Jordmotstand: Definisjon faktorer og målemetoder
Jords motstand defineres som den motstanden jordeloden tilbyr for strømstrømmen inn i bakken. Den er også kjent som motstand til jord eller bakke motstand. Jords motstand er en viktig parameter for design og vedlikehold av jordingsystemer, da den påvirker sikkerheten og ytingen av elektriske installasjoner.
Hva er en jordelode?
En jordelode er en metallrod eller plate som er begravet i jorda og koblet til jordterminalen i et elektrisk system. Den gir en lav-motstandsvei for feilstrømmer og lynnedslag å dissipere seg i bakken. Den bidrar også til å stabilisere spenningsnivået i systemet og redusere elektromagnetisk støy.
Jordeloden kan være laget av kobber, stål, galvanisert jern eller andre materialer med god ledeevne og korrosjonsbestandighet. Størrelsen, formen, lengden og dybden til jordeloden avhenger av jordforhold, strømstyrke og anvendelsen av jordingsystemet.
Hva er faktorene som påvirker jords motstand?
Jords motstand avhenger hovedsakelig av motstandsevnen i jorden mellom eloden og punktet med null potensial (uendelig jord). Motstandsevnen i jorden påvirkes av flere faktorer, som:
Elektrisk ledeevne i jorden, som hovedsakelig skyldes elektrolyse. Koncentrasjonen av vann, salt og andre kjemiske komponenter i jorden bestemmer dens ledeevne. Fuktig jord med høy saltinnhold har lavere motstandsevne enn tørr jord med lavt saltinnhold.
Kjemisk sammensetning av jorden, som påvirker dens pH-verdi og korrosjonegenskaper. Saur eller alkalisk jord kan korrodere jordelodene og øke motstanden.
Kornstørrelse, uniformitet og pakking av jordpartiklene påvirker porøsiteten og fuktighetsbevaringsevnen. Fingraned jord med jevn fordeling og kompakt pakking har lavere motstandsevne enn grovt grained jord med uregulær fordeling og løs pakking.
Temperatur i jorden, som påvirker dens termiske ekspansjon og frysepunkt. Høy temperatur kan øke ledeevnen i jorden ved å øke jonmobiliteten. Lave temperaturer kan redusere ledeevnen i jorden ved å fryse vanninnholdet.
Jords motstand avhenger også av motstanden i eloden selv og kontaktmotstanden mellom elodes overflate og jorden. Disse faktorene er imidlertid vanligvis ubetydelige sammenlignet med jordens motstandsevne.
Hvordan måle jords motstand?
Det finnes flere metoder for å måle jords motstand i eksisterende systemer. Noen av de vanlige metodene er:
Metoden for fall av potensial
Dette kalles også 3-punktsmetoden eller potensialfallmetoden. Det krever to testeloder (strømelode og potensialelode) og en jords motstandsmåler. Strømeloden settes inn på en avstand fra den eksisterende jordeloden til en dybde lik dens dybde. Potensialeloden settes inn mellom dem på en passende avstand slik at den er utenfor deres kuler av innflytelse (motstandsområder). Måleren injiserer en kjent strøm gjennom strømeloden og måler spenningen mellom potensialeloden og den eksisterende jordeloden. Jords motstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:
Der R er jords motstand, V er den målte spenningen, og I er den injiserte strømmen.
Denne metoden er enkel og nøyaktig, men krever at alle koblinger til jordeloden frakobles før testing.
Klemmet metode
Dette kalles også induksjon frekvens testing eller metoden uten pinne. Den krever ikke noen testeloder eller å frakoble noen koblinger til jordeloden. Den bruker to klemer som plasseres rundt den eksisterende jordeloden. En klem inducerer en spenning til eloden, mens en annen klem måler strømmen som går gjennom den. Jords motstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:
Der R er jords motstand, V er den induserte spenningen, og I er den målte strømmen.
Denne metoden er enkel og rask, men krever et parallelle jordnettverk med flere eloder.
Festet rod metode
Denne metoden bruker en testelode (strømelode) og en jords motstandsmåler. Strømeloden festes til den eksisterende jordeloden med en tråd. Måleren injiserer en kjent strøm gjennom tråden og måler spenningen mellom tråden og den eksisterende jordeloden. Jords motstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:
Der R er jords motstand, V er den målte spenningen, og I er den injiserte strømmen.
Denne metoden krever ikke at noen koblinger til jordeloden frakobles, men krever god kontakt mellom tråden og strømeloden.
Stjerne-delta metode
Denne metoden bruker tre testeloder (strømeloder) organisert i en likesidet trekant rundt den eksisterende jordeloden. En jords motstandsmåler injiserer en kjent strøm gjennom hver par testelode etter tur og måler spenningen mellom hver par testelode etter tur. Jords motstand beregnes ved hjelp av Kirchhoffs lover:
Der R er jords motstand, VAB, VBC, VCA er de målte spenningene mellom hver par testelode, og I er den injiserte strømmen.
Denne metoden krever ikke at noen koblinger til jordeloden frakobles, men krever flere testeloder enn andre metoder.
Død jord metode
Denne metoden bruker to testeloder (strømeloder) koblet i serie med en jords motstandsmåler. En testelode settes inn nær den eksisterende jordeloden, og en annen testelode settes inn langt unna den. Måleren injiserer en kjent strøm gjennom begge testeloder inn i bakken og måler spenningen mellom dem. Jords motstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:
Der R er jords motstand, V er den målte spenningen, og I er den injiserte strømmen.
Denne metoden krever ikke at noen koblinger til den eksisterende jordeloden frakobles, men krever en veldig lang tråd mellom begge testeloder.
Hellingsmetode
Denne metoden bruker en testelode (potensialelode) og en jords motstandsmåler. Potensialeloden flyttes langs en rett linje unna den eksisterende jordeloden med jevne mellomrom. Måleren injiserer en kjent strøm gjennom den eksisterende jordeloden inn i bakken og måler spenningen mellom den og potensialeloden ved hvert intervall. En graf over spenning mot avstand tegnes og ekstrapoleres for å finne skjæringen på spenningsaksen. Jords motstand beregnes ved hjelp av Ohms lov:
