Jaká je odpor Země?

Co je odpor země?

Definice odporu země

Elektrodou země je kovový tyč nebo deska, která je zakopaná do půdy a spojena s terminálem země elektrického systému. Poskytuje nízkoodpornou cestu pro proudy z chyb a bleskové vlny, aby se rozptýlily do země. Pomáhá také stabilizovat napětí systému a snižovat elektromagnetické rušení.

Elektrody země mohou být vyrobeny z materiálů jako měď, ocel nebo galvanizované železo, vybíraných pro jejich vodivost a odolnost proti korozi. Velikost, tvar, délka a hloubka elektrody závisí na podmínkách půdy, průtoku a specifickém použití zazemňovacího systému.

Faktory ovlivňující odpor země

Odpor země především závisí na odporu půdy mezi elektrodou a bodem nulového potenciálu (nekonečná země). Odpor půdy je ovlivněn několika faktory, jako jsou:

• Vodičové vlastnosti půdy, které jsou především způsobeny elektrolýzou. Koncentrace vody, soli a jiných chemických složek v půdě určuje její vodivost. Mokrá půda s vysokým obsahem soli má nižší odpor než suchá půda s nízkým obsahem soli.

• Chemické složení půdy, které ovlivňuje její pH hodnotu a korozi. Kyselá nebo zásaditá půda může korozovat elektrody země a zvýšit jejich odpor.

• Velikost, rovnoměrnost a uspořádání částic půdy ovlivňují její porozit a schopnost udržovat vlhkost. Jemně zrnité půdy s rovnoměrným rozložením a kompaktním uspořádáním mají nižší odpor než hrubě zrnité půdy s nerovnoměrným rozložením a volným uspořádáním.

• Teplota půdy, která ovlivňuje její tepelnou expanzi a teplotu mrazu. Vysoké teploty mohou zvýšit vodivost půdy zvyšováním pohyblivosti iontů. Nízké teploty mohou snížit vodivost půdy zmrazením její vodního obsahu.

• Odpor země také závisí na odporu samotné elektrody a kontaktovém odporu mezi povrchem elektrody a půdou. Tyto faktory jsou však obvykle zanedbatelné ve srovnání s odporovostí půdy.

Měření odporu země

Existuje několik metod pro měření odporu země na existujících systémech. Některé z běžných metod jsou:

Metoda spádu potenciálu

Tato metoda, také známá jako 3-bodová nebo metoda spádu potenciálu, vyžaduje dvě testovací elektrody (průvodovou a potenciální) a tester odporu země. Průvodová elektroda je umístěna na vzdálenosti od elektrody země, odpovídající její hloubce. Potenciální elektroda je umístěna mezi nimi, mimo jejich oblasti odporu. Tester vstřikuje známý proud přes průvodovou elektrodu a měří napětí mezi potenciální a zemní elektrodou. Odpor země je pak vypočítán pomocí Ohmovova zákona:

Kde R je odpor země, V je naměřené napětí a I je vstříknutý proud.

Tato metoda je jednoduchá a přesná, ale vyžaduje odpojení všech spojení s elektrodou země před měřením.

Metoda kleští

Tato metoda je také známá jako indukované frekvence nebo metoda bez kolíků. Nevyžaduje žádné testovací elektrody ani odpojení jakýchkoli spojení s elektrodou země. Používá dvě kleště, které jsou umístěny kolem existující elektrody země. Jedna kleště indukuje napětí na elektrodu a druhá kleště měří proud, který jím protéká. Odpor země je vypočítán pomocí Ohmovova zákona:

Kde R je odpor země, V je indukované napětí a I je naměřený proud.

Tato metoda je praktická a rychlá, ale vyžaduje paralelní síť země s více elektrodami.

Metoda připojené tyče

Tato metoda vyžaduje jednu testovací elektrodu (průvodovou elektrodu) a tester odporu země. Průvodová elektroda je spojena s elektrodou země drátěným vedením. Tester vstřikuje známý proud přes drát a měří napětí mezi drátem a elektrodou země. Odpor země je pak vypočítán pomocí Ohmovova zákona:

Kde R je odpor země, V je naměřené napětí a I je vstříknutý proud.

Tato metoda nevyžaduje odpojení žádných spojení s elektrodou země, ale vyžaduje dobrý kontakt mezi drátem a průvodovou elektrodou.

Hvězdicová metoda

Tato metoda používá tři testovací elektrody (průvodové elektrody) uspořádané v rovnostranném trojúhelníku kolem existující elektrody země. Tester odporu země vstřikuje známý proud postupně skrz každou dvojici testovacích elektrod a měří napětí mezi každou dvojicí testovacích elektrod. Odpor země je vypočítán pomocí Kirchhoffových zákonů:

Kde R je odpor země, V_AB, V_BC, V_CA jsou naměřená napětí mezi každou dvojicí testovacích elektrod a I je vstříknutý proud.

Tato metoda nevyžaduje odpojení žádných spojení s elektrodou země, ale vyžaduje více testovacích elektrod než jiné metody.

Metoda mrtvé země

Tato metoda používá dvě testovací elektrody (průvodové elektrody) spojené v sérii s testerem odporu země. Jedna testovací elektroda je vložena blízko existující elektrody země a druhá testovací elektroda je vložena daleko od ní. Tester vstřikuje známý proud přes obě testovací elektrody do země a měří napětí mezi nimi. Odpor země je pak vypočítán pomocí Ohmovova zákona:

Kde R je odpor země, V je naměřené napětí a I je vstříknutý proud.

Tato metoda nevyžaduje odpojení žádných spojení s existující elektrodou země, ale vyžaduje velmi dlouhý drát mezi oběma testovacími elektrodami.

Metoda sklonu

Tato metoda používá jednu testovací elektrodu (potenciální elektrodu) a tester odporu země. Potenciální elektroda se posouvá po přímé čáře pryč od existující elektrody země v pravidelných intervalech. Tester vstřikuje známý proud přes existující elektrodu země do země a měří napětí mezi ní a potenciální elektrodou v každém intervalu. Graf napětí v závislosti na vzdálenosti je nakreslen a extrapolován, aby byl nalezen průsečík s osou napětí. Odpor země je pak vypočítán pomocí Ohmovova zákona:

Kde R je odpor země, V₀ je průsečík s osou napětí a I je vstříknutý proud.

Tato metoda nevyžaduje odpojení žádných spojení s existující elektrodou země, ale vyžaduje posunutí potenciální elektrody po přímé čáře.

Zlepšení odporu země

Odpor země lze zlepšit snížením odporu půdy nebo zvýšením povrchu elektrody. Některé běžné způsoby, jak zlepšit odpor země, jsou:

• Přidání soli nebo jiných rozpustných látek okolo elektrody, aby se zvýšila vodivost půdy elektrolýzou.

• Přidání uhlíku nebo jiných látek zachovávajících vlhkost okolo elektrody, aby se půda celý rok udržovala vlhká.

• Použití více elektrod spojených paralelně, aby se zvýšil celkový povrch v kontaktu s půdou.

• Použití delších nebo hlubších elektrod, aby se dosáhly nižší vrstvy půdy s nižším odporem.

• Použití elektrod s větším průřezem nebo dutými tvary, aby se snížil odpor elektrody.

• Použití elektrod se speciálními povlaky nebo slitiny, aby se zabránilo korozi a zvýšil kontaktový odpor.

Doporučuje se měřit odpor země pravidelně (ročně nebo pololetně) a přijmout nezbytná opatření, pokud překročí požadovanou hodnotu pro dané použití.

Závěr

Odpor země je důležitý parametr pro navrhování a udržování zazemňovacích systémů. Závisí na různých faktorech, jako je odpor půdy, velikost, tvar, hloubka a materiál elektrody atd. Existuje několik metod, jak ho měřit na existujících systémech, jako je metoda spádu potenciálu, metoda kleští, metoda připojené tyče, hvězdicová metoda, metoda mrtvé země a metoda sklonu.

Odpor země lze zlepšit přidáním soli, uhlíku nebo jiných látek okolo elektrod, použitím více elektrod, delších nebo hlubších elektrod, větších nebo dutých elektrod nebo speciálními povlaky nebo slitinami pro elektrody. Odpor země by měl být měřen pravidelně a udržován v přijatelných mezích z bezpečnostních a provozních důvodů.