Wat is die Weerstand van die Aarde?

Wat is die weerstand van die aarde?

Definisie van Aarde-weerstand

'n Aarde-elektrode is 'n metaal staaf of plaat wat in die grond begrawe word en aan die aarde-terminal van 'n elektriese stelsel gekoppel word. Dit verskaf 'n laagweerstand-pad vir foutstrome en bliksemskurwe om in die grond te verdisperse. Dit help ook om die spanning van die stelsel te stabiliseer en elektromagnetiese interferensie te verminder.

Aarde-elektrodere kan gemaak word van materiaals soos koper, staal, of gegalyneerde yster, gekies vir hul geleidbaarheid en korrosieweerstand. Die grootte, vorm, lengte, en diepte van die elektrode hang af van grondtoestande, stroombeoordeling, en die spesifieke toepassing van die aardingstelsel.

Faktore wat aardingweerstand beïnvloed

Die weerstand van die aarde hang hoofsaaklik af van die resistiwiteit van die grond tussen die elektrode en die punt van nulpotensiaal (oneindige aarde). Die resistiwiteit van die grond word beïnvloed deur verskeie faktore, soos:

• Die elektriese geleidbaarheid van die grond, wat hoofsaaklik veroorsaak word deur elektrolysing. Die koncentrasie van water, sout, en ander chemiese komponente in die grond bepaal sy geleidbaarheid. Vochtige grond met hoë soutinhoud het 'n laer resistiwiteit as droë grond met lae soutinhoud.

• Die chemiese samestelling van die grond, wat die pH-waarde en korrosieeienskappe beïnvloed. Suer of alkaliese grond kan die aarde-elektrodere korreer en die weerstand verhoog.

• Die korrelgrootte, eenvormigheid, en pakkings van die gronddeeltjies beïnvloed die porositeit en vochtbehoudvermoë. Fynkorrelige grond met eenvormige verspreiding en digt pakkings het 'n laer resistiwiteit as grofkorrelige grond met onreëlmatige verspreiding en los pakkings.

• Die temperatuur van die grond, wat die termiese uitbreiding en vriespunt beïnvloed. Hoë temperatuur kan die geleidbaarheid van die grond verhoog deur die ionmobielheid te verhoog. Lae temperature kan die geleidbaarheid van die grond verminder deur die waterinhoud te vries.

• Die weerstand van die aarde hang ook af van die weerstand van die elektrode self en die kontakweerstand tussen die oppervlak van die elektrode en die grond. Hierdie faktore is egter gewoonlik verwaarloosbaar in vergelyking met die grondresistiwiteit.

Aarde-weerstand Meting

Daar is verskeie metodes om aarde-weerstand op bestaande stelsels te meet. Sommige van die algemene metodes is:

Potensiaal-val Metode

Hierdie metode, ook bekend as die 3-punt of potensiaal-val metode, vereis twee toets-elektrodere (stroom- en potensiaal-) en 'n aarde-weerstand-toetser. Die stroom-elektrode word op 'n afstand van die aarde-elektrode geplaas, wat ooreenstem met sy diepte. Die potensiaal-elektrode word tussen hulle geplaas, buite hul weerstandareas. Die toetser injecteer 'n bekende stroom deur die stroom-elektrode en meet die spanning tussen die potensiaal- en aarde-elektrodere. Die aarde-weerstand word dan bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:

Waar R die aarde-weerstand is, V die gemeete spanning, en I die ingespekte stroom.

Hierdie metode is eenvoudig en akkuraat, maar vereis dat alle verbindinge met die aarde-elektrode voor die toetsing moet ontkoppel word.

Klem-metode

Dit is ook bekend as geïnduseerde frekwensietoetsing of paallose metode. Dit vereis geen toets-elektrodere of ontkoppeling van enige verbinding na die aarde-elektrode nie. Dit gebruik twee klems wat om die bestaande aarde-elektrode geplaas word. Een klem induseer 'n spanning na die elektrode en 'n ander klem meet die stroom wat deur dit vloei. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:

Waar R die aarde-weerstand is, V die geïnduseerde spanning, en I die gemeete stroom.

Hierdie metode is gemaklik en vinnig, maar vereis 'n parallel aardnetwerk met meerdere elektrodere.

Gehegte Staaf Metode

Hierdie metode behels een toets-elektrode (stroom-elektrode) en 'n aarde-weerstand-toetser. Die stroom-elektrode word met 'n draad aan die aarde-elektrode gekoppel. Die toetser injecteer 'n bekende stroom deur die draad en meet die spanning tussen die draad en die aarde-elektrode. Die aarde-weerstand word dan bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:

Waar R die aarde-weerstand is, V die gemeete spanning, en I die ingespekte stroom.

Hierdie metode vereis nie ontkoppeling van enige verbinding na die aarde-elektrode nie, maar vereis goeie kontak tussen die draad en die stroom-elektrode.

Ster-delta Metode

Hierdie metode gebruik drie toets-elektrodere (stroom-elektrodere) gerangskik in 'n gelyksydige driehoek rondom die bestaande aarde-elektrode. 'n Aarde-weerstand-toetser injecteer 'n bekende stroom deur elke paar toets-elektrodere om beurt en meet die spanning tussen elke paar toets-elektrodere om beurt. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Kirchhoff se wette:

Waar R die aarde-weerstand is, V_AB, V_BC, V_CA die gemeete spannings tussen elke paar toets-elektrodere, en I die ingespekte stroom.

Hierdie metode vereis nie ontkoppeling van enige verbinding na die aarde-elektrode nie, maar vereis meer toets-elektrodere as ander metodes.

Dode Aarde Metode

Hierdie metode gebruik twee toets-elektrodere (stroom-elektrodere) in reeks met 'n aarde-weerstand-toetser. Een toets-elektrode word naby die bestaande aarde-elektrode ingevoeg, en 'n ander toets-elektrode word ver daarvan weg ingevoeg. Die toetser injecteer 'n bekende stroom deur beide toets-elektrodere in die grond en meet die spanning tussen hulle. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:

Waar R die aarde-weerstand is, V die gemeete spanning, en I die ingespekte stroom.

Hierdie metode vereis nie ontkoppeling van enige verbinding na die bestaande aarde-elektrode nie, maar vereis 'n baie lank draad tussen beide toets-elektrodere.

Helling Metode

Hierdie metode gebruik een toets-elektrode (potensiaal-elektrode) en 'n aarde-weerstand-toetser. Die potensiaal-elektrode word langs 'n reguit lyn weggeweeg van die bestaande aarde-elektrode op gereelde intervalle. Die toetser injecteer 'n bekende stroom deur die bestaande aarde-elektrode in die grond en meet die spanning tussen dit en die potensiaal-elektrode by elke interval. 'n Grafiek van spanning teen afstand word getrek en ekstrapoleer om die snypunt op die spanning-as te vind. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:

Waar R die aarde-weerstand is, V₀ die snypunt op die spanning-as, en I die ingespekte stroom.

Hierdie metode vereis nie ontkoppeling van enige verbinding na die bestaande aarde-elektrode nie, maar vereis dat die potensiaal-elektrode langs 'n reguit lyn beweeg.

Aarde-weerstand Verbetering

Die aarde-weerstand kan verbeter word deur die grondresistiwiteit te verminder of die elektrode-oppervlakarea te verhoog. Sommige van die algemene maniere om aarde-weerstand te verbeter is:

• Sout of ander oplosbare stowwe rondom die elektrode by te voeg om die grondgeleidbaarheid deur elektrolysing te verhoog.

• Kool of ander vochtbehoudende stowwe rondom die elektrode by te voeg om die grond gedurende die jaar vochtig te hou.

• Meer elektrodere in parallel te gebruik om die totale oppervlakarea in kontak met die grond te verhoog.

• Langere of dieper elektrodere te gebruik om laer grondlae met laer resistiwiteit te bereik.

• Elektrodere met groter doorsnedes of holle vorms te gebruik om die elektrode-weerstand te verminder.

• Elektrodere met spesiale bedekkings of legeringe te gebruik om korrosie te voorkom en kontakweerstand te verhoog.

Dit word aanbeveel om aarde-weerstand periodies (jaarlik of halfjaarlik) te meet en nodige aksies te neem as dit die gewenste waarde vir die toepassing oorskry.

Gevolgtrekking

Aarde-weerstand is 'n belangrike parameter vir die ontwerp en instandhouding van aardingstelsels. Dit hang af van verskeie faktore soos grondresistiwiteit, elektrodegrootte, vorm, diepte, materiaal, ens. Daar is verskeie metodes om dit op bestaande stelsels te meet, soos die val van die potensiaal metode, klemmetode, gehegte staaf metode, ster-delta metode, dode aarde metode, en helling metode. 

Die aarde-weerstand kan verbeter word deur sout, kool, of ander stowwe rondom elektrodere by te voeg, gebruik te maak van meerdere elektrodere, langere of dieper elektrodere, groter of holle elektrodere, of spesiale bedekkings of legeringe vir elektrodere. Aarde-weerstand moet periodies gemeet word en binne aanvaarbare limiete gehou word vir veiligheid en prestasie redes.