Specifični električni otpor zemlje
Gornji slojevi zemljine kore, u kojima mogu teći struje električnih instalacija, obično se nazivaju zemljom. Svojstvo uzemljenja kao vodiča struje ovisi o njegovoj strukturi i komponentama koje sadrži.
Glavne komponente zemlje - silicij, aluminijev oksid, vapnenac, ugljen itd. — su izolatori, a vodljivost zemlje ovisi o otopini tla, odnosno o vlazi i solima zarobljenim između nevodljivih krutih čestica komponenata. Dakle, zemlja ima ionsku vodljivost, koja za razliku od elektronske vodljivosti u metalima ima veću električni otpor električnoj struji.
Uobičajeno je definirati svojstva zemlje kao vodiča struje. specifični električni otpor ρ, što znači otpor kocke tla s rubovima od 1 cm. Ova vrijednost određena je izrazom:
ρ = RS / l,
Ohm • cm2 / cm, ili Ohm / cm, gdje je R otpor (Ohm) određenog volumena tla presjeka C (cm2) i duljine l (cm).
Vrijednost otpora tla ρ ovisi o prirodi tla, njegovoj vlažnosti, sadržaju baza, soli i kiselina, kao i o njegovoj temperaturi.
Raspon promjene efektivnog električnog otpora zemlje ρ različitih tla je ogroman, na primjer, glina ima otpor od 1 - 50 Ohm / m, pješčenjak 10 - 102 Ohm / m, a kvarc 1012 - 1014 Ohm / m. Za usporedbu navodimo specifični električni otpor prirodnih otopina koje ispunjavaju pore i pukotine. Na primjer, prirodne vode, ovisno o u njima otopljenim solima, imaju otpor od 0,07 - 600 Ohm/m, od čega riječne i slatke podzemne vode 60 -300 Ohm/m, a morske i dubinske vode 0,1 - 1 Ohm/m.
Povećanje sadržaja otopljenih tvari u tlu, ukupne vlage, zbijanja njegovih čestica, porasta temperature (ako se sadržaj vlage ne smanjuje) dovode do smanjenja ρ. Nafta i impregnacija tla uljem, kao i smrzavanje, značajno povećavaju ρ.
Zemlja je heterogena, sastoji se od nekoliko slojeva tla s različitim vrijednostima ρ. U početku su se pri proračunu uzemljenja i inženjerskih studija temeljili na pretpostavci o homogenosti ρ na tlu u vertikalnom smjeru. Sada se pri proračunu uzemljenih elektroda pretpostavlja da se uzemljenje sastoji od dva sloja: gornjeg s otporom ρ1 i debljine h i donjeg s otporom ρ2. Ovako izračunati dvoslojni model zemlje dobro odražava značajke promjene dubine zemlje uzrokovane smrzavanjem i sušenjem njenog površinskog sloja, kao i utjecaj na p zonu podzemnih voda.
Analitički proračun svih čimbenika koji utječu na vrijednost ρ je težak, stoga se izravnim mjerenjem dobiva otpor koji zadovoljava prihvaćenu točnost izračuna.
Za mjerenje parametara zemljine električne strukture — debljine slojeva i otpora svakog sloja — trenutno se preporučuju dvije metode: vertikalna ispitna elektroda i vertikalno električno mjerenje. Izbor metode mjerenja ovisi o karakteristikama tla i potrebnoj točnosti mjerenja.
Vidi također: Kako izmjeriti otpor uzemljenja
Donja tablica prikazuje otpornost najčešćih tla.
Otpor tla Tip tla Otpor, Ohm / m Glina 50 Gusti vapnenac 1000-5000 Rahli vapnenac 500-1000 Meki vapnenac 100-300 Granit i pješčenjak ovisno o atmosferilijama 1500-10000 Istrošeni granit i pješčenjak 100-600 Humusni sloj 10-150 Muljevita tla 20 -100 Jurski lapori 30-40 Lapor i gusta glina 100-200 Tinjasti škriljevac 800 Glineni pijesak 50-500 Silikatni pijesak 200-3000 Slojevita škriljasta tla 50-300 Golo kamenito tlo 1500-3000 Kamenito tlo prekriveno travom 300-500 Močvare Od nekoliko jedinica do 30 Vlažna tresetna tla 5-100