Parametry uzemnění závisí na mnoha faktorech a ne všechny lze při výpočtech zohlednit. Proto se po instalaci uzemnění doporučuje opakovaně měřit jeho odpor v různých ročních obdobích. Uzemňovací prvky mohou oxidovat a korodovat, proto je také nutné pravidelně měřit zemnící odpor poté, co jste se ujistili, že bylo vše provedeno správně. Současné normy v Rusku vyžadují měření zemního odporu elektrických instalací alespoň jednou za 12 let. U podpěr venkovního vedení, které mají odpojovače, ochranné mezery, svodiče a opakované uzemnění nulového vodiče, se zemní odpor měří ročně. Ročně se také selektivně měří parametry uzemnění pro 2 % kovových a železobetonových podpěr nadzemních elektrických přenosových vedení vedených v obydlených oblastech.
Klasické metody měření odporu zahrnují instalaci dalších zemnících kolíků (elektrod) ve vzdálenosti přibližně 20 m od testované země. To může představovat problém, pokud proces měření vyžaduje instalaci kolíků na nemovitost ve vlastnictví vlastníka nemovitosti. Kromě toho mohou nastat problémy s instalací dalších kolíků do zmrzlé půdy v zimě. Ale právě situace se zamrzáním je z hlediska fungování uzemnění nejproblematičtější. Například v oblastech věčně zmrzlé půdy Pravidla pro elektrickou instalaci a provoz elektrických vedení předepisují, že zemnící odpor elektrických vedení se měří pouze v období největšího promrzání půdy. Další nevýhodou tradičních metod měření odporu je nutnost odpojit paralelně připojené země.
Vzhledem k výše uvedeným okolnostem je důležité používat tzv. bezelektrodové metody měření zemního odporu, které nevyžadují instalaci dalších kolíků do země. To je možné díky moderním proudovým kleštím.
Princip bezelektrodové metody měření zemního odporu je následující. Z měřicího generátoru je do země přiváděn střídavý proud daného napětí s frekvencí odlišnou od síťové frekvence. Proud v zemi je měřen speciálními proudovými kleštěmi s filtrem, který je činí citlivými pouze na frekvenci, na které měřící generátor pracuje. Na základě získaných dat z měření proudu tekoucího do zemní elektrody a na základě známé hodnoty napětí aplikovaného na zem specializované kleště automaticky vypočítají odpor.
Bezelektrodový obvod pro měření zemního odporu pomocí proudových klíčů
Napětí je přiváděno do země pomocí jiných proudových klíčů. Používají se jako generátor a transformátor, dodávající elektrickou energii zemi. Nejmodernější modely kombinují vyzařovací a měřicí transformátor v jediném provedení, které umožňuje použití pouze jedné svorky.
Příklad klešťového měřiče pro měření zemního odporu
Výhody bezelektrodové metody měření zemního odporu jsou patrné zejména při použití lehkých a kompaktních zařízení. Například Fluke 1630, jehož rozměry jsou pouze 276 x 100 x 47 mm a hmotnost 750 g Zařízení je napájeno z autonomního zdroje (alkalická baterie), doba provozu bez výměny baterie je 8 hodin Zařízení používá pouze jednu svorku, kterou stačí omotat kolem vodiče nebo přípojnice po zobrazení odporu 0,5 s se zobrazí hodnota odporu k zemi.
Fluke 1630 zkoušečka uzemnění
Zařízení je schopno měřit zemní odpor v rozsahu od 0,025 do 1500 Ohm. Tento rozsah je rozdělen do 7 dílčích rozsahů, jejichž výběr se provádí automaticky. Takto široký rozsah umožňuje použití zařízení nejen pro měření zemního odporu, ale i svodového odporu.
Mimochodem, Fluke-1630 lze také použít jako běžnou proudovou klešť, měřící proud až 4 A.
Interpretace výsledků měření
Fluke 100 má přesnost +/- 1630 % pro měření odporu až do 1,5 ohmů. Zde je ale důležité pochopit, jaký druh odporu měříme.
Ekvivalentní schéma zapojení
Podívejme se na ekvivalentní schéma zapojení. Ukazuje, že se měří odpor elektrického obvodu Rs, který zahrnuje další uzemnění a samotnou zem.
Měřicí kleště poskytuje hodnotu vypočítanou pomocí vzorce:
kde E — napětí indukované ve vodiči a I — měřený proud.
Rs = Rg + Rz + 1/(1/R1 + 1/R2 + … 1/Rn),
kde Rg – odpor studovaného uzemnění, Rz – odolnost vůči půdě, n – počet uzemnění připojených paralelně ke studovanému.
Součet Rz a celkového odporu paralelně zapojených zemí je mnohem menší než maximální přípustná hodnota odporu země (4 – 8 Ohm). Proto se přijímá, že
a ve skutečnosti Rg Viz také:
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:
kde U – napětí mezi zemí a potenciálním kolíkem a I – proudová síla 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.
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.
