«Землей» профессиональные электрики называют верхние слои земной поверхности, которые способны проводить электрический ток.
Свойства земной коры, как проводника электрического тока, зависят, прежде всего, от ее структуры и входящих компонентов.
Основные составляющие «природного проводника», влияющие на его токопроводимость – это наличие таких составляющих почвы, как:
– известняк;
– уголь;
– глинозем и ряд других.
В основном они выступают в роли изоляторов, и проводимость земной коры напрямую связана с составом почвенного раствора различных солей и влаги, находящихся между нетокопроводящими твердыми компонентами.
Таким образом, земная кора обладает, благодаря солевым растворам, ионной проводимостью. В отличие от электронной проводимости металлов, ее главная отличительная особенность – более высокое электрическое сопротивление.
Как проводник, земля определяется удельным электрическим сопротивлением ρ, который предполагает сопротивление куба соответствующего грунта с гранями размером 1х1 см.
Этот показатель, в первую очередь, зависит не только от состава почвы, но также ее влажности, качественного состава солей, кислот и щелочей, а также температуры.
В итоге «разбежка» удельного сопротивления различного грунта просто огромна: так, например, у глины этот показатель от 1 до 50 Ом/м, у песчаника он уже 10 – 100 Ом/м, а у кварца порядка десяти в 12-14 степени.
В качестве примера можно привести удельное электрическое сопротивление естественных природных растворов, образующихся в трещинах и порах. Так, обычные природные воды, в зависимости от состава входящих в них солей, обладают сопротивлением от 0,07 до 600 Ом / м.
Естественно, что величина удельного сопротивления земли (ρ) будет снижаться с увеличением токопроводящих растворенных веществ в почве, общим повышением влажности, уплотнением грунта и повышением (в определенных условиях) внешней температуры.
А вот пропитка различными производными нефтехимии, а также промерзание приводит к существенному повышению этого показателя.
С учетом того, что земляной покров неоднороден, и состоит из нескольких уровней с различным удельным сопротивлением, теперь для расчетов, в частности заземления, принято считать, земля представляет собой, как минимум два слоя с соответствующими показателями.
Использование такой расчетной двухслойной модели позволяет учитывать различные особенности грунта, дифференцируя их, в том числе, с учетом замерзания или высыхания верхнего слоя, а также с учетом влияния зон грунтовых вод.
Точные аналитические расчеты (с учетом вышеизложенного) весьма затруднены, и удельное сопротивление земли, необходимое для проектирования, получают, как правило, непосредственным ее измерением на местности.
Для этого используют два основных метода: «пробный вертикальный электрод» и вертикальное электрическое зондирование. Выбор методики зависит от точности измерений и параметров исследуемых грунтов.
