Bestimmung des spezifischen Erdwiderstandes
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Aufgabe
Insbesondere vor der Errichtung von Windenergieanlagen, Masten der Energieversorger, der Verlegung von Erdkabeln oder der Installation von Generatoren u.ä. ist die Bestimmung des spezifischen Erdwiderstandes des Untergrundes zwingend nötig, um die Erdung dieser Anlagen ausreichend zu dimensionieren.
Verfahren
Die durchgeführte Sondierung liefert an einer Stelle Aussagen über die vertikalen Verteilung des spezifischen Erdwiderstandes. Es kommt die Wenner-Methode zum Einsatz.
Grundlage
Für Firmen aus dem angloamerikanischen Raum wird die ASTM G57 – 06 (2012) zu Grunde gelegt. In Deutschland existiert keine DIN-Norm. Viele Anlagenhersteller stellen ihren eigenen Leitfaden für die Durchführung der Untersuchungen zur Verfügung. Dieser ist dann Grundlage unserer Messungen.
Spezifischer Erdungswiderstand
Der spez. Erdungswiderstand ρ (spez. Leitfähigkeit σ = 1/ρ) ist eine elektrische Materialeigenschaft. Alle Bestandteile eines Materials tragen zu diesem Kennwert bei. In erdfeuchten, mineralischen Materialien dominiert i.A. die Ionen- gegenüber der Elektronenleitfähigkeit. D.h., dass geringe Widerstände v.a. durch den Wassergehalt bzw. die darin gelösten Salze (Ionen) verursacht sind. Die Zustände trocken oder feucht prägen den Gesamtwiderstand eines Materials und führen zu einer großen Widerstandsbandbreite für ein und dasselbe Material.
Verfahrensgrundlagen
Bei der Widerstandsgeoelektrik wird dem Untergrund bzw. Bauwerk über zwei Stromelektroden A und B ein Gleichstrom I zugeführt. Man betrachtet den stationären Fall, in dem das elektrische Feld E allein aus dem Potential U abgeleitet werden kann: E = - radU.
Entsprechend der räumlichen Verteilung des spez. Widerstandes stellt sich ein zeitunabhängiges elektr. Feld bzw. das damit verbundene Potential U ein. Zwischen zwei Sonden M und N kann die Potentialdifferenz an der Oberfläche gemessen werden.
Die Sonden- bzw. Elektroden-Abstände werden in der ASTM (a = 0.6 m, 1 m, 2 m, 4 m, 6 m, 8 m, 10 m, 12 m, 16 m, 20 m, 32 m, ggf. 64 m) bzw. herstellerseitig (z.B.: a = 2 m, 3 m, 5 m, 8 m, 12 m, 16 m, 20 m, 25 m, 30 m, 35 m, 40 m) vorgegeben.
Messanordnungen
Die verwendete Anordnung für die Sondierung ist die nach Wenner. Bei ihr haben alle Elektroden und Sonden den gleichen Abstand a. Ihr Vorteil liegt in der geringen Empfindlichkeit auf laterale Inhomogenitäten.
Tiefenangaben
Mit der Festlegung der Anordnung bzw. der Länge ihrer Auslage wird eine grobe Eindringtiefe gewählt. Die Eindringtiefenangabe besagt, dass die Wirkung des Untergrundes bis etwa in diese Tiefe integral erfasst wird. Eine erste Näherung für die Eindringtiefe ist ¼ der Gesamtlänge der Anordnung. Die tatsächliche Eindringtiefe hängt neben der Anordnung von den Schichtmächtigkeiten und den spez. Widerständen ab.
