Jordmodstand: Definition, faktorer og målemetoder
Jordresistans defineres som den resistans, der ydes af jordeloden til strømfloden i jorden. Den kaldes også for resistans til jord eller jordresistans. Jordresistansen er en vigtig parameter for design og vedligeholdelse af jordforbindelser, da den påvirker sikkerheden og ydeevnen af elektriske installationer.
Hvad er en Jordelod?
En jordelod er en metalrod eller -plade, der er begravet i jorden og forbundet til jordterminalen i et elektrisk system. Den giver en lav-resistans vej for fejlstrømmer og lynnedslag til at dissipere i jorden. Det hjælper også med at stabilisere spændingen i systemet og reducere elektromagnetisk støj.
Jordeloden kan være lavet af kobber, stål, galvaniseret jern eller andre materialer med god ledningsevne og korrosionsbestandighed. Størrelsen, formen, længden og dybden af jordeloden afhænger af jordforhold, strømrating, og anvendelsen af jordforbindelsen.
Hvilke Faktorer Påvirker Jordresistansen?
Jordens resistans afhænger hovedsagelig af resistiviteten i jorden mellem eloden og nulpunktet (uendelig jord). Resistiviteten i jorden påvirkes af flere faktorer, såsom:
Den elektriske ledbane i jorden, som hovedsageligt skyldes elektrolyse. Koncentrationen af vand, salt og andre kemiske komponenter i jorden bestemmer dens ledbane. Fugtig jord med højt saltindhold har lavere resistivitet end tør jord med lavt saltindhold.
Den kemiske sammensætning af jorden, som påvirker dens pH-værdi og korrosionsegenskaber. Sur eller basisk jord kan korrodere jordeloderne og øge dens resistans.
Grainstørrelsen, uniformiteten og pakningen af jordpartikler påvirker dens porøsitet og fugtbevaringskapacitet. Fingrainede jord med uniform fordeling og kompakt pakning har lavere resistivitet end grovgrainede jord med uregelmæssig fordeling og løs pakning.
Temperaturen i jorden, som påvirker dens termiske udvidelse og frysepunkt. Høj temperatur kan øge jordens ledbane ved at øge dets ionmobilitet. Lave temperaturer kan reducere jordens ledbane ved at fryse dens vandindhold.
Jordens resistans afhænger også af elodens egen resistans og kontaktresistansen mellem elodens overflade og jorden. Disse faktorer er dog normalt ubetydelige i forhold til jordens resistivitet.
Hvordan Måles Jordresistansen?
Der findes forskellige metoder til at måle jordresistansen i eksisterende systemer. Nogle af de almindelige metoder er:
Fall of Potential Metode
Dette kaldes også 3-point metoden eller potential drop metoden. Den kræver to testeloder (strømelod og potentialelod) og en jordresistansmåler. Strømeloden indføres på en afstand fra den eksisterende jordelod til en dybde, der svarer til dens dybde. Potentialeloden indføres mellem dem på en passende afstand, så den er uden for deres sfærer af indflydelse (resistansområder). Måleren injicerer en kendt strøm gennem strømeloden og måler spændingen mellem potentialeloden og den eksisterende jordelod. Jordresistansen beregnes ved hjælp af Ohms lov:
Hvor R er jordresistansen, V er den målte spænding, og I er den injicerede strøm.
Denne metode er simpel og præcis, men kræver, at alle forbindelser til jordeloden frakobles før testen.
Clamp-On Metode
Dette kaldes også induceret frekvens test eller stakeless metode. Den kræver ingen testeloder eller frakobling af forbindelser til jordeloden. Den bruger to klammer, der placeres omkring den eksisterende jordelod. En klem inducerer en spænding til eloden, og en anden klem måler strømmen, der flyder igennem den. Jordresistansen beregnes ved hjælp af Ohms lov:
Hvor R er jordresistansen, V er den inducerede spænding, og I er den målte strøm.
Denne metode er bekvem og hurtig, men kræver et parallel jordnetværk med flere eloder.
Tilsluttet Rod Metode
Denne metode bruger en testelod (strømelod) og en jordresistansmåler. Strømeloden tilsluttes den eksisterende jordelod med en tråd. Måleren injicerer en kendt strøm gennem tråden og måler spændingen mellem tråden og den eksisterende jordelod. Jordresistansen beregnes ved hjælp af Ohms lov:
Hvor R er jordresistansen, V er den målte spænding, og I er den injicerede strøm.
Denne metode kræver ikke, at forbindelser til jordeloden frakobles, men kræver god kontakt mellem tråden og strømeloden.
Stjerne-Delta Metode
Denne metode bruger tre testeloder (strømeloder), der er arrangeret i en ligesidet trekant omkring den eksisterende jordelod. En jordresistansmåler injicerer en kendt strøm gennem hver par af testeloder i tur og måler spændingen mellem hver par af testeloder i tur. Jordresistansen beregnes ved hjælp af Kirchhoffs love:
Hvor R er jordresistansen, VAB, VBC, VCA er de målte spændinger mellem hver par af testeloder, og I er den injicerede strøm.
Denne metode kræver ikke, at forbindelser til jordeloden frakobles, men kræver flere testeloder end andre metoder.
Dead Earth Metode
Denne metode bruger to testeloder (strømeloder) forbundet i serie med en jordresistansmåler. En testelod indføres nær den eksisterende jordelod, og en anden testelod indføres langt væk fra den. Måleren injicerer en kendt strøm gennem begge testeloder ned i jorden og måler spændingen mellem dem. Jordresistansen beregnes ved hjælp af Ohms lov:
Hvor R er jordresistansen, V er den målte spænding, og I er den injicerede strøm.
Denne metode kræver ikke, at forbindelser til den eksisterende jordelod frakobles, men kræver en meget lang tråd mellem begge testeloder.
Slope Metode
Denne metode bruger en testelod (potentialelod) og en jordresistansmåler. Potentialeloden bevæges langs en ret linje væk fra den eksisterende jordelod med regelmæssige intervaller. Måleren injicerer en kendt strøm gennem den eksisterende jordelod ned i jorden og måler spændingen mellem den og potentialeloden ved hvert interval. En graf over spænding mod afstand tegnes og ekstrapoleres for at finde skæringen på spændingsaksen. Jordresistansen beregnes ved hjælp af Ohms lov:
