Điện trở suất của đất là gì, cách đo điện trở suất
Thứ tư, 07/12/2022, 17:01
Xem nhanh
Điện trở suất của đất là gì ?
Đất là vật liệu tồn tại trong tự nhiên, tùy theo các điều kiện biến đổi địa chất và môi trường thì chúng có thể khác nhau ở nơi này và nơi khác, nhưng trên cơ bản gồm các thành phần chính và các thể khác nhau gồm:
- Phần thể rắn của đất gồm một số lượng lớn các hạt nhỏ bé của các khoáng chất khác nhau với đường kính từ 0,1 mm đến 3 mm và các cấu thành hữu cơ vi động và thực vật.
- Phần thể lỏng của đất (dung dịch đất) là nước với các chất chứa trong các phần thể rắn và khí của đất hoà tan trong nước.
- Phần thể khí của đất chủ yếu là khí ôxy, nitơ, cacbon dioxyd lấp đầy các lỗ của đất đá.
Các dung dịch đất là thành phần dẫn điện chính ở trong đất, các hạt cứng của đất (khoáng chất) dẫn điện rất yếu.
Trong dung dịch đất do ảnh hưởng của điện trường làm dịch chuyển các ion, tạo nên hiện tượng dẫn điện của đất, nồng độ ion trong dung dịch đất càng cao độ dẫn điện của đất càng lớn.
Vậy :
- Trị số nghịch đảo của độ dẫn điện của đất chính là Điện trở đất.
- Độ dẫn điện đối với một đơn vị thể tích (cm3, m3 ) của đất gọi là độ dẫn suất của đất, được ký hiệu bằng chữ cái Hilạp là Xíchma - 1/Ohm.m.
- Giống hệt như vậy, điện trở của một đơn vị thể tích đất là điện trở suất của đất, được ký hiệu bằng chữ cái Hilạp ρ (Rho).
Điện trở suất của đất là điện trở của một khối đất lập phương bằng 1m3, đối với dòng điện chảy từ một mặt của khối đất này sang mặt đối diện. Điện trở suất của đất có đơn vị là Ωm
Mối quan hệ giữa giữa điện trở và điện trở suất theo công thức
công thức tính điện trở
Điện trở suất của đất và hệ thống tiếp địa
Kết quả nghiên cứu người ta đã chứng minh rằng điện trở suất với mọi đất đá ở một nhiệt độ nào đó sẽ giảm khi độ ẩm tăng, cũng hệt như vậy điện trở suất của đất ở một độ ẩm nào đó cũng giảm khi nhiệt độ tăng.
Do điều kiện khí quyển và khí hậu thay đổi trong năm nên độ ẩm trong đất và nhiệt độ của nó thay đổi làm thay đổi điện trở suất của đất. Sự dao động điện trở suất của đất chủ yếu đối với các lớp đất phân bố càng gần với bề mặt đất.
Điện trở suất của đất ở độ sâu từ 1 đến 3 mét có trị số thay đổi theo theo thời gian trong năm, nhưng chênh lệch giá trị điện trở suất của đất từ cực tiểu đến cực đại không quá 2 lần. Điện trở suất của các lớp đất bố trí ở độ sâu lớn hơn 5m hầu như không thay đổi về trị số theo thời gian trong năm.
Do đó, để nhận được tiếp đất có trị số điện trở ổn định ở thời điểm bất kỳ trong năm thì ta nên thực hiện 1 trong 2 cách sau:
- Bố trí cọc tiếp địa hoặc ở lớp đất có độ sâu từ 1m đến 5m có sự hiệu chỉnh của hệ số mùa trong năm.
- Hoặc bố trí ở lớp đất sâu từ 5m đến 30m, ở độ sau này hầu như không có sự thay đổi điện trở suất của đất theo mùa.
Khi bố trí tiếp địa ở độ sâu 2-5 m trị số điện trở suất đo được bằng máy đo sẽ nhân với hệ số hiệu chỉnh K (xem bảng 1) phù hợp với điều kiện đo và đưa ra trị số điện trở suất của đất có khả năng lớn nhất trong thơì gian làm việc của hệ thống tiếp đất.
Trị số điện trở suất tính toán của đất (ρtt) được xác định theo công thức: ρtt = ρdo K
Trong đó: ρdo là trị số điện trở suất của đất đo được trên diện tích bố trí hệ thống tiếp đất; K là hệ số điều chỉnh
Khi lựa chọn trị số K ta nên căn cứ vào các số liệu khí tượng làm ảnh hưởng đến trị số điện trở suất của đất như là lượng mưa trung bình v.v
Khi thiết kế hệ thống tiếp địa chống sét ta cần phải bảo đảm trị số điện trở tiếp đất không vượt quá trị số yêu cầu ở bất kỳ một thời điểm nào trong năm. Sự dao động trị số điện trở tiếp đất ở độ sâu từ 1 đến 3m thường là không trùng nhau giữa năm này và năm trước, thêm vào đó đối với mỗi vùng khác nhau có các số liệu khí hậu và khí tượng khác nhau, thậm chí ngay cùng loại đất điện trở suất của đất thay đổi khác nhau theo thời gian trong năm.
Do đó, ta cần biết các số liệu thực nghiệm về sự dao động trị số điện trở suất theo mùa trong nhiều năm thì thiết kế tiếp đất trong các hệ thô hoặc tiếp đất công tác mới chuẩn xác.
Cách đo điện trở suất của đất
Điện trở suất của đất là một tham số rất quan trọng, phải được quan tâm xem xét. Điện trở của đất có ảnh hưởng đến quá trình lan truyền dòng điện trong đất, quá trình tính toán tiếp đất, tiếp đất an toàn, cân bằng điện thế tại các nhà máy điện hoặc trạm biến áp điện, cũng như khi tính toán các loại tiếp đất cho các công trình viễn thông, truyền hình .v.v.
Trị số điện trở tiếp đất tỉ lệ thuận với điện trở suất của đất ρ bao xung quanh điện cực tiếp đất.
Để xác định điện trở suất của đất, người ta phải áp dụng các phép đo thích hợp.
Đo điện trở suất của đất trên cơ bản là thăm dò điện cực thẳng đứng theo hai mạch:
- Mạch Wenner
- Mạch Schlumberger
Đa số các trường hợp trong thực tế thường gặp là đất có kết cấu hai lớp, với lớp trên có chiều dày h và điện trở suất ρ1 còn lớp dưới có điện trở suất ρ2 . Để xác định các tham số ρ1, ρ 2 và h người ta đã dùng phương pháp phổ biến là thăm dò điện thẳng đứng mà thực chất là chọn một tâm thăm dò O. Sau đó bằng phương pháp bốn điện cực tiến hành đo một loạt điện trở suất của đất với khoảng cách giữa các điện cực khác nhau.
Theo các số liệu đo được ta xây dựng đường cong chỉ sự phụ thuộc điện trở suất của đất vào khoảng cách và so sánh với đường chuẩn (theo tấm mẫu). Sự so sánh cho phép xác định gần đúng kết cấu đất và trị số điện trở suất của các lớp đất.
Đo điện trở suất theo phương pháp Wenner
Các điện cực A, B, M, N được bố trí đối xứng với tâm thăm dò (tâm đo) O, khi đó các điện cực phía ngoài A, B là các điện cực dòng, còn các điện cực phía trong M, N là các điện cực điện thế. Cho mỗi lần đo, tất cả các điện cực kéo giãn dần ra và bảo đảm đối xứng với tâm thăm dò O.
Các cọc đo điện trở suất theo phương pháp Wenner
Phép đo đầu tiên được tiến hành với khoảng cách AB = 1,5 m (khoảng cách giữa các điện cực liền kề nhau a = 0,5 m), phép đo thứ hai với AB = 2,1 m (a = 0,7 m).
Để nhận đựơc bản đồ đầy đủ đo điện trở suất của đất, người ta khuyến nghị tiến hành một loạt các phép đo với khoảng cách giữa các điện cực ngoài cùng (AB) và khoảng cách giữa các điện cực liên tiếp (a) như trình bày trong bảng 2.
Tuỳ theo việc tăng khoảng cách giữa các điện cực AB chỉ thị của máy đo sẽ giảm. Quá trình đo cần phải tiếp tục cho đến khi mà đạt tới giới hạn dưới của thang máy đo điện trở đất. Tuyệt đại đa số các trường hợp đo được kết thúc khi AB = (90-120) m.
Đo điện trở suất phương pháp Schlumberger
Khi thăm dò theo mạch Schlumberger cũng phải bảo đảm các điện cực đối xứng đối với tâm thăm dò, chỉ kéo giãn các điện cực dòng A và B còn các điện cực điện thế vẫn giữ nguyên vị trí như cũ. Theo mạch Schlumberger chỉ thị của máy đo sẽ giảm nhanh hơn so với đo theo mạch Wenner sau mỗi lần đo tiếp theo.
Trong kết quả đo giới hạn dưới của máy đo tiếp đất và điện trở suất sẽ đạt được với khoảng cách giữa các điện cực A và B nhỏ đáng kể.
Phương pháp đo điện trở suất của đất Schlumberger với khoảng cách nhỏ cho độ chính xác cao, vì vậy bắt đầu đo hợp lý là chọn phương pháp này.
các cọc đo điện trở suất phương pháp Schlumberger
Để đạt giới hạn dưới của thang đo ta tiếp tục chuyển sang đo theo mạch Wenner bằng cách như sau:
Các điện cực dòng giữ nguyên ở vị trí cũ, còn các điện cực thế được đưa ra xa với khoảng cách MN = AB/3 và tiến hành đo tiếp điện trở suất của đất.
Thông thường người ta chuyển sang đo theo mạch Wenner khi AB = (30 - 45) m.
Việc xác định điện trở suất biểu kiến được tiến hành theo công thức:
Theo các số liệu đo nhận được ta xây dựng đường cong sự phụ thuộc của điện trở suất biểu kiến vào l, có nghĩa là PK = f(l ) = f(AB/2), trên giấy có hai trục theo tỉ lệ logarit , (xem hình 2).
Hình 2. Đồ thị hàm số PK = f(l )Sau khi đồ thị được xây dựng, người ta mang đặt lên một tấm có các đường cong mẫu (xem hình 3) và dịch chuyển để sao cho đồ thị trùng vào với một đường cong mẫu hoặc nằm trong giới hạn của hai đường cong mẫu kề cận nhau.
Hình 3. Tấm mẫu
Sau khi đạt được sự trùng hợp người ta tiến hành xác định các tham số của đất có kết cấu hai lớp.
Trục tung của tấm mẫu cắt trục hoành của đường cong thăm dò điện thẳng đứng tại chiều dầy của lớp đất trên h, còn trục hoành của tấm mẫu cắt trục tung của đường cong thăm dò điện thẳng đứng tại giá trị điện trở suất của lớp đất trên ρ1. Giá trị điện trở suất ρ2 được xác định theo đoạn nằm ngang ở cuối đường cong thăm dò điện thẳng đứng, vì rằng khi l lớn điện trở suất biểu kiến sẽ tiệm cận với điện trở suất của lớp dưới (ρK-> ρ2).
Trên hình 4 là ví dụ xác định các tham số ρ1, ρ2 và h. Trong ví dụ này ρ1 = 200 Ωm, ρ2 = 45 Ωm và h = 2,4 m.
Hình 4. Xác định các tham số của đất có kết cấu hai lớp theo đường cong thăm dò điện thẳng đứng (đường liền nét) PK = f (l) ) và các trục toạ độ của nó nhờ đường cong tấm mẫu (đường chấm chấm).
Trong những trường hợp phổ biến đường cong thăm dò điện thẳng đứng trùng hoàn toàn với tấm mẫu của đất có kết cấu hai lớp, tuy nhiên trong vài trường hợp đường cong thăm dò điện thẳng đứng có thể khác với tấm mẫu hai lớp. Khi đó xảy ra hai trường hợp đặc trưng.
-
Trường hợp thứ nhất
Đoạn nằm ngang ở cuối đường cong thăm dò trùng với đường cong tấm mẫu (xem hình 5), có nghĩa là ở độ sâu lớn đất đồng nhất, còn ở lớp trên đất có kết cấu phức tạp hơn. Ví dụ được chỉ ra trên hình 4 với h = 1,0 m, ρ1 = 150 Ωm, ρ2 = 42 Ωm.
Hình 5. Xác định các tham số của đất theo đường cong thăm dò điện thẳng đứng, có hình dạng khác với tấm mẫu (đường cong thăm dò điện thẳng đứng được biểu diễn bởi đường liền nét, đường không liền nét là đường cong tấm mẫu)
-
Trường hợp thứ hai
Khi lớp trên có độ dẫn tốt với độ dầy h > 5 m, đường cong thăm dò điện thẳng đứng có thể không nhận được đầy đủ, không có đoạn nằm ngang ở nhánh dưới. Theo đường cong thăm dò như vậy ta chỉ có thể xác định hai tham số là ρ1 , h (xem hình 6). Trong ví dụ này h = 7,0 m, ρ1 = 1200 Ωm. Một cách tương đối ta có thể nói rằng ρ2 có trị số không lớn hơn 50 Ωm.
Hình 6. Xác định tham số của đất theo đường cong thăm dò điện thẳng đứng không có nhánh dưới (đường liền nét là đường cong thăm dò điện thẳng đứng, đường không liền nét là đường cong tấm mẫu)
Theo quy trình đo điện trở suất của đất do Phòng địa vật lý - Tổng cục địa chất ban hành, việc đo được tiến hành trình tự theo các khoảng cách như quy định trong bảng 3.
Chọn vị trí đo điện trở suất của đất
vị trí cắm cọc đo
Để xác định điện trở suất của đất cho một vùng dự kiến trang bị hệ thống tiếp đất hình chữ nhật, người ta cần bố trí các mạch đo tại tối thiểu 5 điểm theo 5 hướng như minh họa trên.
Tiến sĩ. Nguyễn Văn Dũng
Giám Đốc Kỹ Thuật
Các tin khác
Thứ bảy,13/05/2023
Cột thu lôi hay cột chống sét là các tên gọi thường dùng để nói đến một hệ thống lắp trên đỉnh của một tòa nhà hoặc trên cột cao, bao gồm 1 (hay nhiều) thanh kim loại có đầu nhọn, được nối với một dây dẫn điện bằng kim loại xuống mặt đất (tiếp địa) để bảo vệ tòa nhà trong trường hợp bị sét đánh. Khi sét có thể đánh xuống mục tiêu là tòa nhà thì chỉ đánh vào cột thu lôi mà thôi, không đánh trúng công trình, con người, cây cối .v.v.. tránh gây ra...
Thứ ba,06/12/2022
Biết cách chọn thiết bị bảo vệ như thế nào cho đúng thì sẽ có hiệu quả sử dụng tối ưu, vừa đảm bảo an toàn cao nhất mà chi phí lại thấp nhất ? Đó là một vấn đề mà bất kỳ ai cũng muốn nhưng không dễ đạt được, chúng ta chỉ có thể tối ưu hóa nó bằng cách phải tự tìm hiểu thêm các thông tin liên quan hoặc nhờ chuyên viên tư vấn mà thôi.
Thứ bảy,13/05/2023
SPD là thiết bị triệt xung điện áp đột biến là các sản phẩm mang tính đặc thù trong ngành điện, các thông số kỹ thuật của sản phẩm trên tài liệu hoặc sản phẩm hiển thị các ký hiệu và tham số để mô tả đặc tính riêng của chúng. Dựa vào các tham số này chúng ta có thể hiểu và so sánh tính năng kỹ thuật của các sản phẩm khác nhau.
Thứ bảy,13/05/2023
Các mạng điện khác nhau có nhiều đặc điểm kỹ thuật và đấu nối khác nhau nên các nhà sản xuất đã thiết kế ra các sản phẩm để lắp đặt bảo vệ tương ứng. Nếu chọn sai và lắp đặt không đúng kỹ thuật thì không chỉ mất tính hiệu quả mà còn có thể gây ra hư hỏng, cháy nổ, mất an toàn điện và ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
Thứ hai,03/04/2023
Gần đây, các nhà nghiên cứu Brazil đã may mắn quay lại được thời điểm tia sét tiếp cận với cột thu lôi, quay rõ được khoảnh khắc thu lôi phóng tia tiên đạo đi lên để kết nối với tia sét hướng xuống.
Thứ hai,13/03/2023
Một số văn bản và tiêu chuẩn chống sét, tiếp đất, liên kết và che chắn điện từ trường dông sét: Các tiêu chuẩn quốc tế gồm tiêu chuẩn của IEC (Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế), IEEE, các khuyến nghị của ITU-T. Các tiêu chuẩn Quốc gia gồm: Tiêu chuẩn Mỹ, Anh, Tây ban nha, Việt nam
Thứ tư,07/12/2022
Sử dụng Type của thiết bị chống sét như thế nào ? CácTBCS thuộc nhóm hay Type được các nhà sản xuất quy định trên mỗi sản phẩm, chúng phải đáp ứng theo các yêu cầu thử nghiệm của tiêu chuẩn IEC. Vậy khi nào thì sử dụng type 1, type 2 hay type 3, sử dụng như thế nào là phù hợp ?
Thứ tư,07/12/2022
Sét là một hiện tượng khí tượng phức tạp. Nắm rõ được bản chất quá trình hình thành và tác động của sét đến các công trình xây dựng, ví dụ như các tòa nhà, kho tàng, bến bãi, các cột, tháp vô tuyến, phát thanh truyền hình, các đường dây điện lực, đường dây viễn thông, đường dây điện thoại, internet, cáp đồng trục anten phi đơ từ đó ta có các biện pháp phòng chống sét một cách có hiệu quả. Vậy sét là gì ?
Thứ tư,07/12/2022
IEC và UL là hai bộ tiêu chuẩn lớn nhất được áp dụng trên thế giới, hãy xem có sự khác nhau và giống nhau như thế nào, đối với các thiết bị bảo vệ đường nguồn của hãng Citel thì sao.
Thứ tư,07/12/2022
Hệ thống phân phối điện hạ áp thường sử dụng loại 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây để truyền tải, cấp nguồn cho các thiết bị điện hoạt động, vậy chúng vận hành và có sự khác nhau như thế nào ? Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế (IEC) đã đưa ra các quy định tiêu chuẩn hóa về cách gọi các loại mạng điện khác nhau như TT, IT, TN, TN-C, TN-S ...
CTY TNHH KỸ THUẬT THY AN
- 169/23 Nguyễn Thị Mười, P.4, Q.8, TP.HCM
- (84.28) 3850 5678
- info@thyan.vn
- https://thyan.vn
Đăng Ký Nhận Tin
Hãy để lại thông tin chúng tôi sẽ liên lạc với bạn!
Copyright © 2022 Công Ty Kỹ Thuật Thy An.
