راهنماي عملي براي انجام اندازه گيري مقاومت زمين

الكترودهاي كمكي
الكترودهاي كمكي Y و Z ممكن است از قطعات لوله نيم اينچي يا ميله هاي فولادي تشكيل شده باشند كه تا عمق يك متري در زمين كوبيده مي شوند. فواصل الكترودهاي كمكي از يكديگر و از الكترود اصلي X بسيار مهم است. در واقع چيزي كه به نام مقاومت الكترود خوانده مي شود مقاومت حجم " خاك " اي است كه الكترود را احاطه مي كند و به آن به اصطلاح حوزه مقاومت الكترود زمين مي گويند. با توجه به اينكه حوزه مورد بحث از نظر تئوريك تا بي نهايت ادامه دارد همه الكترودها در حوزه مقاومت يكديگر قرار دارند و لذا داشتن الكترودهاي مستقل ممكن نيست. در عمل بسته به نوع زمين ( خاك ) و لايه هاي آن در اطراف الكترود و عوامل ديگري مانند رطوبت و مقدار املاح و غيره اين حوزه ممكن است از 10 تا 20 متر ادامه يابد كه در هر حال اگر دو الكترود در فاصله 20 متري قرار داشته باشند عملا مي توان آنها را در خارج از حوزه مقاومت يكديگر دانست به شرطي كه هيچ نوع وضعيت منحرف كننده مانند زمين با مقاومت ويژه بسيار بالا وجود نداشته باشد. در اين حالت حوزه ولتاژ الكترود ممكن است خيلي بيشتر از 20 متر باشد.
انجام اندازه گيري مقاومت زمين
اگر الكترود مورد اندازه گيريX از انواع ساده يعني يك ميله كوبيده شده يا صفحه اي دفن شده در زمين باشد الكترود جريان Y را مي توان بر فرض در فاصله 30 متري از الكترود اصلي X قرار داده و الكترود ولتاژ را در وسط اين دو نصب كرد . در اين حالت مقاومت را اندازه گيري و يادداشت كرده و الكترود ولتاژ را جابجا مي كنند : يك بار به طول حدود 6 متر نزديكتر به الكترود اصلي X و بار ديگر به همين مقدار نزديكتر به الكترود كمكي جريان Y . چنانچه نتايج هر سه آزمون در حد دقت مورد نظر باشند ميانگين سه مقدار اندازه گيري شده مقاومت مورد نظر خواهد بود.
اگر نتيجه اندازه گيري ها قابل قبول نبود الكترود جريان Y را به فاصله اي دلخواه مانند 45 تا 50 متري از الكترود اصلي X منتقل كرده و كل اندازه گيري ها را مشابه بالا تكرار مي كنند و در صورت لزوم آنقدر ( براي فواصل دورتري از الكترود Y نسبت به X ) به اين عمل ادامه م دهند تا نتيجه مطلوب حاصل شود.
نتايج به دست آمده از اين روش ساده براي اندازه گيري در موارد زير رضايتبخش نخواهد بود :
- اگر مقاومت الكترود مورد اندازه گيري X حدود يك اهم يا كمتر باشد.
- اگر مقاومت الكترود كمكي جريان Y بسيار زياد باشد.
( در اين موارد از حوزه اثر مقاومت الكترود جريان Y بسيار وسيعتر بوده و در نتيجه لازم خواهد بود فاصله الكترود جريان Y از الكترود اصلي X خيلي بيشتر باشد )
شرايط مورد بحث هنگامي پيش مي آيد كه الكترود مورد اندازه گيري مانند الكترود يك نيروگاه يا پست اصلي بسيار گسترده باشد. براي اين حالت تجويز روش معيني ممكن نخواهد بود جز اينكه تهيه يك يا چند منحني تغييرات مقاومت نسبت به فاصله لازم خواهد بود. ترتيب كار چنين است كه الكترود جريان Y را در فاصله اي دلخواه در دوردست قرار داده و الكترود ولتاژ Z را در فواصل معين از نزديكي هاي الكترود اصلي به سمت الكترود جريان حركت داده و هر بار اندازه گيري ها را يادداشت مي كنند سپس نتايج را بر روي محور مختصات منتقل كرده و منحني تغييرات مقاومت نسبت به فاصله را مي كشند . اگر منحني داراي قسمتي باشد كه اساساً افقي است اين مقدار افقي مقاومت الكترود مورد نظر يعني X خواهد بود.
اگر منحني به دست آمده داراي قسمتي افقي نباشد لازم خواهد بود الكترود كمكي جريان يعني Yرا باز هم دورتر برده و عمليات را تكرار كرده تا قسمت افقي هويدا شود . بايستي توجه شود كه نبايد انتظار داشت كه قسمت افقي در حوالي وسط فاصله دو الكترود X و Y هويدا شود لذا بايد اندازه گيري ها براي موقعيت هاي الكترود Z از نزديكي الكترود اصلي به سمت الكترود جريان انجام گردد.
يادآوري – اگر وسيله اندازه گيري مخصوص براي مقاومت زمين در دسترس نباشد مي توان با استفاده از يك ترانسفورماتور مجزا كننده و يك آمپرمتر معمولي و يك ولتمتر با مقاومت زياد ، مقاومت زمين يك الكترود را با دقت كافي اندازه گيري كرد به شرط اينكه جريانهاي سرگردان ناديده گرفته نشوند و احتمالاً با انتخاب ساعت مناسبي براي اين كار اثر اين جريانها خنثي شود.
اندازه گيري مقاومت ويژه خاك
اندازه گيري مقاومت ويژه خاك با همان دستگاهي انجام مي شود كه اندازه گيري مقاومت الكترود زمين به عمل مي آيد با اين تفاوت كه در مورد اخير از چهار الكترود به جاي سه الكترود در اندازه گيري مقاومت خودنمايي مي كنند استفاده مي شود . بديهي است كه در مورد اخير هر چهار الكترود موقتي مي باشند.
براي انجام آزمون چهار الكترود كمكي عمقي حدود 1 متر در زمين كوبيده مي شوند. عمق فرورفتگي الكترودها در زمين نبايد از يك بيستم فاصله الكترودها يعني a بيشتر باشد . اگر فرض شود كه زمين مورد آزمون كاملاً يك دست و همگن است مقاومت اندازه گيري شده R در رابطه زير صدق خواهد كرد :

كه در آن :
P = مقاومت ويژه ميانگين براي خاك بر حسب اهم متر در عمق a متر است.
a = فاصله الكترودها از يكديگر بر حسب متر و عمقي است كه در آن مقاومت ويژه برابر r است.
وعدد پي هم كه مشخص مي باشد.
با تكرار اندازه گيري ها براي مقادير مختلف فاصله a مقاومت ويژه ميانگين براي عمق هاي مختلف a به دست مي آيد و با مطالعه همه نتايج مي توان نسبت به انتخاب عمق كوبيدن يا دفن كردن الكترود تصميم گيري نمود و به عبارت ديگر قضاوت كرد كه ازدياد عمق تا چه حد به كم كردن مقاومت كمك خواهد كرد. شكل زير نمونه اي است براي نشان دادن تأثير عمق الكترود و نوع خاك لايه ها در مقدار مقاومت الكترود.

يادآوري – بعضي از مراجع معتبر توصيه مي كنند كه در مورد اندازه گيري مقاومت خاك عمق الكترود از 3/. متر تجاوز نكند و نيز مقاومت ويژه اندازه گيري شده در عمق a متر نبوده بلكه در عمق كمتري از سطح زمين يعني 4/3 ، a است. نظر به اينكه از نتايج اين اندازه گيري ها تنها در تصميم گيري هاي كلي استفاده خواهد شد نبايد به اين موضوع بيش از حد توجه نمود.
در جدول زير مقاومتهاي ويژه ، زمينهاي مختلف عنوان شده است :