Hvad er Jorden's Modstand?

Hvad er Jordmodstanden?

Definition af Jordmodstand

En jordelod er en metalrod eller -plade, der er begravet i jorden og forbundet til jordterminalen i et elektrisk system. Den giver en lavmodstands vej for fejlstrømme og lynnedslag til at dissipere i jorden. Den hjælper også med at stabilisere spændingen i systemet og reducere elektromagnetisk støj.

Jordeloder kan være lavet af materialer som kobber, stål eller galvaniseret jern, valgt for deres ledningsevne og korrosionsbestandhed. Størrelsen, formen, længden og dybden af eloden afhænger af jordforhold, strømstyrke og den specifikke anvendelse af jordningsystemet.

Faktorer, der påvirker jordningsmodstanden

Jordens modstand afhænger hovedsageligt af resistiviteten i jorden mellem eloden og nulpunktet (uendelig jord). Resistiviteten i jorden påvirkes af flere faktorer, såsom:

• Jordens elektriske ledeevne, der hovedsageligt skyldes elektrolyse. Koncentrationen af vand, salt og andre kemiske komponenter i jorden bestemmer dens ledeevne. Fugtig jord med højt saltindhold har lavere resistivitet end tørr jord med lavt saltindhold.

• Jordens kemiske sammensætning, der påvirker dens pH-værdi og korrosionsegenskaber. Sure eller basale jorder kan korrodere jordeloder og øge dens modstand.

• Kornstørrelse, uniformitet og pakning af jordpartikler, der påvirker dens porositet og fugtbevaringsevne. Fingrainede jorder med uniform fordeling og kompakt pakning har lavere resistivitet end grove jorder med uregelmæssig fordeling og løs pakning.

• Jordens temperatur, der påvirker dens termiske udvidelse og frysepunkt. Høj temperatur kan øge jordens ledeevne ved at øge ionmobiliteten. Lave temperaturer kan mindske jordens ledeevne ved at fryse dens vandindhold.

• Jordens modstand afhænger også af elodens egen modstand og kontaktmodstanden mellem elodens overflade og jorden. Disse faktorer er dog normalt ubetydelige sammenlignet med jordens resistivitet.

Måling af Jordmodstand

Der findes forskellige metoder til at måle jordmodstand i eksisterende systemer. Nogle af de almindelige metoder er:

Metode for Potentialfald

Denne metode, også kaldet 3-punkts- eller potentialfaldsmetoden, kræver to testeloder (strøm- og potentialelod) og en jordmodstandsmåler. Strømeloden placeres på en afstand fra jordeloden, der matcher dens dybde. Potentialeloden placeres mellem dem, uden for deres modstandsområder. Måleren injicerer en kendt strøm gennem strømeloden og måler spændingen mellem potential- og jordeloden. Jordmodstanden beregnes derefter ved hjælp af Ohms lov:

Hvor R er jordmodstanden, V er det målte spænding, og I er den indsprøjtede strøm.

Denne metode er enkel og præcis, men kræver, at alle forbindelser til jordeloden afmonteres før testen.

Klampe-Metode

Dette er også kendt som induceret frekvens-test eller stavløs metode. Den kræver ingen testeloder eller afmontering af forbindelser til jordeloden. Den bruger to klamper, der placeres omkring den eksisterende jordelod. En klampe inducerer et spænding til eloden, og en anden klampe måler strømmen, der går igennem den. Jordmodstanden beregnes ved hjælp af Ohms lov:

Hvor R er jordmodstanden, V er det inducerede spænding, og I er den målte strøm.

Denne metode er bekvem og hurtig, men kræver et parallelle jordnetværk med flere eloder.

Tilsluttet Rod Metode

Denne metode involverer en testelod (strømelod) og en jordmodstandsmåler. Strømeloden forbinder til jordeloden med en tråd. Måleren injicerer en kendt strøm gennem tråden og måler spændingen mellem tråden og jordeloden. Jordmodstanden beregnes derefter ved hjælp af Ohms lov:

Hvor R er jordmodstanden, V er det målte spænding, og I er den indsprøjtede strøm.

Denne metode kræver ikke afmontering af forbindelser til jordeloden, men kræver god kontakt mellem tråden og strømeloden.

Stjerne-Delta Metode

Denne metode bruger tre testeloder (strømeloder), der er arrangeret i en ligesidet trekant omkring den eksisterende jordelod. En jordmodstandsmåler injicerer en kendt strøm gennem hver par af testeloder i tur og måler spændingen mellem hver par af testeloder i tur. Jordmodstanden beregnes ved hjælp af Kirchhoffs love:

Hvor R er jordmodstanden, V_AB, V_BC, V_CA er de målte spændinger mellem hver par af testeloder, og I er den indsprøjtede strøm.

Denne metode kræver ikke afmontering af forbindelser til jordeloden, men kræver flere testeloder end andre metoder.

Død Jord Metode

Denne metode bruger to testeloder (strømeloder) forbundet i serie med en jordmodstandsmåler. En testelod sættes nær den eksisterende jordelod, og en anden testelod sættes langt væk fra den. Måleren injicerer en kendt strøm gennem begge testeloder ned i jorden og måler spændingen mellem dem. Jordmodstanden beregnes ved hjælp af Ohms lov:

Hvor R er jordmodstanden, V er det målte spænding, og I er den indsprøjtede strøm.

Denne metode kræver ikke afmontering af forbindelser til den eksisterende jordelod, men kræver en meget lang tråd mellem begge testeloder.

Hældningsmetode

Denne metode bruger en testelod (potentialelod) og en jordmodstandsmåler. Potentialeloden flyttes langs en ret linje væk fra den eksisterende jordelod i regelmæssige intervalle. Måleren injicerer en kendt strøm gennem den eksisterende jordelod ned i jorden og måler spændingen mellem den og potentialeloden ved hvert interval. Et diagram af spænding mod afstand tegnes og ekstrapoleres for at finde skæringen på spændingsaksen. Jordmodstanden beregnes ved hjælp af Ohms lov:

Hvor R er jordmodstanden, V₀ er skæringen på spændingsaksen, og I er den indsprøjtede strøm.

Denne metode kræver ikke afmontering af forbindelser til den eksisterende jordelod, men kræver, at potentialeloden flyttes langs en ret linje.

Forbedring af Jordmodstand

Jordmodstanden kan forbedres ved at reducere jordens resistivitet eller øge elodens overfladeareal. Nogle af de almindelige måder at forbedre jordmodstand er:

• Tilføjelse af salt eller andre løselige stoffer omkring eloden for at øge jordens ledeevne gennem elektrolyse.

• Tilføjelse af kul eller andre fugtholdende stoffer omkring eloden for at holde jorden fugtig hele året.

• Brug af flere eloder forbundet i parallel for at øge det samlede overfladeareal i kontakt med jorden.

• Brug af længere eller dybere eloder for at nå lavere lag af jord med lavere resistivitet.

• Brug af eloder med større tværsnit eller hule former for at reducere elodens modstand.

• Brug af eloder med specielle overflader eller legemer for at forebygge korrosion og øge kontaktmodstanden.

Det anbefales at måle jordmodstand periodisk (årligt eller halvårligt) og træffe nødvendige foranstaltninger, hvis den overstiger den ønskede værdi for anvendelsen.

Konklusion

Jordmodstand er en vigtig parameter for design og vedligeholdelse af jordningsystemer. Den afhænger af forskellige faktorer som jordens resistivitet, elodens størrelse, form, dybde, materiale osv. Der findes forskellige metoder til at måle den i eksisterende systemer, såsom metoden for potentialfald, klampe-metoden, tilsluttet rod metode, stjerne-delta metode, død jord metode og hældningsmetode. 

Jordmodstanden kan forbedres ved at tilføje salt, kul eller andre stoffer omkring eloder, bruge flere eloder, bruge længere eller dybere eloder, bruge større eller hule eloder, eller bruge specielle overflader eller legemer for eloder. Jordmodstand bør måles periodisk og holdes inden for acceptable grænser af sikkerheds- og ydelsesmæssige årsager.