Jordningsmetoder

Jordningsmetoder og jordningsmåtter

I elektriske systemer findes der flere jordningsmetoder, herunder lednings- eller båndjordning, stangjordning, rørjordning, pladejordning og jordning gennem vandforsyning. Af disse er rørjordning og pladejordning de mest anvendte, og de vil blive uddybet nedenfor.

Jordningsmåde

En jordningsmåde opbygges ved at forbinde flere stænger med kobberledere. Denne konfiguration reducerer effektivt den samlede jordningsmodstand og spiller en afgørende rolle i begrænsningen af jordpotentialet. Den er specielt velegnet til områder, hvor store fejlstrømme forventes. Når man designer en jordningsmåde, skal flere kritiske faktorer nøje overvejes:

Sikkerhedsovervejelser

Under en fejltilstand skal spændingsforskellen mellem jorden og jordoverfladen holdes på et niveau, der ikke udgør nogen fare for personer, der kan komme i kontakt med de ikke-strømførende ledekammer af det elektriske system. Dette sikrer sikkerheden for personale, der arbejder tæt på eller nær den elektriske installation.

Beskyttelsesrelæs drift

Jordningsmåtten skal være i stand til at håndtere ubrudte fejlstrømme, der er tilstrækkeligt store til at udløse beskyttelsesrelæet. En lav jordningsmodstand er afgørende for at tillade, at fejlstrømmen kan strømme frit gennem måtten, hvilket giver beskyttelsesrelæet mulighed for at reagere hurtigt og isolere den defekte del af det elektriske system.

Forebyggelse af dødsbringende strømme

Modstanden i jordningsmåtten skal nøje designes for at forhindre, at dødsbringende strømme går gennem en persons krop i tilfælde af uhensigtsmæssig kontakt med live dele. Dette er en fundamental sikkerhedsanordning for at beskytte menneskeliv.

Begrænsning af trinspænding

Designet af jordningsmåtten skal sikre, at trinspændingen - potentialets forskel mellem to punkter på jordoverfladen adskilt af en bestemt afstand - forbliver under den tilladte værdi. Denne tilladte værdi afhænger af forskellige faktorer, såsom jordens resistivitet og fejltilstandene, der er nødvendige for at isolere den defekte udstyr fra det live elektriske system. Ved at holde trinspændingen inden for sikre grænser, mindskes risikoen for elektrisk chok for personer, der går tæt på den jordede installation.

Jordningselektroder
En jordningselektrod refererer til enhver tråd, stang, rør, plade eller en kluster af ledere, der sættes ned i jorden, enten vandret eller lodret. I elektriske distributionsystemer er en almindelig form for jordningselektrod en stang, typisk på ca. 1 meter længde, der drives lodret ned i jorden. Dette simple, men effektive design hjælper med at etablere en pålidelig forbindelse mellem det elektriske system og jorden, hvilket faciliterer den sikre dissipation af fejlstrømme.

I modsætning hertil anvendes ofte en jordningsmåde i genererende understationer i stedet for at stole på individuelle stænger. En jordningsmåde består af flere ledere forbundet for at danne et netværk. Denne metode har flere fordele sammenlignet med brugen af enkelt elektroder. Den større overfladeareal og den forbundne natur af jordningsmåtten giver en lavere samlet modstand, hvilket gør, at den bedre kan håndtere højere fejlstrømme. Desuden hjælper det med at fordele det elektriske potentiale mere ligeligt over understationsområdet, hvilket mindsker risikoen for farlige trin- og berørings-spændinger, der kunne udgøre en trussel mod personale og udstyr.

Rørjordning
Blandt de forskellige jordningsmetoder, der er anvendelige under samme jord- og fugtighedsbetingelser, udmærker rørjordning sig som en af de mest udbredte og effektive systemer. I denne tilgang installeres et perforeret galvaniseret stål-rør, der opfylder godkendte specifikationer angående længde og diameter, lodret i jord, der forbliver permanent fugtig, som vist på den vedhæftede illustration.

Vælgelsen af rørets størrelse er en kritisk overvejelse, da den fastsættes af to primære faktorer: størrelsen på den strøm, som jordnings-systemet skal føre, og jordens egenskaber. Et større-diameter rør eller et længere rør kan være nødvendigt for at håndtere højere fejlstrømme, hvilket sikrer, at den elektriske ladning kan blive sikkert og effektivt dissiperet ned i jorden. Desuden har forskellige jordtyper forskellige elektriske resistiviteter; for eksempel kan jord med højere resistivitet kræve et større rør for at opnå den ønskede lav-resistans forbindelse med jorden. Dette omhyggelige størrelsesprocesser garanterer pålideligheden og sikkerheden af rørjordningssystemet, hvilket gør det til en foretrukken valgmulighed for en bred vifte af elektriske installationer.

For rørjordning dikterer standardpraksis specifikke dimensioner for jordningsrøret, der varierer ifølge jordbetingelser. Typisk bruges et rør med en diameter på 40 mm og en længde på 2,5 meter i almindelig jord. Imidlertid er et længere rør nødvendigt i tør og stenlagt jord for at sikre en effektiv forbindelse til jorden. Dybden, hvorved røret er begravet, er direkte relateret til jordens fugtighed, da en mere fugtig miljø fremmer bedre elektrisk ledningsevne.

I en typisk installation placeres røret på en dybde af 3,75 meter. For at forbedre dets ydeevne omsluttes bunden af røret med små stykker koksværk eller kul, placeret ca. 15 cm væk. Alternérende lag af koksværk og salt anvendes, der hver især har forskellige formål. Koksværket øger den effektive kontaktoverflade med jorden, mens saltet reducerer jordmodstanden, hvilket kollektivt optimere jordnings-systemets effektivitet.
Et andet rør med en diameter på 19 mm og en minimumslængde på 1,25 meter forbinder topen af det galvaniserede jern (GI) rør via en reducerende skjold. Dette sekundære rør spiller en afgørende rolle i at opretholde systemets funktionalitet, især under ugunstige vejrforhold.

Under sommermånederne falder jordens fugtindhold naturligt, hvilket fører til en stigning i jordmodstanden. For at imødegå dette bygges en cementbetonstruktur for at sikre en konstant vandsupply. For at opretholde en effektiv jordforbindelse hældes 3-4 spande vand gennem en trakt, der er monteret på 19 mm-diameter røret, som er forbundet til det hovedsagelige GI-rør. Jordeledningen, som kan være enten en GI-tråd eller en GI-båndledning med en tilstrækkelig tværsnit for at sikkert føre fejlstrømme, føres gennem et 12 mm-diameter GI-rør, der er begravet ca. 60 cm under jordoverfladen.
Pladejordning
Pladejordning indebærer at grave en jordningsplade ned i jorden. Pladen kan være lavet af enten kobber med dimensioner på 60 cm × 60 cm × 3 mm, eller galvaniseret jern med dimensioner på 60 cm × 60 cm × 6 mm. Pladen placeres vertikalt, med dens top på en dybde af ikke mindre end 3 meter fra jordoverfladen. Denne dybde er afgørende for at sikre en pålidelig elektrisk jordning, da den giver pladen mulighed for at oprette tilstrækkelig kontakt med jorden, hvilket facilitere den sikre dissipation af elektriske strømme i tilfælde af en fejl.

Pladejordning
Når pladejordning implementeres, indsættes jordningspladen i hjælpe-lag af koksværk og salt, med en minimumstydde på 15 cm for disse lag. Denne kombination hjælper med at reducere jordens resistivitet omkring pladen, hvilket forbedrer jordnings-systemets effektivitet. En jordeledning, lavet af enten galvaniseret jern (GI) eller kobber, fastgøres derefter solidt til jordningspladen ved hjælp af mutter og bolte. Trods kobbers superiore elektriske ledningsevne, anvendes kobberplader og -tråde sjældent til jordning på grund af deres betydeligt højere omkostninger sammenlignet med GI-alternativer. Dette kostnadseffektive aspekt gør GI-materialer til de foretrukne valgmuligheder for de fleste praktiske jordningsapplikationer.
Jordning gennem vandforsyning
Jordning gennem vandforsyningen er en anden metode til at etablere en elektrisk forbindelse til jorden. I denne tilgang forbinder en GI- eller kobbertråd til vandforsyningen. Forbindelsen sikres ved hjælp af stålbindeled, der er fastgjort til en kobberledning. Denne metode benytter det omfattende metalnetværk af vandforsyningsrør, der typisk har god kontakt med jorden, for at give en lav-resistans vej for elektrisk strøm i tilfælde af en fejl. Dog skal denne jordningsmetode overholde relevante sikkerhedsregler og installationskodeks for at sikre både elektrisk sikkerhed og integriteten af vandforsynings-systemet.

Vandrør er typisk konstrueret af metal og er begravet under jordoverfladen, hvilket effektivt etablerer en direkte forbindelse til jorden. I tilfælde af en fejl, kan strømmen, der går gennem det galvaniserede jern (GI) eller kobbertråd, der anvendes til jordning, kanals direkte ned i jorden gennem vandrøret. Dette giver en bekvem og ofte effektiv vej for at dissipere fejlstrømme, ved at udnytte vandrørets omfattende underjordiske netværk og dets inbyggede ledningsevne som en metalstruktur.