākas sekcijas kopā.

Mūsu vara apšūtajiem stieņiem ir savienojuma uzmava, kas ļauj savienot sekcijas lauka apstākļos. 3 metru stienis ar 1,5 metru pagarinājumu sasniedz 4,5 metrus. Savienojums saglabā taisnuma specifikāciju (kļūda 1 mm/m vai mazāk) visā savienojumā, lai stienis nedeformētos piedziņas laikā.

Diametrs

Zemējuma stieņa diametrs ietekmē gan mehānisko izturību uzstādīšanas laikā, gan ilgtermiņa korozijas izturību. 14,2 mm (5/8 collu) stienis ir piemērots lielākajai daļai dzīvojamo un vieglo komerciālo instalāciju, kur skrūvgriezis vai āmura urbis veic iegriešanu. 25 mm (3/4 collu) stienis tiek galā ar lielākām mehāniskām slodzēm, kas rodas dziļas iegriešanas laikā sablīvētā vai akmeņainā augsnē, un nodrošina lielāku vara virsmas laukumu korozijas rezervei.

Mūsu ražošanas ieraksti liecina, ka 5/8 collu stieņi veido lielāko apjomu mērenā klimata projektos (Ziemeļamerikā, Eiropā, Austrumāzijā), savukārt 3/4 collu stieņi ir pieprasītāki Tuvo Austrumu un Austrālijas projektos, kur bieži tiek veikta dziļāka griešana cietākās augsnēs.

Daudzstieņu masīvi

Ja viens stienis nevar sasniegt mērķa zemējuma pretestību, jāpievieno stieņi. Vispārīgais noteikums: blakus esošos stieņus novietojiet vismaz tādā pašā attālumā kā to iedzīšanas dziļumu. 3 metru stieņiem izmantojiet vismaz 3 metru atstarpi. Šis atstarpe novērš pārāk lielu pretestības samazināšanas zonu pārklāšanos ap katru stieni.

Daudzstieņu masīva kopējā pretestība nav vienkārši viena stieņa pretestība, dalīta ar stieņu skaitu. Augsnes un augsnes mijiedarbība samazina efektivitāti. Divu stieņu masīvs sasniedz aptuveni 60% no viena stieņa pretestības, nevis 50%. Trīs stieņu masīvs sasniedz aptuveni 45–50%. Šie ir aptuvenie skaitļi; faktiskā attiecība ir atkarīga no augsnes pretestības homogenitātes un stieņu atstatuma.

Septiņi zemējuma defekti, ko mūsu rūpnīcas laboratorija atrod atgrieztajās specifikāciju lapās

Pēc vairāk nekā 17 gadu pieredzes zemējuma produktu ražošanā un projektu atbalstīšanā visā pasaulē, mūsu komanda ir kataloģizējusi atkārtotus specifikāciju un uzstādīšanas defektus, kas parādās garantijas izmeklēšanās un projektu pārbaudēs dažādās valstīs un nozarēs. Septiņas tālāk norādītās kļūdas veido lielāko daļu priekšlaicīgu stieņu bojājumu un nepietiekami labu zemējuma pretestības rādījumu, ar kuriem mēs sastopamies:

Izlaižot augsnes pretestības pētījumu.Inženieri dažreiz pēc noklusējuma izmanto reģiona mācību grāmatās minētās augsnes vērtības, nevis pārbauda faktisko vietu. Pat viena īpašuma ietvaros pretestība var atšķirties piecas reizes starp ziemeļu un dienvidu galu drenāžas modeļu, aizbēruma vēstures vai pamatieža dziļuma dēļ.

Pārbaude tikai vienā dziļumā.Viens Vennera tests ar vienu atstarpi gandrīz neko nepasaka par pazemes slāņveida profilu. Vienmēr veiciet testu ar vismaz trim atstarpēm, lai identificētu vadošos slāņus, pretestības slāņus un pāreju starp tiem.

Ignorējot sezonālās svārstības.Testēšana tikai lietus sezonā sniedz maldinošus rezultātus. Zemējuma sistēmām jādarbojas sausākajos, karstākajos un aukstākajos apstākļos, kādi būs objektā. Mēs iesakām klientiem veikt testēšanu vismaz divas reizes: vienreiz mitrajā sezonā un vienreiz sausajā sezonā.

Nepietiekami norādīts stieņa diametrs.Izmantot mazāko pieejamo stieni, lai samazinātu materiāla svaru, uz papīra varētu šķist saprātīgi, taču cietā vai akmeņainā augsnē plāns stienis iedzīšanas laikā saliecas, deformējas vai salūzt. Tas tērē uzstādīšanas laiku un padara sistēmu nepietiekami projektētu. Jebkurai vietai ar akmeņainiem vai sablīvētiem apstākļiem mēs norādām 3/4 collu (25 mm) stieņus.

Aizmirstot sasaisti.Kad inženieriem ir nepieciešams 4,5 metru vai 6 metru stieņu dziļums, viņi dažreiz mēģina sametināt divas stieņu sekcijas kopā. Metināšana iznīcina vara slāni savienojumā, radot korozijas karsto punktu, kas gadu laikā sabojājas. Vienmēr izmantojiet speciāli izstrādātu mehānisko savienojumu, kas saglabā vara apvalka nepārtrauktību.

Savienojuma kvalitātes ignorēšana.Pat labākais zemējuma stienis pasaulē ir nederīgs, ja savienojums ar vadītāju ir vaļīgs, korodējis vai izgatavots no nesaderīgiem metāliem. Vara savienojumi ar eksotermiskām metinājuma šuvēm vai sarakstā iekļautajiem mehāniskajiem savienotājiem saglabā ilgtermiņa integritāti. Vara stieņu sajaukšana ar cinkotām skavām mitrā vidē rada galvaniskās korozijas šūnu, kas laika gaitā iznīcina savienojumu.

Nelasa augsnes ķīmisko sastāvu.Īpatnējā pretestība vien neparedz koroziju. Augsne ar mērenu īpatnējo pretestību (300 omi-m), bet ar augstu sulfātu saturu un zemu pH līmeni, iedarbosies uz varu ātrāk nekā paredzēts. Lai pareizi izvēlētos stieņa materiālu, pretestības testu vienmēr veiciet ar augsnes ķīmiskā sastāva analīzi (pH, hlorīdi, sulfāti, mitruma saturs).

Mūsu kvalitātes laboratorija Siņčanā veic sāls izsmidzināšanas testu (ASTM B117) katrai jaunai vara apšuvuma stieņu ražošanas partijai. Pēdējās 47 partijās (N = 47, kas pārstāv aptuveni 235 000 atsevišķu stieņu) vidējais vara slāņa biezums bija 0,268 mm ar standartnovirzi 0,012 mm. Nevienas partijas biezums nebija mazāks par 0,254 mm. Korozijas testa ilgums ir 1000 stundas, un nevienā partijā nav novērota pamatmetāla iedarbība šajā laika posmā.

Bieži uzdotie jautājumi

Lai apskatītu visu mūsu ražotnē ražoto zemējuma produktu klāstu, apmeklējiet mūsuzemējuma stieņa un zemējuma stieņa kategorijalappuse. Varat arī lasīt parKas ir zemējums un kāpēc tas ir svarīgino plašākiem nozares resursiem.