Jak zmierzyć rezystancję uziemienia

Bezpieczeństwo wykorzystanie energii elektrycznej zależy nie tylko od prawidłowej instalacji instalacji elektrycznej, ale także od zgodności z wymogami określonymi w dokumentacji regulacyjnej dotyczącej jej działania. Obwód uziemiający budynku, jako część ochronnego sprzętu elektrycznego, wymaga okresowego monitorowania jego stanu technicznego.

Jak działa urządzenie uziemiające

W normalnym trybie zasilania pętla uziemienia Przewód PE połączony z obudowami wszystkich urządzeń elektrycznych, system wyrównywania potencjału budynku i jest nieaktywny: przez niego, z grubsza mówiąc, nie przepływa prąd, z wyjątkiem małych w tle.

Jak uziemienie chroni ludzi

W przypadku awarii związanej z uszkodzeniem warstwy izolacyjnej okablowania na korpusie wadliwego urządzenia pojawia się niebezpieczne napięcie, które przepływa przez przewód PE przez pętlę uziemienia do potencjału uziemienia.

Z tego powodu wielkość wysokiego napięcia przenoszonego na części nieprzewodzące powinna spaść do bezpiecznego poziomu, który nie jest w stanie spowodować obrażeń elektrycznych osoby, która ma kontakt z przypadkiem wadliwego sprzętu przez ziemię.

Gdy przewód PE lub pętla uziemienia są zerwane, nie ma ścieżki drenażu napięcia i prąd przejdzie przez ludzkie ciałouwięziony między potencjałem uszkodzonego urządzenia a ziemią.

Dlatego podczas obsługi sprzętu elektrycznego ważne jest utrzymanie pętli uziemienia w dobrym stanie i monitorowanie jej stanu za pomocą okresowych pomiarów elektrycznych.

Jak dochodzi do awarii urządzenia uziemiającego

W nowym sprawnym obwodzie prąd elektryczny wypadkowy przez przewodnik PE wchodzi do elektrod kolektorowych, które stykają się z ich powierzchnią z ziemią i przez nie równomiernie docierają do potencjału ziemi. W tym przypadku główny strumień jest równomiernie podzielony na części składowe.

W wyniku długotrwałego narażenia na nieprzyjazną glebę metal ołowianych przewodów zostaje pokryty warstwą tlenku powierzchniowego. Początkowa korozja stopniowo pogarsza warunki przepływu prądu, zwiększa rezystancję elektryczną styków całej konstrukcji. Rdza powstająca na częściach stalowych jest zwykle ogólna, a na niektórych obszarach wyraźny charakter lokalny. Wynika to z nierównomiernej obecności chemicznie aktywnych roztworów soli, zasad i kwasów, które są stale w glebie.

Powstałe cząstki korozji w postaci oddzielnych płatków odsuwają się od metalu i tym samym zatrzymują lokalny kontakt elektryczny. Z biegiem czasu jest tak wiele takich miejsc, że wzrasta opór obwodu, a urządzenie uziemiające, tracąc przewodnictwo elektryczne, staje się niezdolne do niezawodnego usunięcia niebezpiecznego potencjału do ziemi.

Tylko terminowe pomiary elektryczne pozwalają określić moment krytycznego stanu obwodu.

Zasady określone w pomiarze rezystancji urządzenia uziemiającego

Metoda oceny stanu technicznego obwodu opiera się na klasycznym prawie elektrotechniki, określonym przez Georga Om dla sekcji obwodu. W tym celu wystarczy przepuścić prąd przez kontrolowany element ze skalibrowanego źródła napięcia i zmierzyć przesyłany prąd z dużą dokładnością, a następnie obliczyć wartość rezystancji.

Metoda amperomierza i woltomierza

Ponieważ obwód działa w ziemi z całą powierzchnią styku, należy to ocenić podczas pomiaru. Aby to zrobić, w niewielkiej odległości (około 20 metrów) od monitorowanego urządzenia uziemiającego, zakopane są elektrody: główna i dodatkowa.Są zasilane prądem ze stabilizowanego źródła napięcia przemiennego.

Prąd elektryczny zaczyna płynąć wzdłuż obwodu utworzonego z drutów, źródła pola elektromagnetycznego i elektrod z podziemną przewodzącą częścią gleby, której wartość jest mierzona amperomierzem.

Woltomierz jest podłączony do powierzchni pętli uziemienia oczyszczonej z czystego metalu i styku głównej elektrody uziemienia.

Mierzy spadek napięcia w obszarze między głównym uziemnikiem a pętlą uziemienia. Dzieląc wartość odczytu woltomierza przez prąd zmierzony amperomierzem, można obliczyć całkowitą rezystancję sekcji całego obwodu.

W przypadku gruboziarnistych pomiarów można je ograniczyć i w celu obliczenia dokładniejszych wyników konieczne będzie skorygowanie uzyskanej wartości poprzez odjęcie wartości rezystancji przewodów łączących i wpływu właściwości dielektrycznych gleby na naturę prądów rozprzestrzeniających się w glebie.

Zredukowany o tę wartość i zmierzony przy pierwszym działaniu, całkowity opór da pożądany rezultat.

Opisana metoda jest dość prosta i niedokładna, ma pewne wady. Dlatego w celu wykonywania lepszych pomiarów przez specjalistów laboratoriów elektrycznych opracowano bardziej zaawansowaną technologię.

Metoda kompensacyjna

Pomiar opiera się na wykorzystaniu gotowych konstrukcji precyzyjnych przyrządów metrologicznych produkowanych przez przemysł.

Dzięki tej metodzie stosuje się również instalację elektrod głównych i pomocniczych w glebie.

Są one przenoszone na długości około 10 ÷ 20 metrów i są pochowane na tej samej linii, przechwytując testowaną pętlę uziemienia. Sonda pomiarowa jest podłączona do magistrali urządzenia uziemiającego, próbując umieścić urządzenie bliżej styku magistrali. Przewody łączące łączą zaciski urządzenia z elektrodami zainstalowanymi w ziemi.

Źródło zmiennej EMF podaje prąd I1 do podłączonego obwodu, który przechodzi przez obwód zamknięty utworzony przez uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego CT, przewody łączące, styki elektrod i uziemienie.

Uzwojenie wtórne transformatora CT odbiera prąd I2 równy pierwotnemu i przenosi go na rezystancję reostatu R, co pozwala reochordowi „b” na ustawienie równowagi między napięciami U1 i U2.

Transformator izolacyjny IT przekształca prąd I2 przechodzący przez uzwojenie pierwotne do obwodu wtórnego, który jest zamknięty dla urządzenia pomiarowego V.

Prąd I1 przepływający wzdłuż ziemi w obszarze między główną elektrodą uziemienia a pętlą uziemienia tworzy spadek napięcia U1 w mierzonym obszarze, który jest obliczany według wzoru:

U1 = I1 ∙ rx.

Prąd I2 przechodzący przez sekcję reostatu R „ab” z opornością rab tworzy spadek napięcia U2, określony przez wyrażenie:

U2 = I2 ∙ rab.

Podczas pomiaru przesuń gałkę akordu, aby odchylenie strzałki instrumentu V było ustawione na zero. W tym przypadku równość utrzymuje się: U1 = U2.

Następnie otrzymujemy: I1 ∙ rx = I2 ∙ rab.

Ponieważ konstrukcja urządzenia jest taka, że ​​I1 = I2, obserwuje się zależność: rx = rab. Pozostaje tylko dowiedzieć się, jaki jest opór fabuły ab. Ale w tym celu wystarczy powiększyć uchwyt potencjometru i zamontować strzałkę na jego ruchomej części, która będzie poruszać się w stałej skali, z wyprzedzeniem z podziałką w jednostkach oporu reostatu R.

Zatem położenie wskaźnika strzałki reostatu podczas kompensacji spadków napięcia w dwóch sekcjach pozwala zmierzyć rezystancję urządzenia uziemiającego.

Wykorzystując transformator izolacyjny IT i specjalną konstrukcję głowicy pomiarowej V, zapewniają niezawodne odstrojenie urządzenia od prądów błądzących. Precyzyjny mechanizm pomiarowy przyczynia się do niewielkiego uderzenia przejściowe rezystancje sonda dla wyniku pomiaru.

Urządzenia działające zgodnie z metodą kompensacji umożliwiają dokładny pomiar rezystancji poszczególnych elementów.Aby to zrobić, wystarczy podłączyć przewodnik poprowadzony od punktu 1 do jednego końca mierzonego obwodu, a sondę pomiarową (punkt 2) i drut od punktu 3 od elektrody pomocniczej do drugiego.

Urządzenia do pomiaru rezystancji urządzenia uziemiającego

Podczas rozwoju sektora energetycznego przyrządy pomiarowe były stale ulepszane pod względem ułatwienia użytkowania i uzyskiwania bardzo dokładnych wyników.

Jeszcze kilkadziesiąt lat temu tylko analogowe mierniki z ZSRR takich marek jak MS-08, M4116, F4103-M1 i ich modyfikacje były szeroko stosowane. Nadal pracują do dziś.

Teraz z powodzeniem uzupełniają je liczne urządzenia wykorzystujące technologię cyfrową i urządzenia mikroprocesorowe. W pewien sposób upraszczają proces pomiaru, mają wysoką dokładność i przechowują wyniki najnowszych obliczeń w pamięci.

Metoda pomiaru rezystancji urządzenia uziemiającego

Po dostarczeniu urządzenia do miejsca pomiaru i wyjęciu z skrzynki transportowej szyna zbiorcza jest przygotowana do podłączenia przewodu stykowego: oczyszczają miejsce połączenia krokodyla pilnikiem z pilnikiem przed korozją lub instalują zacisk z zaciskiem śrubowym dociskającym górną warstwę metalu.

Trójprzewodowy pomiar rezystancji

Wymagania dotyczące bezpiecznej pracy wymagają przeprowadzenia pomiarów, gdy wyłącznik automatyczny jest wyłączony w wejściowym panelu zasilania budynku lub gdy przewód PE jest odłączony od uziemnika. W przeciwnym razie, w razie niebezpieczeństwa, prąd upływowy przepłynie przez obwód i urządzenie lub ciało operatora.

Przewód łączący jest podłączony do urządzenia i zacisku.

W określonej odległości elektrody uziemiające wbija się w ziemię młotkiem. Cewki z przewodami łączącymi są na nich zawieszone, a ich końce są połączone.

Ustaw styki przewodów w gnieździe urządzenia, sprawdź gotowość obwodu do pracy i wielkość napięcia interferencyjnego między zainstalowanymi elektrodami. Nie powinien przekraczać 24 woltów. Jeśli to położenie nie zostanie spełnione, będziesz musiał zmienić miejsce instalacji elektrod i ponownie sprawdzić ten parametr.

Pozostaje tylko nacisnąć przycisk, aby wykonać automatyczny pomiar i usunąć obliczony wynik z wyświetlacza.

Jednak nie można się uspokoić po otrzymaniu wyniku pierwszego pomiaru. Aby przetestować swoją pracę, musisz wykonać małą serię pomiarów kontrolnych, przestawiając potencjalny pin na krótkich odległościach. Rozbieżność wszystkich uzyskanych wartości rezystancji nie powinna różnić się o więcej niż 5%.

Czteroprzewodowy pomiar rezystancji

Aby zastosować pionowe metody wykrywania elektrycznego, mierniki rezystancji pętli uziemienia można stosować w obwodzie czteroprzewodowym, układając elektrody odbiorcze zgodnie z metodą Wennera lub Schlumbergera.

Ta metoda jest bardziej odpowiednia do dogłębnych badań i obliczania oporności elektrycznej gleby.

Opcja połączenia urządzenia IS-20/1 zgodnie z tym schematem pokazano na rysunku.

Pomiar rezystancji elektrody uziemiającej za pomocą mierników cęgowych

Podczas korzystania z tej metody konieczne jest uzyskanie prądu tła od instalacji elektrycznej budynku do pętli uziemienia. Jego wartość w większości urządzeń tego typu nie powinna przekraczać 2,5 ampera.

Pomiar rezystancji pętli bez przerywania obwodu elektrody uziemiającej za pomocą cęgów pomiarowych

Za pomocą miernika IS-20 / 1m możliwe jest wykonanie oceny elektrycznej stanu uziemienia budynku zgodnie z poniższym schematem.

Pomiar rezystancji pętli bez elektrod pomocniczych za pomocą dwóch cęgów pomiarowych

Dzięki tej metodzie nie jest konieczne instalowanie dodatkowych elektrod w ziemi, ale można wykonywać pracę za pomocą dwóch cęgi prądowe. Będą musiały być przenoszone wzdłuż szyny uziemiającej urządzenia na odległość większą niż 30 centymetrów.

Wybór metody pomiaru zależy od konkretnych warunków pracy urządzenia i jest ustalany przez specjalistów laboratoryjnych.

Ocenę stanu urządzenia uziemiającego można wykonać o różnych porach roku. Należy jednak pamiętać, że w okresie dużej obecności wilgoci w glebie podczas odwilży jesienno-wiosennej warunki rozprzestrzeniania się prądów w ziemi są najkorzystniejsze, a przy suchej, gorącej pogodzie - najgorsze.

Pomiary letnie z wysuszoną glebą najbardziej jakościowo odzwierciedlają rzeczywisty stan konturu.

Niektórzy elektrycy zalecają zmniejszenie wartości rezystancji, aby rozlać glebę w pobliżu elektrod roztworami soli. Należy rozumieć, że środek ten jest tymczasowy i nieskuteczny. Wraz z odejściem wilgoci stan przewodności ponownie się pogarsza, a jony rozpuszczonej soli zniszczą metal znajdujący się w glebie.

Podsumowując

Wszystkich uważnych czytelników i doświadczonych elektryków zachęca się do obejrzenia poniższego zdjęcia, które pokazuje prostą, na pierwszy rzut oka, metodę pomiaru rezystancji urządzenia uziemiającego, która nie znalazła szerokiego praktycznego zastosowania w laboratoriach.

Wyjaśnij w komentarzach, jakie procesy elektryczne zachodzą w tej metodzie i jak wpływają na dokładność pomiaru. Sprawdź swoją wiedzę, powodzenia!