Yer Sərtliyi Nədir?

Yer Direnci Nedir?

Yer Direnci Tanımı

Yer elektrotu, toprakta gömülü ve elektrik sisteminin yer terminaline bağlanmış bir metal çubuk veya plakadır. Arızalı akımların ve yıldırım darbelerinin toprağa dağılması için düşük dirençli bir yol sağlar. Ayrıca sistemin gerilimini istikrarlı tutmak ve elektromanyetik interferansı azaltmak için de yardımcı olur.

Yer elektrotları, iletkenliği ve koroziyona dayanıklılığı nedeniyle bakır, çelik veya galvanize demirden yapılmış olabilir. Elektrotun boyutu, şekli, uzunluğu ve derinliği, toprak koşullarına, akım derecesine ve yerleştirmenin belirli uygulamasına bağlıdır.

Yerleştirmenin direncini etkileyen faktörler

Yerin direnci, genellikle elektrot ile sıfır potansiyel noktası (sonsuz toprak) arasındaki toprakların dirençsine bağlıdır. Toprakların direnç değeri, aşağıdaki faktörlere göre etkilenebilir:

• Toprakların elektriksel iletkenliği, genellikle elektrolizden kaynaklanır. Topraktaki su, tuz ve diğer kimyasal bileşenlerin yoğunluğu, iletkenliğini belirler. Yüksek tuz içeriğe sahip nemli toprak, düşük tuz içeriğe sahip kuru topraktan daha düşük direnç değerine sahiptir.

• Toprakların kimyasal kompozisyonu, pH değerini ve paslanma özelliklerini etkiler. Asitik veya alkolik toprak, yer elektrotlarını paslandırmaya ve direncini artırmaya neden olabilir.

• Toprak parçacıklarının granül büyüklüğü, düzgünlüğü ve paketlenmesi, porozitesini ve nem tutma kapasitesini etkiler. Düzgün dağılımlı ve sıkça paketlenmiş ince granüllü toprak, düzensiz dağılımlı ve gevşek paketlenmiş büyük granüllü topraktan daha düşük direnç değerine sahiptir.

• Toprak sıcaklığı, termal genişlemesini ve donma noktasını etkiler. Yüksek sıcaklık, iyon hareketliliğini artırarak toprak iletkenliğini artırabilir. Düşük sıcaklıklar, topraktaki su içeriğini dondurarak iletkenliğini azaltabilir.

• Yer direnci ayrıca elektrotun kendisinin direncine ve elektrot yüzeyi ile toprak arasındaki temas direncine de bağlıdır. Ancak, bu faktörler genellikle toprak direnç değerine kıyasla ihmal edilebilir seviyededir.

Yer Direnci Ölçümü

Mevcut sistemlerde yer direncini ölçmek için çeşitli yöntemler mevcuttur. Bazı yaygın yöntemler şunlardır:

Potansiyel Düşüş Yöntemi

Bu yöntem, aynı zamanda 3 nokta veya potansiyel düşüş yöntemi olarak da bilinir, iki test elektrotu (akım ve potansiyel) ve bir yer direnci testeri gerektirir. Akım elektrotu, yer elektrotunun derinliğine eşit bir mesafede yerleştirilir. Potansiyel elektrotu, onların direnç alanlarının dışında, aralarında yerleştirilir. Tester, akım elektrotu üzerinden bilinen bir akım enjekte eder ve potansiyel ile yer elektrotları arasındaki gerilimi ölçer. Yer direnci, Ohm kanunu kullanılarak hesaplanır:

Burada R yer direncidir, V ölçülen gerilimdir ve I enjekte edilen akımdır.

Bu yöntem basit ve doğrudur, ancak test öncesinde yer elektrotuna tüm bağlantıların kesilmesi gerekir.

Tekmeleyici Yöntem

Bu yöntem, indüklenmiş frekans testi veya kazıksız yöntem olarak da bilinir. Herhangi bir test elektrotu veya yer elektrotuna olan bağlantılardan koparmadan yapılabilir. Mevcut yer elektrotu etrafına yerleştirilen iki tane tekmeleyici kullanılır. Bir tekmeleyici, elektrotu gerilim ile indükler ve diğer tekmeleyici, ondan geçen akımı ölçer. Yer direnci, Ohm kanunu kullanılarak hesaplanır:

Burada R yer direncidir, V indüklenmiş gerilimdir ve I ölçülen akımdır.

Bu yöntem pratik ve hızlıdır, ancak çoklu elektrotlu bir paralel yer ağı gerektirir.

Bağlı Çubuk Yöntemi

Bu yöntem, bir test elektrotu (akım elektrotu) ve bir yer direnci testeri gerektirir. Akım elektrotu, bir tel ile yer elektrotuna bağlanır. Tester, telden bilinen bir akım enjekte eder ve tel ile yer elektrotu arasındaki gerilimi ölçer. Yer direnci, Ohm kanunu kullanılarak hesaplanır:

Burada R yer direncidir, V ölçülen gerilimdir ve I enjekte edilen akımdır.

Bu yöntem, yer elektrotuna olan herhangi bir bağlantıyı kesmeye gerek duymaz, ancak tel ile akım elektrotu arasında iyi bir temas gerektirir.

Yıldız-Delta Yöntemi

Bu yöntem, mevcut yer elektrotu etrafında eşkenar üçgen şeklinde düzenlenmiş üç test elektrotu (akım elektrotları) kullanır. Bir yer direnci testeri, her çift test elektrotu üzerinden sırayla bilinen bir akım enjekte eder ve her çift test elektrotu arasındaki gerilimi sırayla ölçer. Yer direnci, Kirchhoff yasaları kullanılarak hesaplanır:

Burada R yer direncidir, V_AB, V_BC, V_CA her çift test elektrotu arasındaki ölçülen gerilimlerdir ve I enjekte edilen akımdır.

Bu yöntem, yer elektrotuna olan herhangi bir bağlantıyı kesmeye gerek duymaz, ancak diğer yöntemlere göre daha fazla test elektrotu gerektirir.

Ölü Yer Yöntemi

Bu yöntem, bir yer direnci testeri ile seri bağlı iki test elektrotu (akım elektrotları) kullanır. Bir test elektrotu, mevcut yer elektrotunun yakınına, diğer test elektrotu ise uzak bir yere yerleştirilir. Tester, her iki test elektrotu üzerinden bilinen bir akım enjekte eder ve onların arasındaki gerilimi ölçer. Yer direnci, Ohm kanunu kullanılarak hesaplanır:

Burada R yer direncidir, V ölçülen gerilimdir ve I enjekte edilen akımdır.

Bu yöntem, mevcut yer elektrotuna olan herhangi bir bağlantıyı kesmeye gerek duymaz, ancak her iki test elektrotu arasında çok uzun bir tel gerektirir.

Eğim Yöntemi

Bu yöntem, bir test elektrotu (potansiyel elektrotu) ve bir yer direnci testeri kullanır. Potansiyel elektrotu, mevcut yer elektrotundan belirli aralıklarla düz bir çizgi üzerinde hareket ettirilir. Tester, mevcut yer elektrotu üzerinden bilinen bir akım enjekte eder ve her aralıkta onunla potansiyel elektrotu arasındaki gerilimi ölçer. Gerilim versus mesafe grafiği çizilir ve gerilim eksenindeki kesme noktası bulunur. Yer direnci, Ohm kanunu kullanılarak hesaplanır:

Burada R yer direncidir, V₀ gerilim eksenindeki kesme noktasıdır ve I enjekte edilen akımdır.

Bu yöntem, mevcut yer elektrotuna olan herhangi bir bağlantıyı kesmeye gerek duymaz, ancak potansiyel elektrotu düz bir çizgi üzerinde hareket ettirilmesi gerekir.

Yer Direnci İyileştirme

Yer direnci, toprak direnç değerini azaltarak veya elektrot yüzey alanını artırarak iyileştirilebilir. Yer direncini iyileştirmenin bazı yaygın yolları şunlardır:

• Elektrotun etrafına tuz veya diğer çözünür maddeler ekleyerek, elektroliz sayesinde toprak iletkenliğini artırmak.

• Elektrotun etrafına kömür veya diğer nem tutucu maddeler ekleyerek, toprağın yıl boyunca nemli kalmasını sağlamak.

• Toprakla temasa giren toplam yüzey alanını artırmak için paralel bağlı birden fazla elektrot kullanmak.

• Daha düşük direnç değerine sahip toprak tabakalarına ulaşmak için daha uzun veya daha derin elektrotlar kullanmak.

• Elektrot direncini azaltmak için daha büyük kesit alanına sahip veya boş şekilli elektrotlar kullanmak.

• Koroziyonu önlemek ve temas direncini artırmak için özel kaplamalı veya alaşım elektrotlar kullanmak.

Yer direnci, yıllık veya yarı yıllık olarak ölçülmesi ve uygulama için istenen değeri aşarsa gerekli eylemlerin alınması önerilir.

Sonuç

Yer direnci, yerleştirmenin tasarımı ve bakımında önemli bir parametredir. Toprak direnç değeri, elektrotun boyutu, şekli, derinliği, malzemesi vb. gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Var olan sistemlerde, potansiyel düşüş yöntemi, tekmeleyici yöntemi, bağlı çubuk yöntemi, yıldız-delta yöntemi, ölü yer yöntemi ve eğim yöntemi gibi çeşitli yöntemlerle ölçülmesi mümkündür.

Yer direnci, elektrotun etrafına tuz, kömür veya diğer maddeler ekleyerek, birden fazla elektrot kullanarak, daha uzun veya daha derin elektrotlar kullanarak, daha büyük veya boş şekilli elektrotlar kullanarak veya elektrotlar için özel kaplamalar veya alaşımlar kullanarak iyileştirilebilir. Yer direnci, güvenlik ve performans nedenleriyle periyodik olarak ölçülüp kabul edilebilir sınırlar içinde tutulmalıdır.