Sprawdzanie uziemień odgromowych

Sprawdzenie skuteczności ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym powinno się odbyć na podstawie pomiarów rezystancji uziemień. Pomiar rezystancji uziemień jest podstawowym pomiarem w ocenie skuteczności ochrony przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa) w układzie sieci TT, przy zastosowaniu jako środka ochrony samoczynnego wyłączenia zasilania.
Pomiary mogą być wykonane przy wyłączonym lub załączonym napięciu sieci w zależności od rodzaju ochrony i metody pomiarowej.
Wybór metody pomiarowej powinien być taki, aby spełniała ona następujące wymagania:
1) uchyb pomiaru nie powinien przekraczać 5%;
2) powinien być możliwy pomiar małych rezystancji, rzędu 0,1 W;
3) w celu zapewnienia dużej dokładności pomiarów rezystancja uziemienia sond i uziomów pomocniczych powinna być odpowiednio mała;
4) urządzenie pomiarowe powinno być proste i łatwe w obsłudze.


POMIARY REZYSTANCJI UZIEMIEŃ ROBOCZYCH I OCHRONNYCH:

Pomiar metodą techniczną
Schemat układu pomiarowego stosowanego w tej metodzie przedstawia rys. Pomiar rezystancji uziemień wykonuje się przy prądzie przemiennym.
Pomiaru rezystancji uziemień nie wykonuje się przy prądzie stałym, gdyż przy tym prądzie powstają błędy spowodowane pojawieniem się przeciwnie skierowanej do przyłożenia napięcia siły elektromotorycznej polaryzacji podczas zetknięcia elektrod metalowych z elektrolitem.


W celu odizolowania układu od sieci zastosowano transformator z regulacją zaczepów, który pozwala uzyskać prąd w obwodzie nie mniejszy niż 5A.
Obwód prądowy układu pomiarowego tworzą: obwód wtórny transformatora, amperomierz, uziom badany X, ziemia i uziom pomocniczy (prądowy) P.
Obwód napięciowy układu pomiarowego tworzą: woltomierz i sonda pomiarowa napięciowa S.
Od rezystancji obwodu prądowego i napięcia wtórnego transformatora zależy natężenie prądu płynącego przez uziom badany. Przybliżoną wartość rezystancji uziomu badanego oblicza się wg wzoru:



Wyznaczona z powyższego wzoru wartość Rx jest wartością przybliżoną, ponieważ nie uwzględnia wpływu prądu Iv, płynącego przez woltomierz, na wynik pomiaru.
W celu poprawnego (dokładniejszego) wykonania pomiaru rezystancji uziemienia obarczonego mniejszym uchybem zachodzi potrzeba doboru właściwych urządzeń, a mianowicie:
a) woltomierz powinien mieć dużą rezystancję wewnętrzną np. 1000 W na każdy wolt zakresu pomiarowego (pożądane, aby był to woltomierz magnetoelektryczny z prostownikiem lub lampowy) i wysoką klasę dokładności - kl. 0,5;
b) amperomierz powinien mieć zakres o 30% większy niż spodziewany prąd, a ponadto wysoką klasę dokładności;
c) rezystancja uziemienia sondy nie powinna przekraczać wartości 30W.
Odległości między uziomem badanym X a sondą pomiarową napięciową S oraz uziomem pomocniczym prądowym P muszą być takie, aby była między nimi zachowana przestrzeń o potencjale zerowym.
Metoda techniczna pomiaru rezystancji uziemienia ma szczególne znaczenie przy pomiarze małych rezystancji w granicach 0,01 -1 W.
Wadami tej metody są:
a) konieczność stosowania pomocniczych źródeł zasilania,
b) na wynik pomiaru mogą mieć wpływ prądy błądzące,
c) niemożliwość bezpośredniego odczytu mierzonej rezystancji (uziemień) - konieczność obliczeń.

Pomiar metodą kompensacyjną
Metoda kompensacyjna jest stosowana w zasadzie do pomiarów rezystancji uziemień o wartości od kilku do kilkuset omów, decyduje o tym dokładność przyrządów pomiarowych.
Zasada działania miernika induktorowego typu JMU do pomiaru rezystancji uziemienia(mostek kompensacyjny) jest oparta na metodzie kompensacyjnej.

Uproszczony układ połączeń


W tym układzie prąd przemienny I1 (wytworzony przez induktor) przepływa przez uzwojenie pierwotne transformatora T, uziom badany Rx, ziemię i uziom pomocniczy P. W uzwojeniu wtórnym transformatora mierniczego T indukuje się prąd I2, który przepływa przez rezystancję potencjometru Rx. Podczas pomiaru porównuje się spadek napięcia DUx wywołany prądem I1 na rezystancji uziomu badanego Rx ze spadkiem napięcia DUR wywołanym prądem I2 na rezystorze porównawczym Rr (oporze wewnętrznym miernika) - przy czym styk ruchomy „a" na rezystorze R, przesuwa się tak długo, dopóki nie uzyska się minimum prądu płynącego przez galwanometr (najkorzystniejsze jest, gdy wskazówka galwanometru ustawi się w pozycji zerowej). Stan ten oznacza, że nastąpiła kompensacja spadku napięcia na uziomie badanym Rx przez spadek napięcia na rezystorze Rr, to jest I1 *Rx = I2 * Rr.
W tym mierniku przekładnia transformatora mierniczego równa się jedności, tzn. I1 = I2 i Rx = Rr, a zatem wartość rezystancji mierzonej odczytuje się wprost na skali oznaczającej wartość rezystancji R.
Podstawowe dane techniczne miernika JMU są następujące:
- zakres: 0-5 OW, 0-50 QW, 0-500 W;
- uchyb przy zakresie pomiarów 0-0,5 QW: ± 0,05 W;
- uchyb przy zakresie pomiarów 0,5-500 W: ± 5%;
- znamionowa prędkość obrotowa korbki: 160 obr./60 s;
- napięcie probiercze: 2000 V;
- wymiary: 217 mm x 135 mm x 125 mm;
- masa ok. 4,5 kg.

W celu wykonania pomiaru rezystancji uziemienia ochronnego, roboczego lub odgromowego miernik kompensacyjny należy połączyć, przy czym sondy pomiarowe (uziomy) powinny być ułożone w ziemi w odległości l, które względem siebie nie są mniejsze niż 20 m.
Przed przystąpieniem do wykonania pomiarów należy sprawdzić prawidłowość wskazań miernika. Jeżeli nie jest on połączony z uziomami pomiarowymi, to należy płytkę zwierającą zaciski Rx i Rd przełożyć na zaciski Rs i Rp, przekręcić gałkę przełącznika zakresów (małe pokrętło) w położenie K (kontrola) i ustawić tarczę potencjometru (rezystora) Rr na wartość R2 = 30W (czerwona kreska) na skali R, a następnie obracać korbką induktora z prędkością znamionową 160 obr./60 s, wówczas galwanometr G powinien wskazać wartość prądu ig = 0.
Wskazanie przyjmuje się również za poprawne, gdy miernik jest połączony z uziomami pomiarowymi jak na rys. 2 (przy czym zaciski Rx i RD są zwarte) i postępując jak poprzednio - galwanometr powinien wskazać wartość ig = 0.
Celem wykonania pomiarów rezystancji uziemienia przy połączeniu z rys. 2 należy przełącznik zakresów ustawić w położenie odpowiadające oczekiwanej wartości rezystancji uziomu badanego i obracać korbką induktora z prędkością 160 obr./60 s.
Obracając korbką regulujemy tarczę potencjometru (duże pokrętło) do momentu zrównoważenia układu, co odpowiada położeniu wskazówki galwanometru w pozycji zerowej. Wówczas odczytujemy wartość rezystancji na skali R.
Odczytaną wartość rezystancji należy pomnożyć przez mnożnik „k", tj. miejsce ustawienia małego pokrętła zakresów (0,1 lub 1 albo 10). Gdy odczytana wartość rezystancji wynosi 10W przy ustawieniu pokrętła w położeniu k = 0,1 - wówczas rezystancja uziomu badanego RX = k • 10 = 0,1 • 10 = 1 W.


Na wynik pomiaru rezystancji uziemienia mają wpływ takie czynniki jak: wymiary geometryczne uziomu (praktycznie niezmienne), rezystywność (opór właściwy) gruntu.
Rezystywność gruntu z kolei zależy od rodzaju gruntu i zmian okresowych (m.in. zależnych od opadów atmosferycznych). Zmiany te są związane głównie ze zmianami wilgotności gruntu, jego temperaturą, zwartością związków chemicznych, mineralnych itp. Z tego względu wynik pomiaru rezystancji uziemienia przy użyciu sond pomiarowych powinien być odpowiednio skorygowany. Korekty wyników pomiaru dokonujemy przez uwzględnienie współczynnika „kp".

*w załączniku praca z oprawą graficzną