Термическое сопротивление грунта
Термическое сопротивление грунта. В подземных теплопроводах в качестве одного из последовательно включенных термических сопротивлений участвует сопротивление грунта.
При расчете тепловых потерь теплопровода в грунте за температуру окружающей среды t0 принимают, как правило. Естественную температуру грунта на глубине заложения оси теплопровода.
Только при малых глубинах заложения оси теплопровода h/d 2, формулу Форхгеймера можно упростить, принимая с некоторым приближением радикал равным . При этом допущении 2h/d
Теплопроводность грунта λгр зависит главным образом от его влажности и температуры. При температурах грунта t0 = 10-40 0 С теплопроводность грунта средней влажности лежит в пределах 1,2-2,5 Вт/(м×К) или 1,05 – 2,15 ккал/(м×ч×0С). В таблице 3.2 приведены данные по теплопроводности грунтов различного состава [1].
Таблица 3.2. Теплопроводность грунта [1]
| Вид грунта | Средняя плотность, кг/м 3 | Весовое влагосодержание грунта, % | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м× 0 С) |
| Песок | 0,86 | ||
| 1,11 | |||
| 1,92 | |||
| 23,8 | 1,92 | ||
| Суглинок | 0,71 | ||
| 0,9 | |||
| 0,83 | |||
| 1,04 | |||
| 0,98 | |||
| 1,2 | |||
| 1,12 | |||
| 1,36 | |||
| 1,63 | |||
| 1,27 | |||
| 1,56 | |||
| 1,86 | |||
| 1,75 | |||
| 2,56 | |||
| 11,5 | 2,68 | ||
| Глинистые | 0,72 | ||
| 1,08 | |||
| 1,66 | |||
| 1,0 | |||
| 1,46 | |||
| 2,0 | |||
| 1,13 | |||
| 1,93 |
При малой глубине заложения h/d
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Удельное тепловое сопротивление — земля
Удельное тепловое сопротивление земли зависит от состава, плотнс-сти и влажности грунта. [1]
Систематическое измерение и учет изменения температуры и удельного теплового сопротивления земли по времени года позволяет энергосистемам повысить пропускную способность кабельных сетей. [3]
Допустимый ток при прокладке в земле на глубине — 2 5 м с удельным тепловым сопротивлением земли , равным 180 тепл. [4]
Это обусловлено тем, что при допустимых нагрузках для / средних условий СССР, исходя из удельного теплового сопротивления земли в 120 тепл. [6]
Для кабелей, проложенных в земле, продолжительно допустимые мощности ( токи) приняты из расчета, что удельное тепловое сопротивление земли составляет 1 2 м — К / Вт. [7]
При проектировании выбор сечения жил кабелей производится исходя из температуры окружающей среды для воздуха 25 С, для земли 15 С, удельного теплового сопротивления земли 1 2 Ом / Вт при глубине прокладки 0 8 м и температур жил кабелей напряжением 1 — 6 кВ — 80 С, 10 кВ — 70 С. [8]
Они приняты из расчета прокладки кабеля в траншее на глубине 0 7 — 1 0 м не более одного кабеля при температуре земли 15 С и удельном тепловом сопротивлении земли 120 С / Вт, в воде при 15 С и в воздухе — при расстоянии между кабелями при прокладке их внутри и вне зданий и в туннелях не менее 35 мм, а в каналах не менее 50 мм при любом числе проложенных кабелей и 25 С. [9]
Они приняты из расчета прокладки кабеля в траншее на глубине 0 7 — 1 0 м не более одного кабеля при температуре земли — 1 — 15 С и удельном тепловом сопротивлении земли 120 С / Вт, в воде при 15 С и в воздухе — при расстоянии между кабелями при прокладке их внутри и вне зданий и в туннелях не менее 35 мм, а в каналах не менее 50 мм при любом числе проложенных кабелей и 25 С. [10]
Тепловое сопротивление земли, в которой проложен кабель, существенно влияет на допускаемый ток. Таблицы допускаемых токов для кабелей ( см. ниже), рекомендованные ПУЭ, составлены, исходя из удельного теплового сопротивления земли 1200 С — м / Вт. Температура земли принята равной 15 С. Если в одной траншее уложено несколько кабелей, необходимо учитывать увеличение температуры оболочек вследствие влияния соседних кабелей. Допускаемый ток должен быть уменьшен в соответствии с числом кабелей и расстоянием между ними. Наименее благоприятны условия теплоотдачи при прокладке кабелей в бетонных блоках и каналах. В этом случае тепловой поток с поверхности кабеля ( без брони) преодолевает сопротивление слоя воздуха и проходит через стенки блока в землю. Допускаемый продолжительный ток зависит в рассматриваемых условиях от размеров блока, числа кабелей, их нагрузки и других факторов. [12]
Источник
Удельное сопротивление грунта
Расчётное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нём растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).
Использование в расчётах
Электрическое удельное сопротивление грунта является основным параметром для расчёта заземления.
Чем меньший размер имеет эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления смонтированного устройства.
Величины расчётного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)
| Грунт | Удельное сопротивление, среднее значение (Ом*м) | Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-015, Ом | Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-030, Ом | Сопротивление заземления для комплекта ZZ-100-102, Ом |
| Асфальт | 200 — 3 200 | 17 — 277 | 9,4 — 151 | 8,3 — 132 |
| Базальт | 2 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Бентонит (сорт глины) | 2 — 10 | 0,17 — 0,87 | 0,09 — 0,47 | 0,08 — 0,41 |
| Бетон | 40 — 1 000 | 3,5 — 87 | 2 — 47 | 1,5 — 41 |
| Вода | ||||
| Вода морская | 0,2 | 0 | 0 | 0 |
| Вода прудовая | 40 | 3,5 | 2 | 1,7 |
| Вода равнинной реки | 50 | 4 | 2,5 | 2 |
| Вода грунтовая | 20 — 60 | 1,7 — 5 | 1 — 3 | 1 — 2,5 |
| Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт) | ||||
| Вечномёрзлый грунт — талый слой (у поверхности летом) | 500 — 1000 | — | — | 20 — 41 |
| Вечномёрзлый грунт (суглинок) | 20 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Вечномёрзлый грунт (песок) | 50 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Глина | ||||
| Глина влажная | 20 | 1,7 | 1 | 0,8 |
| Глина полутвёрдая | 60 | 5 | 3 | 2,5 |
| Гнейс разложившийся | 275 | 24 | 12 | 11,5 |
| Гравий | ||||
| Гравий глинистый, неоднородный | 300 | 26 | 14 | 12,5 |
| Гравий однородный | 800 | 69 | 38 | 33 |
| Гранит | 1 100 — 22 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Гранитный гравий | 14 500 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Графитовая крошка | 0,1 — 2 | 0 | 0 | 0 |
| Дресва (мелкий щебень/крупный песок) | 5 500 | 477 | 260 | 228 |
| Зола, пепел | 40 | 3,5 | 2 | 1,7 |
| Известняк (поверхность) | 100 — 10 000 | 8,7 — 868 | 4,7 — 472 | 4,1 — 414 |
| Известняк (внутри) | 5 — 4 000 | 0,43 — 347 | 0,24 — 189 | 0,21 — 166 |
| Ил | 30 | 2,6 | 1,5 | 1 |
| Каменный уголь | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Кварц | 15 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Кокс | 2,5 | 0,2 | 0,1 | 0,1 |
| Лёсс (желтозем) | 250 | 22 | 12 | 10 |
| Мел | 60 | 5 | 3 | 2,5 |
| Мергель | ||||
| Мергель обычный | 150 | 14 | 7 | 6 |
| Мергель глинистый (50 — 75% глинистых частиц) | 50 | 4 | 2 | 2 |
| Песок | ||||
| Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами | 10 — 60 | 0,9 — 5 | 0,5 — 3 | 0,4 — 2,5 |
| Песок, умеренно увлажненный | 60 — 130 | 5 — 11 | 3 — 6 | 2,5 — 5,5 |
| Песок влажный | 130 — 400 | 10 — 35 | 6 — 19 | 5 — 17 |
| Песок слегка влажный | 400 — 1 500 | 35 — 130 | 19 — 71 | 17 — 62 |
| Песок сухой | 1 500 — 4 200 | 130 — 364 | 71 — 198 | 62 — 174 |
| Супесь (супесок) | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Песчаник | 1 000 | 87 | 47 | 41 |
| Садовая земля | 40 | 3,5 | 2 | 1,7 |
| Солончак | 20 | 1,7 | 1 | 0,8 |
| Суглинок | ||||
| Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами | 10 — 60 | 0,9 — 5 | 0,5 — 3 | 0,4 — 2,5 |
| Суглинок полутвердый, лесовидный | 100 | 9 | 5 | 4 |
| Суглинок при температуре минус 5 С° | 150 | — | — | 6 |
| Супесь (супесок) | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Сланец | 10 — 100 | |||
| Сланец графитовый | 55 | 5 | 2,5 | 2,3 |
| Супесь (супесок) | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Торф | ||||
| Торф при температуре 10° | 25 | 2 | 1 | 1 |
| Торф при температуре 0 С° | 50 | 4 | 2,5 | 2 |
| Чернозём | 60 | 5 | 3 | 2,5 |
| Щебень сухой | ||||
| Щебень мокрый | 3 000 | 260 | 142 | 124 |
| Щебень сухой | 5 000 | 434 | 236 | 207 |
Сопротивление заземления для комплектов ZZ-000-015 и ZZ-000-030, указанное в таблице, может использоваться при различных конфигурациях заземлителя — и точечной, и многоэлектродной.
Вместе с таблицей ориентировочных величин расчётного удельного сопротивления грунта предлагаем Вам
воспользоваться географической картой уже смонтированных ранее заземлителей на базе готовых комплектов заземления ZANDZ с результатами замеров сопротивления заземления.
Типы грунтов республики Казахстан и их удельные электрические сопротивления (карта)
| Тип грунта | Ом*м |
| Известняк поверхностный | 5 050 |
| Гранит | 2 000 |
| Базальт | 2 000 |
| Песчаник | 1 000 |
| Гравий однородный | 800 |
| Песчаник влажный | 800 |
| Гравий глинистый | 300 |
| Чернозём | 200 |
| Разнообразные смеси глины и песка | 150 |
| Суглинок лесовидный | 100 |
| Глина полутвёрдая | 60 |
| Сланцы глинистые | 55 |
| Суглинок пластичный | 30 |
| Глина пластичная | 20 |
| Подземные водоносные слои | 5 |
Глина, суглинок, супесь (различия)
Рыхлые осадочные грунты, состоящие из глины и песка, классифицируются по содержанию в них глинистых частиц:
- глина — более 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур (между ладонями). Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям.
- тяжелая — более 60%
- обычная — от 30 до 60% с преобладанием глинистых частиц
- пылеватая — от 30 до 60% с преобладанием песка
- суглинок — от 10% до 30% глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку с образованием трещин по краям.
- тяжелый — от 20 до 30%
- средний — от 15 до 20%
- легкий — от 10 до 15%
- супесь (супесок) — менее 10% глины. Является переходной формой от глинистых к песчаным грунтам. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов; при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки; она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается при сдавливании.
Зависимости от условий
Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его влажности
(данные из IEEE Std 142-1991):
Зависимость удельного сопротивления грунта (суглинок) от его температуры
(данные из IEEE Std 142-1991):
На этом графике хорошо видно, что при температуре ниже нуля грунт резко повышает свое удельное сопротивление, что связано с переходом воды в другое агрегатное состояние (из жидкого в твердое) — почти прекращаются процессы переноса заряда ионами солей и кислотными/щелочными остатками.
Источник