A földelési ellenállás mérése: a gyakorlati mérési módszerek áttekintése

A földelést különböző elektromos rendszerek projektjeiben alkalmazzák. Maga a “földelés” fogalma sematikusan úgy tekintendő, mint az elektromos áramkör egy szakaszának a földpotenciálhoz való csatlakoztatása.

A földelő hurok egy vezetőből és egy mélyen a talajba helyezett elektródából áll. Az elektrotechnikai gyakorlatban hagyományos művelet az újonnan üzembe helyezett és a már működő hálózatok földelési ellenállásának mérése. Elmondjuk, hogyan és mi módon történik ez a fontos művelet.

Miért van szükség a mérésekre?

A felsorolt feladatok ragyogó megoldását a földelő áramkör ideális nulla ellenállása biztosítja:

1. Ne engedje meg, hogy feszültség jelenjen meg a technológiai gépek burkolatán.
2. Érje el az elektromos berendezések hatékony referenciapotenciálját.
3. Teljesen szüntesse meg a statikus áramokat.

Az elektrotechnikai tapasztalat azonban azt mutatja, hogy lehetetlen ideális nulla eredményt elérni.

A szükséges mérések elvégzésének eljárása a földelő sín ellenállásának meghatározására szolgáló műszer segítségével. Az ilyen eljárásokat a karbantartó szervezet vezetősége által jóváhagyott ütemterv szerint végzik.

Mindenesetre a földelt elektróda valamilyen ellenállást mutat.

A konkrét ellenállás értékét a következők határozzák meg:

• az elektróda ellenállása a vezető sínnel való érintkezési pontban;
• a földelő elektróda és a talaj közötti érintkezési terület;
• a talaj szerkezete, amely különböző ellenállást ad.

A földelő hurok ellenállásának mérési gyakorlata megjegyzi, hogy az első két tényezőtől teljesen el lehet tekinteni, de bizonyos logikus feltételek betartása mellett:

1. A földelő elektróda nagy elektromos vezetőképességű fémből készül.
2. Az elektróda rúdjának testét alaposan megtisztítják és szorosan a talajba helyezik.

Marad a harmadik tényező – a talaj ellenálló felülete. Ez tekinthető a földelő hurok ellenállásmérésének fő számítási részletének.

Kiszámítása a következő képlet segítségével történik:

R = pL / A,

ahol: p – a talaj fajlagos ellenállása, L – a feltételes mélység, A – a munkafelület.

A ház/lakás tulajdonosainak védelme érdekében minden nagy teljesítményű háztartási elektromos berendezést földeléssel kell ellátni:

Ellenállás vizsgálatakor a földelő vezetékek mindegyikét külön ellenőrzik. A földelő elem és az elektromos berendezés minden olyan, áramot nem vezető része közötti ellenállás, amely feszültség alá kerülhet, legyen kisebb, mint 0,1 Ohm.

A mérési módszerek áttekintése

Több lehetőség is létezik a földelő hurok ellenállásának mérésére, amelyek mindegyike pontosan lehetővé teszi a kívánt érték meghatározását.

3 pontos meghatározási rendszer

Például gyakran alkalmazzák a 3-pontos séma módszerét, amely a potenciálesés hatásán alapul.

Az úgynevezett hárompontos rendszer grafikus sémája, amelyet elég gyakran alkalmaznak, amikor a földelő hurok ellenállásának értékét kell mérni.

A méréseket három fő lépésben végzik el:

1. Feszültség mérése az E1 elektródán és az E2 szondán.
2. Áramerősség mérése az E1 elektródán és az E3 szondán.
3. A földelő elektróda ellenállásának kiszámítása (az R = E / I képlettel).

Ennél a módszernél a mérések pontossága logikusan függ az E3 szonda telepítési helyétől. Javasoljuk, hogy a talajba helyezés távolságban történjen – optimálisan az E1 és E2 úgynevezett ESE (elektródák effektív ellenállása) tartományán kívül.

Mérések a «62%» technológia szerint

Ha a talaj szerkezete a földelő elektróda elhelyezéséhez homogén összetételű, a „62%” módszer a földelő hurkok ellenállásának meghatározásához jó eredményességet ígér.

A mérési séma egy érdekes nevű, „62%” technológiához készült. A név azonban az elektródák közötti optimális távolságból származik, amelynél elfogadható eredmény érhető el.

A módszer az egyetlen földelőelektródával rendelkező sémákra alkalmazható. A leolvasások pontosságát az határozza meg, hogy a munkaérzékelők egy egyenes vonalú szakaszon helyezhetők el a földelőelektródához viszonyítva.

Az ellenőrző szondák telepítési pontjai

Egyszerűsített kétpontos módszer

Ennek a mérési módszernek az alkalmazásához a vizsgálandón kívül egy másik, jó minőségű földelés megléte szükséges. A módszer a sűrűn lakott területeken releváns, ahol gyakran nincs lehetőség a segédmunkaelektródák széles körű használatára.

Az egyszerűsített mérési módszer kétpontos séma szerint történik. Ennél a technológiánál kevesebb berendezés-manipulációra és számításra van szükség, de a számítások pontossága alacsony.

A kétpontos mérési módszer annyiban különbözik, hogy egyszerre mutatja az eredményt két sorba kapcsolt földelőberendezésre. Ez magyarázza a második földelés magas minőségére vonatkozó követelményeket, hogy ne kelljen figyelembe venni annak ellenállását.

A számítások elvégzéséhez megmérik a földelősín ellenállását is. A kapott eredményt levonják az általános mérések eredményeiből.

Ennek a módszernek a pontossága kívánnivalót hagy maga után a fent említett két módszerhez képest. Itt jelentős szerepet játszik a mérendő földelőelektróda és a második földelés közötti távolság. Ezt a módszert általában nem alkalmazzák; ez egyfajta alternatíva, ha más mérési módszerek nem használhatók.

Pontos mérések négy pont alapján

Az ellenállásmérés legtöbb változatánál a 2- és 3-pontos mérések mellett a 4-pontos technológia a legoptimálisabb. Ilyen méréstechnológiával rendelkeznek a 4500-as sorozatú teszterhez hasonló készülékek. A módszer nevéből ítélve a munkaterületen egy vonalban, egyenlő távolságokban négy munkaelektródát helyeznek el.

Ezzel a négypontos sémával a legpontosabb mérések végezhetők. Modern berendezéseket használnak, és lehetőség van a munkák elvégzésére a földelő áramkör leválasztása nélkül.

A készülék áramgenerátora a szélső elektródákra csatlakozik, aminek eredményeként áram folyik közöttük, amelynek értéke ismert. A készülék más kapcsaihoz két belső munkaelektróda csatlakozik.

Ezeken a kapcsokon a feszültségesés értéke jelenik meg. A mérések végeredménye – a földelési ellenállás (ohmban megadva), amelynek értékét a készülék a kijelzőn mutatja.

A 4500-as sorozat műszereit gyakran használják érintési feszültség mérésére. A készülék egy speciális modul segítségével kis nagyságú feszültséget generál a földben – ez szimulálja a kábel sérülését.

Egyidejűleg a műszer skáláján megjelenik a földelési áramkörben folyó áram. A képernyőn látható értéket veszik alapul, és megszorozzák a földben feltételezett áramerősséggel. Ily módon számítják ki az érintési feszültséget.

Az elektrotechnikai berendezések és a földelővezetékek állapotának ellenőrzésére irányuló intézkedések végrehajtása. A munkához 4500 típusú mérőműszert használnak.

Például a várható áram maximális értéke a sérült szakaszon 4000 A. A műszer képernyőjén 0,100 érték látható. Ekkor az érintési feszültség értéke 400 V lesz (4000*0,100).

Mérés az S.A6415 (6410, 6412, 6415) műszerrel

Ennek a módszernek az egyedisége abban rejlik, hogy a méréseket a földelő áramkör kikapcsolása nélkül lehet elvégezni. Itt ki kell emelni azt az előnyös oldalt is, amikor a földelőberendezés teljes ellenállását úgy lehet mérni, hogy a földelő áramkörbe beiktatjuk az összes csatlakozás ellenállás-komponensét.

A működési elv nagyjából a következő:

1. Egy speciális transzformátor áramot hoz létre az áramkörben.
2. Az áram a létrejött hurokban folyik.
3. Egy szinkron detektor segítségével regisztrálják a mért jelet.
4. A kapott jelet az ADC alakítja át.
5. Az eredmény megjelenik az LCD kijelzőn.

A készülék egy modullal (szelektív erősítő) van felszerelve, amelynek köszönhetően a hasznos jel hatékonyan megtisztítható a különböző zavaroktól – alacsony és magas frekvenciájú zajoktól. A fogó pofái összezárt állapotban egy gerjesztett hurkot alkotnak, amely átfogja a földelő vezetőt.

Mérési utasítás az S.A6415 műszerrel

A Sz.A6415 sorozatú műszer használatának lépéseit egyértelműen leírja az ehhez az egyedülálló készülékhez mellékelt útmutató.

Egyedülálló mérőműszer – fogó, amelynek köszönhetően viszonylag egyszerűen és könnyen mérhető a földhurok ellenállása különböző körülmények között.

Például szükség van valamely elektromos modul (transzformátor, villanyóra stb.) földelési ellenállásának mérésére.

A műveletek sorrendje:

1. Nyissa meg a hozzáférést a földelő sínhez a védőburkolat eltávolításával.
2. Fogja meg a fogóval a földelő vezetőt (sínt vagy magát az elektródát).
3. Válassza ki az «A» mérési módot (árammérés).

A műszer maximális áramértéke 30 A, ezért ha ezt az értéket túllépi, nem szabad mérést végezni. Vegye le a műszert, és ismételje meg a mérést egy másik ponton.

Mérési folyamat S.A6415 és 3770 típusú mérőeszközökkel. A mérési eredményeket táblázatban rögzítik, és a következő karbantartáskor összehasonlítják.

Ha a skálán kapott áramérték a megengedett tartományon belül van, a munkát folytathatja a készülék ellenállásmérésre («?») kapcsolásával.

A kijelzőn megjelenő eredmény a teljes ellenállásértéket mutatja, beleértve:

• a földelő elektródát és a földelő sínt;
• a nullavezető érintkezését a földelő elektródával;
• a nullavezető és a földelő elektróda közötti vonali csatlakozások érintkezését.

A fogóval végzett munka során vegye figyelembe: a földelési ellenállás magas készülékjelzései általában a földelő elektróda rossz talajérintkezéséből adódnak.

Továbbá a nagy ellenállás oka lehet egy megszakadt áramvezető sín is. A vezetékek csatlakozási (illesztési) pontjain lévő magas ellenállásértékek szintén befolyásolhatják a készülék jelzéseit.

Általános ajánlások a földelési ellenállás méréséhez

Mielőtt földelő áramkört építene, például gázkazánhoz, pontos információkat kell szereznie arról, hogy milyen talajok területébe kerül beépítésre a földelő elektróda. Gyakran a talaj “p” értékeinek meghatározásához a meglévő táblázatokhoz való fordulást javasolják.

Ez a táblázatos megoldás azonban csak tájékoztató jellegű adatokat ad. Ezért nem szabad rájuk hagyatkozni. A talaj ellenállásának valódi értékei akár többszörösen is eltérhetnek.

1. változat: egyrétegű talaj

Ha a talaj homogén összetételű, a fajlagos ellenállását a „próbaelektróda” módszerrel mérik.

Homogén talaj szerkezete. Ilyen körülmények között az ellenállás mérése és kiszámítása sokkal egyszerűbb, mint ugyanezt a munkát többrétegű talajokon elvégezni.

A módszer egy meghatározott eljárás két lépésben történő végrehajtását feltételezi:

1. Vegyen egy rúd alakú ellenőrző szondát, amelynek hossza kissé nagyobb, mint a tervezett beépítési mélység.
2. Merítse a szondát szigorúan függőlegesen a talajba a tervezett beépítési mélységig.
3. A talajfelszín felett maradó véget az áramlási ellenállás (Rr) mérésére használják.
4. A talaj fajlagos ellenállását a p = Rr * Ψ képlet alapján határozzák meg.

Célszerű az eljárást többször elvégezni a munkaterület különböző pontjain. Az alternatív mérések segítenek a talaj ellenállásának pontos mérési eredményeinek elérésében.

2. változat: többrétegű talaj

Ilyen helyzetben a talaj fajlagos ellenállásának mérését lépcsőzetes szondázási módszerrel végzik. Azaz az ellenőrző szondát lépcsőzetesen merítik a munkamélységig, és minden egyes lépcsőfok helyzetében elvégzik a fajlagos ellenállás mérését. Az átlagos talaj fajlagos ellenállás kiszámítását az egyes mérések képletei alapján végzik.

Többrétegű talaj. Ilyen körülmények között minden egyes réteg ellenállását ki kell számítani. A többrétegű talajok számításai több munkát igényelnek.

Ezután a terület éghajlati sajátosságai alapján meghatározzák a szezonális változások értékeit. Ily módon (meglehetősen bonyolult módon) kapják meg a felső rétegek USG számított értékeit. Az alatta lévő rétegeket úgy tekintik, mintha nem lennének kitéve szezonális változásoknak, ezért a számításuk némileg egyszerűsített mérésre és számításra korlátozódik.

A munkavégzés követelményei

Az ilyen jellegű munkákat természetesen szakképzett személyzet végzi, amely szakosodott szervezeteket képvisel. A lakóházakban található erősáramú elosztószekrények üzemeltetéséért például általában a közműszolgáltatók felelősek. Ezeken a pontokon bármilyen mérést csak ezekhez a szolgáltatókhoz fordulva szabad elvégezni.

Az elektromos áramkörök veszélyes rendszereknek minősülnek. Annak ellenére, hogy a háztartási szektor vezetékeit 1000 V-nál kisebb feszültségre tervezték, ez a feszültség halálos az ember számára. Az elektromos berendezések kezelésekor minden szükséges biztonsági intézkedést be kell tartani. A laikusok számára ezek az intézkedések gyakran egyszerűen ismeretlenek.

A városi lakásban lévő kád földelésének építési sajátosságaival a következő cikk ismertet meg, amely tartalmazza a munkavégzés szabályait és útmutatóját.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A mérések gyakorlati elvégzése a készülék segítségével:

A földelési ellenállás ellenőrzésével kapcsolatos munkák elvégzése kötelező, függetlenül az elektromos áramkör bonyolultságától és annak az objektumnak a kategóriájától, ahol az elektromos berendezést telepítik, vagy ahol már telepítették és üzemeltetik. Számos szakosodott szervezet kész ilyen szolgáltatásokat nyújtani.

Kérem, hagyjon megjegyzéseket az alábbi blokkban. Nem kizárt, hogy Ön ismer egy egyszerű és hatékony módszert a földelési hurkok ellenállásának mérésére, amely nem szerepel a cikkben. Tegyen fel kérdéseket, ossza meg a témával kapcsolatos hasznos információkat és fényképeket.