Zemljiška upornost: Definicija dejavniki in metode merjenja
Upornost Zemlje je definirana kot upornost, ki jo ponuja zazemljitveni elektrod tokom, ki teče v tla. Tudi poznana je kot upornost do zemlje ali upornost tla. Upornost Zemlje je pomemben parameter za načrtovanje in vzdrževanje zazemljitvenih sistemov, saj vpliva na varnost in delovanje električnih namestitv.
Kaj je zazemljitveni elektrod?
Zazemljitveni elektrod je metalni trak ali plošča, ki je zakopan v tla in povezan s zazemljitvenim terminalom električnega sistema. Ponuja nizko-uporno pot za tokove pri napakah in udare bleska, da se razpršijo v tla. Pomaga tudi stabilizirati napetost sistema in zmanjšati elektromagnetno motnjo.
Zazemljitveni elektrod lahko izdelamo iz bakra, jekla, galvaniziranega železa ali drugih materialov z dobro provodnostjo in odpornostjo na korozijo. Velikost, oblika, dolžina in globina zazemljitvenega elektroda odvisna so od stanja tal, tokovne ocene in uporabe zazemljitvenega sistema.
Kateri faktori vplivajo na upornost Zemlje?
Upornost Zemlje predvsem odvisna od upornosti tla med elektrodom in točko ničelne potencialne (neskončna Zemlja). Upornost tla je vpljavana z večimi faktorji, kot so:
Električna provodnost tla, ki je glavno zaradi elektrolize. Koncentracija vode, soli in drugih kemičnih komponent v tlu določa njegovo provodnost. Vlažno tlo z visokim vsebnostjo soli ima manjšo upornost od suhega tla z nizko vsebnostjo soli.
Kemična sestava tla, ki vpliva na njegov pH in korozne lastnosti. Kisloto ali bazno tlo lahko korodira zazemljitvene elektrode in poveča njihovo upornost.
Velikost, enakomernejost in pakiranje delcev tla vplivajo na njegovo poroznost in sposobnost zadrževanja vlage. Finogranulirano tlo z enakomernim razporedom in gosto pakiranjem ima manjšo upornost kot grobgrenirano tlo z neravnomernim razporedom in prosto pakiranjem.
Temperatura tla, ki vpliva na njegovo termično širjenje in točko zamrznitve. Visoka temperatura lahko poveča provodnost tla z povečanjem mobilnosti ionov. Nizke temperature lahko zmanjšajo provodnost tla z zamrznitvijo njegove vsebnosti vode.
Upornost Zemlje je odvisna tudi od upornosti samega elektroda in stikne upornosti med površino elektroda in tlem. Vendar so ti faktorji običajno zanemarljivi glede na upornost tla.
Kako meriti upornost Zemlje?
Obstaja več metod za merjenje upornosti Zemlje na obstoječih sistemih. Nekatere od pogostih metod so:
Metoda padca potenciala
To je tudi znano kot 3-točkovna metoda ali metoda padca potenciala. Zahteva dva testna elektroda (tokovni elektrod in potencialni elektrod) in merilnik upornosti Zemlje. Tokovni elektrod je postavljen na razdalji od obstoječega zazemljitvenega elektroda do globine, enake njegovi globini. Potencialni elektrod je postavljen med njima na primerno razdalji, tako da je zunaj njunih sferskih območij (območja upornosti). Merilnik vnese znani tok skozi tokovni elektrod in meri napetost med potencialnim elektrodom in obstoječim zazemljitvenim elektrodom. Upornost Zemlje se izračuna z uporabo Ohmovih zakonov:
Kjer je R upornost Zemlje, V merjena napetost, I pa vnese tok.
Ta metoda je preprosta in natančna, vendar zahteva odpojenje vseh povezav z zazemljitvenim elektrodom pred testom.
Metoda z obehodcem
To je tudi znano kot inducirano frekvenco testiranje ali brez-stolpična metoda. Ta metoda ne zahteva nobenih testnih elektrod ali odpojenja kakršnekoli povezave z zazemljitvenim elektrodom. Uporablja dva obehodca, ki sta postavljena okoli obstoječega zazemljitvenega elektroda. Eden obehodca inducira napetost na elektrod, drugi obehodec pa meri tok, ki teče skozi njega. Upornost Zemlje se izračuna z uporabo Ohmovih zakonov:
Kjer je R upornost Zemlje, V inducirana napetost, I pa merjen tok.
Ta metoda je hitra in preprosta, vendar zahteva paralelni zazemljitveni omrežje z več elektrodami.
Metoda z priklopom črka
Ta metoda uporablja en testni elektrod (tokovni elektrod) in merilnik upornosti Zemlje. Tokovni elektrod je priklopljen na obstoječi zazemljitveni elektrod z vodilom. Merilnik vnese znani tok skozi vodilo in meri napetost med vodilom in obstoječim zazemljitvenim elektrodom. Upornost Zemlje se izračuna z uporabo Ohmovih zakonov:
Kjer je R upornost Zemlje, V merjena napetost, I pa vnese tok.
Ta metoda ne zahteva odpojenja kakršnekoli povezave z zazemljitvenim elektrodom, vendar zahteva dober stik med vodilom in tokovnim elektrodom.
Metoda zvezdasta-delta
Ta metoda uporablja tri testne elektrode (tokovne elektrode), postavljene v enakostranični trikotnik okoli obstoječega zazemljitvenega elektroda. Merilnik upornosti Zemlje vnese znani tok skozi vsako par testnih elektrod na vrsti in meri napetost med vsako par testnih elektrod na vrsti. Upornost Zemlje se izračuna z uporabo Kirchhoffovih zakonov:
Kjer je R upornost Zemlje, VAB, VBC, VCA merjene napetosti med vsako par testnih elektrod, I pa vnese tok.
Ta metoda ne zahteva odpojenja kakršnekoli povezave z zazemljitvenim elektrodom, vendar zahteva več testnih elektrod kot druge metode.
Metoda mrtve Zemlje
Ta metoda uporablja dva testna elektroda (tokovne elektrode), povezana zaporedno z merilnikom upornosti Zemlje. Eden testnih elektrod je postavljen blizu obstoječega zazemljitvenega elektroda, drugi testni elektrod pa daleč od njega. Merilnik vnese znani tok skozi oba testna elektroda v tla in meri napetost med njima. Upornost Zemlje se izračuna z uporabo Ohmovih zakonov:
Kjer je R upornost Zemlje, V merjena napetost, I pa vnese tok.
Ta metoda ne zahteva odpojenja kakršnekoli povezave z obstoječim zazemljitvenim elektrodom, vendar zahteva zelo dolgo vodilo med obema testnima elektrodama.
Metoda naklona
