TL;DR

Зошто отпорноста на почвата е првата бројка што ви е потребна

Пред да го одредите дијаметарот на заземјувачката прачка, пред да изберете помеѓу челик обложен со бакар и поцинкуван челик и пред да пресметате колку прачки се потребни за една подлога на трафостаницата, потребен ви е еден број: отпорноста на почвата на вашето место за инсталација. Секоја одлука за дизајн низводно зависи од тоа мерење.

Во Шибанг, нашиот инженерски тим ги разгледува спецификациите за заземјување од проекти на шест континенти. Најчестиот извор на проблеми на терен со кои се соочуваме не е неисправна прачка или лоша врска. Тоа е систем за заземјување кој е дизајниран без соодветно испитување на отпорноста на почвата. Инженерите кои го прескокнуваат овој чекор завршуваат со преработка на инсталациите, додавање дополнителни прачки или примена на измени во почвата месеци по првичниот датум на пуштање во употреба.

Отпорноста на почвата ви кажува колку силно земјата на вашата локација се спротивставува на протокот на електрична струја. Песочен, сув врв на рид во централна Австралија може да регистрира 2.000 ом-метри. Речна делта богата со глина во Бангладеш може да покаже 30 ом-метри. Истиот модел на заземјена прачка обложена со бакар се однесува сосема поинаку во тие две средини, а дизајнот мора да ја одрази таа разлика од самиот почеток.

Стандардизациските тела го признаваат ова.NFPA кодови и стандардирамката, заедно со IEC 62305 и IEEE 80, сите бараат или силно препорачуваат податоци за отпорноста на почвата специфични за локацијата пред да продолжи дизајнот на системот за заземјување. Можете да прочитате повеќе за основите насистеми за заземјувањеи какоземја (електрична енергија)работи во електротехниката за да разбере зошто ова мерење управува со сè.

Што всушност мери отпорноста на почвата

Отпорноста на почвата квантифицира отпорот што единица волумен на почвата го претставува на протокот на електрична струја. Инженерите го изразуваат во ом-метри (ом-м). Бројката зависи од четири основни фактори:

Содржина на влага.Водата драматично го намалува отпорот. Сувата почва може да отчита 1.000+ ом-м; истата почва при капацитет на поле може да падне под 100 ом-м. Затоа сезонското тестирање е важно и затоа препорачуваме мерење во текот на најсушните очекувани услови за да се дизајнира маргината на најлошиот случај во системот.

Концентрација на јони.Растворените соли во водата од почвата ја зголемуваат спроводливоста. Крајбрежните места, земјоделското земјиште со историја на ѓубрива и пустинските солени рамнини даваат пониски мерења на отпорност од чистиот кварцен песок. Нашите записи за производство покажуваат дека клиентите на Блискиот Исток и Северна Африка често се справуваат со песокливи почви со висок отпор кои бараат хемиско дополнување.

Температура.Отпорноста се зголемува со ладењето на почвата. Замрзнатата почва може да ја зголеми отпорноста за десет или повеќе пати во споредба со истата почва на 20 степени Целзиусови. Проектите во северна Канада, Скандинавија или Русија мора да ја земат предвид зоната на длабочина на замрзнување и да постават земјени прачки под неа.

Состав и густина на почвата.Глинените честички се спроводливи подобро од песокот или чакалот бидејќи задржуваат влага и јони на нивната голема површина. Карпата, шкрилецот и распаднатиот гранит варираат во голема мера. Локалитет со слоевита геологија ќе покаже различен отпор на различни длабочини, поради што профилирањето на длабочина-отпорност е важно исто колку и мерењето на површината.

Венеровиот тест од 4 точки: Како инженерите ја мерат отпорноста на почвата на терен

Методот на Венер од 4 точки останува стандардна техника на терен во индустријата за тестирање на отпорноста на почвата. Тој е едноставен, пренослив и дава резултати што директно се вклопуваат во пресметките за дизајн на заземјување. TestGuy обезбедува одличен водич за...објаснето тестирање на отпорност на почватаво практични детали.

Нашите теренски инженери ја следат оваа постапка при секое ново истражување на локацијата:

Чекор 1: Распоред.Вметнете четири електроди распоредени еднакво во земјата по права линија. Означете ги со C1, P1, P2 и C2 од лево кон десно. Растојанието помеѓу секој соседен пар е „a“, а вие го избирате ова растојание врз основа на длабочината на почвата што сакате да ја испитате. Растојанието од 1 метар ви дава просечна отпорност на приближно горните 0,5 метри. Растојанието од 10 метри води до приближно 5 метри.

Чекор 2: Вбризгување струја.Поврзете тестер на отпор на заземјување (како што е серијата Megger DET или Fluke 1621) на надворешните електроди (C1 и C2). Инструментот вбризгува позната наизменична струја низ почвата меѓу нив.

Чекор 3: Измерете го потенцијалот.Инструментот ја мери разликата на напонот помеѓу внатрешните електроди (P1 и P2). Овој пад на напон, поделен со инјектираната струја, ја дава вредноста на отпорот R.

Чекор 4: Пресметај.Применете ја формулата на Венер:

Отпорност (rho) = 2 x pi x ax R

каде што „a“ е растојанието меѓу електродите во метри, а R е измерениот отпор во оми. Резултатот е отпорноста на почвата во оми-m.

Профилирање на длабочина.Повторете го тестот на повеќе растојанија (1m, 2m, 5m, 10m, 20m) за да изградите профил на отпорност наспроти длабочина. Овој профил открива дали постои спроводлив слој подлабоко под земја, што би можело да го оправда вметнувањето на прачките на 3 метри наместо стандардните 2,4 метри.

Кога да се тестира.Тестирањето го специфицираме под најсушните очекувани сезонски услови, бидејќи системите за заземјување мора да работат преку целата година. Тестирањето само за време на влажната сезона дава оптимистички бројки кои не ги одразуваат најлошите летни или сушни услови.

Петрохемиски објект во Источната покраина на Саудиска Арабија ја измери отпорноста на површината на почвата на 1.800 Ω·м за време на сувата сезона. Откако нашиот технички тим специфицираше три 3-метарски бакарни шипки (AF-0232, 0,254 mm слој од бакар) нанесени на длабочина од 5 метри со растојание од 6 метри, измерениот отпор на заземјување падна на 3,8 Ω - далеку под целта од 5 Ω што ја бара IEC 62305 за заштита од гром на резервоарите за складирање.

Како отпорноста на почвата влијае на изборот на заземјувачки прачки

Откако ќе ги имате податоците за отпорноста на почвата, можете со сигурност да ја изберете вистинската заземјувачка прачка. Бројот на отпорност ви кажува три работи: кој материјал ќе биде најдолго отпорен на корозија во таа почва, каква геометрија на прачката (дијаметар и должина) ви е потребна и дали една прачка ќе ја постигне вашата целна отпорност на заземјување или ви се потребни повеќе прачки во низа.

Еве ја општата рамка што ја користиме во Шибанг кога советуваме клиенти:

Оваа табела е почетна точка, а не замена за детален дизајн. Инженерот мора да ги земе предвид и pH вредноста на почвата, содржината на хлориди, нивоата на сулфати и варијациите на влага за да го направи конечниот избор на материјал. Во следниот дел ќе го објасниме усогласувањето на материјалите.

Нашетозаземјена прачка обложена со бакарАсортиманот (модел AF-0232) опфаќа дијаметри од 14,2 mm до 25 mm (5/8 инчи до 3/4 инчи) и должини од 1,2 m до 3,0 m (4 ft до 10 ft). Бакарниот слој е дебел најмалку 0,254 mm со чистота од 99,95% или поголема, залепен за јадро од челик со ниска содржина на јаглерод. Ова му дава на прачката висока затегнувачка цврстина (најмалку 580 N/mm) за забивање, а воедно ја одржува отпорноста на корозија на бакарот во повеќето типови почва. Ја сертифицираме оваа линија на производи според ISO 9001:2008.

На почетокот на 2023 година, проект-инженер за трафостаница од 132 kV во Тамил Наду наведе поцинкувани прачки за да се намали тежината на набавката за оддалечена локација на врвот на ридот. Кога нашиот тим го разгледа извештајот за почвата - латеритна почва, pH 4,8, отпорност 280 Ω·m на длабочина од 3 метри - советувавме да се премине на прачки обложени со бакар и покрај поголемата по единица тежина. Образложението: ниската pH вредност на латеритот и високата содржина на железен оксид ја забрзуваат корозијата на цинк, а оддалечената локација ја направи логистиката за замена на прачките во иднина скапа. Инженерот ја прифати препораката. Две години по инсталацијата, отчитувањата на отпорот на заземјувањето остануваат стабилни на 1,6 Ω.

Усогласување на материјалот на заземјувачката прачка со условите на почвата

Производителите на прачки за заземјување нудат неколку опции за материјали, и секоја од нив одговара на одреден сет на услови на почвата. Еве како ги комбинираме:

Челични прачки обложени со бакар

Прачките обложени со бакар комбинираат челично јадро (за механичка цврстина и издржливост при возење) со дебел надворешен слој од бакар (за отпорност на корозија и ниска отпорност на контакт со земја).заземјена прачка обложена со бакарМоделите користат континуиран процес на врзување со бакар, а не тенка облога. Ова е важно кај агресивни почви каде што обложениот или заварениот бакарен слој може да се раслои со текот на времето.

Прачките обложени со бакар најдобро функционираат во неутрални до алкални почви (pH 6 до 9) со умерена влажност. Тие се отпорни на корозија од повеќето хемикалии на почвата и одржуваат стабилна отпорност на земјата со децении. Ги специфицираме за електрани, трафостаници, кули за далноводи, базни станици за комуникација, аеродроми, железници, високи згради и рафинерии за нафта. Спецификацијата за работен век надминува 50 години во нормални услови на почвата.

Поцинкувани челични прачки

Цената на поцинкуваните (обложени со цинк) прачки ни е пониска од онаа на бакарните, а тие обезбедуваат прифатлива заштита од корозија во алкални почви. Сепак, нашите податоци од производството и терен покажуваат дека цинкот се раствора побрзо од бакарот во кисели почви (pH под 5) и во почви со висока содржина на сулфати. Документиравме повеќе случаи каде што поцинкуваните прачки во агресивна почва откажале многу пред очекуваниот век на траење, поради што им советуваме на клиентите во тропските или регионите погодени од кисели дождови да изберат бакарни пред галванизирани прачки за секој проект со проектен век од 25 години или подолг.

Нашите гарантни записи од испорака од 2019 година до крајбрежна локација во јужен Виетнам покажуваат дека поцинкуваните прачки инсталирани во почва со pH 5,2 и отпорност од 120 Ω·m почнале да покажуваат видлива површинска корозија во рок од 18 месеци. Цинковата обвивка се разредила од наведените 86 микрони на под 40 микрони на границата почва-воздух. Ја заменивме целата инсталација од 240 прачки со единици обложени со бакар по наш трошок според гаранцијата, а заменските прачки сега се во употреба повеќе од пет години без мерливо оштетување.

Хемиски заземјувачки електроди

Кога отпорноста на почвата останува над 500 ohm-m дури и на длабочина, само со гола прачка не може да се постигнат целните вредности на отпорот.Хемиски заземјувачки електродипополнете ја оваа празнина. Овие единици содржат шуплива бакарна цевка исполнета со минерални соли кои полека се влеваат во околната почва, намалувајќи ја локалната отпорност со месеци и години. Тие ги одржуваат перформансите во суви и карпести средини каде што природната влага е оскудна.

Испорачуваме хемиски електроди за проекти низ Блискиот Исток, Северна Африка и централна Австралија. Во типична инсталација, техничарот дупчи бушотина, ја вметнува електродата, ја пополнува со спроводливо соединение и ја поврзува електродата со главната мрежа за заземјување. Со текот на времето, дифузијата на сол создава обвивка со низок отпор околу електродата.

Земјени модули

Модули за земјанудат друг пристап за тешки почви. Овие претходно изработени единици комбинираат метален спроводник со околно тело од спроводлив материјал (често соединение на база на јаглерод или глина). Инженерите ги закопуваат на стратешки точки во мрежата за заземјување за да го намалат локалниот отпор без вниманието за одржување што понекогаш го бараат хемиските електроди.

Земјените модули добро функционираат во мешани профили на почва каде што постои спроводлив слој, но е премногу плиток за конвенционално погонување на прачки. Испративме земјени модули до релејни станици на планинските врвови во Андите, инсталации на пустински радари во Оман и крајбрежни трафостаници на ветерни фарми во Виетнам.

Прелистај ги сите опции

Нашата комплетнакатегорија заземјување и заземјувањеопфаќа конфигурации обложени со бакар, поцинкувани, конфигурации од не'рѓосувачки челик и специјални конфигурации. Правилниот избор зависи од вашиот извештај за хемијата на почвата, вашата целна отпорност и очекуваниот век на траење на инсталацијата.

Длабочина на инсталација, дијаметар на прачка и правило за повеќе прачки

Податоците за отпорноста на почвата, исто така, упатуваат на три физички параметри на дизајнот: колку длабоко да се забие прачката, каков дијаметар да се користи и колку прачки да се инсталираат.

Длабочина

Подлабоките прачки достигнуваат до слоеви на почвата кои содржат повеќе влага и помала отпорност. Стандардна станбена инсталација може да користи прачка од 2,4 метри (8 стапки). Мрежата за заземјување на трафостаница често наведува прачки од 3 метри (10 стапки). Во региони со висока отпорност, инженерите понекогаш ги поместуваат прачките до 6 метри или повеќе со спојување на повеќе делови заедно.

Нашите прачки обложени со бакар имаат спојна обвивка што овозможува спојување на делови на терен. Прачка од 3 метри со продолжување од 1,5 метри достигнува 4,5 метри. Спојката ја одржува спецификацијата на праволиниска положба (грешка од 1 mm/m или помалку) низ спојот, така што прачката не се извиткува за време на забивањето.

Дијаметар

Дијаметарот на заземјената прачка влијае и на механичката издржливост за време на инсталацијата и на долготрајниот век на траење од корозија. Прачката од 14,2 mm (5/8 инчи) е погодна за повеќето станбени и лесни комерцијални инсталации каде што туркањето се врши со шрафцигер или чекан-дупчалка. Прачката од 25 mm (3/4 инчи) се справува со поголемите механички оптоварувања при длабоко набивање во набиена или карпеста почва и обезбедува поголема површина на бакар за маргина на корозија.

Нашите записи за производство покажуваат дека прачките од 5/8 инчи сочинуваат најголем дел од обемот во проектите со умерена клима (Северна Америка, Европа, Источна Азија), додека прачките од 3/4 инчи имаат поголема побарувачка во проектите на Блискиот Исток и Австралија каде што е вообичаено подлабокото набивање во тврди почви.

Низи со повеќе прачки

Кога една прачка не може да го постигне целниот отпор на заземјување, додавате прачки. Општо правило: растојанието помеѓу соседните прачки е најмалку еднакво на нивната длабочина на забивање. За прачки од 3 метри, користете растојание од најмалку 3 метри. Ова растојание спречува зоните за намалување на отпорот околу секоја прачка премногу да се преклопуваат.

Комбинираниот отпор на низа со повеќе прачки не е едноставно отпорот на една прачка поделен со бројот на прачки. Интеракцијата почва-почва ја намалува ефикасноста. Низа со две прачки постигнува околу 60% од отпорот на една прачка, а не 50%. Низа со три прачки достигнува околу 45-50%. Ова се приближни бројки; вистинскиот сооднос зависи од хомогеноста на отпорноста на почвата и растојанието меѓу прачките.

Седум дефекти на заземјувањето што нашата фабричка лабораторија ги открива на вратените спецификациски листови

По повеќе од 17 години производство на производи за заземјување и поддршка на проекти ширум светот, нашиот тим ги каталогизираше повторливите дефекти во спецификацијата и инсталацијата што се појавуваат во истрагите за гаранција и обдукциите на проектите низ земјите и индустриите. Седумте грешки подолу се причина за поголемиот дел од предвремените дефекти на прачките и несоодветните мерења на отпорот на заземјувањето со кои се соочуваме:

Прескокнување на испитувањето на отпорноста на почвата.Инженерите понекогаш по дифолт се потпираат на вредностите на почвата од учебниците за одреден регион, наместо да ја тестираат самата локација. Дури и во рамките на еден имот, отпорноста може да варира за фактор пет помеѓу северниот и јужниот крај поради моделите на дренажа, историјата на полнење или длабочината на карпестата подлога.

Тестирање само на една длабочина.Еден Венеров тест на едно растојание не кажува речиси ништо за слоевитиот профил под земја. Секогаш тестирајте на минимум три растојанија за да идентификувате спроводливи слоеви, отпорни слоеви и преминот меѓу нив.

Игнорирање на сезонските варијации.Тестирањето само за време на дождовната сезона дава погрешни резултати. Системите за заземјување мора да работат во најсувите, најжешките и најстудените услови што ќе ги доживее локацијата. Им советуваме на клиентите да тестираат најмалку двапати: еднаш за време на влажната сезона и еднаш за време на сувата сезона.

Недоволно специфицирање на дијаметарот на прачката.Користењето на најмалата достапна прачка за минимизирање на тежината на материјалот може да изгледа разумно на хартија, но во тврда или карпеста почва, тенка прачка се витка, се закопчува или се крши за време на забивањето. Ова троши време за инсталација и го остава системот недоволно дизајниран. Ние наведуваме прачки од 3/4 инчи (25 mm) за секое место со карпести или збиени услови.

Заборавање на спојката.Кога на инженерите им се потребни длабочини на прачките од 4,5 метри или 6 метри, тие понекогаш се обидуваат да заварат два дела од прачката заедно. Заварувањето го уништува бакарниот слој на спојот, создавајќи жариште на корозија кое откажува со години. Секогаш користете наменски дизајнирана механичка спојка што го зачувува континуитетот на бакарната обвивка.

Занемарување на квалитетот на врската.Најдобрата заземјувачка прачка во светот е бескорисна ако врската со проводникот е лабава, кородирана или направена со некомпатибилни метали. Врските од бакар до бакар со егзотермни заварувања или наведени механички конектори одржуваат долгорочен интегритет. Мешањето на бакарни прачки со поцинкувани стеги во влажна средина создава галванска корозивна ќелија која со текот на времето ја уништува врската.

Не ја читам хемијата на почвата.Самата отпорност не предвидува корозија. Почва со умерена отпорност (300 ohm-m), но со висока содржина на сулфати и ниска pH вредност, ќе го нападне бакарот побрзо од очекуваното. Секогаш комбинирајте го тестот за отпорност со анализа на хемијата на почвата (pH, хлориди, сулфати, содржина на влага) за правилно да го изберете материјалот за прачката.

Нашата лабораторија за квалитет во Синчанг спроведува тест со солен спреј (ASTM B117) на секоја нова производствена серија прачки обложени со бакар. Во последните 47 серии (N = 47, што претставува приближно 235.000 поединечни прачки), просечната дебелина на бакарниот слој беше 0,268 mm со стандардна девијација од 0,012 mm. Ниту една серија не падна под минимумот од 0,254 mm. Времетраењето на тестот за корозија е 1.000 часа и ниту една серија не покажа изложеност на основен метал во тој прозорец.

Често поставувани прашања

За целиот асортиман на производи за заземјување произведени во нашиот објект, посетете ја нашатакатегорија заземјување и заземјувањестраница. Можете исто така да прочитате заШто е заземјување и зошто е важноод пошироки индустриски ресурси.