Kāda ir zemes pretestība?
Kāda ir zemes pretestība?
Zemes pretestības definīcija
Zemes elektroda ir metāla stienis vai plāksne, kas iegriezta apgāļā un savienota ar elektriskā sistēmas zemes terminālu. Tā nodrošina zemu pretestības ceļu defektu strāvēm un vētra inducētajām impulsstrāvēm, lai tās izlīdētu uz zemes. Tā palīdz stabilizēt sistēmas spriegumu un samazināt elektromagnētisko interferenci.
Zemes elektrodas var izgatavot no materiāliem, piemēram, vaiņa, dzelzs vai galtots dzelzs, kuri tiek izvēlēti to vedībspējai un korozijas noturībai. Elektrodas izmērs, forma, garums un dziļums atkarīgs no apgāļas nosacījumiem, strāvas reitings un konkrētas zemes sistēmas lietojuma.
Faktori, kas ietekmē zemes pretestību
Zemes pretestība galvenokārt atkarīga no apgāļas pretestības starp elektrodu un nulles potenciāla punktu (bezgalīga zeme). Apgāļas pretestība ietekmēta vairākiem faktoriem, piemēram:
Apgāļas elektriskā vedībspēja, kas galvenokārt atkarīga no elektrolīze. Ūdens, sāls un citu ķīmisku sastāvdaļu koncentrācija apgāļā nosaka tās vedībspēju. Sūknīga apgāle ar augstu sāļu saturu ir ar zemāku pretestību nekā sausa apgāle ar zemu sāļu saturu.
Apgāļas ķīmiskais sastāvs, kas ietekmē tās pH vērtību un korozijas īpašības. Skābā vai alkāliskā apgāle var korodēt zemes elektrodas un palielināt tās pretestību.
Grainu izmērs, vienmērība un pakāpšana ietekmē apgāļas porozitāti un mitruma uzturēšanas spēju. Fīnagrains apgālis ar vienmērīgu sadalījumu un ciešu pakāpšanu ir ar zemāku pretestību nekā grūtsgrains apgālis ar neregulāru sadalījumu un lūža pakāpšanu.
Apgāļas temperatūra, kas ietekmē tās termiskās izplešanās un saliekšanas punktu. Augsta temperatūra var palielināt apgāļas vedībspēju, palielinot to jonu mobilitāti. Zemas temperatūras var samazināt apgāļas vedībspēju, saliedzot to ūdens sastāvdaļu.
Zemes pretestība arī atkarīga no elektrodas paša pretestības un kontaktpretestības starp elektrodas virsmu un apgāli. Tomēr, šie faktori parasti ir negaidīgi salīdzinājumā ar apgāļas pretestību.
Zemes pretestības mērīšana
Ir daudz metožu, kā mērīt zemes pretestību esošajās sistēmās. Dažas no visbiežāk izmantotajām metodēm ir:
Potenciāla pazemināšanas metode
Šī metode, ko arī sauc par 3-punktu vai potenciāla pazemināšanas metodi, prasa divas testelektrodas (strāvas un potenciāla) un zemes pretestības mērītāju. Strāvas elektrodas jānovieto attālumā no zemes elektrodas, atbilstoši tās dziļumam. Potenciāla elektrodas jānovieto starp tiem, ārpus to pretestības zonas. Mērītājs ieved zināmu strāvu caur strāvas elektrodu un mēra spriegumu starp potenciāla un zemes elektrodām. Pēc tam zemes pretestība tiek aprēķināta, izmantojot Omu likumu:
Kur R ir zemes pretestība, V ir mērītais spriegums, un I ir ievedamā strāva.
Šī metode ir vienkārša un precīza, bet prasa atvienot visas savienojumus ar zemes elektrodu pirms mērīšanas.
Apgrūdināšanas metode
Šo metodi arī sauc par inducēto frekvences testēšanu vai bezstaktes metodi. Tai nav nepieciešamas testelektrodas vai atvienot jebkurus savienojumus ar zemes elektrodu. Tā izmanto divas klampes, kas tiek novietotas apkārt esošajai zemes elektrodai. Viens klamps inducē spriegumu elektrodai, un otra klampa mēra strāvu, kas caur to plūst. Zemes pretestība tiek aprēķināta, izmantojot Omu likumu:
Kur R ir zemes pretestība, V ir inducētais spriegums, un I ir mērītā strāva.
Šī metode ir ērta un ātra, bet prasa paralēlu zemes tīklu ar vairākām elektrodām.
Pievienotā stieniņa metode
Šī metode prasa vienu testelektrodu (strāvas elektrodu) un zemes pretestības mērītāju. Strāvas elektrodas jāsavieno ar zemes elektrodu ar drotu. Mērītājs ieved zināmu strāvu caur drošu un mēra spriegumu starp drošu un zemes elektrodām. Pēc tam zemes pretestība tiek aprēķināta, izmantojot Omu likumu:
Kur R ir zemes pretestība, V ir mērītais spriegums, un I ir ievedamā strāva.
Šī metode nerequire atvienot jebkurus savienojumus ar zemes elektrodu, bet prasa labu kontaktu starp drošu un strāvas elektrodu.
Zvaigznainā-deltveida metode
Šī metode izmanto trīs testelektrodas (strāvas elektrodas), kas novietotas vienādmalu trijstūrī apkārt esošajai zemes elektrodai. Zemes pretestības mērītājs ieved zināmu strāvu caur katru testelektrodu pāri un mēra spriegumu starp katru testelektrodu pāri. Zemes pretestība tiek aprēķināta, izmantojot Kirhova likumus:
Kur R ir zemes pretestība, VAB, VBC, VCA ir mērītie spriegumi starp katru testelektrodu pāri, un I ir ievedamā strāva.
Šī metode nerequire atvienot jebkurus savienojumus ar zemes elektrodu, bet prasa vairāk testelektrodām nekā citas metodes.
Nedzīva zemes metode
Šī metode izmanto divas testelektrodas (strāvas elektrodas), kas savienotas seriālā veidā ar zemes pretestības mērītāju. Viens testelektrodas jāievieto tuvā esošajai zemes elektrodai, un otrs testelektrodas jāievieto tālu no tās. Mērītājs ieved zināmu strāvu caur abām testelektrodām uz zemes un mēra spriegumu starp tām. Zemes pretestība tiek aprēķināta, izmantojot Omu likumu:
Kur R ir zemes pretestība, V ir mērītais spriegums, un I ir ievedamā strāva.
Šī metode nerequire atvienot jebkurus savienojumus ar esošo zemes elektrodu, bet prasa ļoti gari drošu starp abām testelektrodām.
Slīpes metode
Šī metode izmanto vienu testelektrodu (potenciāla elektrodu) un zemes pretestības mērītāju. Potenciāla elektrodas jāpārvieto pa taisnu līniju no esošās zemes elektrodas regulāriem intervāliem. Mērītājs ieved zināmu strāvu caur esošo zemes elektrodu uz zemes un mēra spriegumu starp to un potenciāla elektrodām katrā intervālā. Uzzīmē sprieguma pret attālumu grafiku un izvada to uz sprieguma ass. Zemes pretestība tiek aprēķināta, izmantojot Omu likumu:
Kur R ir zemes pretestība, V0 ir sprieguma ass krustpunkts, un I ir ievedamā strāva.
Šī metode nerequire atvienot jebkurus savienojumus ar esošo zemes elektrodu, bet prasa pārvietot potenciāla elektrodu pa taisnu līniju.
Zemes pretestības uzlabošana
Zemes pretestību var uzlabot, samazinot apgāļas pretestību vai palielinot elektrodas virsmas laukumu. Dažas no biežāk izmantotajām metožiem, lai uzlabotu zemes pretestību, ir:
Pievienot sāli vai citus šķīdināmos vielu ap elektrodu, lai palielinātu apgāļas vedībspēju ar elektrolīzi.
Pievienot ugunsdzirkni vai citas mitruma uzturējošas vielas ap elektrodu, lai saglabātu apgāli mitru visu gadu.
Izmantot vairākas elektrodas, kas savienotas paralēli, lai palielinātu kopējo virsmas laukumu, kas saskaras ar apgāli.
Izmantot garākas vai dziļākas elektrodas, lai sasniedzētu apakšējās apgāļas slāņus ar zemāku pretestību.
Izmantot elektrodas ar lielāku priekšmetu šķēlumu vai tukšas formas, lai samazinātu elektrodas pretestību.
Izmantot elektrodas ar īpašām apklājumiem vai allijs, lai novērstu koroziju un palielinātu kontaktpretestību.
Ieteicams periodiski (gadā vai pusgadā) mērīt zemes pretestību un veikt nepieciešamos pasākumus, ja tā pārsniedz vēlamo vērtību lietojumam.
Secinājums
Zemes pretestība ir svarīgs parametrs zemes sistēmu projektēšanai un uzturēšanai. Tā atkarīga no dažādiem faktoriem, piemēram, apgāļas pretestība, elektrodas izmērs, forma, dziļums, materiāls utt. Ir daudz metožu, kā to mērīt esošajās sistēmās, piemēram, potenciāla pazemināšanas metode, apgrūdināšanas metode, pievienotā stieniņa metode, zvaigznainā-deltveida metode, nedzīva zemes metode un slīpes metode.
Zemes pretestību var uzlabot, pievienojot sāli, ugunsdzirkni vai citas vielas ap elektrodas, izmantojot vairākas elektrodas, izmantojot garākas vai dziļākas elektrodas, izmantojot lielākas vai tukšas elektrodas, vai izmantojot īpašus apklājumus vai allijs elektrodām. Zemes pretestību jāmēra periodiski un jāpatur pieņemamās robežās drošības un efektivitātes dēļ.
