home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Lion Share / lionsharecd.iso / ham / grounds.txt < prev    next >
Text File  |  1992-07-24  |  8KB  |  145 lines

  1.  
  2.  
  3.                         PRINCIPLES OF GROUNDING
  4.                           JD Delancy, K1ZAT/3
  5.  
  6.  
  7.     The main purpose of equipment, facility, and system grounding is to
  8. provide for the safety of personnel.  This is accomplished by insuring
  9. that all equipment configurations, antenna, or support structures, as
  10. well as all metal structures, motor, and generator frames, cable armor,
  11. control equipment enclosures, conduits, and all portable electrical
  12. equipment cabinets and housing are at ground potential thereby reducing
  13. possibility of electrical shock of personnel coming in contact with
  14. metal parts of the equipment and towers.
  15.  
  16.     The secondary function of all grounds is to improve the operation
  17. and continuity of service of all equipment configurations.  Faulty
  18. ground returns are detrimental to these functions and can result in
  19. intermodulation effects and noise voltage build-up with their associated
  20. service interruptions, false signals, equipment damage, or signal
  21. distortion.
  22.  
  23.     Considering that the characteristics of the soil (earth) and the
  24. weather vary greatly at the locations in which the installation are
  25. planned, it is practically impossible to develop an earth grounding
  26. system which can be utilized as a standard for all locations.  During
  27. the planning stages of an extensive electrode system for substations or
  28. other electrical power distribution system, consideration must be given
  29. to the potential variations which can occur over the area of the ground
  30. connections.
  31.  
  32.     A ground connection, regardless of its application, must meet
  33. certain specifications.  The electrodes buried in the ground to form
  34. an electrical connection to the earth must themselves be capable of
  35. withstanding mechanical abrasion and have sufficient area in contact
  36. with the soil so that the ground resistance is within the rated limits.
  37. The resistance of this earth path must remain reasonable constant
  38. throughout the seasons of the year and must be unaffected by unexpected
  39. circulating currents resulting from the equipment configuration to which
  40. the connection is made.  In short, ground connections should be durable,
  41. have low D-C resistance, low A-C impedance, have adequate current
  42. carrying capacity, and be of such a design that they can be readily
  43. installed and maintained.
  44.  
  45.     Driven ground electrodes, more commonly referred to as ground rods
  46. or pipes, are utilized where bedrock is beyond a depth of 10 feet.
  47. Ground rods are commercially manufactured in 1/2", 5/8", 3/4" and one
  48. inch diameters, and in lengths of 6', 8', 10', 12', and 16'.  The
  49. National Electric Code (NEC) specifies that ground rods of steel or iron
  50. shall be at least 5/8" in diameter and that rods of non-ferrous
  51. materials shall not be less than 1/2" diameter.  Although galvanized
  52. steel rods are used, the more commonly utilized material, copper clad
  53. steel provides an excellent means of obtaining the lowest possible
  54. resistance contact with the earth.
  55.  
  56.     The NEC requires that any water metering equipment be bypassed by a
  57. jumper of a size not less than that required for the ground ing
  58. conductor.     The ground conductor shall bypass the meter and service
  59. unions.  The water piping system must be made electrically continuous by
  60. bonding together all parts which may become disconnected.  As with other
  61. ground connections, the resistance should be measured before deciding on
  62. this type of ground installation.  It should be noted that where cast
  63. iron screw type joints are utilized for joining together lengths of
  64. pipe, they usually provide metallic connections of low resistivity.
  65. However, if joints are made of "leadite" or similar types of cement, the
  66. resistivity values of these connections may be several hundred ohms,
  67. rendering the water system useless as a suitable ground system;
  68. therefore, tests should be conducted to insure continuity of ground
  69. circuits.
  70.  
  71.     Multiple driven electrodes will not always provide an adequate low
  72. resistance to earth.  In such instances, it is generally possible to
  73. reduce the resistivity of the soil immediately surrounding the driven
  74. electrode by treating the soil with a substance which, when in solution,
  75. is highly conductive.  There are several substances, however, the better
  76. known, in order of preference are:
  77.  
  78.      a.  Magnesium sulphate (common name:  Epsom Salts)
  79.      b.  Copper Sulphate (common name: Blue Vitriol)
  80.      c.  Calcium Chloride
  81.      d.  Sodium Chloride (common name: Common Salt)
  82.      e.  Potassium Nitrate (common name: Saltpeter)
  83.  
  84.     Preference is given to use of magnesium sulphate, which is the most
  85. common material used.  It combines low cost with high electrical
  86. conductivity and low corrosive effect on a ground electrode or plate.
  87. All electrodes used in the soil treatment should be of copperweld type.
  88.  
  89.     Large reductions in the ground contact resistance of the individual
  90. ground electrodes may be expected after chemical treatment of the earth
  91. where low resistances are difficult to obtain without chemical
  92. treatment.  The initial effectiveness of chemical treatment is greatest
  93. where the soil is somewhat porous because the solution permeates a
  94. considerable volume of earth, and expanded ground contact thereby
  95. increases the effectiveness of the electrode.  When soil of compact
  96. texture is encountered, the chemical treatment is not as effective at
  97. first because the solution tends to remain in its original location for
  98. a longer period of time.  Chemical treatment limits the seasonal
  99. variation of resistance and lowers the freezing point of the surrounding
  100. soil.  Chemical treatment of the earth around a driven electrode
  101. utilizing the Magnesium Sulphate and water solution is described as
  102. follows:
  103.  
  104.     a.  A 4-foot length (approx) of 8 inch tile pipe is buried
  105. in the ground approximately four inches from the ground
  106. electrode, and filled to within one foot of the ground level with
  107. the Magnesium Sulphate and water solution.  The 8-inch pipe
  108. should have a wooden cover with holes, and be located at ground
  109. level.
  110.  
  111.     b.  Forty to Ninety pounds of chemical will initially be
  112. required, and will retain its effectiveness for two or three
  113. years.  Each replenishment of chemical will extend its
  114. effectiveness for a longer period, so future retreatment occurs
  115. less and less frequently.
  116.  
  117.     The use of Common Salt or Saltpeter is not recommended as it will
  118. require greater care to be given to protection against corrosion.
  119. Additionally, any metal enclosure nearby and unrelated to grounding,
  120. should also be treated to prevent damage by corrosion.  Therefore,
  121. Common Salt or Saltpeter should be utilized only when absolutely
  122. necessary to reduce the resistivity of the soil.
  123.  
  124.     When Common Salt must be utilized, the amount necessary to treat the
  125. earth around a driven electrode depends upon the the available water
  126. supply.  A decrease in resistivity of the earth can be achieved by
  127. adding more water.  Additional water dissolves the salt and also aids in
  128. carrying the salt solution throughout the conducting soil hemisphere.
  129. Therefore, a minimum treatment of earth per ground electrode would
  130. contain at least five pounds of salt and as much water as is required to
  131. initially flood the area.  The rate at which chemical treatment will
  132. lower the resistivity of the soil depends upon the rate at which the
  133. solution will seep through the soil.  Commercial tests have shown that
  134. an initial chemical treatment retains its effectiveness for at least one
  135. year, however, porous soil and excessive rainfall or drainage would
  136. reduce the period appreciably. In some cases, treatment has remained
  137. effective for three to six years.
  138.  
  139.     If the station and equipment is located on a rocky mountain top,
  140. this system could not be utilized since soil treatment would be
  141. in-effective.
  142.  
  143.  
  144. end-of-file
  145.