مقاومت زمین چیست؟ | آشنایی با مفاهیم اولیه

عوامل مؤثر بر مقاومت تماس الکترود و خاک

مقاومت تماس بین الکترود و خاک در صورتی که مواد الکترود هنگام نصب تمیز و بدون پوشش باشند و خاک به‌طور محکم فشرده شود، ناچیز است. حتی میله‌های فولادی زنگ‌زده مقاومت تماس کمی دارند زیرا اکسید آهن به راحتی آب را جذب می‌کند و مقاومت آن کمتر از اکثر خاک‌ها است (البته میله‌های زنگ‌زده ممکن است به مرور زمان دچار تخریب شوند که این امر اثربخشی آن‌ها را به شدت کاهش می‌دهد).

به‌طور کلی، مقاومت خاک اطراف، بزرگ‌ترین مؤلفه از سه جزء مقاومت الکترود است. یک سیستم الکترود دفن شده در خاک، جریان را به تمام جهات منتشر می‌کند و در نهایت جریان در فاصله‌ای براساس مقاومت خاک در برابر جریان، تخلیه می‌شود که این مقاومت با رسانایی خاک اندازه‌گیری می‌شود.

سیستم الکترود شامل تمام اجزای فلزی دفن شده و به هم متصل است، از جمله میله‌های الکترود، شبکه‌های الکترود، صفحات فلزی دفن شده، سیستم‌های شعاعی، سیم‌های افقی دفن شده، پوشش‌های چاه‌های آب، خطوط آب فلزی دفن شده، الکترودهای دفن شده در بتن (زمین اوفر یا Ufer Ground) و سازه‌های فلزی ساختمان.

مدل‌سازی مقاومت زمین با لایه‌بندی خاک

الکترود را می‌توان مانند یک پیاز نصف شده، به عنوان لایه‌هایی از خاک که اطراف آن قرار گرفته‌اند تصور کرد، به طوری که هر لایه دارای ضخامت یکسان باشد. لایه‌ای که نزدیک‌ترین فاصله به الکترود دارد کوچک‌ترین سطح مقطع را دارد و بیشترین مقاومت را ایجاد می‌کند. لایه بعدی سطح مقطع بزرگ‌تری دارد و مقاومت کمتری ارائه می‌دهد و همین‌طور ادامه دارد. در نهایت، فاصله‌ای وجود خواهد داشت که در آن لایه‌های اضافی خاک دیگر تأثیر قابل‌توجهی بر مقاومت نمی‌گذارند. مقاومت الکترود نسبت به زمین دورافتاده اندازه‌گیری می‌شود، که این زمین خارج از نفوذ الکترود قرار دارد. یک سیستم الکترود بزرگ‌تر نیازمند فاصله بیشتری است تا تأثیر آن به سطح ناچیزی کاهش یابد.

دیدگاه دیگر در مورد این لایه‌های خاک، به‌عنوان مقاومت‌های موازی است. نزدیک‌ترین لایه دارای مقدار واحدی مقاومت است. لایه بزرگ‌تر بعدی دارای سطح بیشتری است، بنابراین معادل چندین مقاومت واحد به‌صورت موازی است. هر لایه بزرگ‌تر مقاومت معادل کمتری دارد زیرا دارای مقاومت‌های موازی بیشتری است.

مقاومت خاک اطراف بستگی به رسانایی خاک دارد. رسانایی خاک با واحدهای اهم‌متر (ohm-m) یا اهم‌سانتی‌متر (ohm-cm) اندازه‌گیری می‌شود و نشان‌دهنده مقاومت بین دو سطح مقابل یک مکعب 1 متری یا 1 سانتی‌متری از ماده خاک است. رسانایی خاک به نوع خاک، میزان نمک موجود در آن، میزان رطوبت و دما بستگی دارد. خاک‌های یخ‌زده و بسیار خشک، عایق‌های خوبی هستند (دارای مقاومت بالا) و برای الکترودها مناسب نیستند.