نحوه انجام تست مقاومت خاک و مقاومت سیستم الکترود زمین

لزوم اندازه‌گیری مقاومت سیستم زمین و مقاومت ویژه خاک

اندازه‌گیری مقدار مقاومت زمین برای یک سیستم الکترود زمین و همچنیت سیستم ارتینگ دارای اهمیت بالایی است. این امر زمانی انجام می پذیرد که الکترود برای اولین بار نصب شده و پس از آن به صورت دوره ای انجام می شود. با انجام این کار تضمین می شود که در طول زمان، مقاومت زمین افزایش پیدا نمی کند. دو روش به منظور تست یک سیستم اتصال به زمین الکتریکی وجود دارد. روش اول، روش ۳ نقطه(۳-point) یا روش افت پتانسیل(Fall-of-Potential) و روش دوم، روش تست فرکانس القایی یا روش clamp-on می‌باشد. روش تست ۳ نقطه، نیازمند عایق سازی کامل از تغذیه و حذف هرگونه اتصال نوترال(خنثی) یا سایر اتصالات زمینی که خارج از سیستم اتصال به زمین هستند، می‌باشد.

این تست، مناسب ترین روش تست برای سیستم های زمین بزرگ و الکترودهای کوچک است. روش تست فرکانس القایی را می توان در حالی که تغذیه متصل است انجام داد و عملاً نیازمند اتصال تجهیزات به سیستم اتصال زمین تحت آزمایش می باشد. این تست تنها برای الکترودهای کوچک دقیق عمل می کند؛ زیرا از فرکانس‌هایی در محدوده کیلوهرتز استفاده می‌کند و هادی‌های بلند را به عنوان چوک القایی می‌بیند؛ بنابراین مقاومت ۶۰ هرتز کل سیستم زمین را منعکس نمی‌کند.

روش افت پتانسیل یا تست ۳ نقطه

روش ۳ نقطه ای یا افت پتانسیل برای اندازه گیری مقاومت زمین سیستم های زمین موجود استفاده می شود. دو نیاز اولیه برای اینکه این تست با موفقیت انجام پذیرد عبارت است از توانایی ایزوله کردن سیستم زمین از نقطه نوترال و آگاهی از طول قطری سیستم زمین(برای مثال یک حلقه زمین ۱۰×۱۰ اینچی دارای طول قطری ۱۴ اینچ است). در این تست، یک پروب(میله) کوتاه که تحت عنوان پروب Z از آن یاد می شود، تا مسافتی به اندازه ۱۰ برابر طول قطری سیستم زمین، وارد زمین می شود(میله X). پروب دوم (Y) در راستای میله X و با فاصله ای برابر با طول قطری سیستم زمین، قرار می گیرد

در این حالت، جریان معینی به X و Z اعمال می­شود. ولتاژ منتج دو سر X و Y نیز اندازه­گیری می­شود. سپس با استفاده از قانون اهم (R=V/I) می­توان مقاومت را محاسبه نمود. پس از آن، پروب Y به فاصله ۲ برابر طول قطری سیستم زمین، در راستای X و Z منتقل می شود تا اندازه گیری مقاومت در بازه جدید تکرار شود. این کار تا جابجایی پروب Y به فواصل ۳ برابر، ۴ برابر،…، ۹ برابر طول قطری سیستم زمین ادامه پیدا می­کند تا روش تست ۳ نقطه با تعداد ۹ مقاومت اندازه­گیری شده به اتمام برسد.

نمودار و ارزیابی سیستم الکترود زمین 

تست ۳ نقطه با ترسیم نتایج در دستگاه مختصات برای ایجاد یک منحنی ارزیابی، انجام می پذیرد؛ بدین صورت که فاصله از میله X در امتداد محور X و مقاومت های اندازه گیری شده درمتداد محور Y در نظر گرفته می شود،. تقریباً در میانه نمودار، بین مرکز الکترود مورد آزمایش و پروب Z، یک پلاتو یا «نقطه صاف» یافت می شود. این موضوع در نمودار نیز نشان داده شده است. مقدار مقاومت در این نقطه( که در واقع مقاومت اندازه گیری شده به فاصله %۶۲ از مرکز الکترود تحت آزمایش است، به شرط آنکه خاک کاملا همگن باشد)، مقاومت زمین سیستم زمین تحت ازمایش است.

بیشتر بخوانید:

• اهمیت سیستم ارتینگ در آسانسورها
• اجرای ارت اتاق عمل و بیمارستان

تست های نامعتبر برای اندازه‌گیری مقاومت سیستم الکترود زمین 

اگر نشانه ای از پلاتو در نمودار مشاهده نشود و نمودار به طور پیوسته بالا رود، تست را نامعتبر در نظر می گیریم. این موضوع می تواند به این علت باشد که پروب Z به اندازه کافی از میله X دور نبوده است و می تواند نشان دهنده آن باشد که طول قطری سیستم زمین به درستی تعیین نشده است. اگر مشاهده شود که نمودار دارای پلاتو کم است که در تمام طول نمودار امتداد پیدا می کند و فقط در آخرین نقطه تست بالا می‌رود، این حالت نیز نامعتبر در نظر گرفته می شود.

تست فرکانس القایی یا تست Clamp-on

تست فرکانس القایی که معمولاً به آن تست “Clamp-on” نیز می گویند، یکی از جدیدترین روش های تست به منظور اندازه گیری مقاومت زمین یک سیستم زمین یا الکترود است. این تست با استفاده از یک ترانسفورمر مخصوص، ولتاژی نوسانی (عموما با فرکانس ۷/۱کیلوهرتز)  در داخل سیستم زمین القا می کند. برخلاف روش ۳ نقطه که نیاز به قطع کامل سیستم زمین و ایزولایسون آن کامل قبل از انجام تست بود، این روش نیازمند آن است که سیستم زمین تحت تست به سیستم زمین تجهیزات الکتریکی (یا سایر سیستم های زمین بزرگ مانند شرکت تلفن) متصل باشد تا یک مسیر برگشت برای سیگنال فراهم گردد. این تست تنها تستی است که می تواند در سیستم های زنده یا “گرم” (سیستم های در حال کار) استفاده شود. این روش تست دارای محدودیت هایی است که عبارت¬اند از:

1. مقدار آمپراژ (جریان عبوری) که از سیستم تحت آزمایش عبور می کند باید کمتر از حد مجاز تعیین شده توسط سازنده تجهیزات باشد.
2. سیگنال تست باید در محل مناسب تزریق شود، به طوری که سیگنال از طریق سیستم زمین و به درون زمین وارد شود.
3. این روش تست معمولاً مجموع مقاومت های سیستم زمین تحت تست و امپدانس زمین نوترال تجهیز، که شامل سیم نوترال است را اندازه گیری می کند. با توجه به فرکانس بالایی که در این روش تست استفاده می شود، امپدانس سیم نوترال غیر قابل چشم پوشی خواهد بود و می تواند از مقاومت زمین یک سیستم زمین با مقاومت بسیار کم بیشتر باشد؛ بنابراین نمی توان آن را به دقت اندازه گیری نمود.
4. مقاومت زمین یک سیستم زمین بزرگ در فرکانس ۶۰ هرتز می تواند به طور چشمگیری کوچک تر از مقدار اندازه گیری شده در فرکانس ۷/۱ کیلوهرتز باشد.

تست های نادرست بسیاری انجام شده است که در آن تکنسین فقط حلقه‌های فلزی را اندازه‌گیری کرده، نه مقاومت واقعی سیستم زمین در برابر زمین. لذا صحت تست فرکانس القایی به دلیل خطاهای آن می تواند زیر سوال برود، اما زمانی که به درستی روی یک سیستم زمین پایدار و با اندازه کوچک تا متوسط اعمال شود، این تست سریع و نسبتا دقیق خواهد بود.

کاربردهای تست

استفاده صحیح از این روش تست نیازمند آن است که نوترال تجهیز به یک ترانسفورمر نوع Y متصل شده باشد. ولتاژ نوسانی در نقطه ای به سیستم زمین القا می شود که وارد خاک شده و از طریق سیم نوترال باز گردد. در این مرحله باید احتیاط فراوان داشت چراکه اغلب منجر به خوانش های نادرست داده ها و اشتباهات دیگری می شود. رایج ترین این اشتباهات هنگام القای ولتاژ نوسانی، یا به اصطلاح Clamp on کردن آن به سیستم زمین در نقطه ای که یک مسیر فلزی پیوسته به نقطه آزمایش وجود دارد، رخ می دهد. این امر منجر به انجام آزمایش های پیوسته برای محاسبه مقاومت زمین خواهد شد.
درک کاربرد میدانی مناسب این تست برای به دست آوردن نتایج دقیق از اهمیت بالایی برخوردار است. تست فرکانس القایی می‌تواند سیستم‌های زمینی را که در حال استفاده هستند، مورد آزمایش قرار دهد و برای اندازه‌گیری نیازی به وقفه در سرویس ندارند.

پایش و نظارت بر مقاومت زمین

پایش و نظارت بر مقاومت زمین فرآیند اندازه‌گیری خودکار زمان‌بندی شده و/یا مداوم مقاومت زمین است. این سیستم‌های اختصاصی از روش تست فرکانس القایی برای نظارت مداوم بر عملکرد سیستم‌های زمین پراهمیت استفاده می‌کنند. برخی از مدل ها همچنین گزارش داده های خودکار را ارائه می دهند. این روش های سنجش جدید می توانند مقاومت زمین و جریان جاری شده در سیستم زمین مورد استفاده را اندازه گیری کنند. مزیت دیگر این روش آن است که نیازی به ایجاد وقفه در سرویس های الکتریکی به منظور انجام اندازه-گیری ها نمی باشد.

مطالب مرتبط:

• میله ارت 
• سیم و کابل ارت
• چک لیست تجهیزات صاعقه گیر