مقاومة التربة

مقاومة التربة هي مقياس لمدى مقاومة التربة للتدفق الكهربائي، بل هو عامل حاسم في تصميم الأنظمة التي تعتمد على مرور التيار الكهربائي خلال سطح الأرض. ويعتبر فهم مقاومة التربة وكيف أنها تختلف مع عمق التربة ضروري لتصميم نظام التأريض في محطات الكهرباء الفرعية أو مانعات الصواعق. كما يجب تصميم الأقطاب الكهربية المناسبة للمحطات وشبكات نقل التيار المباشر ذات الجهد العالي. في معظم المحطات يتم استخدام الأرض لتسريب تيار الخطأ حالة حدوث أخطاء بالنظام.

تختلف قيم مقاومة الأرض بنسبة كبيرة بسبب: الرطوبة ودرجة الحرارة والمحتوي الكيميائي. والقيم النموذجية هي:

  • قيم اعتيادية: من 10 إلى 1000 (أوم-متر)
  • قيم استثنائية: من 1 إلى 10000 (أوم-متر)

في الولايات المتحدة تستخدم (أوم-سم) كوحدة قياس مقاومة التربة بدلًا من وحدة (أوم-متر) في نظام الوحدات الدولي.

القياسعدل

نظرًا لاختلاف نوعية التربة كلما اختلف العمق واتسعت المساحة. هناك عدة طرق لقياس مقاومة التربة مثل:

طريقة وينرعدل

 

تعد طريقة وينر الموضحة بالشكل هي أكثر الطرق استخدامًا وشيوعًا.[1][2][3][4] ويمكن حساب مقاومة التربة في هذه الطريقة من العلاقة:

  [5]

بحيث

ρE = مقاومة التربة (أوم-متر)

a = المسافة بين الأقطاب (متر)

b = عمق الأقطاب (متر)

RW = مقاومة وينر وتحسب "V/I" كما بالشكل (أوم) إذا كانت b صغيرة مقارنة بـa، فيمكن كتابة العلاقة بالصيغة التالية:

 [5]

طريقة شلمبرجرعدل

 

في طريقة شلمبرجر[1][3][4] المسافة بين أقطاب الجهد هي a بينما المسافة بين أقطاب الجهد والتيار هي c (انظر الشكل).

وباستخدام طريقة شلمبرجر، إذا كانت b صغيرة مقارنة بـa وc، وc>2a، تصبح العلاقة كالتالي:

 

بحيث

ρE = مقاومة التربة (أوم-متر)

a = المسافة بين أقطاب الجهد (متر)

b = عمق الأقطاب (م)

c = المسافة بين أقطاب الجهد والتيار (متر)

RS = مقاومة شلمبرجر وتحسب "V/I" كما بالشكل (أوم)

التحويل بين القيم المقاسة باستخدام طريقة وينر وشلمبرجرعدل

 
الحجم المقاس

يمكن التحويل بين القيم المقاسة بطريقة وينر وطريقة شلمبرجر بنتائج تقريبية فقط.[4]

إذا تم قياس مقاومة التربة باستخدام طريقة شلمبرجر وكانت تساوي ρE، فمن الشكل يمكن اعتبار أن a=L/3، وتصبح العلاقات كالتالي:

 

و

 

بحيث:

RW = مقاومة وينر المكافئة (أوم)

aW = المسافة المكافئة بين أقطاب الجهد بطريقة وينر (متر)

c = المسافة بين أقطاب الجهد والتيار بطريقة شلمبرجر (m)

وإذا أعطيت قيمة مقاومة شلمبرجر، تصبح العلاقة كالتالي:

 

طريقة وينر هي الأكثر استخدمًا لقياس مقاومة التربة لأغراض التأريض الكهربي. بينما تم تطوير طريقة شلمبرجر لزيادة إشارة الجهد لأجهزة السابقة قليلة الحساسية.

تباين مقاومة التربةعدل

يرجع اختلاف قيم مقاومة الأرض إلى:

  1. الرطوبة
  2. درجة الحرارة
  3. المحتوي الكيميائي للتربة
  4. الملح في التربة

التآكلعدل

يعتبر قياس مقاومة التربة من أهم العوامل اللازمة لتحديد التآكل الذي تسببه التربة. ويتم تصنيف تآكل الذي تسببه التربة على أساس المقاومة الكهربية من قبل الثابت البريطاني BS-1377 على النحو التالي:

  • ρE > 100 أوم-متر: تآكل قليل
  • 50 < ρE < 100 أوم-متر: تآكل معتدل
  • 10 < ρE < 50 أوم-متر: متآكل
  • ρE < 10 أوم-متر: تآكل شديد

مراجععدل

  1. أ ب Dias, Rodrigo؛ dos S. Hoefel, Simone؛ de A. Costa, Edmondo G.؛ Carrer, Jose A. M.؛ de Lacerda, Luiz A. (15 نوفمبر 2010)، "Two-dimensional Simulation of the Wenner Method with the Boundary Element Method - Influence of the Layering Discretization"، Mecánica Computacional، XXIX: 2255–2266.
  2. ^ "Metodi di prospezione Geofisica" (PDF)، جامعة فلورنسا، مؤرشف من الأصل (PDF) في 25 أبريل 2012.
  3. أ ب "Guida alla realizzazione dell'impianto di terra"، Voltimum، مؤرشف من الأصل في 30 مارس 2012.
  4. أ ب ت Loke, M. H.، "Tutorial : 2-D and 3-D electrical imaging survey" (PDF)، جامعة ستانفورد، مؤرشف من الأصل (PDF) في 22 ديسمبر 2015.
  5. أ ب Andolfato, Roberto؛ Fellin, Lorenzo؛ Turri, Roberto (04 مارس 1997)، "Analisi di impianti di terra a frequenza industriale: confronto tra indagine sperimentale e simulazione numerica"، Energia Elettrica، Milan، 74 (2): 123–134، مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2020.