Milyen a Föld ellenállása?

Mi az Földellenállás?

Földellenállás Definíció

A földvezető egy fém rúd vagy lemez, amelyet a talajba ásztanak be és csatlakoztatnak egy elektromos rendszer földvégéhez. Ez biztosítja a hibajárási áramoknak és villámlási hullámoknak a talajba való alacsony-ellenállású utat. Ezenkívül segít stabilizálni a rendszer feszültségét és csökkenteni az elektromágneses zavarokat.

A földvezetőket olyan anyagokból készíthetik, mint réz, acél vagy cinkelt vas, melyeket szelektálhatnak vezetőképességük és rostingátló képességük miatt. A vezető mérete, formája, hossza és mélysége függ a talajtól, az áramerősségtől és a földelés rendszer specifikus alkalmazásától.

Tényezők, amelyek befolyásolják a földelés ellenállását

A föld ellenállása főleg a talaj ellenállásától függ a vezető és a null pont (végtelen föld) között. A talaj ellenállása több tényezőtől függ, mint például:

• A talaj elektrikai vezetőképessége, ami főleg az elektrolízis eredménye. A víz, szénhidrátok és más kémiai összetevők koncentrációja a talajban meghatározza vezetőképességét. A nedves, magas sótartalommal rendelkező talaj alacsonyabb ellenállású, mint a száraz, alacsony sótartalommal rendelkező talaj.

• A talaj kémiai összetétele, ami befolyásolja a pH értékét és a rostingátló tulajdonságait. Savanyú vagy alkalinis talaj rostingathatja a földvezetőket, és növelheti az ellenállást.

• A talaj részecskéinek mérete, egyenletessége és pakoltsága befolyásolja porózitását és nedvességmegőrző képességét. Az egyenletesen elosztott, finom részecskéjű, kompakt talaj alacsonyabb ellenállású, mint a ritkan pakolt, nagy részecskéjű talaj.

• A talaj hőmérséklete, ami befolyásolja termodinamikai bővülését és fagyáspontját. A magas hőmérséklet növelheti a talaj vezetőképességét az ionmozgás növekedése miatt. Alacsony hőmérséklet csökkentheti a talaj vezetőképességét a vizetartalma fagyása miatt.

• A föld ellenállása függ a vezető saját ellenállásától és a vezető felületének és a talajnak a kapcsolati ellenállásától is. Ezek a tényezők azonban általában elhanyagolhatók a talaj ellenállásához képest.

Földellenállás Mérés

Léteznek különböző módszerek a földellenállás mérésére már létező rendszereken. Néhány gyakori módszer a következő:

Potenciálesési Módszer

Ez a módszer, amit 3-pontos vagy potenciálesési módszernek is neveznek, két tesztvezetőt (áram- és potenciálvezetőt) és egy földellenállás mérőt igényel. Az áramvezetőt a földvezetőtől távol helyezik el, a mélysége megegyezik a földvezető mélységével. A potenciálvezetőt közéjük helyezik, a vezetők ellenállási területén kívül. A mérő ismert áramot injektál az áramvezetőn keresztül, és méri a potenciál- és földvezető közötti feszültséget. A földellenállást Ohm törvényével számítják ki:

Ahol R a földellenállás, V a mértnélzett feszültség, és I az injektált áram.

Ez a módszer egyszerű és pontos, de a mérés előtt minden kapcsolatot a földvezetőtől szabad leválasztani.

Karcoló Módszer

Ez a módszer ismert indukált frekvencia tesztelésnek vagy karcolós módszernek. Nem igényel tesztvezetőket vagy a földvezetőhöz való kapcsolatok leválasztását. Két karcolót használ, amelyeket a meglévő földvezető köré helyeznek. Az egyik karcoló indukál feszültséget a vezetőre, a másik karcoló pedig méri az átmenő áramot. A földellenállást Ohm törvényével számítják ki:

Ahol R a földellenállás, V az indukált feszültség, és I a mértnélzett áram.

Ez a módszer kényelmes és gyors, de párhuzamos földhálózatot igényel több vezetővel.

Csatolt Rúd Módszer

Ez a módszer egy tesztvezetőt (áramvezetőt) és egy földellenállás mérőt igényel. Az áramvezetőt dróttal kötik a földvezetőhöz. A mérő ismert áramot injektál a drón keresztül, és méri a dróttal és a földvezető közötti feszültséget. A földellenállást Ohm törvényével számítják ki:

Ahol R a földellenállás, V a mértnélzett feszültség, és I az injektált áram.

Ez a módszer nem igényel a földvezetőhöz való kapcsolatok leválasztását, de jó kapcsolatra van szükség a dróttal és az áramvezető között.

Harmasz Módszer

Ez a módszer három tesztvezetőt (áramvezetőt) használ, amelyeket egyenlő oldalú háromszögben helyeznek el a meglévő földvezető körül. A földellenállás mérő ismert áramot injektál mindegyik vezetőpár keresztül, és méri a feszültséget mindegyik vezetőpár között. A földellenállást Kirchhoff törvényeivel számítják ki:

Ahol R a földellenállás, V_AB, V_BC, V_CA a mértnélzett feszültségek a vezetőpárok között, és I az injektált áram.

Ez a módszer nem igényel a földvezetőhöz való kapcsolatok leválasztását, de több tesztvezetőt igényel, mint a többi módszer.

Halott Föld Módszer

Ez a módszer két tesztvezetőt (áramvezetőt) használ sorban a földellenállás mérővel. Az egyik tesztvezetőt a meglévő földvezető mellett, a másikat messze tőle helyezik el. A mérő ismert áramot injektál mindkét vezetőbe a talajba, és méri a feszültséget közöttük. A földellenállást Ohm törvényével számítják ki:

Ahol R a földellenállás, V a mértnélzett feszültség, és I az injektált áram.

Ez a módszer nem igényel a meglévő földvezetőhöz való kapcsolatok leválasztását, de nagyon hosszú drót szükséges a két vezető között.

Lejtő Módszer

Ez a módszer egy tesztvezetőt (potenciálvezetőt) és egy földellenállás mérőt igényel. A potenciálvezetőt egyenes vonalon mozgatják a meglévő földvezetőtől, rendszeresen intervallumonként. A mérő ismert áramot injektál a meglévő földvezetőbe a talajba, és méri a feszültséget a potenciálvezető és a földvezető között minden intervallumban. A feszültség és a távolság grafikonját rajzolják, és kiterjesztik, hogy megtalálják a feszültség tengelyen a metszéspontot. A földellenállást Ohm törvényével számítják ki:

Ahol R a földellenállás, V₀ a feszültség tengelyen a metszéspont, és I az injektált áram.

Ez a módszer nem igényel a meglévő földvezetőhöz való kapcsolatok leválasztását, de a potenciálvezetőt egyenes vonalon kell mozgatni.

Földellenállás Javítása

A földellenállást javíthatják a talaj ellenállásának csökkentésével vagy a vezető felületének növelésével. Néhány gyakori módszer a földellenállás javítására:

• Só vagy más oldódó anyag hozzáadása a vezető köré a talaj vezetőképességének növeléséhez elektrolízissel.

• Szénhidrát vagy más nedvesség-megőrző anyag hozzáadása a vezető köré, hogy a talaj az egész évben nedves maradjon.

• Több vezető használata párhuzamosan a talajtal kapcsolatban lévő teljes felület növeléséhez.

• Hosszabb vagy mélyebb vezetők használata, hogy elérje a talaj alacsony ellenállású rétegeit.

• Nagyobb keretezetű vagy lyukas alakú vezetők használata a vezető ellenállás csökkentéséhez.

• Különleges burkolatokkal vagy ötvözetekkel ellátott vezetők használata a rosting ellen védelemre és a kapcsolati ellenállás növelésére.

Javasoljuk, hogy a földellenállást időszakosan (évente vagy félévente) mérjék, és szükség esetén lépjék meg a szükséges intézkedéseket, ha meghaladja a kívánt értéket a rendszerhez.

Összefoglalás

A földellenállás fontos paraméter a földelés rendszerek tervezéséhez és fenntartásához. Több tényezőtől függ, mint például a talaj ellenállása, a vezető mérete, forma, mélysége, anyaga stb. Léteznek különböző módok a mérésére a meglévő rendszereken, mint például a potenciálesési módszer, a karcoló módszer, a csatolt rúd módszer, a harmasz módszer, a halott föld módszer és a lejtő módszer.

A földellenállást javíthatják só, szénhidrát vagy más anyagok hozzáadásával a vezető köré, több vezető használatával, hosszabb vagy mélyebb vezetőkkel, nagyobb vagy lyukas vezetőkkel, vagy különleges burkolatokkal vagy ötvözetekkel ellátott vezetőkkel. A földellenállást időszakosan kell mérni, és elfogadható határok között tartani biztonsági és teljesítménybeli okokból.