مقاومت الکتریکی سیستم زمین یعنی خاک یا سیستم زمین (یا سیستم ارت، اعم از ارت حفاظتی، ارت عملیاتی، ارت سیستم صاعقه گیر و …) چقدر در برابر جریان الکتریکی مقاومت الکتریکی دارد.

روش‌های اندازه گیری مقاومت سیستم زمین:

یکی از عواملی که باعث عملکرد صحیح سیستم‌های حفاظتی می‌گردد طراحی صحیح سیستم ارت (اعم از ارت حفاظتی، ارت عملیاتی، ارت سیستم صاعقه گیر و …) و همچنین اجرای سیستم هم‌پتانسیل سازی مطابق با استانداردهای مربوطه می‌باشد.

پس از طی مرحله طراحی و در مرحله اجرا، نظارت و بهره برداری از سیستم، انجام اندازه گیری‌ها ضروری بوده و همواره چگونگی انجام این اندازه گیری‌ها یکی از دغدغه‌های بهره برداران می‌باشد.

به خصوص در شرایط خاص که جداسازی سیستم ارت امکان پذیر نباشد.

و یا امکان کوبیدن الکترودهای کمکی با توجه به شرایط پروژه وجود نداشته باشد.

تکنیک‌های موجود در رابطه با اندازه گیری سیستم زمین RE (Static resistance)، امپدانس سیستم زمین(RD (Impulse resistance و مقاومت مخصوص خاک بشرح زیر است.

1. اندازه گیری مقاومت سیستم زمین با جداسازی تجهیزات در نقطه تست مدار از سیستم زمین به کمک سه الکترود (۳P)

2. اندازه گیری مقاومت سیستم زمین با جداسازی تجهیزات در نقطه تست مدار از سیستم زمین به کمک چهار الکترود (۴P)

3. اندازه گیری مقاومت سیستم زمین بدون نیاز به جداسازی تجهیزات در نقطه تست مدار از سیستم زمین به کمک سه الکترود و یک کلمپ (۳P + Clamp)

4. اندازه گیری مقاومت سیستم زمین بدون نیازبه جداسازی تجهیزات در نقطه تست مدار از سیستم زمین به کمک دو کلمپ(۲ Clamp)

5. اندازه گیری امپدانس زمین ترانسفورمرها، دکل‌های برق و مخابرات و پست‌های برق و… با شکل موجهای ۴/۱۰µs و۸/۲۰µs و۱۰/۳۵۰µs بدون نیاز به جداسازی از تجهیزات (۴P)

6. اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک به روش چهار الکترود (WENER)

7. اندازه گیری مقاومت سیستم زمین به روش دو الکترود (۲P)

   1. بررسی همبندی و پیوستگی تجهیزات با سیستم زمین

   2. اندازه گیری مقاومت سیستم زمین به کمک یک سیستم زمین کمکی مجزا بدون نیاز به کوبیدن الکترودکمکی

ذیلاً اجمالاً هر یک از تکنیک‌های یاد شده شرح داده خواهد شد.

۱. اندازه گیری مقاومت سیستم زمین با جداسازی تجهیزات در نقطه تست مدار از سیستم زمین به کمک سه الکترود (۳P)

این روش در استانداردها به روش ۶۲٪ و یا افت ولتاژ (Fall of Potential Method) معروف است و برای اندازه گیری مقاومت سیستم‌های ارت با گستردگی کوچک و متوسط استفاده می‌گردد.

در این روش همانطور که در شکل زیر هم مشاهده می‌کنید از یک الکترود جریان (H) برای برقراری جریان در الکترود ارتی که می‌خواهیم میزان مقاومت آن را اندازه گیری کنیم، استفاده می‌شود.

عبور جریان از الکترود تحت آزمون و الکترود جریان منجر به تغییر پتانسیل سطح زمین می‌شود.

الکترود ولتاژ (S) بایستی در محلی مناسب مابین الکترود ارت و الکترود جریان قرار گیرد.

در این روش مقدار مقاومت الکترود ارت که حاصل نسبت ولتاژ به جریان می‌باشد به صورت تابعی از فاصله الکترود ولتاژ از الکترود ارت رسم می‌گردد.

به این ترتیب که الکترود ولتاژ به تدریج از الکترود ارت دور می‌گردد و در هر مرحله مقدار مقاومت اندازه گیری شده به صورت تابعی از فاصله رسم می‌گردد (شکل پائین صفحه).

در صورتی که منحنی مذکور دارای یک بخش هموار باشد، مقدار مقاومت مرتبط در آن بخش به عنوان مقاومت سیستم زمین در نظر گرفته می‌شود.

لازمه ایجاد یک بخش هموار در منحنی این است که الکترود جریان به قدر کافی از الکترود ارت دور گردد تا آنجا که دیگر افزایش ولتاژ زمین بر اثر جریان ناچیز شود.

از نطر تئوری این فاصله بی نهایت است ولی در عمل برای آن حدی وجود دارد.

در مورد الکترودهای ارت کوچک که به دیگر سیستمهای ارت متصل نیستند، با ایجاد فاصله‌ای در حدود ۶ الی ۱۰ برابر قطر سیستم ارت بین الکترود جریان و الکترود ارت می‌توان اندازه گیری را با دقت خوبی انجام داد.

بررسی‌ها نشان داده که اگر الکترود ولتاژ در فاصله‌ای معادل ۶۱٫۸٪ از فاصله الکترود جریان تا الکترود ارت قرار گیرد، مقدار مقاومت اندازه گیری شده نزدیکترین عدد به مقدار واقعی خواهد بود.

از این رو این متد را روش ۶۲٪ می‌نامند.

جدول فواصل الکترودجریان (H) و الکترود ولتاژ (S) نسبت به بزرگی سیستم ارت (ابعاد بر حسب متر)

قطر سیستم ارت یا بزرگی ارت فاصله الکترود جریان(H) فاصله الکترود ولتاژ (S) معادل ۵۰٪ فاصله الکترود جریان(H) فاصله الکترود ولتاژ (S) معادل ۸/۶۱٪ فاصله الکترود جریان(H) فاصله الکترود ولتاژ (S) معادل ۷۰٪ فاصله الکترود جریان (H) ۱ ۳۰ ۱۵ ۱۹ ۲۱ ۲ ۴۰ ۲۰ ۲۵ ۲۸ ۵ ۶۰ ۳۰ ۳۷ ۴۲ ۱۰ ۸۵ ۸۵ ۵۳ ۶۰ ۲۰ ۱۲۰ ۶۰ ۷۴ ۸۴ ۵۰ ۲۰۰ ۱۰۰ ۱۲۴ ۱۴۰ ۱۰۰ ۲۸۰ ۱۴۰ ۱۷۱ ۱۹۶

مهمترین نقطه ضعف این روش فرض همگن و متجانس بودن جنس خاک در اطراف الکترود ارت است.

این فرض در شرایط واقعی به خصوص در مناطق شهری و صنعتی بدلیل انجام محوطه سازی و آسفالت و کاشی کاری بندرت مهیا می‌شود.

لزوم وجود خاک طبیعی در فواصل مناسب مطرح در اطراف الکترود ارت و زمان طولانی برای گستردن سیم کشی‌ها و … در بعضی مواقع استفاده از این روش را غیر ممکن نموده و همیشه روشی زمانبر است.

لذا در شرایط خاص که روند اندازه گیری با این متد غیر ممکن می‌گردد،

روشها و تکنیکهای خاصی نیز بر پایه این متد وجود دارد که در ادامه معرفی شده‌اند.