Ano ang Resistance ng Earth?

Ano ang Resistance ng Earth?

Paglalarawan ng Earth Resistance

Ang isang earth electrode ay isang metal na rod o plate na inilalagay sa lupa at nakakonekta sa earth terminal ng isang electrical system. Ito ay nagbibigay ng mababang resistance na daan para sa fault currents at lightning surges upang ma-dissipate sa lupa. Ito rin ay tumutulong upang istabilisahin ang voltage ng sistema at bawasan ang electromagnetic interference.

Ang mga earth electrodes ay maaaring gawin mula sa materyales tulad ng copper, steel, o galvanized iron, na pinili dahil sa kanilang conductivity at corrosion resistance. Ang laki, hugis, haba, at hulog ng electrode ay depende sa kondisyon ng lupa, current rating, at ang partikular na aplikasyon ng earthing system.

Mga Factor na Nakakaapekto sa Grounding Resistance

Ang resistance ng earth ay pangunahing nanggagaling sa resistivity ng lupa sa pagitan ng electrode at ang punto ng zero potential (infinite earth). Ang resistivity ng lupa ay naapektuhan ng maraming factor, tulad ng:

• Ang electrical conductivity ng lupa, na pangunahing dahil sa electrolysis. Ang concentration ng tubig, asin, at iba pang chemical components sa lupa ang nagpapasiya sa kanyang conductivity. Ang basang lupa na may mataas na content ng asin ay may mas mababang resistivity kaysa sa tuyo at may mababang content ng asin.

• Ang chemical composition ng lupa, na nakakaapekto sa pH value at corrosion properties. Ang acidic o alkaline soil ay maaaring makorosyon ang earth’s electrodes at taasin ang resistance nito.

• Ang grain size, uniformity, at packing ng mga particle ng lupa ay nakakaapekto sa porosity at moisture retention capacity. Ang fine-grained soil na may uniform distribution at compact packing ay may mas mababang resistivity kaysa sa coarse-grained soil na may irregular distribution at loose packing.

• Ang temperatura ng lupa, na nakakaapekto sa thermal expansion at freezing point. Ang mataas na temperatura ay maaaring taasin ang conductivity ng lupa sa pamamagitan ng pagtaas ng ion mobility. Ang mababang temperatura ay maaaring bawasan ang conductivity ng lupa sa pamamagitan ng pag-freeze ng water content nito.

• Ang earth’s resistance ay din umaasa sa resistance ng electrode mismo at ang contact resistance sa pagitan ng surface ng electrode at ang lupa. Gayunpaman, ang mga factor na ito ay karaniwang negligible kumpara sa soil resistivity.

Pagsukat ng Earth Resistance

May iba’t ibang paraan upang sukatin ang earth resistance sa existing systems. Ang ilan sa mga karaniwang paraan ay:

Fall of Potential Method

Ang paraan na ito, na kilala rin bilang 3-point o potential drop method, nangangailangan ng dalawang test electrodes (current at potential) at isang earth resistance tester. Ang current electrode ay inilalagay sa layo mula sa earth electrode, na tugma sa kanyang hulog. Ang potential electrode ay inilalagay sa pagitan nila, labas sa kanilang resistance areas. Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng current electrode at sinusukat ang voltage sa pagitan ng potential at earth electrodes. Ang earth resistance ay pagkatapos ay inucompute gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang sukat na voltage, at I ang injected current.

Ang paraan na ito ay simple at accurate ngunit nangangailangan ng pag-disconnect ng lahat ng koneksyon sa earth electrode bago ang pagsusukat.

Clamp-On Method

Ito ay kilala rin bilang induced frequency testing o stakeless method. Ito ay hindi nangangailangan ng anumang test electrodes o pag-disconnect ng anumang koneksyon sa earth electrode. Ito ay gumagamit ng dalawang clamps na inilalagay sa paligid ng umiiral na earth electrode. Ang isa sa mga clamp ay ininduce ng isang voltage sa electrode at ang isa pa ay sumusukat ng current na lumiliko sa pamamagitan nito. Ang earth resistance ay inucompute gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang induced voltage, at I ang measured current.

Ang paraan na ito ay convenient at mabilis ngunit nangangailangan ng parallel earth network na may multiple electrodes.

Attached Rod Method

Ang paraan na ito ay nangangailangan ng isang test electrode (current electrode) at isang earth resistance tester. Ang current electrode ay konektado sa earth electrode sa pamamagitan ng wire. Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng wire at sinusukat ang voltage sa pagitan ng wire at earth electrode. Ang earth resistance ay pagkatapos ay inucompute gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang measured voltage, at I ang injected current.

Ang paraan na ito ay hindi nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang koneksyon sa earth electrode ngunit nangangailangan ng magandang contact sa pagitan ng wire at current electrode.

Star-Delta Method

Ang paraan na ito ay gumagamit ng tatlong test electrodes (current electrodes) na inilalagay sa equilateral triangle sa paligid ng umiiral na earth electrode. Ang isang earth resistance tester ay ininject ng isang alam na current sa bawat pair ng test electrodes nang paulit-ulit at sinusukat ang voltage sa bawat pair ng test electrodes nang paulit-ulit. Ang earth resistance ay inucompute gamit ang Kirchhoff’s laws:

Kung saan R ang earth resistance, V_AB, V_BC, V_CA ang measured voltages sa bawat pair ng test electrodes, at I ang injected current.

Ang paraan na ito ay hindi nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang koneksyon sa earth electrode ngunit nangangailangan ng mas maraming test electrodes kaysa sa iba pang paraan.

Dead Earth Method

Ang paraan na ito ay gumagamit ng dalawang test electrodes (current electrodes) na konektado sa serye kasama ang isang earth resistance tester. Ang isa sa mga test electrode ay inilalagay malapit sa umiiral na earth electrode, at ang isa pa ay inilalagay malayo dito. Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng parehong test electrodes sa lupa at sinusukat ang voltage sa pagitan nila. Ang earth resistance ay inucompute gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang measured voltage, at I ang injected current.

Ang paraan na ito ay hindi nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang koneksyon sa umiiral na earth electrode ngunit nangangailangan ng napakahabang wire sa pagitan ng parehong test electrodes.

Slope Method

Ang paraan na ito ay gumagamit ng isang test electrode (potential electrode) at isang earth resistance tester. Ang potential electrode ay inililipat sa isang straight line malayo mula sa umiiral na earth electrode sa regular intervals. Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng umiiral na earth electrode sa lupa at sinusukat ang voltage sa pagitan nito at potential electrode sa bawat interval. Isang graph ng voltage versus distance ay inplot at extrapolated upang makahanap ng intercept sa voltage axis. Ang earth resistance ay inucompute gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V₀ ang intercept sa voltage axis, at I ang injected current.

Ang paraan na ito ay hindi nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang koneksyon sa umiiral na earth electrode ngunit nangangailangan ng paglipat ng potential electrode sa isang straight line.

Paano I-improve ang Earth Resistance

Maaaring i-improve ang earth resistance sa pamamagitan ng pagbawas ng soil resistivity o pagtaas ng electrode surface area. Ang ilan sa mga karaniwang paraan upang i-improve ang earth resistance ay:

• Pagdaragdag ng asin o iba pang soluble substances sa paligid ng electrode upang taasin ang soil conductivity sa pamamagitan ng electrolysis.

• Pagdaragdag ng charcoal o iba pang moisture-retaining substances sa paligid ng electrode upang panatilihing basa ang lupa sa buong taon.

• Paggamit ng multiple electrodes na konektado sa parallel upang taasin ang kabuuang surface area na may contact sa lupa.

• Paggamit ng mas mahaba o mas malalim na electrodes upang maabot ang mas mababang layers ng lupa na may mas mababang resistivity.

• Paggamit ng electrodes na may mas malaking cross-sections o hollow shapes upang bawasan ang electrode resistance.

• Paggamit ng electrodes na may espesyal na coatings o alloys upang maprevent ang corrosion at taasin ang contact resistance.

Inirerekomenda na sukatin ang earth resistance nang periodic (yearly o half-yearly) at gawin ang kinakailangang aksyon kung ito ay lumampas sa desired value para sa application.

Kinalabasan

Ang earth resistance ay isang mahalagang parameter para sa pagdisenyo at pag-maintain ng earthing systems. Ito ay umaasa sa iba’t ibang factor tulad ng soil resistivity, electrode size, shape, depth, material, atbp. May iba’t ibang paraan upang sukatin ito sa umiiral na systems, tulad ng fall of the potential method, clamp-on method, attached rod method, star-delta method, dead earth method, at slope method. 

Maaaring i-improve ang earth resistance sa pamamagitan ng pagdaragdag ng asin, charcoal, o iba pang substances sa paligid ng electrodes, paggamit ng multiple electrodes, paggamit ng mas mahaba o mas malalim na electrodes, paggamit ng mas malaking o hollow electrodes, o paggamit ng espesyal na coatings o alloys para sa electrodes. Dapat na sukatin nang periodic ang earth resistance at panatilihing nasa acceptable limits para sa seguridad at performance reasons.