Pagtutol sa Lupa: Paglalarawan Mga Factor, at Paraan ng Pagsukat

Ang resistance ng Earth ay inilalarawan bilang ang resistance na ibinibigay ng earth electrode sa pagtakbo ng kuryente papunta sa lupa. Kilala rin ito bilang resistance sa earth o ground resistance. Ang resistance ng Earth ay isang mahalagang parameter para sa pagdisenyo at pagmamanage ng mga earthing system, dahil nakakaapekto ito sa kaligtasan at performance ng mga electrical installations.

Ano ang Earth Electrode?

Ang earth electrode ay isang metal rod o plate na inililibing sa lupa at konektado sa earth terminal ng isang electrical system. Nagbibigay ito ng low-resistance path para sa fault currents at lightning surges upang ma-dissipate sa lupa. Tumutulong din ito upang istabilisahin ang voltage ng sistema at mabawasan ang electromagnetic interference.

Maaaring gawing copper, steel, galvanized iron, o iba pang materyales na may magandang conductivity at corrosion resistance ang earth electrode. Ang laki, hugis, haba, at hulog ng earth electrode ay depende sa soil conditions, current rating, at application ng earthing system.

Ano ang Mga Factor na Nakakaapekto sa Earth Resistance?

Ang resistance ng Earth ay kadalasang nanggagaling sa resistivity ng soil sa pagitan ng electrode at ang punto ng zero potential (infinite earth). Ang resistivity ng soil ay naapektuhan ng maraming factors, tulad ng:

• Ang electrical conductivity ng soil, na kadalasang dulot ng electrolysis. Ang concentration ng tubig, asin, at iba pang chemical components sa soil ang nagpapasya sa conductivity nito. Mas malamig na soil na may mataas na content ng asin ay may mas mababang resistivity kaysa sa dry soil na may mababang content ng asin.

• Ang chemical composition ng soil, na nakakaapekto sa pH value at corrosion properties nito. Ang acidic o alkaline soil ay maaaring makorosi ang mga earth’s electrodes at taas ang resistance nito.

• Ang grain size, uniformity, at packing ng soil particles ay nakakaapekto sa porosity at moisture retention capacity nito. Fine-grained soil na may uniform distribution at compact packing ay may mas mababang resistivity kaysa sa coarse-grained soil na may irregular distribution at loose packing.

• Ang temperatura ng soil, na nakakaapekto sa thermal expansion at freezing point nito. Mataas na temperatura ay maaaring taas ang conductivity ng soil sa pamamagitan ng pagtaas ng ion mobility nito. Mababang temperatura ay maaaring baba ang conductivity ng soil sa pamamagitan ng pag-freeze ng water content nito.

Ang resistance ng Earth ay depende din sa resistance ng electrode mismo at sa contact resistance sa pagitan ng surface ng electrode at soil. Gayunpaman, ang mga factor na ito ay karaniwang negligible kumpara sa soil resistivity.

Paano Sukatin ang Earth Resistance?

May iba't ibang paraan upang sukatin ang earth resistance sa existing systems. Ilang common methods ay:

Fall of Potential Method

Ito ay kilala rin bilang 3-point method o potential drop method. Kailangan ito ng dalawang test electrodes (current electrode at potential electrode) at isang earth resistance tester. Ang current electrode ay ilalagay sa isang distansya mula sa existing earth electrode hanggang sa lalim na katumbas nito. Ang potential electrode ay ilalagay sa gitna ng kanila at sa isang suitable distance na nasa labas ng kanilang spheres of influence (resistance areas). Ang tester ay i-inject ng isang known current sa pamamagitan ng current electrode at susukat ng voltage sa pagitan ng potential electrode at existing earth electrode. Ang earth resistance ay ikokompyuta gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang measured voltage, at I ang injected current.

Simple at accurate ang method na ito ngunit kailangan ng pag-disconnect ng lahat ng connections sa earth electrode bago ang testing.

Clamp-On Method

Ito ay kilala rin bilang induced frequency testing o stakeless method. Hindi ito nangangailangan ng anumang test electrodes o pag-disconnect ng anumang connections sa earth electrode. Ginagamit nito ang dalawang clamps na ilalagay sa paligid ng existing earth electrode. Ang isa sa clamps ay i-induce ng voltage sa electrode at ang isa pa ay susukat ng current na tumatakas dito. Ang earth resistance ay ikokompyuta gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang induced voltage, at I ang measured current.

Convenient at fast ang method na ito ngunit kailangan ng parallel earth network na may multiple electrodes.

Attached Rod Method

Ginagamit nito ang isang test electrode (current electrode) at isang earth resistance tester. Ang current electrode ay ilalagay sa existing earth electrode gamit ang wire. Ang tester ay i-inject ng isang known current sa pamamagitan ng wire at susukat ng voltage sa pagitan ng wire at existing earth electrode. Ang earth resistance ay ikokompyuta gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang measured voltage, at I ang injected current.

Hindi ito nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang connections sa earth electrode ngunit kailangan ng good contact sa pagitan ng wire at current electrode.

Star-Delta Method

Ginagamit nito ang tatlong test electrodes (current electrodes) na inaarange sa equilateral triangle sa paligid ng existing earth electrode. Ang earth resistance tester ay i-inject ng isang known current sa bawat pair ng test electrodes sa oras na ito at susukat ng voltage sa pagitan ng bawat pair ng test electrodes sa oras na ito. Ang earth resistance ay ikokompyuta gamit ang Kirchhoff’s laws:

Kung saan R ang earth resistance, V_AB, V_BC, V_CA ang measured voltages sa pagitan ng bawat pair ng test electrodes, at I ang injected current.

Hindi ito nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang connections sa earth electrode ngunit kailangan ng mas maraming test electrodes kaysa sa iba pang methods.

Dead Earth Method

Ginagamit nito ang dalawang test electrodes (current electrodes) na konektado sa series sa isang earth resistance tester. Ang isa sa test electrodes ay ilalagay malapit sa existing earth electrode, at ang isa pa ay ilalagay malayo dito. Ang tester ay i-inject ng isang known current sa pamamagitan ng parehong test electrodes sa lupa at susukat ng voltage sa pagitan nila. Ang earth resistance ay ikokompyuta gamit ang Ohm’s law:

Kung saan R ang earth resistance, V ang measured voltage, at I ang injected current.

Hindi ito nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang connections sa existing earth electrode ngunit kailangan ng napakahaba na wire sa pagitan ng parehong test electrodes.

Slope Method

Ginagamit nito ang isang test electrode (potential electrode) at isang earth resistance tester. Ang potential electrode ay ililipat sa straight line malayo sa existing earth electrode sa regular intervals. Ang tester ay i-inject ng isang known current sa pamamagitan ng existing earth electrode sa lupa at susukat ng voltage sa pagitan nito at potential electrode sa bawat interval. Isang graph ng voltage versus distance ay isusulat at extrapolated upang makahanap ng intercept sa voltage axis. Ang earth resistance ay ikokompyuta gamit ang Ohm’s law: