Hvilken betydning har resistivitet for prosjektering av jordelektroder?
Tore Solhaug har mange års erfaring og regnes av mange som en guru innen jordplatemåling. Han vil snakke om betydningen av å kjenne til jordens elektriske ledeevne (resistivitet) for å kunne prosjektere jordelektroder. Resistiviteten i bakken er en viktig faktor for å beregne omfang, beste plassering og forventet overgangsmotstand for jordelektroder. Den har også stor betydning for kvaliteten på impulsjording. I tillegg benyttes resistivitetsverdien til å beregne om et høyspenningsanlegg (for eksempel distribusjonsnett) kan betegnes som Omfattende jordingsnettverk (global jord).
4. Trainor team kontroll og måling
Utfører måletjenester på jordingssystemer for elkraft og industri
- Overgangsmotstand
- Kontinuitet i jordforbindelser
- Dokumentasjon av berøringsspenninger
- Beregning av omfattende jordingsnettverk (global jord) i distribusjonsnett
Gjennomfører årlige praktisk rettede kurs i måleteknikk på jordelektroder
5. Spesifikk jordmotstand, også kalt
jordresistivitet
• En betegnelse på elektrisk ledeevne i jord
• Benevnelse i Ohm meter eller Ohm cm
6. Jordresistivitet
Hva er viktig med den?
• Jordelektrodens egenskaper påvirkes av grunnforholdene
• Det kan benyttes tabeller for å prosjektere jordingssystemer
– eller –
• Resistivitet kan måles for å oppnå konkrete verdier som
gjenspeiler lokale forhold
• Resistivitet vs Global jord
7. Jordresistivitet
• Hvordan kan vi vite at vi vite at vi velger riktig jordart?
• Tabellverdier er svært omtrentlige
– Resistiviteten varierer med fuktighetsgrad i bakken
Type jordsmonn Resistivitetsverdier
Finkornet sand 150-2000 ohm cm
Jord (matjord, myr, torv) 5-500 ohm cm
Leire 5-200 ohm cm
Kritt (kalkholdig jord) 50-3000 ohm cm
Skifer 200-50000 ohm cm
Granitt >1 000 000 ohm cm
8. Jordresistivitet
Målinger kan benyttes til å
• beregne størrelse/omfang på jordelektrode
• beregne motstandsverdi for elektrode
• finne beste plassering for jordelektrode
• beregne om området kan defineres som omfattende jordingsnettverk
(global jord)
9. Jordresistivitet
Fra FEF:2006, § 4-11 heter det:
• Tillatt berøringsspenning UTP i figur 4-2 ansees være overholdt dersom en av
følgende forutsetninger er oppfylt:
– Jordingsanlegget er en del av et utbredt jordingssystem
– Jordpotensialhevningen UE ved jordfeil skal ikke overstige 2 ganger tillatt
berøringsspenning
– Jordpotensialhevningen UE ved jordfeil skal ikke overstige 4 ganger tillatt
berøringsspenning, samtidig som det er gjennomført tiltak beskrevet under
avsnittet «Tiltak for å redusere berøringsspenning» skal være iverksatt
Dersom disse forutsetningene ikke er oppfylt, skal den reelle
berøringsspenningen beregnes eller måles.
8
16. Jordresistivitet
R = motstand målt i ohm
a = avstanden mellom spydene målt i cm eller meter
ρ = resistiviteten til en dybde lik «a» referert i cm eller meter
𝜌 = 2𝜋𝑎𝑅
a
aaa
a
a
20
C1
P1
P2
C2
17. Etablering av sammensatte elektroder
• Ved flere jordspyd
• 𝑎 = 1,5𝑑
a
d
𝑅 =
𝜌
2 𝑥 𝜋 𝑥 𝐿
x (ln
4 𝑥 𝐿
𝑟
-1) x 1,25 x ant.spyd
19. Jordresistivitet
• Viktig å huske på:
• Dersom elektroden ikke ligger frostfritt vil overgangsmotstand
for den etablerte elektrode variere med årstidene
• Høyest resistivitet og overgangsmotstand i frostmark
21. Jordresistivitet
Hva kan målingene benyttes til ?
Beregning av reell berøringsspenning UT
Fra FEF:2006, § 4-11 heter det:
• Tillatt berøringsspenning UTP i figur 4-2 ansees være overholdt dersom en av følgende
forutsetninger er oppfylt:
– Jordingsanlegget er en del av et utbredt jordingssystem
– Jordpotensialhevningen UE ved jordfeil skal ikke overstige 2 ganger tillatt
berøringsspenning
– Jordpotensialhevningen UE ved jordfeil skal ikke overstige 4 ganger tillatt
berøringsspenning, samtidig som det er gjennomført tiltak beskrevet under avsnittet
«Tiltak for å redusere berøringsspenning» skal være iverksatt
Dersom disse forutsetningene ikke er oppfylt, skal den reelle berøringsspenningen
beregnes eller måles.
23. Beregning av antatt tillatt berøringsspenning
𝑈 𝑇𝑃(𝑡𝑓)=UT (tf)+(RF1+RF2)xIB
RF2 = 1,5m-1 x ρ
24. Oppsummering
• Resistivitetsmålinger er mer presise enn tabeller
• Kan benyttes til viktige beregninger
- i forbindelse med etablering av elektroder
- for å etablere tilleggsjord
- beregne Global jord
- beregne berøringsspenninger
Benevnelsen er Ohm multiplisert med lengde (cm eller meter)
Ved utregning/kalkulasjoner er det viktig å flytte komma korrekt
Det finnes mange tabeller for resistivitet, der de fleste er svært upresise.
Anbefaler å måle for å få eksakt verdi som kan benyttes i beregninger av elektroder.
Pkt 2: I fall bruk av tabeller – hvilken verdi i tabellen skal vi benytte?
Hvis vi bestemmer oss for å måle, kan disse benyttes til…
Benevnelsen er Ohm multiplisert med lengde (cm eller meter)
Ved utregning/kalkulasjoner er det viktig å flytte komma korrekt
- Dersom det kan dokumenteres at jordelektroden er en del av et utbredt jordingssystem, er det ikke krav til å måle overgangsmotstand. For å vurdere om området kan betraktes som «Global jord» trengs det å kjenne til områdets gjennomsnittlige resistivitetsverdi.
Typisk for Global jord kan være en hyttegrend, med omfattende jordingsnettverk
Gjennomsnittlig jordresistivitet betyr at det må foretas representativt antall resistivitetsmålinger for den dybden i bakken som jordledere og elektroder er etablert
Det benyttes en gjennomsnittlig verdi for beregninger.
- Ved å beregne den gjennomsnittlige motstanden for arealet, kan vi finne Jordpotensialhevingen UE, når vi kjenner til 1-polet jordslutningsstrøm
Måling kan gi store gevinster både teknisk og økonomisk.
Undersøkelser i område med etablert elektrode der det er behov for tilleggsjord
Viktige elementer vi må ha klarhet i for å prosjektere elektrodesystemet
Skal tilfredsstille kravene til berøringsspenning
Avstanden «a» er lik dybden ned i bakken som måles.
Dr. F. Wenner publiserte i 1915 metoden i Bulletin of Bureau Standards
Presiserte at dersom forholdet mellom dybden på spydene og avstanden mellom spydene ble endret, måtte også formelen endres
- Andre formler for ringjord, strålejord og kombinerte elektrodeformer (eks. Kråkefot)
- Formel beregner den forventede overgangsmotstand for elektroden når denne er etablert.
Riktig plassering av jordelektrode kan redusere verdien for overgangsmotstand betraktelig
Viktig å huske på at dersom elektroden skal fungere både som berøringsbeskyttelse og impulsjord, må avstanden fra elektroden til det den skal beskytte ikke være for stor (helst rett under).
Når ingen av de 3 første betingelsene er oppfylt, må den reelle berøringsspenningen UT beregnes eller måles
Resistiviteten har innvirkning på tilleggsimpedansen ved beregning av antatt tillatt berøringsspenning
Kan benyttes når det ikke er mulig å måle/beregne berøringsspenninger på annen måte.