Resistansiya ng Earth: Kahulugan Mga Katangian at mga Paraan ng Pagsukat

Ang resistance ng Earth ay inilalarawan bilang ang resistance na ibinibigay ng earth electrode sa pagtakbo ng kuryente pababa sa lupa. Ito rin ay kilala bilang resistance sa earth o ground resistance. Ang resistance ng Earth ay isang mahalagang parameter para sa pagdisenyo at pag-maintain ng mga sistema ng earthing, dahil ito ay nakakaapekto sa kaligtasan at performance ng mga electrical installations.

Ano ang Earth Electrode?

Ang earth electrode ay isang metal rod o plate na inihuhubad sa lupa at konektado sa earth terminal ng isang electrical system. Ito ay nagbibigay ng mababang-resistance na daan para sa fault currents at lightning surges upang ma-dissipate sa lupa. Ito rin ay tumutulong upang istabilisahin ang voltage ng sistema at bawasan ang electromagnetic interference.

Ang earth electrode ay maaaring gawa ng copper, steel, galvanized iron, o iba pang materyales na may mabuting conductivity at corrosion resistance. Ang laki, hugis, haba, at hondura ng earth electrode ay depende sa kondisyon ng lupa, current rating, at application ng earthing system.

Alin ang mga Factor na Nakakaapekto sa Earth Resistance?

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

• Ang electrical conductivity ng lupa, na pangunahing dahil sa electrolysis. Ang concentration ng tubig, asin, at iba pang chemical components sa lupa ang nagsasabi sa kanyang conductivity. Ang moist soil na may mataas na salt content ay may mas mababang resistivity kaysa sa dry soil na may mababang salt content.

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

• Ang grain size, uniformity, at packing ng mga soil particles ay nakakaapekto sa kanyang porosity at moisture retention capacity. Ang 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 lupa, na nakakaapekto sa kanyang thermal expansion at freezing point. Ang mataas na temperatura ay maaaring taas ang conductivity ng lupa sa pamamagitan ng pagtaas ng kanyang ion mobility. Ang mababang temperatura ay maaaring bumaba ang conductivity ng lupa sa pamamagitan ng pag-freeze ng kanyang water content.

Ang resistance ng Earth ay depende rin sa resistance ng electrode mismo at ang contact resistance sa pagitan ng surface ng electrode at ang lupa. 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. Ang ilan sa mga common methods ay:

Fall of Potential Method

Ito rin ay kilala bilang 3-point method o potential drop method. Kailangan ng dalawang test electrodes (current electrode at potential electrode) at isang earth resistance tester. Ang current electrode ay inihuhubad sa isang distansya mula sa existing earth electrode hanggang sa lalim na katumbas ng kanyang lalim. Ang potential electrode ay inihuhubad sa pagitan nila sa isang suitable distance kung saan ito ay labas sa kanilang spheres of influence (resistance areas). Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng current electrode at sinusukat ang voltage sa pagitan ng potential electrode at ang existing earth electrode. Ang earth resistance ay kinalkula gamit ang Ohm’s law:

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

Ang method na ito ay simple at accurate pero kailangan ng pag-disconnect ng lahat ng connections sa earth electrode bago ang testing.

Clamp-On Method

Ito rin ay kilala bilang induced frequency testing o stakeless method. Hindi ito nangangailangan ng anumang test electrodes o pag-disconnect ng anumang connections sa earth electrode. Ito ay gumagamit ng dalawang clamps na inihuhubad sa paligid ng existing earth electrode. Ang isa sa mga clamp ay nag-induce ng voltage sa electrode at ang isa pang clamp ay nagsusukat ng current na naglalakbay dito. Ang earth resistance ay kinalkula gamit ang Ohm’s law:

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

Ang method na ito ay convenient at mabilis pero nangangailangan ng parallel earth network na may multiple electrodes.

Attached Rod Method

Ang method na ito ay gumagamit ng isang test electrode (current electrode) at isang earth resistance tester. Ang current electrode ay inattach sa existing earth electrode gamit ang wire. Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng wire at sinusukat ang voltage sa pagitan ng wire at ang existing earth electrode. Ang earth resistance ay kinalkula gamit ang Ohm’s law:

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

Ang method na ito ay hindi nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang connections sa earth electrode pero nangangailangan ng mabuting contact sa pagitan ng wire at ang current electrode.

Star-Delta Method

Ang method na ito ay gumagamit ng tatlong test electrodes (current electrodes) na inaarange sa isang equilateral triangle sa paligid ng existing earth electrode. Ang isang earth resistance tester ay ininject ng isang alam na current sa bawat pair ng test electrodes nang paulit-ulit at sinusukat ang voltage sa pagitan ng bawat pair ng test electrodes nang paulit-ulit. Ang earth resistance ay kinalkula 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.

Ang method na ito ay hindi nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang connections sa earth electrode pero nangangailangan ng mas maraming test electrodes kaysa sa iba pang methods.

Dead Earth Method

Ang method na ito ay gumagamit ng dalawang test electrodes (current electrodes) na konektado sa serye kasama ang isang earth resistance tester. Ang isa sa mga test electrode ay inihuhubad malapit sa existing earth electrode, at ang isa pang test electrode ay inihuhubad malayo dito. Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng parehong test electrodes sa lupa at sinusukat ang voltage sa pagitan nila. Ang earth resistance ay kinalkula gamit ang Ohm’s law:

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

Ang method na ito ay hindi nangangailangan ng pag-disconnect ng anumang connections sa existing earth electrode pero nangangailangan ng napakahabang wire sa pagitan ng parehong test electrodes.

Slope Method

Ang method na ito ay gumagamit ng isang test electrode (potential electrode) at isang earth resistance tester. Ang potential electrode ay inililipat sa isang straight line malayo sa existing earth electrode sa regular intervals. Ang tester ay ininject ng isang alam na current sa pamamagitan ng existing earth electrode sa lupa at sinusukat ang voltage sa pagitan nito at ang potential electrode sa bawat interval. Isang graph ng voltage versus distance ay plotted at extrapolated upang makahanap ng intercept sa voltage axis. Ang earth resistance ay kinalkula gamit ang Ohm’s law: