روش عملی اندازه گیری مقاومت زمین الكترودهای كمكی

[محمد خوزستان]

روش عملی اندازه گیری مقاومت زمین

الكترودهای كمكی

112811

الكترودهای كمكی Y و Z ممكن است از قطعات لوله نیم اینچی یا میله های فولادی تشكیل شده باشند كه تا عمق یك متری در زمین كوبیده می شوند. فواصل الكترودهای كمكی از یكدیگر و از الكترود اصلی X بسیار مهم است. در واقع چیزی كه به نام مقاومت الكترود خوانده می شود مقاومت حجم " خاك " ای است كه الكترود را احاطه می كند و به آن به اصطلاح حوزه مقاومت الكترود زمین می گویند. با توجه به اینكه حوزه مورد بحث از نظر تئوریك تا بی نهایت ادامه دارد همه الكترودها در حوزه مقاومت یكدیگر قرار دارند و لذا داشتن الكترودهای مستقل ممكن نیست.

در عمل بسته به نوع زمین ( خاك ) و لایه های آن در اطراف الكترود و عوامل دیگری مانند رطوبت و مقدار املاح و غیره این حوزه ممكن است از 10 تا 20 متر ادامه یابد كه در هر حال اگر دو الكترود در فاصله 20 متری قرار داشته باشند عملا می توان آنها را در خارج از حوزه مقاومت یكدیگر دانست به شرطی كه هیچ نوع وضعیت منحرف كننده مانند زمین با مقاومت ویژه بسیار بالا وجود نداشته باشد. در این حالت حوزه ولتاژ الكترود ممكن است خیلی بیشتر از 20 متر باشد.
112812

انجام اندازه گیری مقاومت زمین

اگر الكترود مورد اندازه گیریX از انواع ساده یعنی یك میله كوبیده شده یا صفحه ای دفن شده در زمین باشد الكترود جریان Y را می توان بر فرض در فاصله 30 متری از الكترود اصلی X قرار داده و الكترود ولتاژ را در وسط این دو نصب كرد . در این حالت مقاومت را اندازه گیری و یادداشت كرده و الكترود ولتاژ را جابجا می كنند : یك بار به طول حدود 6 متر نزدیكتر به الكترود اصلی X و بار دیگر به همین مقدار نزدیكتر به الكترود كمكی جریان Y . چنانچه نتایج هر سه آزمون در حد دقت مورد نظر باشند میانگین سه مقدار اندازه گیری شده مقاومت مورد نظر خواهد بود.

اگر نتیجه اندازه گیری ها قابل قبول نبود الكترود جریان Y را به فاصله ای دلخواه مانند 45 تا 50 متری از الكترود اصلی X منتقل كرده و كل اندازه گیری ها را مشابه بالا تكرار می كنند و در صورت لزوم آنقدر ( برای فواصل دورتری از الكترود Y نسبت به X ) به این عمل ادامه م دهند تا نتیجه مطلوب حاصل شود.

نتایج به دست آمده از این روش ساده برای اندازه گیری در موارد زیر رضایتبخش نخواهد بود :
- اگر مقاومت الكترود مورد اندازه گیری X حدود یك اهم یا كمتر باشد.
- اگر مقاومت الكترود كمكی جریان Y بسیار زیاد باشد.

( در این موارد از حوزه اثر مقاومت الكترود جریان Y بسیار وسیعتر بوده و در نتیجه لازم خواهد بود فاصله الكترود جریان Y از الكترود اصلی Xخیلی بیشتر باشد )

شرایط مورد بحث هنگامی پیش می آید كه الكترود مورد اندازه گیری مانند الكترود یك نیروگاه یا پست اصلی بسیار گسترده باشد. برای این حالت تجویز روش معینی ممكن نخواهد بود جز اینكه تهیه یك یا چند منحنی تغییرات مقاومت نسبت به فاصله لازم خواهد بود. ترتیب كار چنین است كه الكترود جریان Y را در فاصله ای دلخواه در دوردست قرار داده و الكترود ولتاژ Z را در فواصل معین از نزدیكی های الكترود اصلی به سمت الكترود جریان حركت داده و هر بار اندازه گیری ها را یادداشت می كنند سپس نتایج را بر روی محور مختصات منتقل كرده و منحنی تغییرات مقاومت نسبت به فاصله را می كشند .

اگر منحنی دارای قسمتی باشد كه اساساً افقی است این مقدار افقی مقاومت الكترود مورد نظر یعنی X خواهد بود.

اگر منحنی به دست آمده دارای قسمتی افقی نباشد لازم خواهد بود الكترود كمكی جریان یعنی Yرا باز هم دورتر برده و عملیات را تكرار كرده تا قسمت افقی هویدا شود . بایستی توجه شود كه نباید انتظار داشت كه قسمت افقی در حوالی وسط فاصله دو الكترود X و Y هویدا شود لذا باید اندازه گیری ها برای موقعیت های الكترود Z از نزدیكی الكترود اصلی به سمت الكترود جریان انجام گردد.

یادآوری – اگر وسیله اندازه گیری مخصوص برای مقاومت زمین در دسترس نباشد می توان با استفاده از یك ترانسفورماتور مجزا كننده و یك آمپرمتر معمولی و یك ولتمتر با مقاومت زیاد ، مقاومت زمین یك الكترود را با دقت كافی اندازه گیری كرد به شرط اینكه جریانهای سرگردان نادیده گرفته نشوند و احتمالاً با انتخاب ساعت مناسبی برای این كار اثر این جریانها خنثی شود.

اندازه گیری مقاومت ویژه خاك

اندازه گیری مقاومت ویژه خاك با همان دستگاهی انجام می شود كه اندازه گیری مقاومت الكترود زمین به عمل می آید با این تفاوت كه در مورد اخیر از چهار الكترود به جای سه الكترود در اندازه گیری مقاومت خودنمایی می كنند استفاده می شود . بدیهی است كه در مورد اخیر هر چهار الكترود موقتی می باشند.

برای انجام آزمون چهار الكترود كمكی عمقی حدود 1 متر در زمین كوبیده می شوند. عمق فرورفتگی الكترودها در زمین نباید از یك بیستم فاصله الكترودها یعنی a بیشتر باشد . اگر فرض شود كه زمین مورد آزمون كاملاً یك دست و همگن است مقاومت اندازه گیری شده R در رابطه زیر صدق خواهد كرد :

r = 2 x p x a x R


كه در آن :

r = مقاومت ویژه میانگین برای خاك بر حسب اهم متر در عمق a متر است.

a = فاصله الكترودها از یكدیگر بر حسب متر و عمقی است كه در آن مقاومت ویژه برابر r است.

وعدد پی هم كه مشخص می باشد.

با تكرار اندازه گیری ها برای مقادیر مختلف فاصله a مقاومت ویژه میانگین برای عمق های مختلف a به دست می آید و با مطالعه همه نتایج می توان نسبت به انتخاب عمق كوبیدن یا دفن كردن الكترود تصمیم گیری نمود و به عبارت دیگر قضاوت كرد كه ازدیاد عمق تا چه حد به كم كردن مقاومت كمك خواهد كرد. شكل زیر نمونه ای است برای نشان دادن تأثیر عمق الكترود و نوع خاك لایه ها در مقدار مقاومت الكترود.


یادآوری – بعضی از مراجع معتبر توصیه می كنند كه در مورد اندازه گیری مقاومت خاك عمق الكترود از 3/. متر تجاوز نكند و نیز مقاومت ویژه اندازه گیری شده در عمق a متر نبوده بلكه در عمق كمتری از سطح زمین یعنی 4/3 ، a است. نظر به اینكه از نتایج این اندازه گیری ها تنها در تصمیم گیری های كلی استفاده خواهد شد نباید به این موضوع بیش از حد توجه نمود.

در جدول زیر مقاومتهای ویژه ، زمینهای مختلف عنوان شده است :




نوع زمین
مقاومت ویژه


باغچه
5-50


زمین معمولی
10-100


ماسه نرم و مرطوب
100-200


زمین سنگلاخی
250-5000


زمین صخره ای
1000-10000