Земјишко отпорност: Дефиниција фактори и методи за мерење

Одпорот на Земјата се дефинира како одпор што го нуди земјискиот електрод за проток на стрuja во земјата. Известен е и како одпор до земја или земјиски одпор. Одпорот на Земјата е важен параметар за дизајнирање и одржување на системите за земјување, бидејќи влијае на безбедноста и перформансите на електричните инсталации.

Што е земјиски електрод?

Земјискиот електрод е метална цев или плоча која е заривена во почвата и поврзана со земјискиот терминал на електричен систем. Тој пружа пат со низок одпор за стрuja на повреда и лескоти ударци да се дисипираат во земјата. Такоѓе помага во стабилизиранјето на напон на системот и намалување на електромагнетна интерференција.

Земјискиот електрод може да се направи од мед, челик, галиванисан јаже или други материјали со добра проводливост и отпорност на корозија. Големината, формата, должината и длабочината на земјискиот електрод зависат од условите на почвата, стрuja на оцена и примената на системот за земјување.

Кои се факторите што влијаат на одпорот на Земјата?

Одпорот на Земјата главно зависи од резистивитетот на почвата помеѓу електродот и точката на нулт потенцијал (бесконечна земја). Резистивитетот на почвата е влијан од неколку фактори, како:

• Електричната проводливост на почвата, која главно зависи од електролиза. Концентрацијата на вода, сол и други хемиски компоненти во почвата определува нејзината проводливост. Влажната почва со висока содржина на сол има пониска резистивитет од сувата почва со ниска содржина на сол.

• Хемиската композиција на почвата, која влијае на нејзината pH вредност и корозиони својства. Кисела или алкална почва може да кородира земјиски електроди и да го зголеми неговиот одпор.

• Големината на зрна, униформноста и паковањето на честиците на почвата влијаат на нејзината порозност и капацитет за задржување на влага. Финогранична почва со униформна дистрибуција и компактно паковање има пониска резистивитет од грубогранична почва со нерегуларна дистрибуција и слободно паковање.

• Температурата на почвата, која влијае на нејзината термичка експанзија и тачка на замрзнување. Висока температура може да зголеми проводливоста на почвата со зголемување на подвижноста на ионите. Ниски температури може да ја намалат проводливоста на почвата со замрзнување на нејзината содржина на вода.

Одпорот на Земјата исто така зависи од одпорот на самите електроди и контактниот одпор помеѓу површината на електродот и почвата. Меѓутоа, овие фактори обично се занемарливи според резистивитетот на почвата.

Како да се измери одпорот на Земјата?

Постојат различни методи за измерување на одпорот на Земјата на постојни системи. Некои од најчестите методи се:

Метод на пад на потенцијал

Овој метод е известен и како 3-тачки метод или метод на пад на потенцијал. Бара две тест електроди (стрuja електрод и потенцијален електрод) и апарат за измерување на земјиски одпор. Стрја електродот се вметнува на оддалеченост од постојниот земјиски електрод на длабочина еднаква на неговата длабочина. Потенцијалниот електрод се вметнува помеѓу нив на прифатлива оддалеченост така што е надвор од нивните сфери на влијание (зони на одпор). Апаратот инжектира познато количество стрuja преку стрја електрод и измерува напон помеѓу потенцијалниот електрод и постојниот земјиски електрод. Одпорот на Земјата се пресметува со Охмов закон:

Каде R е одпорот на Земјата, V е измерениот напон, а I е инжектираниот проток.

Овој метод е прост и точен, но бара одсечување на сите поврзани конексии до земјискиот електрод пред тестиранието.

Метод со клема

Овој метод е известен и како метод на индуцирана фреквенција или метод без колови. Не бара никакви тест електроди или одсечување на сите поврзани конексии до земјискиот електрод. Користи две клеми кои се поставуваат околу постојниот земјиски електрод. Една клема индуцира напон на електродот, а друга клема го измерува протокот што минува низ него. Одпорот на Земјата се пресметува со Охмов закон:

Каде R е одпорот на Земјата, V е индуцираниот напон, а I е измерениот проток.

Овој метод е удобен и брз, но бара паралелен земјиски мрежа со многу електроди.

Метод со поврзана цев

Овој метод користи еден тест електрод (стрја електрод) и апарат за измерување на земјиски одпор. Стрја електродот е поврзан со постојниот земјиски електрод со жица. Апаратот инжектира познато количество стрuja преку жицата и измерува напонот помеѓу жицата и постојниот земјиски електрод. Одпорот на Земјата се пресметува со Охмов закон:

Каде R е одпорот на Земјата, V е измерениот напон, а I е инжектираниот проток.

Овој метод не бара одсечување на сите поврзани конексии до земјискиот електрод, но бара добро контакт меѓу жицата и стрја електрод.

Звезда-делта метод

Овој метод користи три тест електроди (стрја електроди) распоредени во равнокрак триаголник околу постојниот земјиски електрод. Апарат за измерување на земјиски одпор инжектира познато количество стрuja преку секој пар тест електроди по ред и измерува напонот помеѓу секој пар тест електроди по ред. Одпорот на Земјата се пресметува со Кирхофови закони:

Каде R е одпорот на Земјата, V_AB, V_BC, V_CA се измерените напони помеѓу секој пар тест електроди, а I е инжектираниот проток.

Овој метод не бара одсечување на сите поврзани конексии до земјискиот електрод, но бара повеќе тест електроди од другите методи.

Метод на мртва земја

Овој метод користи два тест електрода (стрја електроди) поврзани во серија со апарат за измерување на земјиски одпор. Еден тест електрод е заривен близу до постојниот земјиски електрод, а друг тест електрод е заривен далеч од него. Апаратот инжектира познато количество стрuja преку двата тест електрода во земјата и измерува напонот помеѓу нив. Одпорот на Земјата се пресметува со Охмов закон: