Earth electrode: Rod, Plate, Strip ও মাটি

পাঁচ বছর আগে Commissioning-এ Earth resistance ছিল 2 Ω। এবারের মাপে 40 Ω। খুঁড়ে দেখা গেল — GI পাইপটি কয়লা-লবণের ভেতরে প্রায় গলে গেছে, আর ওপরের তামার তার আর GI-র জোড়া সবুজ গুঁড়োয় ঢাকা। Electrode মাটির নিচে, চোখের আড়ালে — তাই প্রথমবারই সঠিক উপাদান, সঠিক সংযোগ আর পরীক্ষার ব্যবস্থা রাখা জরুরি।

Electrode-এর Resistance কোথা থেকে আসে

Electrode থেকে Current চারদিকের মাটিতে ছড়িয়ে পড়ে। Electrode-এর ঠিক কাছের মাটির "পথ" সবচেয়ে সরু (Current ঘন), তাই Resistance-এর বেশিরভাগ আসে Electrode-এর চারপাশের প্রথম কয়েক মিটার মাটি থেকে। দূরে যেতে যেতে পথ চওড়া হয়, Resistance যোগ হয় খুব কম।

এর তিনটি ফল:

1. Electrode-এর চারপাশের মাটির মান (আর্দ্রতা, ঘনত্ব) সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ।
2. Electrode আর মাটির মধ্যে ভালো সংস্পর্শ — ফাঁক বা আলগা মাটি থাকলে Resistance বাড়ে।
3. দুটি Electrode খুব কাছে থাকলে তারা একই মাটি "ভাগ" করে — লাভ কম।

Electrode-এর ধরন

Rod (খাড়া)

সবচেয়ে প্রচলিত — মাটিতে ঠুকে বা Drill করে বসানো।

• Copper-bonded steel — শক্ত ইস্পাতের মাঝখান, বাইরে তামার মোটা প্রলেপ; গভীরে ঠোকা যায়, তামার ক্ষয়রোধ। Coupling দিয়ে জুড়ে লম্বা করা যায়।
• Galvanised (GI) steel — সস্তা, কিন্তু Zinc প্রলেপ ক্ষয় হলে ইস্পাত দ্রুত মরিচা।
• Solid copper / Stainless steel — দামি, বিশেষ জায়গায়।
• GI pipe — বাংলাদেশে বহুল ব্যবহৃত; ভেতরে পানি ঢালার সুবিধা, কিন্তু ক্ষয়প্রবণ।

দৈর্ঘ্যই প্রধান — গভীরে মাটি সাধারণত ভেজা, তাপমাত্রা স্থির, আর শুকনো মৌসুমেও আর্দ্র। দৈর্ঘ্য দ্বিগুণে Resistance প্রায় অর্ধেকের কাছাকাছি নামে; ব্যাস দ্বিগুণে লাভ সামান্য। বাংলাদেশের অনেক এলাকায় পানির স্তর তুলনামূলক কাছে — গভীর Rod খুব কার্যকর; পার্বত্য ও পাথুরে এলাকায় ঠোকা কঠিন।

নিজে হিসাব করুন: Earth Rod Resistance Calculator।

একাধিক Rod

একটি Rod যথেষ্ট না হলে কয়েকটি Rod সমান্তরালে, একটি তার দিয়ে যুক্ত। কিন্তু চারটি Rod মানে চার ভাগের এক Resistance নয় — কাছে থাকলে তারা একে অপরের এলাকা ভাগ করে। নিয়ম: মাঝের দূরত্ব অন্তত Rod-এর দৈর্ঘ্য, দ্বিগুণ হলে ভালো। উদাহরণ: 100 Ω·m মাটিতে একটি 3 m Rod প্রায় 33 Ω; চারটি 3 m দূরে প্রায় 11 Ω (33 ÷ 4 = 8 নয়)।

Plate

তামা বা GI-র পাত, খাড়া করে মাটিতে পোঁতা। পুরোনো নকশায় প্রচলিত; একই উপাদানে লম্বা Rod সাধারণত বেশি কার্যকর, আর Plate-এর জন্য বড় গর্ত খুঁড়তে হয়, মাটি আলগা হয়।

Strip / Tape (অনুভূমিক)

তামা বা GI-র ফিতা মাটির নিচে লম্বা করে শোয়ানো (সাধারণত অর্ধ থেকে এক মিটার গভীরে) — পাথুরে বা অগভীর মাটিতে যেখানে Rod ঠোকা যায় না। Rod-গুলো জোড়ার কাজেও।

Ring earth

ভবনের চারপাশে মাটির নিচে একটি বন্ধ বৃত্ত — Equipotential আর বজ্রপাত সুরক্ষার জন্য ভালো।

Foundation earth electrode

ভবনের Foundation-এর Concrete-এর ভেতরে ইস্পাত (বা Rebar) — Concrete আর্দ্রতা ধরে রাখে, বিশাল সংস্পর্শ এলাকা, ক্ষয় কম। নতুন ভবনে নকশার সময়ই পরিকল্পনা করলে খুব কার্যকর আর সস্তা। পরে আর বসানো যায় না।

যা Electrode নয়

• পানির পাইপ — প্লাস্টিক অংশ, Meter, মেরামতে বিচ্ছিন্ন হতে পারে; Electrode হিসেবে নয়, শুধু Bonding।
• গ্যাসের পাইপ — কখনো Electrode নয়।

সংযোগ: সবচেয়ে দুর্বল কড়া

• Exothermic welding — Electrode আর তারের মধ্যে গলিত ধাতুর স্থায়ী জোড়া; মাটির নিচে সবচেয়ে টেকসই।
• Clamp — Earth rod-এর জন্য তৈরি, মানসম্পন্ন Clamp; সাধারণ বা মরিচা-ধরা Bolt নয়।
• Test link (Disconnecting link) — Electrode আর ব্যবস্থার মাঝে একটি খোলা যায় এমন সংযোগ, পরীক্ষার সময় Electrode আলাদা করে মাপার জন্য (Lesson 5)।
• Earth pit / Inspection chamber — ঢাকনাসহ ছোট চেম্বার, যাতে সংযোগ দেখা ও পরীক্ষা করা যায়। চিহ্নিত ও তালিকাভুক্ত রাখুন।
• Earthing conductor (Electrode থেকে Main earthing terminal) — যথেষ্ট আকারের, যান্ত্রিক সুরক্ষাসহ, চুরি রোধে সুরক্ষিত পথে।

ক্ষয় ও ভিন্ন ধাতু

দুটি ভিন্ন ধাতু (যেমন তামা আর GI/Zinc) মাটির আর্দ্রতায় সংস্পর্শে থাকলে একটি ছোট ব্যাটারির মতো কাজ করে — Galvanic corrosion: কম মহৎ ধাতু (Zinc, ইস্পাত) দ্রুত ক্ষয় হয়।

• একই ব্যবস্থায় তামা আর GI মেশানো এড়িয়ে চলুন, বা উপযুক্ত Bimetallic সংযোগ ও Insulation।
• জোড়াগুলো মাটির ওপরে, Pit-এ, সিল করা।
• অম্লীয় বা লবণাক্ত মাটি (উপকূলীয় এলাকা) — ক্ষয় দ্রুত; তামা বা Copper-bonded ভালো, আর নিয়মিত পরীক্ষা।

লবণ, কয়লা আর "Earth বাড়ানো"

প্রচলিত পদ্ধতি — গর্তে কয়লা আর লবণ, মাঝে মাঝে পানি। প্রথমে Resistance কমে, কিন্তু:

• লবণ বৃষ্টিতে ধুয়ে যায় — মান আবার বাড়ে।
• লবণ Electrode, তার আর জোড়া দ্রুত ক্ষয় করে।
• আশেপাশের মাটি ও ভূগর্ভস্থ পানি দূষিত।

বিকল্প: Bentonite (কাদামাটি যা আর্দ্রতা ধরে রাখে, ক্ষয় করে না) বা মানসম্পন্ন Earth enhancing compound — Rod-এর চারপাশের ফাঁক ভরাট করে সংস্পর্শ বাড়ায়। তবু দীর্ঘমেয়াদে লম্বা Rod বা বেশি Rod-ই নির্ভরযোগ্য সমাধান (Lesson 6)।

সংক্ষেপে

• Resistance-এর বেশিরভাগ Electrode-এর কাছের মাটিতে; ভালো সংস্পর্শ জরুরি।
• Rod-এর দৈর্ঘ্য প্রধান; ব্যাসে লাভ সামান্য।
• একাধিক Rod অন্তত দৈর্ঘ্যের সমান (ভালো দ্বিগুণ) দূরে।
• Foundation earth নতুন ভবনে সবচেয়ে কার্যকর; পানি-গ্যাসের পাইপ Electrode নয়।
• সংযোগ: Exothermic বা মানসম্পন্ন Clamp, Test link, পরিদর্শনযোগ্য Pit।
• তামা-GI মেশানো এড়িয়ে চলুন; লবণ-কয়লা নয়, Bentonite বা লম্বা Rod।

পরের Lesson: মাটির Resistivity ও Wenner পদ্ধতি।