Τι είναι η Αντίσταση της Γης;

Τι είναι η αντίσταση της Γης;

Ορισμός της αντίστασης της Γης

Ένα ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης είναι ένα μεταλλικό βαρύνι ή πλάκα που είναι εγκατεστημένο στο έδαφος και συνδεδεμένο με τον ηλεκτρικό πόλο της Γης ενός ηλεκτρικού συστήματος. Παρέχει έναν διάδρομο χαμηλής αντίστασης για τους ρευστούς σε περίπτωση σφάλματος και τις παραβολές καταιγίδων να διαλυθούν στο έδαφος. Επίσης, βοηθά στη σταθεροποίηση της τάσης του συστήματος και στη μείωση της ηλεκτρομαγνητικής διατάραξης.

Τα ηλεκτροδιαγωγικά στοιχεία της Γης μπορούν να κατασκευαστούν από υλικά όπως χάλυβας, σίδηρος ή ζινκωμένος σίδηρος, επιλεγμένα για την ηλεκτρική διαγωγικότητα και την αντίσταση στην οξείδωση. Το μέγεθος, η μορφή, η μήκος και η βάθος του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου εξαρτώνται από τις συνθήκες του έδαφους, την ισχύ του ρεύματος και τη συγκεκριμένη εφαρμογή του συστήματος εδάφους.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίσταση εδάφους

Η αντίσταση της Γης εξαρτάται κυρίως από την αντιστατικότητα του έδαφους μεταξύ του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου και του σημείου μηδενικής δυναμικής (άπειρη Γη). Η αντιστατικότητα του έδαφους επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, όπως:

• Η ηλεκτρική διαγωγικότητα του έδαφους, η οποία είναι κυρίως λόγω της ηλεκτρολύσης. Η συγκέντρωση νερού, αλάτων και άλλων χημικών συστατικών στο έδαφος καθορίζει τη διαγωγικότητά του. Υγρό έδαφος με υψηλή περιεχόμενη αλάτων έχει χαμηλότερη αντιστατικότητα από ξηρό έδαφος με χαμηλή περιεχόμενη αλάτων.

• Η χημική σύνθεση του έδαφους, η οποία επηρεάζει την τιμή pH και τις ιδιότητες κατάστασης. Οξείδικο ή αλκαλινό έδαφος μπορεί να οξειδώσει τα ηλεκτροδιαγωγικά στοιχεία της Γης και να αυξήσει την αντίστασή τους.

• Το μέγεθος των σωματιδίων, η ομοιογένεια και η συμπακτοποίηση των σωματιδίων του έδαφους επηρεάζουν την πορωτικότητα και την ικανότητα διατήρησης υγρασίας. Έδαφος με μικρά σωματίδια, ομοιόμορφη κατανομή και συμπακτοποίηση έχει χαμηλότερη αντιστατικότητα από έδαφος με μεγάλα σωματίδια, ανώμαλη κατανομή και χαλαρή συμπακτοποίηση.

• Η θερμοκρασία του έδαφους, η οποία επηρεάζει τη θερμική διάταξη και τη σημείο παγώματος. Υψηλή θερμοκρασία μπορεί να αυξήσει τη διαγωγικότητα του έδαφους αυξάνοντας την κινητικότητα των ιόντων. Χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να μειώσουν τη διαγωγικότητα του έδαφους παγώνοντας το περιεχόμενο νερού του.

• Η αντίσταση της Γης εξαρτάται επίσης από την αντίσταση του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου και την επαφή μεταξύ της επιφάνειας του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου και του έδαφους. Ωστόσο, αυτοί οι παράγοντες είναι συνήθως αμελητέοι σε σύγκριση με την αντιστατικότητα του έδαφους.

Μέτρηση της αντίστασης της Γης

Υπάρχουν διάφορες μεθόδοι για τη μέτρηση της αντίστασης της Γης σε υπάρχοντα συστήματα. Μερικές από τις κοινές μεθόδους είναι:

Μέθοδος πτώσης δυναμικού

Αυτή η μέθοδος, επίσης γνωστή ως 3-σημείο ή μέθοδος πτώσης δυναμικού, απαιτεί δύο δοκιμαστικά ηλεκτροδιαγωγικά στοιχεία (ρεύμα και δυναμικό) και ένα δοκιμαστικό όργανο αντίστασης της Γης. Το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο του ρεύματος τοποθετείται σε απόσταση από το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης, συμβαδίζοντας με το βάθος του. Το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο του δυναμικού τοποθετείται μεταξύ τους, εκτός των περιοχών αντίστασης. Το δοκιμαστικό όργανο εισάγει ένα γνωστό ρεύμα μέσω του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου του ρεύματος και μετρά την τάση μεταξύ του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου του δυναμικού και της Γης. Η αντίσταση της Γης υπολογίζεται τότε με τον νόμο του Ohm:

Όπου R είναι η αντίσταση της Γης, V είναι η μετρημένη τάση, και I είναι το εισαχθέν ρεύμα.

Αυτή η μέθοδος είναι απλή και ακριβής, αλλά απαιτεί την αποσύνδεση όλων των συνδέσεων με το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης πριν τη δοκιμή.

Μέθοδος με κλάμπα

Αυτή είναι επίσης γνωστή ως μέθοδος επαναφοράς συχνότητας ή μέθοδος χωρίς σταυρό. Δεν απαιτεί κανένα δοκιμαστικό ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο ή αποσύνδεση κάποιας σύνδεσης με το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης. Χρησιμοποιεί δύο κλάμπες που τοποθετούνται γύρω από το υπάρχον ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης. Μία κλάμπα εισάγει μια τάση στο ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο και η άλλη κλάμπα μετρά το ρεύμα που διαρρέει το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο. Η αντίσταση της Γης υπολογίζεται με τον νόμο του Ohm:

Όπου R είναι η αντίσταση της Γης, V είναι η εισαχθείσα τάση, και I είναι το μετρημένο ρεύμα.

Αυτή η μέθοδος είναι ευκολοδιάκριτη και γρήγορη, αλλά απαιτεί ένα παράλληλο δίκτυο εδάφους με πολλά ηλεκτροδιαγωγικά στοιχεία.

Μέθοδος προσαρμογής βαρυνίου

Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει ένα δοκιμαστικό ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο (ρεύμα) και ένα δοκιμαστικό όργανο αντίστασης της Γης. Το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο του ρεύματος συνδέεται με το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης με ένα καλώδιο. Το δοκιμαστικό όργανο εισάγει ένα γνωστό ρεύμα μέσω του καλώδιου και μετρά την τάση μεταξύ του καλώδιου και του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου της Γης. Η αντίσταση της Γης υπολογίζεται τότε με τον νόμο του Ohm:

Όπου R είναι η αντίσταση της Γης, V είναι η μετρημένη τάση, και I είναι το εισαχθέν ρεύμα.

Αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί την αποσύνδεση κάποιας σύνδεσης με το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης, αλλά απαιτεί καλή επαφή μεταξύ του καλώδιου και του ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου του ρεύματος.

Μέθοδος Αστέρι-Δέλτα

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τρία δοκιμαστικά ηλεκτροδιαγωγικά στοιχεία (ρεύμα) διατεταγμένα σε ισόπλευρο τρίγωνο γύρω από το υπάρχον ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης. Ένα δοκιμαστικό όργανο αντίστασης της Γης εισάγει ένα γνωστό ρεύμα μέσω κάθε ζευγαριασμένου δοκιμαστικού ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου σε σειρά και μετρά την τάση μεταξύ κάθε ζευγαριασμένου δοκιμαστικού ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου σε σειρά. Η αντίσταση της Γης υπολογίζεται με τους νόμους του Kirchhoff:

Όπου R είναι η αντίσταση της Γης, V_AB, V_BC, V_CA είναι οι μετρημένες τάσεις μεταξύ κάθε ζευγαριασμένου δοκιμαστικού ηλεκτροδιαγωγικού στοιχείου, και I είναι το εισαχθέν ρεύμα.

Αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί την αποσύνδεση κάποιας σύνδεσης με το ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης, αλλά απαιτεί περισσότερα δοκιμαστικά ηλεκτροδιαγωγικά στοιχεία από άλλες μεθόδους.

Μέθοδος Νεκρής Γης

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί δύο δοκιμαστικά ηλεκτροδιαγωγικά στοιχεία (ρεύμα) συνδεδεμένα σε σειρά με ένα δοκιμαστικό όργανο αντίστασης της Γης. Ένα δοκιμαστικό ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο εισάγεται κοντά στο υπάρχον ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης, και ένα άλλο δοκιμαστικό ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο εισάγεται μακριά από αυτό. Το δοκιμαστικό όργανο εισάγει ένα γνωστό ρεύμα μέσω και των δύο δοκιμαστικών ηλεκτροδιαγωγικών στοιχείων στο έδαφος και μετρά την τάση μεταξύ τους. Η αντίσταση της Γης υπολογίζεται με τον νόμο του Ohm:

Όπου R είναι η αντίσταση της Γης, V είναι η μετρημένη τάση, και I είναι το εισαχθέν ρεύμα.

Αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί την αποσύνδεση κάποιας σύνδεσης με το υπάρχον ηλεκτροδιαγωγικό στοιχείο της Γης, αλλά απαιτεί ένα πολύ μακρύ καλώδιο μεταξύ των δύο δοκιμαστικών ηλεκτροδιαγωγικών στοιχείων.