زمین و مقاومت الکتریکی آن

منظور از اتصال به زمین “اتصال به جرم کلی زمین” است . اتصال به جرم کلی زمین ممکن است مستقیم یا از طریق نوعی امپدانس انجام شود .

هدف از اتصال به زمین تامین دو مورد است :

تامین ایمنی در برابر برقگرفتگی انسان یا حیوان در بهره برداری از سیستم الکتریکی
حفظ عایقبندی سیستم یا ایجاد مسیری برای جریان عملیاتی با هدف تحریک لوازم حفاظتی به واکنش و یا تامین ایمنی در برابر برقگرفتگی هنگام انجام تعمیرات بر روی تجهیزات با خطوط نیروی برق

وجود سیستم اتصال به زمین در سیستم های الکتریکی اجتناب ناپذیر است .

حتی در سیستم های IT که بدون اتصال به زمین به حساب می آیند ، برای کشف وقوع اتصال فاز به زمین و تحریک رله زمین به واکنش ، به ایجاد مسیری برای عبور جریان تحریک از طریق زمین احتیاج است ، هرچند در این مورد ، مقاومت اتصال به زمین باید به قدر کافی بالا باشد تا جریان تحریک از حد معینی بیشتر نشود .

به جز مواردی مانند سیستم های IT ، در احداث اتصال به زمین ، یا هادی ای که در تماس با زمین بوده و به آن “الکترود زمین” گفته می شود دو هدف زیر تعقیب می شود :

مقاومت اتصال به “جرم کلی زمین ” یا خلاصه تر “مقاومت الکترود زمین” تا حد امکان کم باشد .
تاسیسات انصال به زمین – هادیها ، الکترود زمین ، اتصالات و غیره – توانایی عبور جریانهای اتصال به زمین را در مدت برقراری جریان ها داشته باشند .

برای تحقق این هدفها لازم است موارد زیر مطالعه شوند :

جنس ، مقاومت ویژه ، دما و رطوبت خاکی که الکترود در آن مدفون می شود ؛
جنس ، اندازه ها و نحوه نصب الکترود زمین ؛
نحوه انجام اتصالات به الکترود زمین .

علاوه بر این ها توجه به موارد زیر نیز ضروری خواهد بود :

چگالی جریان در سطح الکترود در تماس با خاک ؛
پتانسیل بر روی سطح زمین در اطراف الکترود .

و در خاتمه ، اندازه گیری الکترود زمین نسبت به ؛ جرم کلی زمین ؛ و در برخی موارد اندازه گیری مقاومت ویژه خاک ، مهمترین کاری است که باید انجام شود .

مقاومت ویژه خاک و عوامل وابسته به آن :

مقاومت ویژه خاک در درجه اول بستگی به جنس آن و سپس رطوبت و دما دارد .

مقاومت ویژه انواع خاک

لازم است توجه شود که در هرحال مقاومت ویژه خاک ، طبیعتی الکترولیتی دارد و لذا مقدار رطوبت و ترکیب و غلظت مواد شیمیایی و نمکهای حل شده در آب آن ، در مقاومت ویژه تاثیر فراوان دارند . همچنین دانه بندی و نحوه پخش دانه ها و تراکم آن ها نیز بر مقاومت ویژه تاثیر فراوان دارند .

مقدار واقعی مقاومت ویژه را باید با اندازه گیری محلی آن ، بخصوص در مواردی که خاک دارای طبیعتی چینه ای و مطبق باشد ، بدست آورد .

با توجه به اینکه عوامل ذکر شده جنبه محلی داشته و بعضی از آن ها نیز تغییرات فصلی دارند از جدول زیر می توان بعنوان راهنما استفاده نمود .

نوع خاک	شرایط جوی
	ریزش باران : عادی و زیاد (بیش از 500 میلیمتر در سال)		ریزش باران : کم و شرایط کویری (کمتر از 250 میلیمتر در سال)
	مقدار احتمالی	گستره مقادیر واقعی	گستره مقادیر واقعی
خاکهای رسوبی و رسهای سبک	5	بستگی به سطح آب محل دارد	بستگی به سطح آب محل دارد
خاکهای رسوبی باستثنای انواع رسوبی	10	5 تا 20	10 تا 100
مارلها	20	5 ال 20	50 تا 300
سنگ آهک نوع متخلخل (گچ)	50	30 تا 100	50 تا 300
سنگهای ماسه ای متخلخل	100	30 تا 100
کوارتزیت سنگ آهک متراکم یا بلوری (مرمر)	300	100 تا 1000
سنگهای رسی	1000	100 تا 3000	1000 و بیشتر
گرانیت	1000
گنیس ها و شسیت ها سنگهای آذرین	2000		1000 و بیشتر

تاثیر دما بر مقاومت ویژه

اهمیت تاثیر دمای خاک بر مقاومت ویژه بیشتر برای دمای انجماد و پایینتر از آن است . نصب الکترود باید در عمقی که سرمای انجماد نتواند به آن نفوذ کند ، انجام شود . بنابراین توصیه می شود در همه حال (جز مناطق حاره)یک متر اول عمق الکترود در مقدار مقاومت آن به حساب آورده نشود .