Metoder för jordning

Jordningsmetoder och jordningsmattor

I elektriska system finns det flera jordningsmetoder tillgängliga, inklusive tråd- eller bandjordning, stångjordning, rörsjordning, plåtjordning och jordning genom vattenledningar. Av dessa är rörsjordning och plåtjordning de mest vanligt förekommande, och de kommer att utforskas i detalj nedan.

Jordningsmatta

En jordningsmatta konstrueras genom att ansluta flera stänger med kopparledare. Denna konfiguration minskar effektivt den totala jordningsmotståndet och spelar en viktig roll för att begränsa markpotentialen. Den är särskilt lämplig för områden där stora felströmmar förväntas. När man utformar en jordningsmatta måste flera kritiska faktorer noggrant övervägas:

Säkerhetsöverväganden

Vid ett felfall måste spänningskillnaden mellan marken och markytan hållas på ett nivå som inte utgör något hot för personer som kan komma i kontakt med icke-strömförande ledande ytor i det elektriska systemet. Detta garanterar säkerheten för personal som arbetar runt eller nära den elektriska installationen.

Skyddsspelares funktion

Jordningsmattan bör kunna hantera oavbrutna felströmmar av tillräcklig storlek för att utlösa skyddsspelaren. Ett lågt markmotstånd är avgörande för att tillåta felströmmen att flyta fritt genom mattan, vilket möjliggör snabb fungering av skyddsspelaren och isolering av den defekta delen av det elektriska systemet.

Förhindra dödliga strömmar

Motståndet i jordningsmattan måste noggrant designas för att förhindra att dödliga strömmar går genom en persons kropp vid oavsiktlig kontakt med livsfarliga delar. Detta är en grundläggande säkerhetskrav för att skydda människoliv.

Begränsning av stegspänning

Designen av jordningsmattan bör säkerställa att stegspänningen - potentialskillnaden mellan två punkter på markytan en viss avstånd från varandra - förblir under den tillåtna värdet. Detta tillåtna värde beror på olika faktorer, såsom jordens resistivitet och felförhållanden som krävs för att isolera den defekta utrustningen från det levande elektriska systemet. Genom att hålla stegspänningen inom säkra gränser minimeras risken för elektrisk chock för personer som går nära den jordade installationen.

Jordningselektroder
En jordningselektrod hänvisar till valfri tråd, stång, rör, plåt eller kluster av ledare som sätts ner i marken, antingen horisontellt eller vertikalt. I elfördelningsystem är en vanlig form av jordningseloden en stång, normalt runt 1 meter lång, som drivs vertikalt ner i marken. Denna enkla men effektiva design hjälper till att etablera en tillförlitlig anslutning mellan det elektriska systemet och jorden, vilket underlättar den säkra avledningen av felströmmar.

I motsats till detta använder man ofta en jordningsmatta i genererande understationer istället för att lita på enskilda stänger. En jordningsmatta består av flera ledare som är sammanbundna för att forma ett nätverk. Denna metod erbjuder flera fördelar jämfört med användandet av enskilda elektroder. Den större ytan och det sammanlänkade sättet hos jordningsmattan ger lägre totalt motstånd, vilket gör att den kan hantera högre felströmmar mer effektivt. Dessutom hjälper det till att sprida det elektriska potentialen mer jämnt över understationsområdet, vilket minskar risken för farliga steg- och beröringspåsar som kan utgöra ett hot mot personal och utrustning.

Rörsjordning
Bland de olika jordningsmetoder som är tillämpliga under samma jord- och fuktighetsvillkor, står rörsjordning ut som en av de mest vanliga och effektiva systemen. I denna metod installeras ett perforerat galvaniserat stålrörsvertikalt i jord som är permanent fuktig, som visas i den bifogade illustrationen.

Val av rörets storlek är en kritisk övervägande, eftersom det bestäms av två huvudfaktorer: strömmens magnitud som jordningssystemet behöver leda och jordens egenskaper. Ett rör med större diameter eller längre rör kan krävas för att hantera högre felströmmar, vilket säkerställer att den elektriska laddningen kan avledas säkert och effektivt till jorden. Dessutom har olika jordtyper olika elektriska resistiviteter; till exempel kan jord med högre resistivitet kräva ett större rör för att uppnå den önskade låg-motståndsanslutningen till jorden. Denna noggranna storleksprocess garanterar tillförlitligheten och säkerheten i rörsjordningssystemet, vilket gör det till ett föredraget val för en mängd olika elektriska installationer.

För rörsjordning anger standardpraxis specifika dimensioner för jordningsröret, vilka varierar beroende på jordförhållanden. Vanligtvis används i vanlig jord ett rör med en diameter på 40 mm och en längd på 2,5 meter. Men i torr och bergig jord krävs ett längre rör för att säkerställa en effektiv anslutning till jorden. Djupet där röret sätts ner är direkt relaterat till jordens fuktinnehåll, eftersom en mer fuktig miljö främjar bättre elektrisk ledning.

I en typisk installation placeras röret på en djupthet av 3,75 meter. För att förbättra dess prestanda omges botten av röret av små bitar kol eller kol, placerade ungefär 15 cm bort. Alternativa lager av kol och salt används, vilka har olika syften. Kol ökar den effektiva kontaktytan med jorden, medan salt minskar jordmotståndet, tillsammans optimerar effektiviteten i jordningssystemet.
Ett ytterligare rör, med en diameter på 19 mm och en minimilängd på 1,25 meter, är anslutet till toppen av det galvaniserade järn (GI) röret via en reducerande socket. Detta sekundära rör spelar en viktig roll för att bibehålla systemets funktionalitet, särskilt under olycksfallsväder.

Under sommarmånaderna minskar fuktinnehållet i jorden naturligt, vilket leder till en ökning av jordmotståndet. För att motverka detta byggs en cementbetongkonstruktion för att säkerställa en konstant vattenförsörjning. För att bibehålla en effektiv jordanslutning hälles 3-4 hinkar vatten genom en tunn som är ansluten till 19 mm-diameter röret, som är anslutet till det huvudsakliga GI-röret. Jordsladden, som kan vara antingen en GI-tråd eller en GI-strips med tillräcklig tvärsnitt för att säkert bära felströmmar, körs genom ett 12-mm-diameter GI-rör som är begravt ungefär 60 cm under markytan.
Plåtjordning
Plåtjordning innebär att en jordningsplåt begrävs i marken. Plåten kan vara gjord av antingen koppar, med mått 60 cm × 60 cm × 3 mm, eller galvaniserat järn, med mått 60 cm × 60 cm × 6 mm. Plåten placeras vertikalt, med dess topp på en djupthet av minst 3 meter från markytan. Denna djupthet är kritisk för att säkerställa en tillförlitlig elektrisk jordning, eftersom den gör att plåten får tillräcklig kontakt med jorden, vilket underlättar den säkra avledningen av elektriska strömmar vid ett felfall.

Plåtjordning
När plåtjordning implementeras infogas jordningsplåten i hjälpmaterial av kol och salt, med en minsta tjocklek på 15 cm för dessa lager. Denna kombination hjälper till att minska jordresistiviteten runt plåten, vilket förbättrar effektiviteten i jordningssystemet. En jordsladd, gjord av antingen galvaniserat järn (GI) eller koppar, fastnås sedan ordentligt till jordningsplåten med mutter och skruv. Trots koppars överlägsna elektriska ledningsförmåga används kopparplåtar och -trådar sällan för jordning på grund av deras betydligt högre kostnad jämfört med GI-alternativ. Denna kostnadseffektivitet gör GI-material till det föredragna valet för de flesta praktiska jordningsapplikationer.
Jordning genom vattenledningar
Jordning genom vattenledningar är en annan metod för att etablera en elektrisk anslutning till jorden. I denna metod ansluts en GI- eller koppartråd till vattenledningarna. Anslutningen säkras med stålbindetråd, som fastnar till en kopparledare. Denna metod utnyttjar det omfattande metallnätverket av vattenledningar, som vanligtvis har god kontakt med jorden, för att ge en låg-motståndsban för elektrisk ström vid ett felfall. Dock måste denna jordningsmetod följa relevanta säkerhetsregler och rörsystemskoder för att säkerställa både elektrisk säkerhet och integriteten i vattenförsörjningssystemet.

Vattenrör är vanligtvis tillverkade av metall och är begravda under markytan, vilket effektivt etablerar en direkt anslutning till jorden. Vid ett felfall dirigeras strömmen som går genom den galvaniserade järn (GI) eller koppartråd som används för jordning direkt in i jorden via vattenrören. Detta ger en bekväm och ofta effektiv väg för att avleda felströmmar, genom att utnyttja vattenrörens omfattande underjordiska nätverk och dess inhämtade ledningsförmåga som en metallstruktur.