Какво е съпротивлението на Земята?

Какво е съпротивлението на земята?

Определение на съпротивлението на земята

Електродът на земята е метален стержен или плочка, заровена в почвата и свързана с терминала на земята на електрическата система. Той предоставя път с ниско съпротивление за разсейване на токовете при дефект и удари от мълния. Също така помага за стабилизиране на напрежението в системата и намаляване на електромагнитната интерференция.

Електродите на земята могат да бъдат направени от материали като мед, стомана или галванизирано желязо, избрани заради техните проводимост и устойчивост към корозия. Размерът, формата, дължината и дълбочината на електрода зависят от почвените условия, рейтинга на тока и конкретното приложение на системата за заземяване.

Фактори, които влияят на съпротивлението при заземяване

Съпротивлението на земята в основни линии зависи от резистивността на почвата между електрода и точката на нулев потенциал (безкрайна земя). Резистивността на почвата е влияна от няколко фактора, такива като:

• Електрическата проводимост на почвата, която в основни линии е дължаща се на електролиз. Концентрацията на вода, сол и други химически компоненти в почвата определят нейната проводимост. Мокра почва с високо съдържание на сол има по-ниска резистивност от суха почва с ниско съдържание на сол.

• Химичният състав на почвата, който влияе на нейната pH стойност и корозионни свойства. Кисела или алкална почва може да корозира електродите на земята и да увеличи техното съпротивление.

• Размерът, еднородността и уплътняването на частиците в почвата влияят на нейната порозност и способността за задържане на влага. Почва с фини частици, еднородно разпределение и компактно уплътняване има по-ниска резистивност от почва с грубо разпределение и разхлабено уплътняване.

• Температурата на почвата, която влияе на нейното термично разширяване и точка на замразяване. Високата температура може да увеличи проводимостта на почвата, като увеличи подвижността на ионите. Ниските температури могат да намалят проводимостта на почвата, като замразят нейното съдържание на вода.

• Съпротивлението на земята също зависи от съпротивлението на самия електрод и контактното съпротивление между повърхността на електрода и почвата. Обаче, тези фактори обикновено са пренебрегаеми в сравнение с резистивността на почвата.

Измерване на съпротивлението на земята

Има различни методи за измерване на съпротивлението на земята в съществуващи системи. Някои от най-общи методи са:

Метод на падането на потенциала

Този метод, известен също като 3-точки или метод на падането на потенциала, изисква два пробни електрода (ток и потенциал) и апарат за измерване на съпротивлението на земята. Електродът за ток се поставя на разстояние от електрода на земята, съответстващо на неговата дълбочина. Електродът за потенциал се поставя между тях, извън областите на съпротивлението. Апаратът инжектира известен ток през електрода за ток и измерва напрежението между електрода за потенциал и електрода на земята. Съпротивлението на земята се изчислява с помощта на законите на Ом:

Където R е съпротивлението на земята, V е измереното напрежение, а I е инжектираният ток.

Този метод е прост и точен, но изисква прекъсване на всички връзки към електрода на земята преди теста.

Метод с кламп

Този метод се нарича още метод на индуцирана честота или метод без ставки. Не изисква никакви пробни електроди или прекъсване на връзките към електрода на земята. Използва две клампи, които се поставят около съществуващия електрод на земята. Едната клампа индуцира напрежение към електрода, а другата клампа измерва тока, който протича през него. Съпротивлението на земята се изчислява с помощта на законите на Ом:

Където R е съпротивлението на земята, V е индуцираното напрежение, а I е измереният ток.

Този метод е удобен и бърз, но изисква паралелна мрежа на земята с множество електроди.

Метод с прикрепен стержен

Този метод включва един пробен електрод (ток) и апарат за измерване на съпротивлението на земята. Електродът за ток се свързва с електрода на земята с дълга жица. Апаратът инжектира известен ток през жицата и измерва напрежението между жицата и електрода на земята. Съпротивлението на земята се изчислява с помощта на законите на Ом:

Където R е съпротивлението на земята, V е измереното напрежение, а I е инжектираният ток.

Този метод не изисква прекъсване на връзките към електрода на земята, но изисква добра връзка между жицата и електрода за ток.

Звезден-триъгълен метод

Този метод използва три пробни електрода (ток), разположени в равностранен триъгълник около съществуващия електрод на земята. Апарат за измерване на съпротивлението на земята инжектира известен ток през всяка двойка пробни електроди последователно и измерва напрежението между всяка двойка пробни електроди последователно. Съпротивлението на земята се изчислява с помощта на законите на Кирхоф:

Където R е съпротивлението на земята, V_AB, V_BC, V_CA са измерените напрежения между всяка двойка пробни електроди, а I е инжектираният ток.

Този метод не изисква прекъсване на връзките към електрода на земята, но изисква повече пробни електроди от други методи.

Метод на мъртвата земя

Този метод използва два пробни електрода (ток), свързани в série с апарат за измерване на съпротивлението на земята. Един пробен електрод се вкарва близо до съществуващия електрод на земята, а друг пробен електрод се вкарва далеч от него. Апаратът инжектира известен ток през двата пробни електрода в земята и измерва напрежението между тях. Съпротивлението на земята се изчислява с помощта на законите на Ом:

Където R е съпротивлението на земята, V е измереното напрежение, а I е инжектираният ток.

Този метод не изисква прекъсване на връзките към съществуващия електрод на земята, но изисква много дълга жица между двата пробни електрода.

Метод на наклона

Този метод използва един пробен електрод (потенциал) и апарат за измерване на съпротивлението на земята. Електродът за потенциал се мест