Hva er motstanden til jorden?

Hva er jordmotstand?

Definisjon av jordmotstand

En jordelektrod er en metallstang eller -plate som er begravet i jorda og koblet til jordterminalen i et elektrisk system. Den gir en lavmotstandsvei for feilstrømmer og lynnedslag for å dissipere seg i jorda. Den bidrar også til å stabilisere systemets spenning og redusere elektromagnetisk støy.

Jordelektroder kan lages av materialer som kobber, stål eller galvanisert jern, valgt for deres ledningskapasitet og korrosjonsbestandighet. Størrelsen, formen, lengden og dybden på elektroden avhenger av jordforhold, strømstyrke og den spesifikke bruken av jordsystemet.

Faktorer som påvirker jordmotstand

Jordens motstand henger hovedsakelig sammen med jordens resistivitet mellom elektroden og punktet med null potensial (uendelig jord). Jorden sin resistivitet påvirkes av flere faktorer, som:

• Jordens elektriske ledningskapasitet, som hovedsakelig skyldes elektrolyse. Koncentrasjonen av vann, salt og andre kjemiske komponenter i jorda bestemmer dens ledningskapasitet. Fuktig jord med høy saltinnhold har lavere resistivitet enn tørr jord med lavt saltinnhold.

• Jordens kjemiske sammensetning, som påvirker dens pH-verdi og korrosjonegenskaper. Saur eller basisk jord kan korrodere jordens elektroder og øke dens motstand.

• Kornstørrelse, uniformitet og pakking av jordpartikler påvirker dens porøsitet og fuktighetsbevaringsevne. Finmalte jord med uniform fordeling og kompakt pakking har lavere resistivitet enn grovmalte jord med uregelmessig fordeling og løs pakking.

• Jordens temperatur, som påvirker dens termiske ekspansjon og frysepunkt. Høy temperatur kan øke jordens ledningskapasitet ved å øke jonmobiliteten. Lave temperaturer kan redusere jordens ledningskapasitet ved å fryse vanninnholdet.

• Jordens motstand avhenger også av elektrodens egen motstand og kontaktmotstanden mellom elektrodens overflate og jorda. Disse faktorene er imidlertid vanligvis ubetydelige sammenlignet med jordens resistivitet.

Måling av jordmotstand

Det finnes ulike metoder for å måle jordmotstand i eksisterende systemer. Noen av de vanlige metodene er:

Metoden med fall av potensial

Denne metoden, også kalt 3-punktsmetoden eller potensialfallsmetoden, krever to testelektroder (strøm- og potensialelektroder) og en jordmotstandsmåler. Strømelektroden plasseres på en avstand fra jordelektroden, som samsvarer med dens dybde. Potensialelektroden plasseres mellom dem, utenfor deres motstandsområder. Måleren injiserer en kjent strøm gjennom strømelektroden og måler spenningen mellom potensiale- og jordelektroden. Jordmotstand beregnes deretter ved hjelp av Ohms lov:

Der R er jordmotstanden, V er den målte spenningen, og I er den injiserte strømmen.

Denne metoden er enkel og nøyaktig, men krever at alle koblinger til jordelektroden frakobles før testing.

Klemmet-metoden

Dette kalles også frekvensinduseringstesting eller metoden uten stav. Den krever ikke noen testelektroder eller frakobling av noen koblinger til jordelektroden. Den bruker to klemer som plasseres rundt den eksisterende jordelektroden. En klem induserer en spenning til elektroden, og en annen klem måler strømmen som flyter gjennom den. Jordmotstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:

Der R er jordmotstanden, V er den induerte spenningen, og I er den målte strømmen.

Denne metoden er praktisk og rask, men krever et parallelle jordnettverk med flere elektroder.

Tilknyttet stang-metoden

Denne metoden involverer en testelektrod (strømelektrod) og en jordmotstandsmåler. Strømelektroden kobles til jordelektroden med en tråd. Måleren injiserer en kjent strøm gjennom tråden og måler spenningen mellom tråden og jordelektroden. Jordmotstand beregnes deretter ved hjelp av Ohms lov:

Der R er jordmotstanden, V er den målte spenningen, og I er den injiserte strømmen.

Denne metoden krever ikke at noen koblinger til jordelektroden frakobles, men krever god kontakt mellom tråden og strømelektroden.

Stjerne-delta-metoden

Denne metoden bruker tre testelektroder (strømelektroder) plassert i en likesidet trekant rundt den eksisterende jordelektroden. En jordmotstandsmåler injiserer en kjent strøm gjennom hver par av testelektroder om gangen og måler spenningen mellom hver par av testelektroder om gangen. Jordmotstand beregnes ved hjelp av Kirchhoffs lover:

Der R er jordmotstanden, V_AB, V_BC, V_CA er de målte spenningene mellom hver par av testelektroder, og I er den injiserte strømmen.

Denne metoden krever ikke at noen koblinger til jordelektroden frakobles, men krever flere testelektroder enn andre metoder.

Død jord-metoden

Denne metoden bruker to testelektroder (strømelektroder) koblet i serie med en jordmotstandsmåler. En testelektrod settes nær den eksisterende jordelektroden, og en annen testelektrod settes langt unna den. Måleren injiserer en kjent strøm gjennom begge testelektroder i bakken og måler spenningen mellom dem. Jordmotstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:

Der R er jordmotstanden, V er den målte spenningen, og I er den injiserte strømmen.

Denne metoden krever ikke at noen koblinger til den eksisterende jordelektroden frakobles, men krever en veldig lang tråd mellom begge testelektroder.

Hellingsmetoden

Denne metoden bruker en testelektrod (potensialelektrod) og en jordmotstandsmåler. Potensialelektroden flyttes langs en rett linje unna den eksisterende jordelektroden med jevne mellomrom. Måleren injiserer en kjent strøm gjennom den eksisterende jordelektroden i bakken og måler spenningen mellom den og potensialelektroden ved hvert intervall. Et diagram over spenning mot avstand tegnes og ekstrapoleres for å finne skjæringen på spenningaksen. Jordmotstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:

Der R er jordmotstanden, V₀ er skjæringen på spenningaksen, og I er den injiserte strømmen.

Denne metoden krever ikke at noen koblinger til den eksisterende jordelektroden frakobles, men krever at potensialelektroden flyttes langs en rett linje.

Forbedring av jordmotstand

Jordmotstand kan forbedres ved å redusere jordens resistivitet eller øke elektrodens overflateareal. Noen av de vanlige måtene å forbedre jordmotstand er:

• Legge til salt eller andre løselige stoffer rundt elektroden for å øke jordens leitsevne ved elektrolyse.

• Legge til kol eller andre fuktighetsbevarende stoffer rundt elektroden for å holde jorda fuktig gjennom hele året.

• Bruke flere elektroder koblet parallelt for å øke det totale overflatearealet i kontakt med jorda.

• Bruke lengre eller dypere elektroder for å nå nedre lag av jord med lavere resistivitet.

• Bruke elektroder med større tværseksjon eller tomme former for å redusere elektrodens motstand.

• Bruke elektroder med spesielle belag eller legemer for å forebygge korrosjon og øke kontaktmotstand.

Det anbefales å måle jordmotstand periodisk (årlig eller halvårlig) og ta nødvendige tiltak hvis den overstiger ønsket verdi for applikasjonen.

Konklusjon

Jordmotstand er en viktig parameter for design og vedlikehold av jordsystemer. Den avhenger av ulike faktorer som jordens resistivitet, elektrodens størrelse, form, dybde, materiale osv. Det finnes ulike metoder for å måle den i eksisterende systemer, som fall av potensial-metoden, klemmet-metoden, tilknyttet stang-metoden, stjerne-delta-metoden, død jord-metoden og hellingsmetoden.

Jordmotstand kan forbedres ved å legge til salt, kol eller andre stoffer rundt elektroder, bruke flere elektroder, bruke lengre eller dypere elektroder, bruke større eller tomme elektroder, eller bruke spesielle belag eller legemer for elektroder. Jordmotstand bør måles periodisk og holdes innen akseptable grenser for sikkerhets- og ytelseskriterier.