Šta je otpor Zemlje

Šta je otpornost zemlje?

Definicija otpornosti zemlje

Zemljani elektrod je metalna štapa ili ploča koja je zakopana u tlo i spojena na terminal zemlje električnog sistema. Pruža put sa niskom otpornosti za strujne greške i udarne talase da se rasprše u tlo. Takođe pomaže u stabilizaciji napona sistema i smanjenju elektromagnetskih interferencija.

Zemljani elektrodi mogu biti izrađeni od materijala poput bakra, čelika ili galvaniziranog željeza, izabranih zbog svoje provodljivosti i otpornosti na koroziiju. Veličina, oblik, dužina i dubina elektroda zavise od uslova tla, nominalne struje i specifične primene sustava zemljanja.

Faktori koji utiču na otpornost zemljanja

Otpornost zemlje uglavnom zavisi od rezistivnosti tla između elektroda i tačke nultog potencijala (beskonačna zemlja). Rezistivnost tla utiče na nekoliko faktora, kao što su:

• Električna provodljivost tla, koja je uglavnom posledica elektrolize. Koncentracija vode, soli i drugih hemijskih komponenti u tlu određuje njegovu provodljivost. Vlažno tlo sa visokim sadržajem soli ima nižu rezistivnost nego suho tlo sa niskim sadržajem soli.

• Hemijska sastava tla, koji utiče na njegovu pH vrednost i korozione osobine. Kiselik ili alkalin tlo može korozirati zemljane elektrode i povećati njihovu otpornost.

• Veličina zrna, uniformnost i pakovanje čestica tla utiču na njegovu poroznost i sposobnost zadržavanja vlage. Finograno tlo sa uniformnim raspodelom i kompaktnim pakovanjem ima nižu rezistivnost nego grubograno tlo sa neravnom raspodelom i laskavim pakovanjem.

• Temperatura tla, koja utiče na njegovu termalnu ekspanziju i tačku mrazne promene. Visoka temperatura može povećati provodljivost tla povećanjem mobilnosti jona. Niske temperature mogu smanjiti provodljivost tla zamrzavanjem njegove vodene sadržine.

• Otpornost zemlje takođe zavisi od otpornosti samog elektroda i kontaktne otpornosti između površine elektroda i tla. Međutim, ovi faktori su obično zanemarljivi u poređenju sa rezistivnošću tla.

Merenje otpornosti zemlje

Postoji mnogo metoda za merenje otpornosti zemlje na postojećim sistemima. Neke od najčešćih metoda su:

Metoda padanja potencijala

Ova metoda, takođe poznata kao 3-tačkasta ili metoda padanja potencijala, zahteva dva testna elektroda (struja i potencijal) i tester otpornosti zemlje. Elektrod struje postavlja se na rastojanje od zemljanih elektroda, u skladu sa njihovom dubinom. Elektrod potencijala postavlja se između njih, izvan područja njihove otpornosti. Tester ubacuje poznatu struju kroz elektrod struje i meri napon između elektroda potencijala i zemljanih elektroda. Otpornost zemlje se zatim izračunava koristeći Ohmov zakon:

Gdje je R otpornost zemlje, V mereni napon, a I ubačena struja.

Ova metoda je jednostavna i tačna, ali zahteva odspajanje svih veza sa zemljanim elektrodama pre testiranja.

Metoda klipsa

Ovo je takođe poznato kao testiranje indukovane frekvencije ili metoda bez kolaca. Ne zahteva nikakve testne elektrode ili odspajanje bilo kakvih veza sa zemljanim elektrodama. Koristi dva klipa koji se postavljaju oko postojećeg zemljanih elektroda. Jedan klip indukuje napon na elektrod, a drugi klip meri struju koja teče kroz njega. Otpornost zemlje se izračunava koristeći Ohmov zakon:

Gdje je R otpornost zemlje, V indukovani napon, a I merena struja.

Ova metoda je praktična i brza, ali zahteva paralelnu mrežu zemlje sa više elektroda.

Metoda priključenog štapa

Ova metoda uključuje jedan testni elektrod (elektrod struje) i tester otpornosti zemlje. Elektrod struje povezuje se sa zemljanim elektrodama vezom. Tester ubacuje poznatu struju kroz vezu i meri napon između veze i zemljanih elektroda. Otpornost zemlje se zatim izračunava koristeći Ohmov zakon:

Gdje je R otpornost zemlje, V mereni napon, a I ubačena struja.

Ova metoda ne zahteva odspajanje bilo kakvih veza sa zemljanim elektrodama, ali zahteva dobar kontakt između veze i elektroda struje.

Metoda zvezda-delta

Ova metoda koristi tri testna elektroda (elektrodi struje) raspoređena u ravnostrani trougao oko postojećeg zemljanih elektroda. Tester otpornosti zemlje ubacuje poznatu struju kroz svaki par testnih elektroda redom i meri napon između svakog para testnih elektroda redom. Otpornost zemlje se izračunava koristeći Kirchhoffove zakone:

Gdje je R otpornost zemlje, V_AB, V_BC, V_CA su mereni naponi između svakog para testnih elektroda, a I je ubačena struja.

Ova metoda ne zahteva odspajanje bilo kakvih veza sa zemljanim elektrodama, ali zahteva više testnih elektroda nego druge metode.

Metoda mrtve zemlje

Ova metoda koristi dva testna elektroda (elektrodi struje) povezana u seriju sa testerom otpornosti zemlje. Jedan testni elektrod ubacuje se blizu postojećeg zemljanih elektroda, a drugi testni elektrod ubacuje se daleko od njega. Tester ubacuje poznatu struju kroz oba testna elektroda u tlo i meri napon između njih. Otpornost zemlje se izračunava koristeći Ohmov zakon:

Gdje je R otpornost zemlje, V mereni napon, a I ubačena struja.

Ova metoda ne zahteva odspajanje bilo kakvih veza sa postojećim zemljanim elektrodama, ali zahteva vrlo dug vez između oba testna elektroda.

Metoda nagiba

Ova metoda koristi jedan testni elektrod (elektrod potencijala) i tester otpornosti zemlje. Elektrod potencijala pomiče se duž prave linije dalje od postojećeg zemljanih elektroda na redovitim intervalima. Tester ubacuje poznatu struju kroz postojeći zemljani elektrod u tlo i meri napon između njega i elektroda potencijala na svakom intervalu. Grafikon napona u odnosu na rastojanje crta se i ekstrapolira da bi se pronašao presjek na osi napona. Otpornost zemlje se izračunava koristeći Ohmov zakon:

Gdje je R otpornost zemlje, V₀ je presjek na osi napona, a I je ubačena struja.

Ova metoda ne zahteva odspajanje bilo kakvih veza sa postojećim zemljanim elektrodama, ali zahteva pomicanje elektroda potencijala duž prave linije.

Unapređenje otpornosti zemlje

Otpornost zemlje može se unaprediti smanjenjem rezistivnosti tla ili povećanjem površine elektroda. Neke od najčešćih načina za unapređenje otpornosti zemlje su:

• Dodavanje soli ili drugih toplih materija oko elektroda kako bi se povećala provodljivost tla elektrolizom.

• Dodavanje ugljena ili drugih materija koje zadržavaju vlagu oko elektroda kako bi se tlo održavalo vlažno tokom cele godine.

• Korišćenje više elektroda povezanih paralelno kako bi se povećala ukupna površina u kontaktu sa tlo