Odpornost země: Definice, faktory a metody měření

Odpor Země se definuje jako odpor nabízený zemním elektrodou toku elektrického proudu do země. Je také známý jako odpor k zemi nebo zemní odpor. Odpor Země je důležitý parametr pro návrh a údržbu zemnících systémů, protože ovlivňuje bezpečnost a výkon elektrických instalací.

Co je zemní elektroda?

Zemní elektroda je kovový tyč nebo deska, která je zakopaná do půdy a spojena s zemním terminálem elektrického systému. Poskytuje nízkoodporovou cestu pro proudy při poruchách a bleskové nárazy, aby se rozptýlily do země. Také pomáhá stabilizovat napětí systému a snižovat elektromagnetické rušení.

Zemní elektroda může být vyrobena z mosazu, oceli, galvanizované železnice nebo jiných materiálů s dobrými vlastnostmi vodivosti a odolnosti proti korozi. Velikost, tvar, délka a hloubka zemní elektrody závisí na podmínkách půdy, toku proudu a použití zemnícího systému.

Jaké jsou faktory, které ovlivňují odpor Země?

Odpor Země závisí především na odporu půdy mezi elektrodou a bodem nulového potenciálu (nekonečná země). Odpor půdy je ovlivněn několika faktory, jako jsou:

• Elektrická vodivost půdy, která je především způsobena elektrolýzou. Koncentrace vody, soli a dalších chemických složek v půdě určuje její vodivost. Mokrá půda s vysokým obsahem soli má nižší odpor než suchá půda s nízkým obsahem soli.

• Chemické složení půdy, které ovlivňuje její pH hodnotu a vlastnosti koroze. Kyselá nebo zásaditá půda může korozovat zemní elektrody a zvýšit jejich odpor.

• Velikost, rovnoměrnost a usazení částic půdy ovlivňují její porozitu a schopnost udržovat vlhkost. Jemnozrná půda s rovnoměrným rozložením a kompaktním usazením má nižší odpor než hrubozrná půda s nerovnoměrným rozložením a volným usazením.

• Teplota půdy, která ovlivňuje její tepelnou expanzi a bod mrazu. Vysoká teplota může zvýšit vodivost půdy zvyšováním mobility iontů. Nízké teploty mohou snížit vodivost půdy zmrazením její vodního obsahu.

Odpor Země závisí také na odporu samotné elektrody a kontaktním odporu mezi povrchem elektrody a půdou. Tyto faktory jsou však obvykle zanedbatelné ve srovnání s odporom půdy.

Jak měřit odpor Země?

Existuje několik metod, jak měřit odpor Země na existujících systémech. Některé z běžných metod jsou:

Metoda poklesu potenciálu

Tato metoda je také známá jako 3-bodová metoda nebo metoda poklesu potenciálu. Vyžaduje dvě testovací elektrody (elektroda proudu a potenciální elektroda) a tester odporu Země. Elektroda proudu je vložena na vzdálenost od stávající zemní elektrody do hloubky stejné jako její hloubka. Potenciální elektroda je vložena mezi nimi na vhodnou vzdálenost, aby byla mimo jejich sféry vlivu (oblasti odporu). Tester vstřikuje známý proud přes elektrodu proudu a měří napětí mezi potenciální elektrodou a stávající zemní elektrodou. Odpor Země se vypočítá pomocí Ohmova zákona:

Kde R je odpor Země, V je změřené napětí a I je vstřiknutý proud.

Tato metoda je jednoduchá a přesná, ale vyžaduje odpojení všech spojení ke zemní elektrodě před testem.

Metoda kleští

Tato metoda je také známá jako indukované frekvence testování nebo metoda bez kolíků. Nevyžaduje žádné testovací elektrody nebo odpojení jakýchkoli spojení ke zemní elektrodě. Používá dvě kleště, které jsou umístěny kolem stávající zemní elektrody. Jedna kleště indukuje napětí na elektrodu a druhá kleště měří proud, který tudy prochází. Odpor Země se vypočítá pomocí Ohmova zákona:

Kde R je odpor Země, V je indukované napětí a I je změřený proud.

Tato metoda je pohodlná a rychlá, ale vyžaduje paralelní zemní síť s více elektrodami.

Metoda připojené tyče

Tato metoda používá jednu testovací elektrodu (elektrodu proudu) a tester odporu Země. Elektroda proudu je připojena ke stávající zemní elektrodě drátem. Tester vstřikuje známý proud přes drát a měří napětí mezi drátem a stávající zemní elektrodou. Odpor Země se vypočítá pomocí Ohmova zákona:

Kde R je odpor Země, V je změřené napětí a I je vstřiknutý proud.

Tato metoda nevyžaduje odpojení žádných spojení ke zemní elektrodě, ale vyžaduje dobrý kontakt mezi drátem a elektrodou proudu.

Hvězdicová-deltová metoda

Tato metoda používá tři testovací elektrody (elektrody proudu) uspořádané v rovnostranném trojúhelníku okolo stávající zemní elektrody. Tester odporu Země vstřikuje známý proud postupně přes každou dvojici testovacích elektrod a měří napětí postupně mezi každou dvojicí testovacích elektrod. Odpor Země se vypočítá pomocí Kirchhoffových zákonů:

Kde R je odpor Země, V_AB, V_BC, V_CA jsou změřená napětí mezi každou dvojicí testovacích elektrod a I je vstřiknutý proud.

Tato metoda nevyžaduje odpojení žádných spojení ke zemní elektrodě, ale vyžaduje více testovacích elektrod než jiné metody.

Metoda mrtvé Země

Tato metoda používá dvě testovací elektrody (elektrody proudu) spojené v řadu s testerem odporu Země. Jedna testovací elektroda je vložena blízko stávající zemní elektrody a druhá testovací elektroda je vložena daleko od ní. Tester vstřikuje známý proud přes obě testovací elektrody do země a měří napětí mezi nimi. Odpor Země se vypočítá pomocí Ohmova zákona:

Kde R je odpor Země, V je změřené napětí a I je vstřiknutý proud.

Tato metoda nevyžaduje odpojení žádných spojení ke stávající zemní elektrodě, ale vyžaduje velmi dlouhý drát mezi oběma testovacími elektrodami.

Daruji