Vad är jordens resistans?

Vad är jordmotståndet?

Definition av jordmotstånd

En jordelod är en metallstav eller platta som är begravd i marken och ansluten till jordterminalen i ett elektriskt system. Den ger en låg-motståndsström för felströmmar och blixtningspåslag att utsläppas i marken. Den hjälper också till att stabilisera systemets spänning och minska elektromagnetisk störning.

Jordeloder kan tillverkas av material som koppar, stål eller zinkbelagt järn, valda för deras ledningsförmåga och korrosionsbeständighet. Storlek, form, längd och djup på eloden beror på markförhållanden, strömstyrka och den specifika tillämpningen av jordningssystemet.

Faktorer som påverkar jordmotstånd

Jordens motstånd beror huvudsakligen på resistiviteten i marken mellan eloden och punkten med nollpotential (oändlig jord). Resistiviteten i marken påverkas av flera faktorer, såsom:

• Markens elektriska ledningsförmåga, vilket främst beror på elektrolys. Koncentrationen av vatten, salt och andra kemiska ämnen i marken bestämmer dess ledningsförmåga. Fuktig mark med högt saltinnehåll har lägre resistivitet än torr mark med lågt saltinnehåll.

• Markens kemiska sammansättning, vilket påverkar dess pH-värde och korrosionegenskaper. Surt eller alkalisk mark kan rosta jordeloderna och öka dess motstånd.

• Kornstorleken, jämnheten och packningen av markpartiklar påverkar dess porositet och fukthållande kapacitet. Fingrainig mark med jämn fördelning och kompakt packning har lägre resistivitet än grovgrainig mark med oregelbunden fördelning och lös packning.

• Markens temperatur, vilket påverkar dess termiska expansion och fryspunkt. Hög temperatur kan öka markens ledningsförmåga genom att öka jonernas rörlighet. Låga temperaturer kan minska markens ledningsförmåga genom att frysa dess vatteninnehåll.

• Jordens motstånd beror också på elodens egen motstånd och kontaktmotståndet mellan elodens yta och marken. Dessa faktorer är dock vanligtvis försumbara jämfört med markresistiviteten.

Mätning av jordmotstånd

Det finns olika metoder för att mäta jordmotstånd i befintliga system. Några av de vanliga metoderna är:

Potentialfallsmetoden

Denna metod, även kallad 3-punktsmetoden eller potentialfallsmetoden, kräver två testeloder (ströms- och potentialelod) och en jordmotstånds-testare. Strömeloden placeras på en viss avstånd från jordeloden, motsvarande dess djup. Potentialeloden placeras mellan dem, utanför deras motståndsområden. Testaren matar in en känd ström genom strömeloden och mäter spänningen mellan potential- och jordeloden. Jordmotståndet beräknas sedan med Ohms lag:

Där R är jordmotståndet, V är den mätta spänningen och I är den matade in strömmen.

Denna metod är enkel och noggrann men kräver att alla anslutningar till jordeloden kopplas ifrån innan testet utförs.

Klampanslutningsmetoden

Denna metod är också känd som inducerad frekvensprovning eller stakeless-metoden. Den kräver inga testeloder eller att koppla ifrån några anslutningar till jordeloden. Den använder två klammar som placeras runt den befintliga jordeloden. En klamm induserar en spänning till eloden och en annan klamm mäter strömmen som passerar genom den. Jordmotståndet beräknas med Ohms lag:

Där R är jordmotståndet, V är den inducerade spänningen och I är den mätta strömmen.

Denna metod är bekväm och snabb men kräver ett parallellt jordnät med flera eloder.

Bifogad stavmetod

Denna metod innefattar en testelod (strömelod) och en jordmotstånds-testare. Strömeloden är ansluten till jordeloden med en tråd. Testaren matar in en känd ström genom tråden och mäter spänningen mellan tråden och jordeloden. Jordmotståndet beräknas sedan med Ohms lag:

Där R är jordmotståndet, V är den mätta spänningen och I är den matade in strömmen.

Denna metod kräver inte att koppla ifrån några anslutningar till jordeloden men kräver god kontakt mellan tråden och strömeloden.

Stjärn-deltametoden

Denna metod använder tre testeloder (strömeloder) arrangerade i en likbent triangel runt den befintliga jordeloden. En jordmotstånds-testare matar in en känd ström genom varje par testeloder i tur och ordning och mäter spänningen mellan varje par testeloder i tur och ordning. Jordmotståndet beräknas med Kirchhoffs lagar:

Där R är jordmotståndet, V_AB, V_BC, V_CA är de mätta spänningarna mellan varje par testeloder, och I är den matade in strömmen.

Denna metod kräver inte att koppla ifrån några anslutningar till jordeloden men kräver fler testeloder än andra metoder.

Död jordmetod

Denna metod använder två testeloder (strömeloder) anslutna i serie med en jordmotstånds-testare. En testelod införs nära den befintliga jordeloden, och en annan testelod införs långt borta från den. Testaren matar in en känd ström genom båda testeloderna in i marken och mäter spänningen mellan dem. Jordmotståndet beräknas sedan med Ohms lag:

Där R är jordmotståndet, V är den mätta spänningen och I är den matade in strömmen.

Denna metod kräver inte att koppla ifrån några anslutningar till den befintliga jordeloden men kräver en mycket lång tråd mellan båda testeloderna.

Lutningsmetoden

Denna metod använder en testelod (potentialelod) och en jordmotstånds-testare. Potentialeloden flyttas längs en rak linje bort från den befintliga jordeloden med regelbundna intervall. Testaren matar in en känd ström genom den befintliga jordeloden in i marken och mäter spänningen mellan den och potentialeloden vid varje intervall. Ett diagram över spänning mot avstånd ritas och extrapoleras för att hitta skärningen på spänningsaxeln. Jordmotståndet beräknas med Ohms lag:

Där R är jordmotståndet, V₀ är skärningen på spänningsaxeln och I är den matade in strömmen.

Denna metod kräver inte att koppla ifrån några anslutningar till den befintliga jordeloden men kräver att flytta potentialeloden längs en rak linje.

Förbättring av jordmotstånd

Jordmotståndet kan förbättras genom att minska markens resistivitet eller öka elodens ytarea. Några vanliga sätt att förbättra jordmotståndet är:

• Att lägga till salt eller andra lösliga ämnen runt eloden för att öka markens ledningsförmåga genom elektrolys.

• Att lägga till kol eller andra fukthållande ämnen runt eloden för att hålla marken fuktig hela året.

• Att använda flera eloder anslutna parallellt för att öka den totala ytarean i kontakt med marken.

• Att använda längre eller djupare eloder för att nå lägre marklager med lägre resistivitet.

• Att använda eloder med större tvärsnitt eller hohla former för att minska elodens motstånd.

• Att använda eloder med specialbehandlingsbeläggningar eller legningar för att förhindra rost och öka kontaktmotståndet.

Det rekommenderas att mäta jordmotstånd periodiskt (årligen eller halvårligen) och vidta nödvändiga åtgärder om det överstiger det önskade värdet för tillämpningen.

Slutsats

Jordmotstånd är en viktig parameter för design och underhåll av jordningssystem. Det beror på olika faktorer som markens resistivitet, elodens storlek, form, djup, material, osv. Det finns olika metoder för att mäta det i befintliga system, som potentialfallsmetoden, klampanslutningsmetoden, bifogad stavmetod, stjärn-deltametoden, död jordmetod och lutningsmetoden.

Jordmotståndet kan förbättras genom att lägga till salt, kol eller andra ämnen runt eloderna, använda flera eloder, använda längre eller djupare eloder, använda större eller hohla eloder, eller använda specialbehandlingsbeläggningar eller legningar för eloderna. Jordmotstånd bör mätas periodiskt och hållas inom acceptabla gränser av säkerhetsskäl och prestandaskäl.