Artykuł - Rynek Elektryczny 02/2009

Artykuł sponsorowany
Miernik rezystancji uziemień
MRU-200
Fot. 1. Miernik MRU-200
F
irma SONEL S.A. wprowadzi wkrótce
do oferty nowy, unikalny przyrząd do
pomiaru rezystancji uziemień oraz
rezystywności gruntu. Jest to miernik MRU200 umożliwiający wykonywanie pomiarów
wieloma różnymi metodami, dzięki czemu
użytkownik będzie mógł wykonać jednym
miernikiem pomiary różnych typów uziemień w różnych warunkach, również w strefach o obostrzonych wymaganiach (pomiary
metodą udarową).
Ergonomia użytkowania
Przyrząd będzie produkowany w nowej
obudowie, niezwykle funkcjonalnej i ergonomicznej. Oprócz połączenia elementów plastikowych oraz gumowych (elastomer), obudowa
charakteryzuje się przesuwaną wokół miernika
pokrywą, która może znajdować się w czterech
położeniach pracy:
• pokrywa na górze przyrządu – przyrząd
nieużywany i zabezpieczony przed uszkodzeniami mechanicznymi,
50
• pokrywa zatrzaśnięta pod miernikiem,
• pokrywa pod kątem 45 stopni – miernik
może stać na płaskiej powierzchni (Fot. 1),
• pokrywa pod miernikiem, pod kątem 90
stopni – w tym położeniu pokrywa pełni
rolę podpórki dla miernika, gdy jest on
noszony na szyi przy pomocy paska. Dzięki
temu użytkownik może obsługiwać miernik jedną ręką (Fot. 2.).
Obudowa jest uszczelniona, aby chronić
elektronikę przyrządu przed wpływem warunków środowiskowych. Miernik jest przystosowany do pracy w trudnych warunkach pomiarowych.
MRU-200 wyposażony jest w duży, czytelny wyświetlacz graficzny, który może zostać
podświetlony. Na wyświetlaczu prezentowane
są szczegółowe dane pomiarowe:
• wynik pomiaru rezystancji uziemienia lub
rezystywności,
• wartości rezystancji sond pomocniczych,
• wartości napięcia i częstotliwości zakłóceń,
• komunikaty o ograniczeniach prądu pomiarowego, możliwych błędach dodatkowych.
Dzięki tym informacjom, użytkownik ma
możliwość dokładnej oceny pomiaru.
Pomiary rezystancji uziemień oraz rezystywności gruntu można wpisać do pamięci
o pojemności 1000 pomiarów. Zgromadzone
dane można przesłać do komputera przy
pomocy standardowego przewodu USB lub za
pośrednictwem interfejsu bezprzewodowego,
w który wyposażony jest MRU-200.
Przyrząd zasilany jest z wysokowydajnych
akumulatorów, które umożliwiają wykonanie
do kilkuset pomiarów w zależności od wybranej metody pomiarowej. Istnieje również możliwość zasilania miernika ze standardowych
baterii alkalicznych typu LR14 (rozmiar C).
Dzięki temu w sytuacjach awaryjnych, użytkownik nie traci możliwości wykonywania
pomiarów. Dodatkową zaletą jest możliwość
Marcin Szkudniewski
ładowania akumulatorów miernika z gniazdka
zapalniczki samochodowej o napięciu 12V.
Przy tych wszystkich możliwościach, MRU200 wraz z pakietem akumulatorów waży zaledwie 2kg, co wydatnie przekłada się na komfort użytkowania.
Metody pomiarowe
Jak wspomniano we wstępie, MRU-200
posiada możliwość pomiarów rezystancji uziemień różnymi metodami:
• dwuprzewodową,
• trójbiegunową bez dodatkach cęgów oraz
z cęgami,
• trójbiegunową czteroprzewodową,
• dwucęgową bez pomocniczych sond wbijanych w grunt,
• udarową.
Dodatkowo można wykonać pomiary:
Fot. 2. Miernik w pozycji roboczej
Rynek Elektryczny 2/2009
• rezystywności gruntu,
• prądów upływowych w instalacjach uziemiających.
Przed wykonaniem pomiaru, miernik
sprawdza, czy w badanym obiekcie nie występuje zbyt wysokie napięcie zakłócające. Możliwy jest pomiar przy napięciu zakłócającym
AC+DC do 24V. Powyżej tej wartości pomiary
są blokowane.
Aby wyeliminować zakłócenia o częstotliwościach sieciowych, częstotliwość napięcia oraz prądu pomiarowego wynosi 125Hz
dla sieci 16 2/3Hz, 50Hz oraz 400Hz. Dla
sieci 60Hz częstotliwość prądu pomiarowego
wynosi 150Hz. Użytkownik może sam określić
typ sieci w menu (szybsze pomiary), albo ustawić tryb automatycznego dostrajania się miernika do warunków panujących w badanym
obiekcie (pomiary wolniejsze).
Należy zaznaczyć, że MRU-200 generuje
napięcie i prąd pomiarowy sinusoidalny. Większość mierników wykonuje pomiary prądem
przemiennym o kształcie prostokątnym.
Dwuprzewodowy pomiar rezystancji
Przyrząd posiada możliwość pomiaru ciągłości obwodów ochronnych i wyrównaw-
Rys. 1. Pomiar rezystancji metodą dwuprzewodową
czych (Rys.1). Pomiary wykonywane są prądem większym od 200mA. Aby wyeliminować
wpływ rezystancji przewodów pomiarowych
na wynik pomiaru, przyrząd potrafi zapamiętać ich rezystancję oraz odjąć ją od wyniku
pomiaru (funkcja Auto-Zero).
Trzy- i czteroprzewodowy pomiar
rezystancji uziemień
Zastosowany pomiar rezystancji uziemienia
oparty jest na metodzie technicznej z wykorzystaniem dwóch elektrod pomocniczych wbijanych w grunt: prądowej i napięciowej. W czasie pomiaru uziemienia mierzone są również
rezystancje elektrod pomocniczych, a ich wartości są podawane wraz z ostatecznym wynikiem rezystancji uziemienia.
Rynek Elektryczny 2/2009
W przypadku pomiarów uziemień o małych
wartościach rezystancji (poniżej 1Ω), można
wykonać pomiar rezystancji z wykorzystaniem dodatkowego czwartego przewodu (linia
przerywana na Rys.2).
Rys. 2. Pomiar rezystancji uziemienia metodą trój- i czteroprzewodową
Powoduje to wyeliminowanie rezystancji
przewodu łączącego miernik z uziemieniem.
Pomiar rezystancji uziemień
wielokrotnych z użyciem dodatkowych
cęgów
Miernik MRU-200 posiada bardzo pożyteczną funkcję, pozwalającą na szybkie i proste
Pomiar z wykorzystaniem dwóch par
cęgów
Metody techniczne opisane powyżej są
zgodne z normami PN-IEC 61557 oraz PN-IEC
61364. Ich wadą jest praco- i czasochłon-
Rys. 4. Pomiar rezystancji uziemienia podwójnymi cęgami.
ność. Ponadto w pewnych warunkach metody
z dodatkowymi sondami wbijanymi w grunt są
bardzo trudne do zastosowania, np. w terenach
zabudowanych.
Dlatego wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, MRU-200 umożliwia wykonanie pomiarów bez wbijania sond, z wykorzystaniem podwójnych cęgów (Rys. 4).
Rys. 3. Pomiar rezystancji uziemienia z dodatkowymi cęgami prądowymi
wykonanie pomiarów uziemień wielokrotnych
bez rozpinania złącza kontrolnego mierzonego
uziomu. Na Rys. 3 pokazano schemat połączenia. Należy zaznaczyć, że pomiar ten nadal jest
zgodny techniczną metodą spadku napięcia.
Cęgi prądowe służą do pomiaru tylko tej części prądu, która płynie przez badany uziom.
Dzięki temu nie ma potrzeby rozłączania złącza kontrolnego.
Warunkiem poprawności pomiaru jest
to, aby uziomy nie były połączone metalicznie poniżej punktu przypięcia cęgów (np. otok
wokół budynku), gdyż prąd będzie zamykał się
w obwodzie metalicznym a nie poprzez grunt.
Metaliczne połączenie może spowodować
dodatkowe błędy pomiarowe.
Rys. 5. Pomiar rezystancji uziemienia słupa
Metoda opiera się na generowaniu prądu
pomiarowego przez cęgi nadawcze oraz na
pomiarze spadku napięcia w obwodzie przez
cęgi pomiarowe. Z prawa Ohma miernik oblicza rezystancję zamkniętej pętli (badanego
uziemienia oraz pozostałych elementów pętli).
Na Rys. 5 pokazano schemat pomiaru uziemienia słupa. Dla takiego połączenia (cztery
słupy z uziemieniami o wartości 5Ω każdy)
rezystancja badanego uziemienia będzie wynosiła:
51
⎞
⎛
⎟
⎜
⎟
⎜
1
Rx = Rx + ⎜
⎟ = 5 + 1,67 = 6,67Ω ⎛
⎞
1
1
1
⎜⎜ +
⎟⎟
⎜ ⎜ R R + ... + R ⎟ ⎟
2
n ⎠⎠
⎝⎝ 1
Wyniki zawsze obarczone są błędem dodatnim, a wielkość tego błędu zależy od liczby
Rys. 6. Kształt impulsu prądu
równolegle połączonych uziomów. Gdyby
liczba pozostałych słupów wynosiła 10 zamiast
3 (przy stałej rezystancji uziemienia każdego ze
słupów wynoszącej 5Ω), mierzona rezystancja
Zdolność mierzonego punktu do odprowadzania prądów piorunowych do ziemi, należy
badać z uwzględnieniem wpływu innych elementów połączonych z tym punktem. Dlatego
pomiar rezystancji dynamicznej należy wykonać, nie odłączając badanego punktu od systemu uziemienia.
Wymagania dotyczące dopuszczalnych
wartości rezystancji dynamicznych dla obiektów o ochronie obostrzonej oraz specjalnej
podaje norma PN-E-05003 w arkuszu 3 i 4.
Natomiast w normie PN-EN 62305-1 wyjaśnione są oznaczenia opisujące kształt impulsu
udarowego. Stosunek czasów T1 do T2 określa kształt impulsu prądowego np. 10μs/350μs.
W MRU-200 do wyboru są dwa kształty impulsów: 4μs/10μs oraz 10μs/350μs.
Wykonując pomiary metodą udarową,
należy pamiętać o odpowiednim wbiciu dodatkowych sond. W przeciwieństwie do pozostałych metod pomiarowych, sondy powinny być
wbite pod kątem większym od 60o. W ten sposób zmniejsza się ryzyko oddziaływania obu
przewodów na siebie podczas generowania
impulsów udarowych. Dodatkowo, aby zapewnić maksymalną ochronę przed interferencjami, standardowo miernik wyposażony jest
w 50m przewód ekranowany podłączany do
sondy prądowej.
Wyników pomiarów metody udarowej nie
należy rozpatrywać pod kątem oceny uziemień
funkcjonalnych (nie związanych z ochroną
odgromową).
Pomiar rezystywności gruntu
Pomiary rezystywności gruntu są wykorzystywane do przygotowania projektów systemów
uziemień, w ochronie katodowej czy też w geologii. Funkcja pomiarowa jest metrologicznie
identyczna jak czterobiegunowy pomiar rezystancji uziemienia, zawiera jednak dodatkową
procedurę wpisywania odległości pomiędzy
elektrodami przed pomiarem.
Miernik podaje wynik według metody
pomiarowej Wennera, która zakłada równe
SONEL S.A.
tel. (74) 85-83-878, fax. (74) 85-83-808
e-mail: [email protected]
www.sonel.pl
Rys. 8. Pomiar rezystywności gruntu
Pomiar rezystancji dynamicznej
metodą udarową
Metoda udarowa pomiaru rezystancji uziemień opiera się na pomiarze wartości szczytowej prądu o szybkim czasie narostu, oraz maksymalnego spadku napięcia występującego
w badanym uziemieniu.
Ideą takiego pomiaru jest zbadanie właściwości uziemienia, pod kątem skuteczności
odprowadzania prądów udarowych, powstających na skutek uderzenia pioruna w obiekt
chroniony badaną instalacją odgromową.
52
Pomiar prądu upływu
Miernik umożliwia pomiar prądów upływu
w instalacji uziemienia. Dzięki temu użytkownik może sprawdzić, czy przed odłączeniem
badanego uziomu od systemu uziemienia, nie
rozłączy odwodu, w którym płynie prąd.
Inne zastosowanie, to pomiar prądu upływu
słupów niskiego napięcia. Dzięki możliwości
podpięcia elastycznego przekładnika prądowego o dużej średnicy (cewka Rogowskiego),
możliwe jest objęcie całego słupa wraz z uziemieniem. W ten sposób można zmierzyć, czy
nie występuje upływ prądu spowodowany
różnymi czynnikami, np. zabrudzonymi lub
uszkodzonymi izolatorami, warystorami lub
iskiernikami.
Wyposażenie
Miernik dostarczany jest wraz z akcesoriami w poręcznym futerale. W standardzie
znajdują się:
• cztery sondy pomiarowe do wbijania
w grunt (30cm),
• komplet przewodów pomiarowych (50m
przewód ekranowany na szpuli, dwa 25m
przewody na szpuli, dwa przewody krótkie),
• dwa krokodylki, imadełko,
• akumulator, zasilacz sieciowy, przewód
do gniazdka zapalniczki samochodowej,
szelki do noszenia miernika.
Dodatkowo można dokupić cęgi nadawcze oraz pomiarowe, dłuższe sondy, odbiornik
radiowy do przesyłania danych do komputera
oraz oprogramowanie do tworzenia dokumentacji pomiarowej.
Przyrząd posiada w zestawie certyfikat kalibracji oraz objęty jest trzyletnią gwarancją producenta.
Rys. 7. Pomiar rezystancji dynamicznej metodą udarową
miałaby wartość: Rx=5+0,5=5,5Ω.
Metoda ta jest skuteczna tylko w przypadku uziemień wielokrotnych, które nie mają
metalicznych połączeń pod ziemią. Metoda
podwójnych cęgów nie nadaje się do pomiaru
pojedynczych uziemień, ponieważ nie będzie
zamkniętego obwodu dla przepływu prądu.
odległości „d” pomiędzy elektrodami. Wynikiem pomiaru jest wartość rezystywności,
wyświetlana automatycznie w zależności od
ustawionej w mierniku odległości według
wzoru:
Rynek Elektryczny 2/2009