Укратко; ДР

Зашто је отпорност тла први број који вам је потребан

Пре него што одредите пречник уземљивача, пре него што изаберете између челика обложеног бакром и поцинкованог челика и пре него што израчунате колико је штапова потребно за подстаницу, потребан вам је један број: отпорност земљишта на месту инсталације. Свака низводна пројектна одлука зависи од тог мерења.

У Шибангу, наш инжењерски тим прегледа спецификације уземљења из пројеката на шест континената. Најчешћи извор проблема на терену са којима се сусрећемо није неисправна шипка или лоша веза. То је систем уземљења који је пројектован без одговарајућег истраживања отпорности тла. Инжењери који прескоче овај корак на крају прерађују инсталације, додају додатне шипке или примењују додатке тла месецима након првобитног датума пуштања у рад.

Отпорност земљишта вам говори колико снажно земља на вашем месту пружа отпор протоку електричне струје. Пешчани, суви врх брда у централној Аустралији може регистровати 2.000 ом-метара. Делта реке богата глином у Бангладешу може регистровати 30 ом-метара. Исти модел уземљивача обложеног бакром понаша се потпуно другачије у та два окружења, а дизајн мора од самог почетка одражавати ту разлику.

Тела за стандардизацију ово препознају.NFPA прописи и стандардиОквир, заједно са IEC 62305 и IEEE 80, сви захтевају или снажно препоручују податке о отпорности тла специфичне за локацију пре него што се настави са пројектовањем система уземљења. Можете прочитати више о основамасистеми за уземљењеи какоземља (струја)ради у електротехници како би разумео зашто ово мерење покреће све.

Шта заправо мери отпорност тла

Отпорност земљишта квантификује отпор који јединица запремине земљишта пружа протоку електричне струје. Инжењери је изражавају у ом-метрима (ом-м). Број зависи од четири основна фактора:

Садржај влаге.Вода драматично смањује отпорност. Суво земљиште може да очита преко 1.000 ом-м; исто земљиште на терену може пасти испод 100 ом-м. Зато је сезонско тестирање важно и зато препоручујемо мерење током најсушнијих очекиваних услова како бисмо пројектовали маргину за најгори могући случај у систему.

Концентрација јона.Растворене соли у земљишној води повећавају проводљивост. Приобална подручја, пољопривредно земљиште са историјом ђубрења и пустињске слане равнице производе ниже отпорности од чистог кварцног песка. Наши подаци о производњи показују да клијенти на Блиском истоку и Северној Африци често имају посла са песковитим земљиштима високе отпорности којима је потребно хемијско побољшање.

Температура.Отпорност расте како се земљиште хлади. Замрзнуто земљиште може повећати отпорност за фактор десет или више у поређењу са истим земљиштем на 20 степени Целзијуса. Пројекти у северној Канади, Скандинавији или Русији морају узети у обзир зону дубине мраза и поставити уземљиваче испод ње.

Састав и густина земљишта.Честице глине проводе боље од песка или шљунка јер задржавају влагу и јоне на својој великој површини. Стене, шкриљци и разложени гранит се значајно разликују. Локалитет са слојевитом геологијом показаће различиту отпорност на различитим дубинама, због чега је профилисање дубинске отпорности једнако важно као и мерење површине.

Венеров четворотачкасти тест: Како инжењери мере отпорност тла на терену

Венерова четворотачка метода остаје стандардна теренска техника за испитивање отпорности тла у индустрији. Једноставна је, преносива и даје резултате који се директно користе у прорачунима пројектовања уземљења. TestGuy пружа одличан водич кроз...Објашњење испитивања отпорности тлау практичним детаљима.

Наши теренски инжењери прате ову процедуру при сваком новом истраживању локације:

Корак 1: Распоред.Укопајте четири једнако размакнуте електроде у земљу у правој линији. Означите их са C1, P1, P2 и C2 с лева на десно. Размак између сваког суседног пара је „а“, а бирате га на основу дубине земљишта коју желите да испитате. Размак од 1 метра даје вам отпорност усредњену на отприлике горњих 0,5 метара. Размак од 10 метара испитује до отприлике 5 метара.

Корак 2: Убризгајте струју.Повежите тестер отпора уземљења (као што је Megger DET серија или Fluke 1621) са спољним електродама (C1 и C2). Инструмент убризгава познату наизменичну струју кроз земљу између њих.

Корак 3: Измерите потенцијал.Инструмент мери разлику напона између унутрашњих електрода (P1 и P2). Овај пад напона, подељен са убризганом струјом, даје вредност отпора R.

Корак 4: Израчунајте.Примените Венерову формулу:

Отпорност (rho) = 2 x pi xax R

где је „a“ растојање електрода у метрима, а R је измерени отпор у омима. Резултат је отпорност тла у ом-м.

Профилисање дубине.Поновите тест на више размака (1 м, 2 м, 5 м, 10 м, 20 м) да бисте направили профил отпорности у односу на дубину. Овај профил открива да ли проводни слој постоји дубље под земљом, што би могло оправдати постављање штапова на 3 метра уместо стандардних 2,4 метра.

Када тестирати.Тестирање наводимо у најсушнијим очекиваним сезонским условима, јер системи за уземљење морају да раде током целе године. Тестирање само током влажне сезоне даје оптимистичне бројке које не одражавају најгоре летње или сушне услове.

Петрохемијско постројење у Источној провинцији Саудијске Арабије измерило је отпорност површинског тла од 1.800 Ω·m током сушне сезоне. Након што је наш технички тим специфицирао три бакарне шипке дужине 3 метра (AF-0232, слој бакра дебљине 0,254 мм) постављене на дубину од 5 метара са размаком од 6 метара, измерени отпор земље пао је на 3,8 Ω — знатно испод циља од 5 Ω који је прописан стандардом IEC 62305 за заштиту резервоара од удара грома.

Како отпорност тла утиче на избор уземљивача

Када добијете податке о отпорности земљишта, можете са сигурношћу одабрати праву уземљивачку шипку. Број отпорности вам говори три ствари: који материјал ће најдуже одолети корозији у том земљишту, која геометрија шипке (пречник и дужина) вам је потребна и да ли ће једна шипка постићи ваш циљани отпор уземљења или вам је потребно више шипки у низу.

Ево општег оквира који користимо у Шибангу када саветујемо клијенте:

Ова табела је полазна тачка, а не замена за детаљан пројекат. Инжењер такође мора узети у обзир pH вредност земљишта, садржај хлорида, нивое сулфата и варијације влажности како би донео коначан избор материјала. У следећем одељку ћемо детаљније објаснити подударање материјала.

Нашбакарна уземљива шипкаАсортиман (модел AF-0232) покрива пречнике од 14,2 мм до 25 мм (5/8 инча до 3/4 инча) и дужине од 1,2 м до 3,0 м (4 стопе до 10 стопа). Слој бакра је дебљине најмање 0,254 мм са чистоћом од 99,95% или више, везан за језгро од нискоугљеничног челика. Ово даје шипки високу затезну чврстоћу (најмање 580 N/mm) за забијање, уз одржавање отпорности бакра на корозију у већини врста земљишта. Сертификујемо ову производну линију према ISO 9001:2008.

Почетком 2023. године, пројектни инжењер за трафостаницу од 132 kV у Тамил Надуу је препоручио поцинковане шипке како би се смањила тежина приликом набавке за удаљену локацију на врху брда. Када је наш тим прегледао извештај о земљишту — латеритно земљиште, pH 4,8, отпорност 280 Ω·m на дубини од 3 метра — саветовали смо прелазак на шипке обложене бакром упркос већој тежини по јединици. Разлог: ниска pH вредност латерита и висок садржај оксида гвожђа убрзавају корозију цинка, а удаљена локација чини будућу логистику замене шипки скупом. Инжењер је прихватио препоруку. Две године након инсталације, очитавања отпора уземљења остају стабилна на 1,6 Ω.

Усклађивање материјала уземљивача са условима тла

Произвођачи уземљивача нуде неколико материјала, а сваки од њих одговара одређеном скупу услова земљишта. Ево како их ми упарујемо:

Бакарне челичне шипке

Бакарне шипке комбинују челично језгро (за механичку чврстоћу и издржљивост) са дебелим спољашњим слојем бакра (за отпорност на корозију и низак контактни отпор са земљом). Нашибакарна уземљива шипкаМодели користе континуирани процес везивања бакра, а не танко наношење превлаке. Ово је важно у агресивним земљиштима где се превучени или заварени слој бакра може временом раслојити.

Бакарне шипке најбоље функционишу у неутралним до алкалним земљиштима (pH 6 до 9) са умереном влажношћу. Отпорне су на корозију изазвану већином хемијских састава земљишта и одржавају стабилан отпор уземљења током деценија. Спецификујемо их за електране, трафостанице, торњеве далековода, комуникационе базне станице, аеродроме, железнице, високе зграде и рафинерије нафте. Спецификација века трајања прелази 50 година у нормалним условима земљишта.

Поцинковане челичне шипке

Поцинковане (цинковане) шипке ценимо ниже од шипки обложених бакром, а оне пружају прихватљиву заштиту од корозије у алкалним земљиштима. Међутим, наши подаци о производњи и са терена показују да се цинк раствара брже од бакра у киселим земљиштима (pH испод 5) и у земљиштима са високим садржајем сулфата. Документовали смо више случајева где су поцинковане шипке у агресивном земљишту отказале много пре очекиваног века трајања, због чега саветујемо клијентима у тропским или регионима погођеним киселим кишама да изаберу шипке обложене бакром уместо поцинкованих за било који пројекат са пројектованим веком трајања од 25 година или дуже.

Наши гарантни записи из испоруке из 2019. године на приобално место у јужном Вијетнаму показују да су поцинковане шипке инсталиране у земљишту са pH вредношћу 5,2 и отпорношћу од 120 Ω·m почеле да показују видљиву површинску корозију у року од 18 месеци. Цинков премаз се истањио са наведених 86 микрона на испод 40 микрона на граници земљишта и ваздуха. Заменили смо целу инсталацију од 240 шипки јединицама обложеним бакром о нашем трошку у оквиру гаранције, а резервне шипке су сада у употреби више од пет година без мерљиве деградације.

Хемијске уземљивачке електроде

Када отпорност тла остане изнад 500 ома-м чак и на дубини, сама гола шипка не може постићи циљане вредности отпора.Хемијске уземљивачке електродепопуните ову празнину. Ове јединице садрже шупљу бакарну цев испуњену минералним солима које се полако испирају у околно земљиште, смањујући локалну отпорност током месеци и година. Оне одржавају перформансе у сушним и каменитим срединама где је природна влага оскудна.

Снабдевамо хемијске електроде пројектима широм Блиског истока, Северне Африке и централне Аустралије. У типичној инсталацији, техничар буши бушотину, убацује електроду, затрпава је проводљивим једињењем и повезује електроду са главном мрежом за уземљење. Временом, дифузија соли ствара омотач ниског отпора око електроде.

Модули за земљу

Модули за земљунуде још један приступ за тешка земљишта. Ове унапред произведене јединице комбинују метални проводник са околним телом од проводног материјала (често једињења на бази угљеника или глине). Инжењери их закопавају на стратешким тачкама у мрежи за уземљење како би смањили локални отпор без пажње одржавања коју хемијске електроде понекад захтевају.

Уземљивачки модули добро функционишу у мешовитим профилима земљишта где постоји проводни слој, али је превише плитак за конвенционално постављање штапова. Испоручивали смо уземљивачке модуле релејним станицама на врховима планина у Андима, пустињским радарским инсталацијама у Оману и приобалним ветроелектранама у Вијетнаму.

Прегледајте све опције

Наш комплетануземљивач и категорија уземљивачаПокрива конфигурације са бакром обложеним, поцинкованим, нерђајућим челиком и специјалним елементима. Прави избор зависи од вашег извештаја о хемијском саставу земљишта, отпорности циља и очекиваног века трајања инсталације.

Дубина уградње, пречник шипке и правило више шипки

Подаци о отпорности тла такође воде три физичка параметра пројектовања: колико дубоко треба убити штап, који пречник треба користити и колико штапова треба инсталирати.

Дубина

Дубље шипке досежу слојеве тла који садрже више влаге и имају нижи отпор. Стандардна стамбена инсталација може користити шипку од 2,4 метра (8 стопа). Мрежа за уземљење подстанице често одређује шипке од 3 метра (10 стопа). У регионима са високим отпором, инжењери понекад постављају шипке на 6 метара или више спајањем више делова заједно.

Наше шипке обложене бакром имају спојницу која омогућава спајање делова на терену. Шипка од 3 метра са продужењем од 1,5 метара достиже 4,5 метара. Спојница одржава спецификацију праволинијости (грешка од 1 мм/м или мање) кроз спој тако да се шипка не савија током забијања.

Пречник

Пречник уземљивачке шипке утиче и на механичку издржљивост током инсталације и на дугорочни век трајања отпорности на корозију. Шипка од 14,2 мм (5/8 инча) одговара већини стамбених и лаких комерцијалних инсталација где се користи одвијач или чекићна бушилица. Шипка од 25 мм (3/4 инча) подноси већа механичка оптерећења дубоког забијања у збијено или каменито тло и пружа већу површину бакра за маргину отпорну на корозију.

Наши подаци о производњи показују да шипке од 5/8 инча чине већину обима у пројектима умерене климе (Северна Америка, Европа, Источна Азија), док шипке од 3/4 инча имају већу потражњу у пројектима на Блиском истоку и у Аустралији где је дубље укопавање у тврђе земљиште уобичајено.

Вишеструки штапни низови

Када један штап не може да постигне циљани отпор уземљења, додају се штапови. Опште правило: размак између суседних штапова је најмање једнак дубини њиховог постављања. За штапове од 3 метра, користите размак од најмање 3 метра. Овај размак спречава да се зоне смањења отпора око сваког штапа превелико преклапају.

Комбиновани отпор вишештапног низа није једноставно отпор једног штапа подељен бројем штапова. Интеракција земљишта са земљиштем смањује ефикасност. Низ са два штапа постиже око 60% отпора једног штапа, а не 50%. Низ са три штапа достиже око 45-50%. Ово су приближне бројке; стварни однос зависи од хомогености отпорности земљишта и размака између штапова.

Седам недостатака уземљења које је наша фабричка лабораторија пронашла на враћеним спецификационим листовима

Након више од 17 година производње производа за уземљење и подршке пројектима широм света, наш тим је каталоговао понављајуће недостатке у спецификацијама и инсталацијама који се појављују у истрагама гаранције и обдукцијама пројеката у различитим земљама и индустријама. Седам грешака у наставку објашњавају већину превремених кварова штапова и недовољно добрих очитавања отпора уземљења са којима се сусрећемо:

Прескакање истраживања отпорности тла.Инжењери понекад користе вредности земљишта из уџбеника за неки регион уместо да тестирају стварну локацију. Чак и унутар једне некретнине, отпорност може да варира пет пута између северног и јужног краја због образаца дренаже, историје насипања или дубине темељне стене.

Тестирање само на једној дубини.Један Венеров тест на једном размаку не говори готово ништа о слојевитом профилу под земљом. Увек тестирајте на најмање три размака да бисте идентификовали проводне слојеве, отпорне слојеве и прелаз између њих.

Игнорисање сезонских варијација.Тестирање само током кишне сезоне даје обмањујуће резултате. Системи за уземљење морају да функционишу у најсувљим, најтоплијим и најхладнијим условима које ће локација искусити. Саветујемо клијентима да тестирају најмање два пута: једном током кишне сезоне и једном током сушне сезоне.

Недовољно специфициран пречник шипке.Коришћење најмање доступне шипке ради минимизирања тежине материјала може деловати разумно на папиру, али у тврдом или каменитом земљишту, танка шипка се савија, извија или ломи током забијања. Ово троши време инсталације и оставља систем недовољно пројектованим. За свако место са каменитим или збијеним условима наводимо шипке од 3/4 инча (25 мм).

Заборављајући на спојницу.Када инжењерима требају шипке дубине 4,5 метара или 6 метара, понекад покушавају да заваре два дела шипке заједно. Заваривање уништава слој бакра на споју, стварајући жариште корозије које отказује у року од година. Увек користите наменски дизајнирану механичку спојницу која очува континуитет бакарног омотача.

Занемаривање квалитета везе.Најбољи уземљивач на свету је бескористан ако је веза са проводником лабава, кородирана или направљена од некомпатибилних метала. Бакарне везе са егзотермним заварима или наведеним механичким конекторима одржавају дугорочни интегритет. Мешање бакарних шипки са поцинкованим стезаљкама у влажном окружењу ствара ћелију галванске корозије која временом уништава везу.

Не читање хемијског састава земљишта.Сама отпорност не предвиђа корозију. Земљиште са умереном отпорношћу (300 ома-м), али високим садржајем сулфата и ниским pH, напашће бакар брже него што се очекује. Увек упарите тест отпорности са анализом хемије земљишта (pH, хлориди, сулфати, садржај влаге) да бисте правилно изабрали материјал за шипку.

Наша лабораторија за квалитет у Синчангу спроводи тест сољаним спрејом (ASTM B117) на свакој новој производној серији шипки обложених бакром. У последњих 47 серија (N=47, што представља приближно 235.000 појединачних шипки), просечна дебљина слоја бакра износила је 0,268 мм са стандардном девијацијом од 0,012 мм. Ниједна серија није пала испод минимума од 0,254 мм. Трајање теста корозије је 1.000 сати, и ниједна серија није показала изложеност основном металу у том временском оквиру.

Често постављана питања

За комплетан асортиман производа за уземљење произведених у нашем погону, посетите нашууземљивач и категорија уземљивачастраница. Такође можете прочитати оШта је уземљење и зашто је важноиз ширих индустријских ресурса.