Jordemetoder

Jordemetoder og jordemater

I elektriske systemer er det flere jordemetoder tilgjengelige, inkludert jording med ledning eller bånd, stangjording, rørjording, plategjording og jording gjennom vannledninger. Av disse er rørjording og plategjording de mest vanlig brukte, og de vil bli utforsket i detalj nedenfor.

Jordemat

En jordemat konstrueres ved å koble sammen flere stanger med kobberledere. Denne konfigurasjonen reduserer effektivt den totale jordelektriske motstanden og spiller en viktig rolle i å begrense jordpotensialet. Den er spesielt egnet for områder der store feilstrømmer forventes. Når man designer en jordemat, må flere kritiske faktorer overveies nøye:

Sikkerhetsvurderinger

Under en feilsituasjon må spenningforskjellen mellom jorden og overflaten av jorden holdes på et nivå som ikke utgjør noen fare for personer som kan komme i kontakt med ikke-strømbærende ledekantflater i elektriske systemer. Dette sikrer sikkerheten for personell som jobber rundt eller nær elektrisk installasjon.

Funksjon av beskyttelsesrelé

Jordematet må være i stand til å håndtere ubrudte feilstrømmer som er store nok til å utløse beskyttelsesreléet. En lav jordmotstand er essensiell for å la feilstrømmen flyte fritt gjennom matet, slik at beskyttelsesreléet kan reagere raskt og isolere den defekte delen av elektriske systemet.

Forhindring av dødsfallende strømmer

Motstanden til jordematet må designes sorgfalt for å forhindre at dødsfallende strømmer flyter gjennom en persons kropp ved uhellsmessig kontakt med live deler. Dette er et grunnleggende sikkerhetskrav for å beskytte menneskeliv.

Begrensning av trinnspenning

Designet av jordematet skal sikre at trinnspenningen - potensialforskjellen mellom to punkter på jordoverflaten et gitt avstand fra hverandre - forbli under tillatte verdier. Denne tillatte verdien avhenger av ulike faktorer, som jordens resistivitet og feilsituasjoner nødvendige for å isolere defekt utstyr fra det live elektriske systemet. Ved å holde trinnspenningen innen sikre grenser, minimeres risikoen for elektrisk sjokk for personer som går nær den jordede installasjonen.

Jordelektroder
En jordelektrod refererer til enhver ledning, stang, rør, plate eller klase med leder som settes ned i jorden, enten horisontalt eller vertikalt. I elektriske distribusjonssystemer er en vanlig form for jordelektrod en stang, typisk på omtrent 1 meter i lengde, som drives vertikalt ned i jorden. Dette enkle, men effektive designet hjelper til å etablere en pålitelig forbindelse mellom elektriske systemet og jorden, og fremmer trygg dissipasjon av feilstrømmer.

I motsetning til dette, brukes ofte en jordemat i genererende delstasjoner i stedet for å stole på enkeltstående staver. En jordemat består av flere leder som er koblet sammen for å danne et nettverk. Denne metoden gir flere fordeler sammenlignet med bruk av enkle elektroder. Den større overflatearealet og den sammenkoblete naturen til jordematet gir lavere total motstand, noe som gjør at den kan håndtere høyere feilstrømmer mer effektivt. I tillegg bidrar det til å fordele elektrisk potensial mer jevnt over delstasjonens areal, noe som reduserer risikoen for farlige trinn- og berøringsspenninger som kan utgjøre en trussel mot personell og utstyr.

Rørjording
Blant de ulike jordemetodene som er anvendbare under samme jord- og fuktighetsforhold, står rørjording ut som en av de mest forekommande og effektive systemene. I denne metoden settes et perforert galvanisert stål-rør, som samsvarer med godkjente spesifikasjoner angående lengde og diameter, vertikalt ned i jord som forblir permanent fukt, som vist i den følgende illustrasjonen.

Valget av rørets størrelse er en kritisk vurdering, da det fastsettes av to primære faktorer: strømmens størrelse som jordesystemet må lede, og jordens egenskaper. Et rør med større diameter eller lengre rør kan være nødvendig for å håndtere høyere feilstrømmer, slik at elektrisk ladning kan bli trygt og effektivt dissipert ned i jorden. I tillegg har ulike jordtyper ulik elektrisk resistivitet; for eksempel kan jord med høy resistivitet kreve et større rør for å oppnå den ønskede lav-motstandsforbindelsen med jorden. Denne omhyggelige størrelsingsprosessen garanterer rørjordesystemets pålitelighet og sikkerhet, noe som gjør det til et foretrukket valg for en rekke elektriske installasjoner.

For rørjording, dikterer standardpraksis spesifikke dimensjoner for jorderøret, som varierer etter jordforhold. Typisk brukes et rør med diameter på 40 mm og lengde på 2,5 meter i vanlig jord. Men i tørr og steinete jord er et lengre rør nødvendig for å sikre en effektiv forbindelse til jorden. Dybden røret er begravd i er direkte relatert til fuktinnholdet i jorden, da en mer fuktig miljø fremmer bedre elektrisk ledningsevne.

I en typisk installasjon plasseres røret i en dybde på 3,75 meter. For å forbedre dens ytelse, blir bunnen av røret omgitt av små kuler av kokskull eller trekkull, plassert ca. 15 cm unna. Alternativende lag av kokskull og salt brukes, som har forskjellige funksjoner. Kokskullen øker den effektive kontaktoverflaten med jorden, mens saltet reduserer jordmotstanden, og sammen optimerer de effekten av jordesystemet.
Et ekstra rør, med diameter på 19 mm og minimumslengde på 1,25 meter, kobles til toppen av det galvaniserte jern (GI)-røret via en reduserende sokkel. Dette sekundære røret spiller en viktig rolle i å opprettholde systemets funksjonalitet, spesielt under ugunstige værbetingelser.

Under sommermåneder naturligvis minker fuktinnholdet i jorden, noe som fører til en økning i jordmotstanden. For å motvirke dette, bygges en betongkonstruksjon for å sikre en konsekvent vannforsyning. For å opprettholde en effektiv jordeforbindelse, hylles 3 til 4 bøkker med vann gjennom en funnell koblet til 19 mm-diameter røret, som er koblet til hoved-GI-røret. Jordeledningen, som kan være enten en GI-ledning eller en GI-ledningsstripe med tilstrekkelig tverrsnitt for å trygt lede feilstrømmer, kjøres gjennom et 12 mm-diameter GI-rør begravet ca. 60 cm under jordoverflaten.
Plategjording
Plategjording innebærer at en jordeplate begravs ned i jorden. Platen kan være laget av enten kobber, med mål på 60 cm × 60 cm × 3 mm, eller galvanisert jern, med mål på 60 cm × 60 cm × 6 mm. Platen plasseres vertikalt, med toppen på en dybde på ikke mindre enn 3 meter fra jordoverflaten. Denne dybden er kritisk for å sikre en pålitelig elektrisk jording, da det lar platen få tilstrekkelig kontakt med jorden, og fremmer trygg dissipasjon av elektriske strømmer i tilfelle en feil.

Plategjording
Når man implementerer plategjording, settes jordeplaten ned i hjelpelag av kokskull og salt, med en minimumstykkelse på 15 cm for disse lagene. Denne kombinasjonen bidrar til å redusere jordens resistivitet rundt platen, og forbedrer effektiviteten av jordesystemet. En jordeledning, laget av enten galvanisert jern (GI) eller kobber, kobles deretter fast til jordeplaten ved hjelp av mutter og skruer. Til tross for kobbers superiøre elektriske ledningsevne, brukes ikke kobberplater og -ledninger vanligvis for jording på grunn av deres betydelig høyere kostnad sammenlignet med GI-alternativer. Denne kostnadseffektiviteten gjør GI-materialer til det foretrukne valget for de fleste praktiske jordingsapplikasjoner.
Jording gjennom vannledninger
Jording gjennom vannledninger er en annen metode for å etablere en elektrisk forbindelse til jorden. I denne metoden kobles en GI- eller kobberledning til vannledningen. Forbindelsen sikres ved hjelp av stålbindeledning, som festes til en kobberledning. Denne metoden utnytter det omfattende metallnettverket av vannledninger, som vanligvis har godt kontakt med jorden, for å gi en lav-motstandsvei for elektrisk strøm i tilfelle en feil. Imidlertid må denne jordemetoden overholde relevante sikkerhetsregler og rørleggingskoder for å sikre både elektrisk sikkerhet og integriteten av vannforsyningssystemet.

Vannrør er typisk konstruert av metall og er begravet under jordoverflaten, noe som effektivt etablerer en direkte forbindelse til jorden. I tilfelle en feil, flyter strømmen som går gjennom det galvaniserte jern (GI)- eller kobberledningen som brukes for jording, direkte ned i jorden gjennom vannrøret. Dette gir en praktisk og ofte effektiv vei for å dissipere feilstrømmer, ved å utnytte vannrørets omfattende undergrunnsnettverk og dens innebygde ledningsevne som et metallstruktur.