مقاومت الکترود زمین

وقتی متوجه شدید مقاومت الکترود زمین شما به اندازه کافی کم نیست، چندین روش وجود دارد که می‌توانید آن را بهبود ببخشید. در این مقاله روشهای زیر را با هم بررسی می‌کنیم:

  1. طول الکترود زمین را افزایش دهید
  2. از میله(راد)‎های متعدد استفاده کنید
  3. خاک را اصلاح کنید

1. تأثیر طول راد

همان‌طور که انتظار می‌رود، استفاده از یک راد طولانی‌تر و کوبیدن عمیق‌تر آن در زمین، مقاومت آن‌ را کاهش می‌دهد. به‌طور کلی، دو برابر شدن طول راد مقاومت آن را حدود 40 درصد کاهش می‌دهد. منحنی شکل 1 این اثر را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، توجه داشته باشید رادی که با 2 فوت (یک فوت = 30.5 سانتی متر) طول کوبیده می‌شود دارای مقاومت 88 اهم است.

کوبیدن همان راد به اندازه 4 فوت، در حدود 50 اهم مقاومت دارد. با استفاده از قانون کاهش %40، مقاومت 35 اهم کاهش می‌یابد.                                                                                                                            35 = 0.4 × 88

با استفاده از این محاسبه، رادی به طول 4 فوت (1.2 متر) می‌تواند از مقاومت 53 اهم برخوردار باشد، که اختلاف جزئی با منحنی شکل زیر دارد.

شکل 1 - مقاومت زمین با عمق الکترود در زمین کاهش می‌یابد

همچنین ممکن است فکر کنید که افزایش قطر الکترود باعث کاهش مقاومت می‌شود. این حدس درست است ولی تاثیر کمی دارد. با کوبیدن رادی به اندازه همان عمق و با دو برابر شدن قطر راد، مقاومت حدود 10 درصد کاهش می‌یابد. شکل 2 این رابطه را نشان می‌دهد.

به عنوان مثال، رادی به طول 10 فوت (حدود 3 متر) وقطر 5/8 اینچ، مقاومت 6.33 اهم دارد. با افزایش قطر آن به 1 تا 1.25 اینچ، مقاومت به 5.6 اهم کاهش می‌یابد.

به همین دلیل، فقط در صورتی که مجبور شویم آن را در زمین سخت بکوبیم، معمولا افزایش قطر راد را در نظر می‌گیریم.

شکل 2 - قطر راد اثر کمی بر مقاومت زمین آن دارد

 منحنی A: از منحنی منبع مقاله؛  B: میانگین آزمون‌های آزمایشگاه‌های کارفرمایان در شیکاگو؛  منحنی C: میانگین آزمون‌های آزمایشگاه‌های کارفرمایان در پتسبورگ

2. استفاده از رادهای متعدد

دو راد که با فاصله خوبی از هم در زمین کوبیده شده‌اند، مانند دو مقاومت موازی هستند. البته قانون دو مقاومت موازی دقیقاً صدق نمی‌کند. یعنی مقاومت حاصل از آن‌ها نصف مقاومت‌های راد جداگانه نیست (با فرض اینکه اندازه و عمق آن‌ها یکسان باشد).

در واقع، مقاومت به ازای دو راد برابر حدود 40 درصد کاهش می‌یابد. اگر از سه راد استفاده شود، مقاومت 60 درصد کاهش می‌یابد، و اگر از چهار راد استفاده شود، 66 درصد کاهش می‌یابد (شکل 3 را ببینید).

شکل 3 - میانگین نتایج به دست آمده از الکترودهای زمین به روش رادهای متعدد

شکل 4 - مقایسه مقاومت الکترودهای زمین به روش کوبیدن رادهای متعدد - مقاومت تک راد برابر 100٪

هنگام استفاده از چند راد، باید فاصله آن‌ها بیشتر از طول رادها باشد. دلایل تئوری زیادی برای این امر وجود دارد، اما فقط باید به منحنی‌هایی مانند شکل 4 (در بالا) مراجعه کرد.

به عنوان مثال، اگر دو راد به صورت موازی و 10 فوت (3 متر) فاصله داشته باشیم، مقاومت در حدود 40 درصد کاهش می‌یابد. اگر فاصله دو میله 20 درصد افزایش یابد، مقاومت حدود 50 درصد کاهش می‌یابد.

برق یار مشاور شما در موضوع ارتینگ

3.اصلاح خاک

اصلاح شیمیایی خاک روش مناسبی برای بهبود مقاومت الکترود زمین است، چون به عنوان مثال نمی‌توانید رادها را به‌خاطر لایه‌های سخت سنگ بیشتر از حدی بکوبید. برای اصلاح هر نوع خاکی باید از مواد شیمیایی متناسب با آن استفاده کرد و ارائه این پیشنهادات فراتر از محدوده این مقاله است. باید خوردگی احتمالی الکترود، EPA و مقررات محیطی محلی را هم در نظر گرفت.

سولفات منیزیم، سولفات مس و سنگ نمک معمولی مواد ضد خورندگی مناسبی هستند. سولفات منیزیم کمترین خورندگی را دارد، اما سنگ نمک ارزانتر است و اگر در چاله حفر شده در اطراف الکترود استفاده شود، همان کار را انجام می‌دهد (شکل 5 را ببینید).

شکل 5 - اصلا خاک به روش حفر چاله

لازم به ذکر است که سولفات‌های محلول، بتن را در خود حل می‌کنند و باید دور از فونداسیون‌های ساختمان باشند. یکی دیگر از روش‌های رایج، پر کردن مجدد اطراف الکترود با بتن رسانای مخصوص است. عمده این محصولات، مانند بنتونیت، در بازار موجود است.

توجه داشته باشید! اصلاح خاک روشی دائمی برای بهبود مقاومت الکترود زمین نیست.

مواد شیمیایی به تدریج در اثر بارندگی و آب‌های زیرزمینی از طریق خاک شسته می‌شوند. بسته به تخلخل خاک و میزان بارندگی، دوره‌های جایگزینی ماده شیمیایی متفاوت است. ممکن است چندین سال نیاز به جایگزینی نباشد.

الکترود زمین

همچنین اصلاح خاک به روش مواد شیمیایی از این مزیت برخوردار است که مقاومت الکترود زمین با استفاده از این روش در برابر تغییرات فصلی خاک (مرطوب شدن و خشک شدن دوره‌ای خاک) مقاوم است. (منحنی های شکل 6 را در زیر مشاهده کنید)

با این حال، این روش فقط در صورتی در نظر گرفته شود که کوبیدن رادهای متعدد و یا افزایش طول آن امکان پذیر نباشد.

شکل 6 - اصلاح شیمیایی خاک باعث کاهش تغییر فصلی مقاومت الکترودها می‌شود



 منبع : A practical guide to earth resistance testing by Megger