Што е отпорот на Земјата

Што е отпорноста на Земјата?

Дефиниција на отпорноста на Земјата

Електродот за земја е метална шипка или плоча која е заровена во почвата и поврзана со терминалот за земја на електричниот систем. Тој обезбедува пат со ниска отпорност за дисипација на токовите при грешки и ударни волни од молнии. Помага и во стабилизиранјето на напонот на системот и намалувањето на електромагнетната интерференција.

Електродите за земја можат да се направени од материјали како бакар, челик или цинциран железо, избрани поради нивната проводливост и одбрана против корозија. Големината, формата, должината и длабочината на електродот зависат од условите на почвата, оцена на ток и специфичната апликација на системот за земја.

Фактори кои влијаат на отпорноста на земја

Отпорноста на земјата главно зависи од резистивитетот на почвата помеѓу електродот и точката на нулт потенцијал (бесконечна земја). Резистивитетот на почвата е влијан од неколку фактори, како:

• Електричната проводливост на почвата, која е главно причинета од електролиза. Концентрацијата на вода, сол и други хемиски компоненти во почвата определува нивната проводливост. Влажната почва со висока содржина на сол има пониска резистивитет од сухата почва со ниска содржина на сол.

• Хемиската композиција на почвата, која влијае на нејзината pH вредност и корозивни својства. Кисела или алкална почва може да кородира електродите за земја и да го зголеми нивниот отпор.

• Големината на зрна, униформноста и упакувањето на честичките на почвата влијаат на нивната порозност и капацитетот за задржување на влага. Почвата со мали зрна, униформна распределба и компактно упакување има пониска резистивитет од почвата со големи зрна, нерегуларна распределба и слободно упакување.

• Температурата на почвата, која влијае на нејзината термичка експанзија и точка на замрзување. Висока температура може да зголеми проводливоста на почвата со зголемување на подвижноста на ионите. Ниски температури може да ја намалат проводливоста на почвата со замрзување на содржината на вода.

• Отпорноста на земјата исто така зависи од отпорноста на самите електроди и контактната отпорност помеѓу површината на електродот и почвата. Меѓутоа, овие фактори обично се пренебрегливи споредено со резистивитетот на почвата.

Мерење на отпорноста на земја

Постојат различни методи за мерење на отпорноста на земја на постојни системи. Некои од најчестите методи се:

Метод на паѓање на потенцијалот

Овој метод, исто така наречен 3-тачки или метод на паѓање на потенцијалот, бара два тест електрода (ток и потенцијал) и тестер за отпорност на земја. Електродот за ток се поставува на растојание од електродот за земја, соодветно на неговата длабочина. Електродот за потенцијал се поставува меѓу нив, надвор од нивните области на отпор. Тестерот инжектира известен ток преку електродот за ток и мери напонот помеѓу електродот за потенцијал и електродот за земја. Отпорноста на земјата се пресметува со користење на Охмов закон:

Каде R е отпорноста на земја, V е мерен напон, а I е инжектиран ток.

Овој метод е едноставен и точен, но бара да се одсечат сите поврзани со електродот за земја пред тестот.

Метод со зацепувач

Овој метод исто така е познат како тест со индуцирана фреквенција или метод без зацеп. Не бара никакви тест електроди или одсечување на поврзани со електродот за земја. Користи две зацепувачи кои се поставуваат околу постојниот електрод за земја. Еден зацепувач индуцира напон на електродот, а друг зацепувач мери токот кој протече низ него. Отпорноста на земјата се пресметува со користење на Охмов закон:

Каде R е отпорноста на земја, V е индуциран напон, а I е мерен ток.

Овој метод е удобен и брз, но бара паралелен мрежен систем со повеќе електроди.

Метод со прикачен електрод

Овој метод вклучува еден тест електрод (ток) и тестер за отпорност на земја. Електродот за ток се поврзува со електродот за земја со жица. Тестерот инжектира известен ток низ жицата и мери напонот помеѓу жицата и електродот за земја. Отпорноста на земјата се пресметува со користење на Охмов закон:

Каде R е отпорноста на земја, V е мерен напон, а I е инжектиран ток.

Овој метод не бара да се одсечат поврзани со електродот за земја, но бара добро контакт помеѓу жицата и електродот за ток.

Метод со триаголник

Овој метод користи три тест електрода (ток) распоредени во равнокрак триаголник околу постојниот електрод за земја. Тестерот за отпорност на земја инжектира известен ток низ секој пар тест електроди по ред и мери напонот помеѓу секој пар тест електроди по ред. Отпорноста на земјата се пресметува со користење на Кирхофови закони:

Каде R е отпорноста на земја, V_AB, V_BC, V_CA се мерените напони помеѓу секој пар тест електроди, а I е инжектиран ток.

Овој метод не бара да се одсечат поврзани со електродот за земја, но бара повеќе тест електроди од другите методи.

Метод со мртва земја

Овој метод користи два тест електрода (ток) поврзани во серија со тестер за отпорност на земја. Еден тест електрод се вметнува близу до постојниот електрод за земја, а друг тест електрод се вметнува далеку од него. Тестерот инжектира известен ток низ двата тест електрода во земјата и мери напонот помеѓу нив. Отпорноста на земјата се пресметува со користење на Охмов закон:

Каде R е отпорноста на земја, V е мерен напон, а I е инжектиран ток.

Овој метод не бара да се одсечат поврзани со постојниот електрод за земја, но бара многу долга жица помеѓу двата тест електрода.

Метод со нагиб

Овој метод користи еден тест електрод (потенцијал) и тестер за отпорност на земја. Електродот за потенцијал се поместува по права линија далеч од постојниот електрод за земја на регуларни интервали. Тестерот инжектира известен ток низ постојниот електрод за земја во земјата и мери напонот помеѓу него и електродот за потенцијал на секој интервал. Се црта граф на напонот спроти растојанието и се екстраполира за да се најде пресекот на оската на напонот. Отпорноста на земјата се пресметува со користење на Охмов закон:

Каде R е отпорноста на земја, V₀ е пресекот на оската на напонот, а I е инжектиран ток.

Овој метод не бара да се одсечат поврзани со постојниот електрод за земја, но бара да се помести електродот за потенцијал по права линија.

Подобрување на отпорноста на земја

Отпорноста на земјата може да се подобри со намалување на резистивитетот на почвата или зголемување на површината на електродот. Некои од најчестите начини за подобрување на отпорноста на земја се:

• Додавање на сол или други растворливи состојки околу електродот за да се зголеми проводливоста на почвата преку електролиза.

• Додавање на брашно или други состојки кои задржуват влага околу електродот за да се подржи почвата влажна цел година.

• Користење на повеќе електроди поврзани паралелно за да се зголеми вкупната површина во контакт со почвата.

• Користење на подолги или подлабоки електроди за да се стигне до нижни слоеви на почвата со пониска резистивитет.

• Користење на електроди со поголеми пресечни површини или холеви форми за да се намали отпорноста на електродот.

• Користење на електроди со специјални покривања или легури за да се предотврати корозијата и да се зголеми контактната отпорност.

Препорачливо е да се мери отпорноста на земја периодично (годишно или полугодишно) и да се предуземат потребни акции ако надмине желаната вредност за апликација.

Заклучок

Отпорноста на земјата е важен параметар за дизајнирање и одржување на системи за земја. Таа зависи од различни фактори како резистивитетот на почвата, големината, формата, длабочината, материјалот итн. Постојат различни методи за мерење на постојни системи, како метод на паѓање на потенцијалот, метод со зацепувач, метод со прикачен електрод, метод со триаголник, метод со мртва земја и метод со нагиб. 

Отпорноста на земјата може да се подобри со додавање на сол, брашно или други состојки околу електродите, користење на повеќе електроди, користење на подолги или подлабоки електроди, користење на поголеми или холеви електроди, или користење на специјални покривања или легури за електроди. Отпорноста на земјата треба да се мери периодично и да се одржува во прифатливи граница за безопасност и перформанси.