Měření zemního odporu klasickými tří- a čtyřvodičovými metodami.

Pokud jde o otázky bezpečnosti lidí, je vhodnější používat měřicí techniky, které se osvědčily po desetiletí. Ve vztahu k uzemnění je touto metodou měření odporu pomocí kombinace ampérmetru a voltmetru (doporučeno GOST R 50571.16-2007). Tato metoda se někdy nazývá „třívodičový“ (nebo „třísvorkový“). Existuje také přesnější modifikace nazvaná „čtyřdrátová“ („čtyř-svorková“) metoda. Obvykle lze obě metody implementovat v jednom měřicím přístroji.

Měření zemního odporu metodou ampérmetr-voltmetr

Při provádění měření touto metodou je uzemnění odpojeno od elektrické instalace. Ve vzdálenosti minimálně 20 m od testovaného uzemnění se do země zaryje potenciální kolík. Proudový kolík je vykopán ve vzdálenosti minimálně 40 m od testovaného uzemnění. Kolíky a kostra musí být v jedné linii. Konkrétní doporučení pro vzdálenosti mezi zemí a kolíky se mohou lišit v závislosti na typu země a modelu použitého měřicího zařízení. Tato doporučení jsou zpravidla uvedena v pokynech pro nastavení měření.

Střídavý proud je přenášen do obvodu tvořeného testovanou zemí, proudovým kolíkem a ampérmetrem přes transformátor. V moderních zařízeních se většinou nejedná o sinusoidu o frekvenci 50 Hz, ale o meandr o frekvenci asi 100 – 200 Hz. To kontroluje funkčnost uzemnění na vyšších harmonických a pomáhá částečně snížit vliv rušení. Pomocí voltmetru se měří napětí mezi zemí a potenciálním kolíkem. Dále se na základě Ohmova zákona vypočítá odpor uzemnění pomocí vzorce:

R = U/I,
kde U je napětí mezi uzemněním a potenciálním kolíkem a I je síla proudu v obvodu tvořeném uzemněním, proudovým kolíkem, transformátorem a ampérmetrem.

Častým problémem klasických metod měření zemního odporu je vliv bludných proudů v půdě.

Metoda ampérmetru a voltmetru má v praxi dvě varianty: třívodičové a čtyřvodičové metody, které budou dále diskutovány.

Třívodičový způsob

Svorky pro měření napětí označme jako P1 a P2 a svorky pro měření proudu jako T1 a T2. V reálných měřicích přístrojích mohou mít tyto svorky různá označení.

Třívodičové schéma měření

U třívodičové metody jsou svorky P1 a T1 spojeny propojkou a připojeny jedním vodičem k testovanému uzemnění. Svorka P2 je připojena vodičem k potenciálnímu kolíku a svorka T2 je připojena k aktuálnímu kolíku.

Výhodou třívodičové metody je menší počet vodičů. Nevýhodou je, že odpor vodiče jdoucího k zemi má silný vliv na výsledky měření. K měření zemního odporu se proto obvykle používá třívodičová metoda, jejíž hodnota je samozřejmě vyšší než 5 Ohmů.

Čtyřvodičový způsob

Při vyšších nárocích na přesnost měření se používá čtyřvodičová metoda. Při něm jdou k testovanému uzemnění samostatné vodiče ze svorek P1 a T1, které jsou připojeny pouze přímo na zemnící svorky.

Čtyřvodičové schéma měření

Proud protéká drátem, který jde do T1. Výsledný rozdíl napětí na koncích vodiče zavádí chybu do charakteristiky měření třívodičové metody. Ale u čtyřvodičové metody je bod měření napětí (u zemních svorek) připojen k měřicímu zařízení samostatným vodičem. Tímto drátem protéká zanedbatelně malý proud (ne více než několik miliampérů), takže jeho odpor prakticky nezavádí chyby do měření.

Zvýšení přesnosti měření

Klasická metoda měření zemního odporu je citlivá na nerovnoměrnost vlastností zeminy v různých místech. Pro zlepšení přesnosti měření se proto doporučuje několikrát změnit umístění potenciálního kolíku v krocích přibližně rovných 10 % jeho jmenovité vzdálenosti od země. Rozpětí naměřených hodnot by nemělo být větší než 5 %. Pokud je větší, pak se vzdálenost mezi testovaným uzemněním a kolíky zvětší 1,5krát nebo se změní směr čáry, podél které jsou kolíky umístěny.

Výběr měřiče zemního odporu

Doposud se v literatuře pro klasickou metodu měření odporu doporučují přístroje vyvinuté Sověty. Ty už ale neodpovídají moderní realitě, protože od té doby je v našich domácnostech mnohem více elektrických zařízení. Objevila se nová zařízení (například základnové stanice pro mobilní komunikaci), která mají speciální požadavky na uzemnění. Proto má smysl obracet se na produkty předních světových značek. Ale ani zde není vše tak jednoduché – ceny často „kousají“ a mohou existovat rozdíly v domácích a zahraničních standardech.

Nejlepší variantou se jeví měřící zařízení vyráběné v Číně na nejmodernějších technologiích, ale podle specifikací a pod místní značkou ruské společnosti. Například ZhG-4300 (zkratka znamená „Iron Harry“). Toto zařízení umožňuje měřit zemní odpor v rozsahu od 0,05 ohmů do 20,9 kohmů. K dispozici je měření pomocí dvou-, tří- a čtyřvodičových metod. Napětí na svorkách nepřesahuje 10 V, což umožňuje provádět měření s vysokou úrovní elektrické bezpečnosti. Zařízení nejen vyhovuje ruským normám, je zahrnuto ve Státním registru měřicích přístrojů. Zároveň je cena 3krát nižší než cena analogů od známých zahraničních značek.

Jiné metody měření

Jednodušší, ale méně přesná je dvouvodičová metoda měření zemního odporu. Umožňuje rychle získat hodnocení odolnosti, což může být cenné například při provádění oprav. Tato metoda je popsána v samostatném článku (odkaz).

Dalším vývojem klasické metody měření byla tzv. kompenzační metoda. Umožňuje vyladit rušení způsobené bludnými proudy pomocí čistě analogových metod. Nevýhodou tohoto způsobu je složitost nastavování zařízení a vyšší nároky na kvalifikaci obsluhy, takže si nezískal příliš velkou oblibu.

Existuje také rodina bezelektrodových metod měření, které umožňují neodpojit uzemnění od elektrické instalace. Jsou založeny na použití proudových kleští. Metoda založená na použití dvou kleští platí i pro ty, které doporučuje GOST R 50571.16-2007. Nevýhodou této metody je, že ji lze přímo aplikovat pouze na systémy TT a systémy TN uzemněné sítí. Konvenční systémy TN budou vyžadovat krátkodobou propojku mezi neutrálem a zemí, což potenciálně představuje riziko pro elektrickou bezpečnost, takže během měření bude muset být vypnuto napájení celé budovy, kde je zem instalována.

Závěry

A v digitální éře je pro měření zemního odporu hlavní metoda klasická voltmetr-ampérmetr. Při jeho používání bylo nashromážděno mnoho zkušeností, takže jej lze považovat za spolehlivý. Digitální technologie umožňují okamžitě vypočítat hodnotu odporu a okamžitě vidět výsledek na displeji měřicího zařízení. Pomocí moderních technologií je navíc možné výrazně potlačit rušení při měření. Díky tomu lze zvýšit přesnost měření na 1 – 2 %, což umožňuje klasickým metodám úspěšně konkurovat metodám založeným na použití proudových kleští, jejichž chyba je znatelně vyšší.

Měření zemního odporu poskytuje základní informace o jeho výkonu. A protože hlavním prostředkem ochrany elektrických instalací je zpravidla uzemňovací zařízení (GD), nelze se obejít bez posouzení jeho hlavních charakteristik jak při uvádění do provozu, tak při periodických a kontrolních zkouškách během provozu.

Základní pojmy vám umožňují mluvit stejným jazykem. Rozumíte a rozumíte.

Odpor zemnícího zařízení je podle PUE-7 poměrem napětí na nabíječce k proudu tekoucího ze zemnící elektrody do země. Vezměte prosím na vědomí, že uzemňovací zařízení je kombinací zemnící elektrody a zemnících vodičů. To znamená, že při měření je nutné určit odpor celého obvodu, který tvoří zemnící elektrodu (termín „zemnící smyčka“ je běžný, označující tento obvod, i když není oficiálně stanoven v PUE-7).

Ve vztahu ke skladování rozlišují uvedení do provozu a výkonnostní testy. V prvním případě se provádějí měření odporu, aby se zjistilo, zda lze nabíječku uvést do provozu (spolu s jinými typy testů, pokud jsou stanoveny regulačními dokumenty). Ve druhém případě se posuzuje výkon již zprovozněného uzemnění v daném čase. Potřeba provozních zkoušek vzniká jak v důsledku stárnutí nabíječe, tak v důsledku sezónních změn parametrů uzemnění, spojených například s kolísáním vlhkosti půdy.

Navzdory tomu, že se měří odpor, je použití klasických ohmmetrů pro testování nabíječky prakticky zbytečné. Pro tento typ měření se vyrábí speciální přístroje. Jsou tzv měřiče odporu uzemnění nebo jednoduše měřiče uzemnění.

Měření lze provádět na stejnosměrném proudu, střídavém proudu průmyslové frekvence (pro naši zemi je to frekvence 50 Hz) i vysokofrekvenčním střídavém proudu (frekvence řádově stovky Hz a vyšší). Vzhledem k tomu, že základem elektroenergetiky je stále střídavý proud, měření parametrů uzemnění na stejnosměrném proudu se s výjimkou některých velmi vysoce specializovaných případů neprovádí. Při měření na frekvenci 50 Hz vzniká problém rušení bludnými proudy o stejné frekvenci způsobené provozem elektroinstalace nebo dokonce elektrického vedení v blízkosti. Tento problém byl vyřešen možností ručně měnit pracovní frekvenci (například takové řešení bylo použito v sovětském zařízení MS-08). Měření pomocí vysokofrekvenčních proudů jsou velmi důležitá kvůli širokému rozložení různých typů nelineárních zátěží, což vede k velkému množství harmonických v zemnícím obvodu.

Moderní přístroje využívají měření odporu pomocí proudových impulsů tvaru „meandru“, jehož frekvence se pohybuje od 100 do 300 Hz (např. velmi oblíbený přístroj ZhG-4300 používá frekvenci 128 Hz). Je tak možné odladit rušení s frekvencí 50 Hz a simulovat reálné podmínky, kdy má proud mnoho harmonických. Další ochrany proti rušení je dosaženo digitálním zpracováním signálu, zejména použitím rychlé Fourierovy transformace.

Amplituda napětí na svorkách měřičů odporu nabíječky by zpravidla neměla překročit 42 V. Tím je zajištěna bezpečnost postupu měření pro personál.

Jak měřit

Po mnoho let bylo zařízení MS-08 skutečným „pracantem“ pro měření odporu nabíječky. Jeho výroba začala již v roce 1957 a zařízení se na některých místech používá dodnes. Nové kopie navíc najdete v internetových obchodech, prodávají se dokonce za cenu vyšší než moderní digitální měřiče vyrobené v Číně. Mimochodem, nenašel jsem žádnou zmínku o ukončení výroby MC-08, možná se tato legenda stále vyrábí?

Důležitou výhodou MS-08 je, že nepotřebuje baterie. Při měření je nutné otáčet rukojetí dynama, které vyrábí střídavý proud. Změnou rychlosti otáčení knoflíku můžete měnit frekvenci, při které se provádějí měření, abyste vyladili rušení. S klikou je mechanicky spojeno nejen dynamo, ale také komutátor, který plní funkci usměrňovače. Přepínač mění polaritu připojení měřicího zařízení ve fázi s proudem generovaným dynamem. Díky tomu je rušení poměrně účinně potlačeno. Zařízení má tři rozsahy měření: až 10 Ohmů, až 100 Ohmů a až 1000 Ohmů.

V roce 1972 zahájil SSSR výrobu pokročilejších měřicích přístrojů M416, kde již nebylo nutné otáčet knoflíkem. Potlačení rušení bylo provedeno metodou synchronní detekce. Bylo možné měřit odpor v rozsahu od 0,1 do 1000 Ohmů byly k dispozici 4 měřicí rozsahy. V současné době se „klasický“ analogový M416 nevyrábí, nicméně pod tímto indexem je nyní na trh dodáván digitální měřič odporu nabíječky, který však nemá se svým jmenovcem nic společného.

Z analogových měřičů odporu sovětského typu se stále vyrábí a široce používá zařízení F4103-M1. Může být napájen buď z galvanických článků nebo z externího zdroje. Měření se provádějí při frekvenci asi 300 Hz (není nastavitelná). Zařízení je schopno měřit odpor od 0 do 15000 Ohmů, k dispozici je 10 rozsahů.

Moderní zařízení mají zpravidla digitální displej, ale stále existují odborníci, pro které jsou číselníky pohodlnější. Ocení levný SEW 1805R s úchylkoměrem. Mezi výhody zařízení, které měří odpor od 0,1 do 2000 Ohmů (3 rozsahy), patří nízký proud používaný při měření (2 mA versus 80 – 200 mA u jiných zařízení), což v některých případech umožňuje nerozpojovat obvody. měřeno. Další vlastností je vysoká pracovní frekvence 820 Hz. Nevýhodou zařízení je, že podporuje pouze 2vodičové a 3vodičové schémata měření (o tom bude podrobněji pojednáno později).

Přístroj IS-20 je optimální pro provádění měření v obtížných podmínkách. Mezi jeho přednosti patří ergonomický design, stupeň krytí IP54 a více možností napájení. Rozsah měřených odporů je od 1 mikroOhm do 9,99 kOhm. Naměřená data lze přenést do počítače bezdrátově přes Bluetooth. Pracovní frekvence – 128 Hz, v režimu dvouvodičového měření – 512 Hz. Je důležité, aby bylo zařízení vyrobeno v Rusku, což je pro řadu aplikací kritické.

Moderním „tahounem“ měření odporu nabíječky je přístroj Iron Harry ZG-4300. Je velmi lehký (0,9 kg s bateriemi) a má pohodlný ergonomický design. Můžete měřit odpor od 0,05 Ohm do 20 kOhm, k dispozici je 5 rozsahů.

Mezi špičkové modely měřičů patří zařízení MRU-200. Je schopen měřit odpor ochranného uzemnění v rozsahu od 0 do 19,99 kOhm. Stupeň krytí je IP54, k dispozici je vestavěná baterie NiMH s kapacitou 4,2 Ah – to vše jsou významné výhody při práci „v terénu“. Kromě měření odporu ochranného uzemnění dokáže přístroj také určit zemní odpor systému ochrany před bleskem pulzní metodou, od 0 do 199 Ohmů. Tento měřič odporu nabíječky se vyrábí v Evropské unii, konkrétně v Polsku.

Je třeba poznamenat, že uvedená zařízení mohou mít kromě hlavní funkce další funkce, například měření odporu půdy nebo měření odporu svodového proudu.

Jak měřit

Nejběžnější jsou klasické metody měření odporu nabíječky, založené na použití voltmetru a ampérmetru s následným výpočtem odporu podle Ohmova zákona. Více o těchto metodách si můžete přečíst zde.

Mezi výhody klasických metod patří možnost jejich použití pro téměř jakýkoli napájecí systém. Nevýhody – nutnost odpojení uzemnění od elektroinstalace po dobu měření, vliv bludných proudů na přesnost měření.

Klasické metody se dělí na dvou-, tří- a čtyřvodičové. Z důvodu nízké přesnosti se dvouvodičová metoda prakticky nepoužívá. Třívodičová metoda je jednoduchá na implementaci, ale je nižší v přesnosti než čtyřdrátová metoda.

V případě, že naměřený odpor nabíječky musí být zjevně nižší než 5 Ohmů, je doporučeno použít pouze čtyřvodičovou metodu.

Měřicí přístroj má potenciálové svorky P1 a P2 a proudové svorky T1 a T2. U čtyřvodičové metody jdou různé vodiče od P1 a T1 k uzemnění, které jsou připojeny přímo na zemnící svorky. Při měření třívodičovou metodou jsou svorky P1 a T1 propojeny propojkou a jde z nich jeden vodič na zem. Pokud je zařízení původně určeno pouze pro měření třívodičovou metodou, je k dispozici jedna svorka pro připojení k zemi jedním vodičem.

Svorky P2 a T2 jsou připojeny k tzv. potenciálnímu kolíku a proudovému kolíku. Doporučuje se zakopat měřicí kolíky do země alespoň 0,5 m. Typicky jsou proudové a potenciální kolíky s nabíječkou seřazeny v jedné linii.

Pro správné určení vzdálenosti mezi kolíky je nutné určit maximální velikost úhlopříčky zemnící elektrody D. Potenciální kolík je instalován ve vzdálenosti 1,5 D, ale ne méně než 20 m od zemnící elektrody. Proudový kolík je instalován ve vzdálenosti ne větší než 3D, ale ne méně než 40 m od zemnící elektrody.

Jedno měření však k získání přesného výsledku obvykle nestačí. Důvodem je nerovnoměrnost struktury půdy. Potenciální kolík je proto několikrát nastaven na vzdálenost od 20 do 80 % původní vzdálenosti mezi potenciálním a aktuálním kolíkem. V tomto případě se odpor měří pokaždé. Čím více bodů, tím lépe pro vysokou přesnost stačí krok 10 %. Získané výsledky jsou vyneseny do grafu. Pokud má graf tvar plynule rostoucí křivky, pak se konečný výsledek bere jako odpor v oblasti, kde rozdíl mezi sousedními body nepřesahuje 5 %. Pokud graf ukazuje výraznou strmost nebo složitější tvar, pak je třeba měření opakovat a změnit směr čáry, na které jsou umístěny kolíky. Může být také nutné zvětšit původní vzdálenosti 1,5 – 2 krát.

Bezelektrodová metoda

Ne vždy je možné nainstalovat aktuální a potenciální kolíky. Například v podmínkách permafrostu nebo když na místě prostě není místo pro špendlíky. Současně se měření uzemnění elektrického vedení v oblastech permafrostu provádí zpravidla přesně v období největšího zamrzání půdy. Při měření také není vždy možné odpojit nabíječku od elektroinstalace. Poté se použije bezelektrodová metoda měření v souladu s GOST R 50571.16-2007, založená na použití proudových kleští. Je to podrobně popsáno zde.

Nabíječka je napájena z měřicího generátoru střídavým proudem daného napětí s frekvencí odlišnou od síťové frekvence. Síla proudu v zemnícím vodiči se měří speciálními proudovými kleštěmi, které jsou citlivé pouze na frekvenci, na které měřící generátor pracuje. Protože je přesně známa hodnota napětí na nabíječce, měřením proudu je možné podle Ohmova zákona vypočítat odpor nabíječky.

Je třeba poznamenat, že navzdory všem svým výhodám je bezelektrodová metoda v přesnosti měření nižší než správně organizovaná měření pomocí klasické metody. Zejména pro napájení střídavého proudu pro měření do obvodu se používá zařízení v principu podobné proudové kleště. Pro zajištění požadované úrovně indukce se používá pracovní frekvence asi 3 kHz, což také dává chybu.

Lze uvažovat, že bezelektrodová metoda dává odhad hodnoty odporu nabíječe shora. To znamená, že skutečná hodnota odporu nepřekročí hodnoty zařízení. Z bezpečnostního hlediska je to normální – čím nižší je skutečná hodnota odporu, tím lépe.

Nevýhodou bezelektrodové metody je, že ji lze přímo aplikovat pouze na TT systémy a síťově uzemněné TN systémy. Konvenční systémy TN budou vyžadovat dočasnou instalaci propojky mezi neutrál a zem. Napájení celého objektu, kde je uzemnění instalováno, bude muset být během měření vypnuto a již nebude mít žádné výhody oproti klasickému způsobu.

Příklady bezelektrodového měřicího zařízení zahrnují FLUKE-1630-2 a Greenlee CMGRT-100A. Náklady na takové systémy jsou 5-10krát vyšší než u zařízení pro měření odporu klasickou metodou.

Požadavky na přístroje, dokumentaci a laboratorní personál

Vzhledem k tomu, že zdravotní stav a dokonce i životy lidí závisí na provozuschopnosti uzemnění, musí být zařízení uvedená v článku certifikována pro použití na území Ruské federace a musí být ověřena. Doba ověření měřiče odporu nabíječky je obvykle 1 rok, v některých případech až 2 roky. Obecné požadavky na kvalifikaci zaměstnanců pracujících s měřičem odporu nabíječe jsou zpravidla uvedeny v technické dokumentaci k zařízení.

Pokud jsou měření prováděna v rámci běžné údržby elektrické instalace, je o nich vypracována dokumentace podle kap. 1.8 PTEEP.

Aby laboratoř, kde je zařízení používáno, fungovala v rámci Jednotného systému dodržování předpisů, musí její organizační struktura a kvalifikace zaměstnanců odpovídat požadavkům SDAE-04-2010. Laboratoř musí být certifikována podle pravidel uvedených v SDAE-01-2010 a POTEE musí mít osvědčení o registraci elektrické laboratoře.

V případě, že měření provádí akreditovaná laboratoř, je vypracován protokol o měření v souladu s GOST R 58973-2020. Tato GOST poskytuje obecná pravidla pro přípravu dokumentace. Konkrétní vzor formuláře protokolu o měření odporu nabíječky se nazývá EL-8a (formulář si stáhněte). Tato forma splňuje požadavky GOST R 58973-2020, nebyla však zavedena žádným federálním předpisem. Jde jen o to, že najednou byla vytvořena standardní sada formulářů zkušebních zpráv ve formátu *.doc. To je pohodlné, nicméně zákonný požadavek na použití tohoto konkrétního formuláře není nikde zakotven.

K protokolu o měření je vhodné přiložit kopii osvědčení o certifikaci laboratoře a také kopii ověřovacího osvědčení měřicího zařízení. Tyto dokumenty okamžitě poskytnou pochopení způsobilosti a profesionality pracovníků a společnosti, která provedla měření.

Kolik by mělo být ohmů a jak často by se mělo měřit?

Některé normy pro odpor uzemnění jsou uvedeny v tabulce:

PTEEP doporučuje jednou za 1 let provést úplnou kontrolu nabíječe s otevřením půdy. Uzemňovací zařízení pro podpěry venkovního vedení menší než 12 V by měla být kontrolována častěji – jednou za 1000 let. Kromě toho by měla být po opravě podpěr zkontrolována uzemňovací zařízení.

Normy RD 153-34.0-20.525-00 požadují jednou za 1 let kompletní kontrolu nabíječky v energetických zařízeních. Po vzniku zkratu nebo havarijní situace v objektu je však nutné provést kontrolu nabíječky v zóně havárie a v přilehlých úsecích nabíječky. Navíc, což je zvláště důležité s ohledem na pokračující snahy o digitalizaci energetického průmyslu, Po každé rekonstrukci se doporučuje zkontrolovat paměť, zejména pokud jsou instalována elektronická a mikroprocesorová zařízení. S nástupem moderních technologií v elektroenergetice proto budou přístroje pro měření odporu nabíječek stále žádanější.

Pomocí níže uvedených tlačítek můžete získat bezplatný výpočet uzemnění nebo položit otázku odborníkovi ZANDZ.