Specifični električni upor zemlje
Zgornje plasti zemeljske skorje, v katerih lahko tečejo tokovi električnih napeljav, se običajno imenujejo zemlja. Lastnost zemlje kot prevodnika toka je odvisna od njene strukture in komponent, ki jih vsebuje.
Glavne sestavine zemlje - silicijev dioksid, aluminijev oksid, apnenec, premog itd. — so izolatorji, prevodnost zemlje pa je odvisna od raztopine tal, to je od vlage in soli, ujete med neprevodne trdne delce komponent. Tako ima zemlja ionsko prevodnost, ki ima za razliko od elektronske prevodnosti v kovinah večjo električni upor na električni tok.
Običajno je definirati lastnosti zemlje kot tokovnega prevodnika. specifični električni upor ρ, kar pomeni upor kocke zemlje z robovi 1 cm Ta vrednost je določena z izrazom:
ρ = RS / l,
Ohm • cm2 / cm ali Ohm / cm, kjer je R upor (Ohm) določene prostornine zemlje s prerezom C (cm2) in dolžino l (cm).
Vrednost zemeljskega upora ρ je odvisna od narave tal, njihove vlažnosti, vsebnosti baz, soli in kislin ter njihove temperature.
Razpon spremembe efektivnega električnega upora zemlje ρ različnih tal je ogromen, na primer glina ima upornost 1-50 Ohm- / m, peščenjak 10-102 Ohm / m in kremen 1012-1014 Ohm / m. Za primerjavo podajamo specifični električni upor naravnih raztopin, ki zapolnjujejo pore in razpoke. Na primer, naravne vode, odvisno od soli, ki so v njih raztopljene, imajo upornost 0,07 - 600 Ohm / m, od tega reka in sladka podzemna voda 60 - 300 Ohm / m, morje in globoke vode pa 0,1 - 1 Ohm / m.
Povečanje vsebnosti raztopljenih snovi v tleh, skupna vsebnost vlage, zbijanje njenih delcev, zvišanje temperature (če se vsebnost vlage ne zmanjša) povzroči zmanjšanje ρ. Oljna in oljna impregnacija tal ter zmrzovanje bistveno povečata ρ.
Zemlja je heterogena, sestavljena iz več plasti zemlje z različnimi vrednostmi ρ. Sprva so pri izračunu ozemljitvenih in inženirskih študij temeljili na predpostavki o homogenosti ρ na tleh v navpični smeri. Zdaj se pri izračunu ozemljenih elektrod predpostavlja, da je zemlja sestavljena iz dveh plasti: zgornje z uporom ρ1 in debelino h ter spodnje z uporom ρ2. Tako izračunan dvoslojni model zemlje dobro odraža značilnosti sprememb globine zemlje, ki jih povzroča zmrzovanje in sušenje njene površinske plasti, ter vpliv na cono p podzemne vode.
Analitični izračun vseh dejavnikov, ki vplivajo na vrednost ρ, je težaven, zato je upor, ki ustreza sprejeti natančnosti izračuna, pridobljen z neposrednimi meritvami.
Za merjenje parametrov zemeljske električne strukture — debeline plasti in upornosti vsake plasti — trenutno priporočamo dve metodi: navpično preskusno elektrodo in navpično električno merjenje. Izbira merilne metode je odvisna od lastnosti tal in zahtevane natančnosti meritev.
Poglej tudi: Kako izmeriti ozemljitveni upor
Spodnja tabela prikazuje odpornost najpogostejših tal.
Odpornost tal Vrsta tal Upornost, Ohm / m Glina 50 Gost apnenec 1000-5000 Rahli apnenec 500-1000 Mehki apnenec 100-300 Granit in peščenjak, odvisno od vremenskih vplivov 1500-10000 Prepereli granit in peščenjak 100-600 Humusna plast 10-150 Muljasta tla 20 -100 Jurski laporji 30-40 Lapor in gosta glina 100-200 Sljudni skrilavec 800 Glinasti pesek 50-500 Kremenčev pesek 200-3000 Plastnata skrilava tla 50-300 Gola kamnita tla 1500-3000 Kamnita tla, prekrita s travo 300-500 Mokrišča Iz več enot do 30 Mokra šotna tla 5-100