POLITECHNIKA LUBELSKA
WYDZIAA

ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI
KATEDRA SIECI ELEKTRYCZNYCH I ZABEZPIECZEC

LABOTATIRIUM POMIARÓW I EKSPLOATACJI W
ELEKTROENERGETYCE
POMIARY EKSPLOATACYJNE IMPEDANCJI (REZYSTANCJI) UZIEMIEC

ODGROMOWYCH
adres do adres firmy:
korespondencji: ATMOR s.c.
ATMOR s.c. ul. Chałubińskiego
ul. Kujawska 4/9 29
Rumia 84-232 Gdańsk 80-809
POMIARY IMPEDANCJI (REZYSTANCJI) UDAROWEJ
UZIEMIEC
ODGROMOWYCH
Spis treści
1. REZYSTANCJA STATYCZNA I UDAROWA ........................................... 3
1.1. Definicje.................................................................................................... 3
2. DA
UGOŚĆ EFEKTYWNA UZIOMU ........................................................... 4
3. PARAMETRY DOPUSZCZALNE UZIEMIEC
ODGROMOWYCH......... 5
4. POMIARY UZIEMIEC
ODGROMOWYCH .................................................. 7
4.1. Pomiary uziemień odgromowych metodami statycznymi ......................... 7
4.2. Metoda pomiaru udarowego ...................................................................... 9
4.3. Wpływ konstrukcji uziomu na jego współczynnik udaru........................ 10
4.4. Pomiary uziemień odgromowych obiektów kubaturowych (budynków,
zbiorników, itp.)....................................................................................... 12
4.5. Pomiary uziemień słupów linii elektroenergetycznych ........................... 14
4.6. Pomiary rezystancji udarowej uziemienia rozległego ............................. 16
5. METODY ZMNIEJSZANIA WYPADKOWEJ REZYSTANCJI UZIEMIENIA
........................................................................................................................ 16
6. LITERATURA ................................................................................................ 17
REZYSTANCJA STATYCZNA I UDAROWA
Uziemienia są istotnymi elementami bezpiecznego przesyłu, rozdziału i użytkowania energii
elektrycznej, a także stanowią podstawę systemu ochrony odgromowej każdego obiektu.
Prawidłowo działające uziemienie zapewnia utrzymanie niskiej wartości spadku napięcia na
jego impedancji (rezystancji) w trakcie odprowadzania prądów do ziemi, co sprowadza się do
warunku małej impedancji (rezystancji) tego uziemienia. Uziemienia mogą odprowadzać prądy
stałe, przemienne lub udarowe (pochodzące od wyładowań atmosferycznych). Ponieważ czasy
zjawisk występujących przy przepływie prądów o częstotliwościach przemysłowych mierzone są
w milisekundach zaś dla prądów udarowych w mikrosekundach należy więc stosować
zróżnicowane metody pomiarowe do oceny jakości uziemień przeznaczonych do pracy w tak
różnych warunkach. Właściwości uziemień podczas przepływu prądów przemiennych i stałych są
nazywane właściwościami statycznymi, zaś podczas przepływu prądów udarowych - udarowymi.
Impedancja uziemienia przewodzącego prądy udarowe ma charakter nieliniowy. Jest ona
funkcją natężenia oraz stromości narastania prądu, a także długości uziomu.
Przy odprowadzaniu do gruntu prądu o dużym natężeniu występuje pewien spadek wartości
rezystancji uziemienia w stosunku do rezystancji wyznaczanej przy niewielkich prądach
pomiarowych stosowanych w miernikach. Jest to wywołane zmianą rezystywności gruntu tuż przy
powierzchni uziomu na skutek występowania zjawisk wielkoprądowych.
Duża stromość narastania prądów piorunowych powoduje wzrost wartości impedancji
(rezystancji) udarowej w stosunku do rezystancji statycznej. Efekt ten występuje na skutek
wzrostu znaczenia składowej indukcyjnej impedancji uziemienia (zależnej od długości uziomu), a
także pojawienia się (dla uziomów długich) impedancji falowej.
1.1. Definicje
Według PN-86/E-05003/01 (p.1.3.16.) rezystancja uziemienia jest to:
 rezystancja statyczna między uziomem a ziemią odniesienia zmierzona przy
przepływie prądu przemiennego o częstotliwości technicznej .
Rezystancja statyczna rozumiana jest jako stosunek wartości skutecznych napięcia do prądu
płynącego przez uziemienie i jest dopuszczana przez normę jako miara przydatności uziemienia
dla obiektów objętych podstawową ochroną odgromową.
Wprowadzona w roku 2001 norma PN-IEC 61024-1 definiuje w p.1.2.15 zastępczą rezystancję
uziemienia określaną jako:
 stosunek wartości szczytowych napięcia do prądu uziemienia, które na ogół nie
występują jednocześnie. Umownie służy on za wskaz
nik skuteczności uziemienia .
Określenie powyższe jest zgodne z definicją rezystancji (impedancji) udarowej wyznaczanej przy
wymuszeniu prądowymi udarami pomiarowymi (patrz rys.1 i wzór 2).
Norma PN-89/E-05003/03 definiuje w p.1.3.7 rezystancję udarową stanowiącą kryterium
przydatności uziemienia w obiektach podlegających ochronie obostrzonej i specjalnej opisaną
jako:
 rezystancja między uziomem a ziemią odniesienia mierzona przy prądzie udarowym
o kształcie odwzorowującym prąd pioruna ,
a także określa w p.1.3.2 sprzęt potrzebny do wyznaczenia tej rezystancji jako mostek (miernik)
udarowy czyli:
 urządzenie pomiarowe umożliwiające pomiar rezystancji tylko tej części
uziemienia, która bierze udział w odprowadzaniu prądu pioruna .
Z powyższych definicji wynikają istotne różnice w technice wykonywania pomiarów
statycznych i udarowych.
W trakcie pomiarów statycznych należy wyznaczać rezystancję uziemienia (pojedynczego
uziomu lub układu połączonych uziomów). Aby zmierzyć tę rezystancję, wykrywając przy tym
ewentualne wadliwe połączenie przewodu odprowadzającego z uziomem, należy rozłączyć na
czas pomiaru zacisk probierczy. Można również zmierzyć rezystancję statyczną bez rozłączania
zacisku, jeżeli zastosuje się do tego celu miernik wykorzystujący cęgowy pomiar prądu oraz
wyznaczanie spadku napięcia w odniesieniu do sondy pomocniczej umieszczonej w strefie
ustalonego potencjału.
Pomiar rezystancji udarowej wykonuje się bez rozłączania zacisków probierczych ponieważ
celem tego pomiaru jest (wg PN-89/E-05003/03) określenie rezystancji wypadkowej
uziemienia, czyli tej, która bierze udział w odprowadzaniu z danego punktu prądu piorunowego
do gruntu. Nieco inne zasady obowiązują jedynie dla obiektów zagrożonych wybuchem
materiałów wybuchowych  zasady te omówione będą dokładniej w rozdz. 3.
DA
UGOŚĆ EFEKTYWNA UZIOMU
Uziemienia odgromowe mają za zadanie odprowadzać do ziemi prądy udarowe o bardzo dużej
stromości narastania przekraczającej nawet 100 kA/m�s. Zjawiska towarzy-szące odprowadzaniu
prądu piorunowego z uziomu do gruntu i jego rozpływowi w ziemi są zupełnie inne od tych,
które zachodzą przy odprowadzaniu prądu o częstotliwości technicznej. Rozkład napięcia na
powierzchni gruntu oraz impedancja uziemienia są więc również odmienne w warunkach
udarowych niż w warunkach statycznych.
Sposób odprowadzania prądu piorunowego, a co za tym idzie jakość ochrony odgromowej,
wyraz
nie zależy od wymiarów geometrycznych stosowanych uziomów. O własnościach uziomów
skupionych decyduje tylko ich rezystancja. Dla uziomów o długości do kilkudziesięciu metrów
istotne znaczenie odgrywa indukcyjność, natomiast w przypadku uziomów długich o ich
własnościach decydować będzie zarówno indukcyjność jak i impedancja falowa uziomu.
Duża stromość narastania prądu sprawia, iż nawet dla niewielkich indukcyjności uziemienia
pojawiają się znaczne indukcyjne spadki napięcia, wyprzedzające w czasie udar prądowy. Na
rysunku 1 przedstawiono typowy przebieg prądu udarowego płynącego przez uziemienie oraz
wywołany tym prądem spadek napięcia.
W większości przypadków uziomy należy traktować jako uziomy długie, w których zachodzą
zjawiska falowe. Napięcie i prąd przesuwają się wówczas wzdłuż uziomu jako fale o
ograniczonej prędkości. Zjawisko to powoduje wyraz
ny wzrost impedancji uziemień długich w
stosunku ich właściwości statycznych.
Rys.1. Typowy przykład udaru prądowego oraz wywołanego przezeń spadku
napięcia na impedancji uziemienia
Rozważania na temat stałej czasowej linii modelującej uziom długi prowadzą do wniosku, że
efektywna długość uziomu, czyli jego część biorąca udział w odprowadzaniu prądu piorunowego,
wynosi
p� T1
l Ł�
2 GL'
(1)
gdzie: T1 - czas trwania czoła udaru prądowego
L - indukcyjność własna uziomu (1-2 m�H/m)
G - konduktywność gruntu
Z przytoczonej zależności wynika, iż dla udaru prądowego o czasie czoła rzędu pojedynczych
�s użyteczna długość uziomu wynosi kilkadziesiąt metrów (od ok. 20 do 70m - w zależności od
konduktywności gruntu). Dopuszczana przez normę PN-86/E-05003/01 (p.3.6.3, i zał. 3) długość
obliczeniowa uziomu wynosi 35m dla gruntu o rezystywności r� Ł� 500 W�m oraz 60m dla r� >
500 W�m.
Z powyższych względów wynika, że rezystancja (impedancja) uziemienia przewodzącego
prądy udarowe jest nie tylko funkcją stromości narastania prądu i jego natężenia, ale także
długości uziomu. Spotykane czasem łączenie uziomu odgromowego z rozległym uziomem
roboczym lub z siecią wodociągową umożliwia uzyskanie bardzo niskiej wartości rezystancji
uziemienia mierzonej metodą niskoczęstotliwościową. Jednakże tak wyznaczona rezystancja może
prowadzić do bardzo niebezpiecznego wniosku o przydatności uziemienia dla celów ochrony
odgromowej. O małej wartości zmierzonej rezystancji statycznej decydują w tym przypadku
przede wszystkim odległe części uziemienia nie biorące udziału w odprowadzaniu prądu
piorunowego do gruntu. Rzeczywista rezystancja udarowa takiego uziemienia może być
wielokrotnie wyższa, a to prowadzi do zagrożeń chronionego obiektu podczas wyładowania
atmosferycznego.
PARAMETRY DOPUSZCZALNE UZIEMIEC

ODGROMOWYCH
Wartości dopuszczalne rezystancji uziemień odgromowych dla różnego typu obiektów
zestawiono w tablicy 1.
Na etapie projektowania wartość rezystancji uziemienia należy oszacować na drodze
obliczeniowej wg. PN-86/E-05003/01 (p.3.6.3, oraz zał. 2 i 3). Podane w normie zależności
uwzględniają rodzaj i wymiary uziemienia, a także narzucają dodatkowe wymogi wynikające z
ograniczonej długości efektywnej uziomu. Dla obiektów zwykłych należy również spełnić
wymogi PN-IEC 61024-1 (p.2.3.2 i 2.3.3) określające minimalną długość całkowitą układu
uziomów.
W trakcie eksploatacji zewnętrznego systemu ochrony odgromowej wykonuje się badania
okresowe uziemień obejmujące również pomiar ich rezystancji oraz ciągłości połączeń. Dla
ochrony podstawowej jako kryterium przydatności uziemienia dopuszczono wartość rezystancji
statycznej lub spełnienie warunku minimalnej długości całkowitej układu uziomów oraz
prawidłowej jakości połączeń. Pomiar rezystancji statycznej z jednoczesną kontrolą połączeń
przeprowadza się przy rozłączonym zacisku probierczym lub za pomocą miernika z cęgowym
pomiarem prądu. W przypadku obiektów podlegających ochronie obostrzonej podane w tablicy
wartości dopuszczalne dotyczą udarowej rezystancji wypadkowej uziemienia, a więc
mierzonej bez odłączania tego uziemienia od całego systemu (bez rozłączania zacisków
probierczych). Dla obiektów podlegających ochronie specjalnej również podane są w normie
wartości rezystancji udarowej uziemienia.
Nieco inne zasady dotyczą jedynie obostrzonej ochrony odgromowej obiektów zagrożonych
wybuchem materiałów wybuchowych. W takich obiektach stosuje się dwa lub trzy połączone z
sobą otoki. Kontrolując stan uziemienia należy w takim przypadku wyznaczać rezystancję
udarową całego uziemienia, a następnie (po rozłączeniu połączeń między otokami) rezystancję
udarową każdego z otoków. Wartości dopuszczalne rezystancji udarowej dla całego systemu jak i
pojedynczych otoków w tego typu obiektach podano również w tabl.1.
Tabl.1. Wartości dopuszczalne rezystancji dla uziemień odgromowych
Grunty
Podmokły,
bagienny,
Typ obiektów Rodzaj uziomu wszystkie Kamieni-
próchniczy,
rodzaje sty,
torfiasty,
pośrednie skalisty
gliniasty
OCHRONA PODSTAWOWA (OBIEKTÓW ZWYKA
YCH) (PN-IEC 61024-1)
rezystancja statyczna uziemienia w [W�]
10 W� �
�
lub
całkowita długość układu uziomów zależna od poziomu
ochrony większa od wartości podanych w PN-IEC 61024-1
.
OCHRONA OBOSTRZONA (PN-89/E-05003/03)
udarowa rezystancja wypadkowa uziemienia w [W�]
uziomy poziome,
pionowe, mieszane,
zagrożone 10 20 40
stopy fundamentowe
pożarem
uziomy otokowe, ławy
15 30 50
fundamentowe
uziomy poziome,
zagrożone
pionowe, mieszane,
wybuchem 7 10
stopy fundamentowe
mieszanin par
uziomy otokowe, ławy
i/lub pyłów z
10 15
fundamentowe
powietrzem
układ uziomów
zagrożone
5 10
wybuchem
uziom otokowy
15 25
mat. wybuch.*
pojedynczy
OCHRONA SPECJALNA (PN-92/E-05003/04)
udarowa rezystancja uziemienia w [W�]
poziome, pionowe,
10 20 40
mieszane
kominy
otokowe,
15 30 50
fundamentowe
stacje
linowe urządz.
50
transportowe
podpory
100
obiekty sport.
10 20 40
dz
wigi
20 50
* - patrz komentarz w tekście rozdz.3
Norma dopuszcza również określenie przydatności uziemień dla celów ochrony obostrzonej i
specjalnej na podstawie pomiaru ich rezystancji statycznej jednakże pod następującymi
warunkami:
�� dla ochrony obostrzonej należy odłączyć od mierzonego uziomu wszystkie połączone do
niego masy metalowe (PN-89/E-05003/03 p.6.1.4.c)
�� dla ochrony specjalnej należy odłączyć uziomy położone dalej od rozpatrywanego zwodu
niż 35m w gruncie o rezystywności r� Ł� 500 W�m i 60m w gruncie o rezystywności r� >
500 W�m. (PN-92/E-05003/04 p.4.1.3.2).
Wykonanie pomiarów statycznych zgodnie z powyższymi wymaganiami jest zazwyczaj bardzo
trudne lub wręcz niemożliwe.
POMIARY UZIEMIEC
ODGROMOWYCH
Pomiary uziemień odgromowych metodami statycznymi
Kontrolując stan uziemień odgromowych metodami statycznymi należy mieć świadomość
ograniczeń tych metod. Trzeba również zwrócić uwagę na niebezpieczeństwo stosowania
niektórych mierników spotykanych na rynku.
Przykładem przyrządu pomiarowego, którego stosowanie może prowadzić do zupełnie
mylnych wniosków, jest cęgowy tester pętli uziemienia traktowany często (mylnie) jako miernik
rezystancji uziemienia. Jest on bardzo wygodny w użytkowaniu gdyż nie wymaga rozłączania na
czas pomiaru zacisku probierczego oraz nie wykorzystuje sond pomiarowych wbijanych w grunt.
Podstawową wadą takiego testera jest fakt, iż mierzy on sumę rezystancji uziemienia badanego i
trudnej do oszacowania rezystancji pętli zamykającej obwód prądu pomiarowego. Należy
podkreślić, że w niektórych przypadkach pomiar testerem pętli jest całkowicie błędny. Dotyczy
to zwłaszcza pomiaru uziemienia pojedynczego oraz uziemienia obiektów o zamkniętych pętlach
przewodzących. Przykłady takich obiektów pokazano na rysunku 2.
a.) b.)
T R
TR
u
uo
Rys.2. Przykłady błędnych pomiarów rezystancji uziemienia pojedynczego (a) oraz
uziemienia obiektu o zamkniętej pętli przewodzącej (b), gdzie: TR - tester rezystancji
pętli, u - uziom pojedynczy, uo - uziom otokowy.
Przy pomiarze uziemienia pojedynczego (masztu antenowego, komina, itp.) wynik pomiaru
testerem będzie zawsze bardzo wysoki gdyż brak jest uziemienia zamykającego pętlę. Przykład
takiego obiektu podano na rysunku 2a.
Typowymi obiektami o zamkniętych pętlach przewodzących są np. stalowe słupy linii
elektroenergetycznych czy też budynki z uziomami otokowymi, do których zwód dołączony jest
minimum dwoma przewodami odprowadzającymi. Sytuacja taka zobrazowana jest na rysunku
2b. W tego typu obiektach pomiar testerem nie ma nic wspólnego z uziemieniem, gdyż wyznacza
on rezystancję pętli metalicznej składającej się np. ze zwodu poziomego umieszczonego na dachu
budynku, dwóch przewodów odprowadzających i uziemiających oraz uziomu otokowego
ułożonego w gruncie. Wynik pomiaru będzie w tym przypadku zawsze bardzo niski, niezależnie
od rzeczywistych parametrów uziemienia.
Rezystancję statyczną uziemienia wyznacza się zwykle przy użyciu mierników, z których
większość realizuje różne odmiany metody technicznej. Aby zmierzyć tą metodą rezystancję
uziemienia, należy rozłączyć na czas pomiaru zacisk probierczy i dołączyć wyjście prądowe
miernika do przewodu uziemiającego odizolowanego od całej reszty zewnętrznej instalacji
odgromowej. Sytuacja taka zobrazowana jest na rysunku 3.
Wynik pomiaru ustalany jest na podstawie wyznaczanych w mierniku wartości prądu
płynącego przez badany uziom do pomocniczej sondy prądowej oraz spadku napięcia w
odniesieniu do sondy napięciowej umieszczonej w strefie ustalonego potencjału. W trakcie
takiego pomiaru wyznaczana jest rezystancja statyczna uziomu, a jednocześnie podlega kontroli
stan połączenia między przewodem uziemiającym i uziomem. W przypadku złego połączenia
(lub np. przerwanego przewodu poniżej poziomu gruntu) wynik pomiaru będzie nadmiernie
wysoki.
S
I=I
X
MR
I
X
Si
Su
Rys.3. Pomiar rezystancji statycznej uziemienia metodą techniczną, gdzie: MR 
miernik rezystancji statycznej, IX - prąd płynący przez uziemienie badane, SU - sonda
pomocnicza napięciowa, SI - sonda pomocnicza prądowa, RX - uziemienie badane, S
- system uziemień
Swoistą odmianę metody technicznej realizuje również miernik z cęgowym pomiarem prądu.
W przypadku wykorzystywania takiego miernika nie rozłącza się zacisków probierczych, a prąd
generowany w mierniku rozpływa się na w systemie połączonych uziemień na dwie części. Jedna
z nich przepływa przez badany przewód uziemiający druga zaś przez całą resztę systemu.
Omawiany przypadek zilustrowany jest na rysunku 4.
Wynik pomiaru ustalany jest na podstawie wartości tylko tej części prądu, która przepływa
przez badany przewód uziemiający. Spadek napięcia, tak jak uprzednio, wyznaczany jest w
odniesieniu do sondy pomocniczej umieszczonej w strefie ustalonego potencjału.
Wykorzystując taki miernik należy zwrócić uwagę aby cęgi prądowe były umieszczone na
badanym przewodzie uziemiającym poniżej punktu przyłączenia wyjścia prądowego miernika,
gdyż wynik pomiaru musi być ustalany na podstawie pomiaru prądu wpływającego przez dany
przewód uziemiający do uziemienia. W przeciwnym przypadku zostanie wyznaczona rezystancja
statyczna równolegle połączonych wszystkich uziemień w połączonym systemie za wyjątkiem
uziemienia badanego.
S
I-I
X
I
(c.p.I )
X
I
X
Si
Su
Rys.4. Pomiar rezystancji statycznej uziemienia przyrządem z cęgowym pomiarem
prądu, gdzie: MR(c.p.IX) - miernik, I - prąd generowany w mierniku, IX - prąd płynący
przez uziemienie badane, SU - sonda pomocnicza napięciowa, SI - sonda pomocnicza
prądowa, RX - uziemienie badane, R1...n - pozostałe uziemienia w systemie, S - system
uziemień
Metoda pomiaru udarowego
Impedancja (rezystancja) udarowa uziemienia wyznaczana jest w warunkach zbliżonych do
tych jakie panują podczas odprowadzania prądu piorunowego do ziemi. Określa się ją zazwyczaj
przy impulsie prądowym o czasie czoła narastania równym 4 m�s zgodnym z normą PN-92/E-
04060. Impedancję udarową określa zależność
Umax
Zm =�
Imax
(2)
gdzie: Imax - wartość maksymalna impulsu prądowego
Umax - wartość maksymalna spadku napięcia na uziemieniu
W oparciu o tę definicję pracuje udarowy miernik uziemień WG 307, którego schemat
blokowy przedstawiono na rysunku 5
.
P G
A V D
RX SU SI
Rys 5. Schemat blokowy udarowego miernika uziemień WG-307,
gdzie: P - przetwornica, G - generator impulsów prądowych, A -
układ automatyki, V - woltomierz wartości szczytowych, D -
dzielnik napięcia, RX - uziemienie badane, SI SU - sondy
pomocnicze prądowa i napięciowa
Po uruchomieniu miernika, przetwornica P zasila napięciem ok. 1 kV generator udarów G,
który emituje paczkę udarów prądowych o amplitudzie ok. 1 A i mocy dochodzącej do 1 kW (w
impulsie). Woltomierz stosunkowy wartości szczytowych V porównuje sygnał z sondy
napięciowej przekształcony w dzielniku D z sygnałami wzorcowymi z generatora udarów i
wyświetla uśredniony wynik pomiaru. Blok automatyki A steruje pracą miernika.
Dla poprawy bezpieczeństwa obsługi i podniesienia dokładności wskazań w pierwszym etapie
pomiaru wykonywany jest test ciągłości obwodu sondy napięciowej a następnie prądowej przy
napięciu obniżonym do ok. 10 % napięcia roboczego.
Mierniki udarowy wykorzystuje konfigurację sondy prądowej i napięciowej podobną do
występującej w miernikach niskoczęstotliwościowych o długościach przewodów pomiarowych
odpowiednio 40 i 30 m. Aby uniknąć sprzężeń miedzy przewodami pomiarowymi przewody
łączące miernik z sondami pomocniczymi powinny być rozstawione pod kątem nie mniejszym
niż 60o (optymalnie 90...180o).
Jak już wcześniej wspomniano, pomiary impedancji (rezystancji) udarowej uziemienia
wykonuje się bez rozłączania zacisków probierczych. Wynik pomiaru odzwierciedla dzięki temu
wartość wypadkową impedancji udarowej w miejscu pomiaru. Należy jednak pamiętać, że dla
tego samego uziemienia (np. dla dużego otoku) wartość zmierzona może być różna w różnych
miejscach wobec czego trzeba dokonywać pomiarów na każdym przewodzie uziemiającym.
Udarowy miernik uziemień produkowany jest w dwóch wersjach:
WG-307 W  o czasie narastania czoła impulsu 4 m�s  przeznaczony jest do kontroli
uziemień odgromowych budynków, zbiorników i innych obiektów
kubaturowych,
WG-307 S  o czasie narastania czoła impulsu 1 m�s  jest wersją specjalizowaną
przeznaczoną do kontroli uziemień słupów elektroenergetycznych linii
przesyłowych.
Mierniki WG-307 posiadają zatwierdzenie typu wydane przez Prezesa GUM oraz
potwierdzenie właściwości wydane przez Instytut Energetyki w Warszawie.
Wpływ konstrukcji uziomu na jego współczynnik udaru
Miernik udarowy wyznacza impedancję (rezystancję) odnoszącą się tylko do strefy
efektywnej uziemienia wobec czego uzyskane wartości są zazwyczaj wyższe od otrzymanych
przy częstotliwości przemysłowej. Różnica tych wartości zależy od konstrukcji i rozległości
uziemienia.
W warunkach rzeczywistych prąd piorunowy odprowadzany jest ze zwodu przede wszystkim
przez przewód odprowadzający znajdujący się najbliżej miejsca uderzenia pioruna. Jednakże
część prądu piorunowego odpływa również do uziomów przez sąsiednie przewody
odprowadzające, przy czym im dalej od miejsca wyładowania znajduje się dany przewód, tym
mniejszą część prądu odprowadza. Zazwyczaj część prądu piorunowego odprowadzana jest do
gruntu także poprzez fundament obiektu, na konstrukcji którego zamontowana jest instalacja
odgromowa.
Powyższe zagadnienie uwzględniane jest również w pomiarach udarowych, gdyż zgodnie z
normą, pomiary takie wykonuje się bez rozłączania zacisków probierczych. Dokonując pomiaru
w danym punkcie wyznacza się wynik pomniejszony, w stosunku do wyniku jaki uzyskano by
przy rozwartym zacisku probierczym, o wpływ równolegle połączonych sąsiednich przewodów
odprowadzających. Wyraz
ny udział składowej indukcyjnej w impedancji udarowej powoduje, iż
wpływ równoległych przewodów odprowadzających jest tym mniejszy im większa jest odległość
danego przewodu od miejsca wykonywania pomiaru. Odległość, o której mowa, należy liczyć
wzdłuż przewodów odprowadzających oraz zwodów, a więc np. dla budynku będzie ona równa
sumie podwójnej wysokości tego budynku oraz odległości od sąsiedniego przewodu
uziemiającego na poziomie gruntu. Wynika z tego, iż wpływ sąsiednich przewodów
odprowadzających na pomniejszenie wypadkowej rezystancji udarowej uziemienia jest tym
większy im niższy jest obiekt kontrolowany. Wpływ odległych części instalacji odgromowej na
wynik pomiaru jest zupełnie pomijalny.
Dalsze pomniejszenie wyniku następuje na skutek wpływu fundamentu obiektu, przez który
odpływa część prądu udarowego. Wpływ ten nie jest uwzględniany w trakcie pomiarów przy
użyciu niskiego napięcia wykorzystywanego przy pomiarach rezystancji statycznej uziemienia.
Stosunek wartości rezystancji uziemienia mierzonej metodą udarową do rezystancji uziomu
przy napięciu wolnozmiennym jest zwykle oznaczany jako współczynnik udarowy ku i zależy od
indukcyjności badanego obwodu oraz od zjawiska wielkoprądowego wzdłuż przejścia z uziomu
do gruntu. Uziomy pod względem wielkości współczynnika ku można podzielić na trzy
zasadnicze grupy:
�� uziomy skupione, dla których współczynnik udaru wynosi zazwyczaj ku = 0,95 - 1,2
�� uziomy otokowe - dla typowych otoków ku = 1,3 - 2,0
�� rozbudowane systemy uziomów i rozległe uziomy kratowe gdzie współczynnik udaru
wynosi od kilku nawet do kilkudziesięciu
Wartość współczynnika udarowego dla danego uziomu nie jest stała i waha się wraz ze
zmianami wartości rezystancji statycznej oraz składowej rezystancyjnej impedancji udarowej,
występującymi np. na skutek zmian wilgotności gruntu. Ponieważ wartość składowej indukcyjnej
jest praktycznie stała, wobec tego wahania współczynnika udaru będą tym większe im mniejszy
będzie udział indukcyjności w impedancji udarowej uziemienia.
Przykładowe wyniki pomiarów rezystancji statycznej i impedancji udarowej typowych
obiektów pokazano na rysunku 6, z którego widać jak mylne mogą być wnioski dotyczące
skuteczności ochrony odgromowej wyciągnięte na podstawie pomiarów rezystancji statycznej.
Dla uziemienia bardzo rozbudowanego wartość rezystancji zmierzonej metodą statyczną jest
prawie trzydziestokrotnie zaniżona w stosunku do tej, która będzie decydowała o odprowadzaniu
w badanym miejscu prądu piorunowego do ziemi.
20
20,5
20 14,9
9,2
10
5,4
Z
Z
ud
0,5
0
R
R
st
u.sk.
u.ot.
u.roz.
Rys.6. Przykładowe wartości rezystancji statycznej Rst oraz
impedancji udarowej Zud zmierzone dla typowych obiektów
reprezentujących: uziemienia skupione (u.sk.), średniej wielkości
otoki (u.ot.) oraz uziemienia rozbudowane (u.roz.)
Podobna sytuacja może wystąpić w przypadku gdy wykonawca chcąc uzyskać bardzo niską
wartość rezystancji uziemienia wykorzysta do tego celu np. sieć wodociągową. Wartość
rezystancji mierzona w warunkach statycznych spada wówczas zwykle do poziomu pojedynczych
omów. Ochrona w warunkach udarowych może okazać się w tym przypadku nieskuteczna, gdyż
o niskiej wartości rezystancji statycznej decydują przede wszystkim odległe części uziemienia,
nie biorące udziału w odprowadzaniu prądu piorunowego do gruntu.
Pomiary uziemień odgromowych obiektów kubaturowych
(budynków, zbiorników, itp.)
Metoda udarowa pomiaru rezystancji uziemień jest zalecana w obiektach podlegających
ochronie obostrzonej. W takich przypadkach ze względów bezpieczeństwa przewody
odprowadzające są często łączone z przewodami uziemiającymi poprzez spawanie, które
uniemożliwiają ich rozłączanie podczas pomiarów. Przydatność udarowego miernika uziemień
do oceny takich systemów ochrony pokazano na przykładzie wyników uzyskanych dla 1-
klatkowego budynku mieszkalnego o 8 kondygnacjach zaopatrzonego w 6 przewodów
odprowadzających z rozłączalnymi zaciskami probierczymi. Uproszczony schemat instalacji
odgromowej budynku pokazano na rysunku 7 zaś uzyskane wyniki pomiarów zobrazowano na
rysunku 8.
Pomiary rezystancji udarowej uziemienia wykonano przy:
�� ZZ  zwartym zacisku probierczym,
�� ZD  mierniku dołączonym do przewodu uziemiającego
poniżej rozwartego zacisku probierczego,
�� ZG  mierniku dołączonym do przewodu odprowadzającego
powyżej rozwartego zacisku probierczego.
[
Z (R)
W�
]
ZG
ZZ
ZD
Rys.7. Instalacja odgromowa budynku mieszkalnego (1 klatka, 8 kondygnacji,
6 przewodów odprowadzających)
17,3
16,9
16,5
18
[W�]
16
14
12
ZZ ZD Z G
10
7,4
6,7
6,85
8 6,15
6,3
5,6
6
4
2
0
Rys. 8. Wartości maksymalne, minimalne oraz średnie rezystancji
udarowej systemu ochrony odgromowej budynku mieszkalnego
uzyskane dla poszczególnych przewodów uziemiających przy:
zwartym zacisku probierczym (ZZ), rozwartym zacisku
probierczym i mierniku dołączonym poniżej zacisku (ZD) oraz
powyżej zacisku (ZG)
Z rysunku 8 wynika, iż przy zwartym zacisku probierczym (ZZ) otrzymuje się wartości
obniżone o ok. 10 % w stosunku do zacisku rozwartego (ZD). Przy obiektach niższych różnice te
będą nieco większe ze względu na mniejszą indukcyjność przewodów odprowadzających i
zwodów bocznikujących mierzony uziom. Wyniki oznaczone jako ZG odpowiadają sytuacji, w
której mierzony przewód uziemiający jest przerwany poniżej powierzchni gruntu.
Analiza pomiarów wykonanych na wszystkich przewodach uziemiających obiektu bez
rozłączania zacisków probierczych pozwoli na szybkie wykrycie przewodu nie mającego
galwanicznego połączenia z otokiem uziemienia, ponieważ uzyskany w tym przypadku wynik
będzie znacznie przewyższał (w przypadku analizowanego budynku ponad 2,5-krotnie) poziom
Z
wyników uzyskanych dla pozostałych przewodów uziemiających.
[W�]�
Pomiary uziemień słupów linii elektroenergetycznych
W energetyce zawodowej wykorzystywana jest wersja miernika udarowego o czasie czoła
udaru 1 m�s, która dając nieco wyższe wartości jest mało wrażliwa na wpływ bocznikujących
połączeń uziomów sąsiednich. Ta wersja miernika jest szczególnie przydatna do badań uziemień
słupów linii elektroenergetycznych bez ich odłączania od konstrukcji słupa, a więc również bez
konieczności wyłączania linii z ruchu na czas badań.
Podczas pomiarów uziemienie badane o impedancji (rezystancji) Zx jest bocznikowane
impedancjami falowymi Zf przewodów odgromowych biegnących do obu sąsiednich słupów, a
więc wartość mierzona Zm wynosi
Zm = (Zx �� 0,5 Zf) / (Zx + 0,5 Zf)
(3)
gdzie 0,5 Zf oznacza równoległe połączenie dwóch przewodów odgromowych
Wyznaczana w taki sposób impedancja udarowa uziemienia słupa uwzględnia bocznikujący
wpływ słupów sąsiednich w podobnym stopniu w jakim biorą one udział w odprowadzaniu do
gruntu prądu piorunowego, którego główna część odpływa przez uziemienie badane.
Dodatkową zaletą tego typu pomiarów jest wyznaczanie rezystancji udarowej rzeczywistego
obiektu odprowadzającego prąd piorunowy do gruntu, a więc połączonego układu uziomu oraz
fundamentu słupa. Przy rozwartym zacisku probierczym, czyli przewodach uziemiających
odpiętych od konstrukcji słupa, mierzona jest rezystancja samego uziomu, bez fundamentu, a
więc tylko część rzeczywistego układu odprowadzającego prąd piorunowy do gruntu. Schemat
połączeń konstrukcji kratowej słupa i jego fundamentów z otokiem uziomu poprzez zacisk
probierczy przedstawiono na rysunku 9.
Przykładowe wyniki pomiarów przeprowadzone po odizolowaniu przewodów odgromowych
od konstrukcji na wierzchołku słupa przedstawiono na rysunku 10, na którym Zp oznacza
rezystancję udarową w stanie gotowym do pracy linii (przewody uziemiające i odgromowe
przyłączone do konstrukcji słupa), Zo - rezystancję uziemienia po odłączeniu przewodów
uziemiających od słupa, Zi - rezystancję uziemienia z przewodami uziemiającymi połączonymi
ze słupem, lecz z odizolowanymi przewodami odgromowymi, Zu oraz Zs - rezystancje
odpowiednio uziomu i fundamentów słupa przy odizolowanych przewodach odgromowych i
odłączonych przewodach uziemiających. Stosunek rezystancji Zi do Zp, obrazujący rzeczywisty
wpływ na pomiar sąsiednich słupów wynosi ki = 1,06.
zacisk probierczy
fundament
otok uziomu
Rys. 9. Schemat połączeń konstrukcji kratowej słupa i jego fundamentów z
otokiem uziomu poprzez zacisk probierczy.
30
[W�]
25
24
25
20
20
16,5
15,5
15
10
5
1,06 [-]
0
Zp Zo Zi Zu Zs ki
Rys. 10. Wartości impedancji udarowej uziemienia słupa zmierzone przy: a)
przewodach odgromowych połączonych z konstrukcją słupa, Zp - zwarty zacisk
probierczy, Zo - rozwarty zacisk probierczy; b) przewodach odgro-mowych
odizolowanych od konstrukcji słupa, Zi - słup wraz z uziomem, Zu - uziom, Zs -
słup z fundamentami bez uziomu
W prezentowanym przykładzie impedancja Zo ma wartość większą od Zp o ponad 50% co jest
pozornie sprzeczne z przytoczonym wzorem 3. W rzeczywistości wyniki pomiarów Zp i Zo nie
mogą być porównywane, gdyż jak widać z rysunku 9 dotyczą one zupełnie różnych obiektów.
Tak duża różnica uzyskanych wartości obu impedancji wynika przede wszystkim z
uwzględnienia wpływu fundamentu w odprowadzaniu prądu piorunowego do gruntu. Wpływ
sąsiednich słupów może być analizowany poprzez porównanie Zi oraz Zp. W omawianym
przykładzie wpływ ten jest na poziomie zaledwie 6%.
Praktyka pomiarów uziemień słupów z przewodami odgromowymi wskazuje, że jako
miarodajny przyjmuje się najczęściej wynik uzyskany metodą statyczną po odpięciu przewodów
uziemiających od konstrukcji słupa, czyli rozwarciu zacisków probierczych. Sposób taki
eliminuje z badań fundamenty słupa, które odgrywają znaczną rolę w odprowadzaniu prądu
piorunowego do ziemi. W rezultacie badania odbywają się w zupełnie innej konfiguracji obwodu,
niż obwód, w którym płyną prądy podczas wyładowania atmosferycznego. Rezystancja udarowa
fundamentu słupa może mieć wartość porównywalną z rezystancją uziomu sztucznego i w
badaniach skuteczności uziemienia nie można pomijać drogi prądu do ziemi poprzez zbrojone
stopy fundamentowe.
Do badania uziemienia słupów wykorzystywane są również niekiedy mierniki statyczne z
cęgowym pomiarem prądu. W takim przypadku wykonuje się (bez rozłączania zacisków
probierczych) pomiary cząstkowe na każdej z nóg słupa, a wynik zostaje wyznaczony na drodze
obliczeniowej. Niezwykle istotne jest w tym przypadku, aby nie zmieniać miejsca przyłączenia
wyjścia prądowego miernika do konstrukcji słupa przy wszystkich pomiarach cząstkowych. Nie
dotrzymanie tego warunku powoduje, iż obliczony wynik pomiaru jest błędny.
Pomiary rezystancji udarowej uziemienia rozległego
Uziemienia łączone są często w większe systemy. W skrajnym przypadku może to być
uziemienie rozległe wykonane na przykład jako kratownica z bednarki ułożonej w gruncie na
obszarze obejmującym duży zakład przemysłowy lub stację transformatorową. Do takiej
kratownicy dołącza się zarówno uziemienia ochronne i robocze (pracujące przy częstotliwości
technicznej) jak również przewody odprowadzające zewnętrznej instalacji odgromowej.
Uziemienie rozległe musi więc również bezpiecznie odprowadzić do gruntu prądy udarowe
pochodzące od wyładowań atmosferycznych.
W uziemieniu rozległym może dochodzić do sytuacji, w której spełnia ono swoje zadania jako
uziemienie ochronne dla częstotliwości przemysłowej, natomiast skuteczność ochrony
odgromowej w wybranym jego punkcie jest wątpliwa. Stosowana czasami praktyka kontroli
uziemienia w danym punkcie, polegająca na pomiarze rezystancji statycznej względem sondy
napięciowej wbitej w grunt wewnątrz obszaru objętego uziemieniem rozległym, jest całkowicie
błędna. Pomiar impedancji udarowej uziemienia pozwala w takich warunkach na znacznie lepszą
ocenę skuteczności uziemienia rozległego w wybranym jego punkcie dla celów ochrony
odgromowej. W przypadku tego typu uziemień wartość rezystancji udarowej stanowi informację
w jakim stopniu uziom rozległy odprowadza z tego punktu prąd piorunowy do ziemi.
METODY ZMNIEJSZANIA WYPADKOWEJ
REZYSTANCJI UZIEMIENIA
W trakcie użytkowania uziemienia niejednokrotnie dochodzi z czasem do pogorszenia jego
parametrów. Jeżeli w trakcie badań okresowych zostanie stwierdzone przekroczenie
dopuszczanej przez normę wartości rezystancji uziemienia, to wówczas należy podjąć działania
zmierzające do zmniejszenia wartości tej rezystancji.
Często najłatwiejszym dla wykonawców sposobem osiągnięcia tego celu jest połączenia
badanego uziomu z innym uziomem położonym niejednokrotnie dosyć daleko od miejsca, w
którym stwierdzono nadmierną wartość rezystancji (np. stosowanie tzw.  przeciwwagi w liniach
elektroenergetycznych). Takie postępowanie jest z punktu widzenia ochrony odgromowej
działaniem pozornym. Co prawda rezystancja statyczna połączonego układu uziomów wyraz
nie
spada, jednakże dalekie części uziemienia w sposób znikomy wpływają na rezystancję udarową
decydującą o własnościach ochronnych uziemienia w warunkach piorunowych.
W celu radykalnego polepszenia sytuacji należy rozbudować uziemienie i to w pobliżu
miejsca, w którym stwierdzono nadmierną wartość rezystancji udarowej. Rozbudowa uziomów
poziomych może się okazać kłopotliwa i kosztowna, szczególnie jeśli grunt charakteryzuje się
dużą rezystywnością. W takim przypadku znacznie lepsze efekty można zazwyczaj uzyskać
umieszczając w ziemi dodatkowy uziom pionowy sięgający głębszych warstw gruntu o niższej
rezystywności. Jeżeli grunt ma charakter kamienisty w głębszych warstwach również stosowanie
szpilek o znacznej długości często bywa bardzo kłopotliwe. W takim przypadku pożądany efekt
można uzyskać stosując żel zmniejszający rezystancję uziemienia. W celu zastosowania takiego
rozwiązania należy odkopać część uziomu znajdującą się w pobliżu miejsca, w którym
stwierdzono nadmierną wartość rezystancji. Następnie po wymieszaniu dwóch płynnych
składników żelu polewa się nim odkryte fragmenty uziomu i zasypuje wykop. Po zastygnięciu,
przewodzący żel powoduje pozorne zwiększenie powierzchni styku uziomu z gruntem co
skutkuje zmniejszeniem rezystancji wypadkowej uziemienia. Omawiany żel, nierozpuszczalny w
wodzie, można stosować dla wszystkich rodzajów gruntu zarówno w trakcie budowy nowych
instalacji odgromowych, jak i w celu poprawy własności uziemień eksploatowanych od
dłuższego czasu.
Metodę poprawy stanu uziemienia należy dostosować do istniejących warunków oraz
posiadanych możliwości, jednakże w każdym przypadku trzeba bezwzględnie zadbać o to aby
uziemienie odgromowe spełniało stawiane przez normy wymagania, gdyż decyduje to o
bezpieczeństwie ludzi oraz o ochronie majątku często znacznej wartości.
LITERATURA
1. Polska Norma PN-IEC 061024-1: Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
2. Polska Norma PN/E-05003: Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. (ark.01, 03 i 04).
3. Wołkowiński K.: Uziemienia urządzeń elektroenergetycznych, WNT, Warszawa, 1982.
4. Szpor S., Samuła J.: Ochrona odgromowa, WNT, Warszawa, 1983.
5. Kosztaluk R. i inni: Technika badań wysokonapięciowych, WNT, Warszawa, 1985.
6. Jabłoński W.: Zapobieganie porażeniom elektrycznym w urządzeniach elektroenergetycznych
wysokiego napięcia, WNT, Warszawa, 1992.
7. Galewski M., Wojtas S., Wołoszyk M: Impulse earthing measurement, IMEKO XIV International
Congress, Tampere (Finlandia), 1997.
8. Markiewicz H.: Bezpieczeństwo w elektroenergetyce, WNT, Warszawa, 1999.
9. Wojtas S., Wołoszyk M., Galewski M.: Badania udarowe uziemień odgromowych, Elektroinstalator, nr
10(60), 1999.
10. Wojtas S., Wołoszyk M., Galewski M.: Właściwości udarowe uziemień odgromowych w praktyce
pomiarowej, III Krajowa Konferencja Naukowo-Techniczna  Urządzenia piorunochronne w
projektowaniu i budowie , Kraków, 26-27.10.2000.
11. Wołoszyk M.: Wyznaczanie impedancji uziemienia w obecności zakłóceń metodą podharmonicznej,
Krajowy Kongres Metrologii KKM 2001, Warszawa, 24-27.06.2001.
12. Wołoszyk M., Galewski M., Wojtas S.: Pomiary impedancji udarowej uziemień odgromowych,
Elektrosystemy, nr 9(20), 2001.
13. LEM Electrical Grounding Techniques, Unilap GEO X; Materiały firmowe LEM Instruments Inc.
Zaprezentowany materiał przekazany został do Centralnego Ośrodka Szkolenia i
Wydawnictw SEP w celu wykorzystania go w publikacji pt.  Prace kontrolno-
pomiarowe przy urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu znamionowym do
1 kV .
POMIAR MIERNIKIEM TYP WG-307
1. Pomiar impedancji uziemienia
W celu wykonania pomiaru należy:
1.1. Wbić sondy pomiarowe i dołączyć przewody do odpowiednich zacisków przyrządu
Si oraz Su, a badany uziom przyłączyć do zacisku Zx - zgodnie z rysunkiem 1.
Rys. 1. Sposób przyłączenia badanego uziomu oraz sond. pomiarowych do zacisków miernika.
1.2. Sposób wykorzystania obu sond jest podobny jak przy innych metodach badania
uziemień, np. z użyciem miernika IMU.
1.3. Odległość sondy prądowej od mierzonego uziomu powinna wynosić przynajmniej
40m, a sondy napięciowej przynajmniej 30 m. Dla uniknięcia wpływu sprzężeń
elektromagnetycznych na uzyskane wyniki, sondy muszą być rozmieszczone pod kątem
zawartym w granicach 60o  180o (najlepiej 90o  180o) jak na Rys. 3. Przewody od obu
sond do miernika powinny być prowadzone w odległości od siebie nie mniejszej niż 5 m.
1.4.Włączyć zasilanie Zasil. Po włączeniu zasilania miernik wykonuje przez kilka
sekund test wyświetlacza, a następnie pojawia się wynik 0.0.
1.5.Wcisnąć przycisk Pomiar. Wynik pomiaru jest pokazywany na wyświetlaczu, a
miernik przechodzi w stan minimalnego poboru mocy.
1.6.Pojawienie się na wyświetlaczu komunikatu E:Or oznacza przekroczenie zakresu
pomiarowego 199 W� i miernik przerywa dalszą pracę.
1.7.W wypadku wyjątkowo silnych zakłóceń, wartość impedancji uziemienia można
wyznaczyć jako średnią z kilku pomiarów.
2. Uwagi
2.1. Na czas pomiaru nie rozłącza się zacisków probierczych uziemienia.
2.2. Przewody do sond pomiarowych powinny być całkowicie rozwinięte.
2.3. Po wciśnięciu przycisku "Pomiar" miernik automatycznie wykonuje test ciągłości
polegający na badaniu wartości prądu pomiarowego, w pierwszej kolejności
wykonywany jest test sondy napięciowej. Wyświetlenie komunikatu E:CU o braku
ciągłości obwodu napięciowego może mieć trzy przyczyny:
- brak podłączenia przewodu sondy napięciowej;
- uszkodzenie mechaniczne lub całkowita korozja badanego uziomu Zx.;
- zbyt duża (powyżej 500 W� ) oporność sondy napięciowej powodująca ograniczenie
prądu pomiarowego. W celu przeprowadzenia pomiaru należy obniżyć oporność sondy
np. przez wbicie w odległości ok. 1 m jednej albo kilku dodatkowych sond i wykonanie
połączenia równoległego sond lub w przypadku gruntów o dużej rezystywności
zastosowanie sond typu BIG (są w ofercie) lub wbicie kilku sond standardowych;
2.4. Przyczyną wyświetlenia komunikatu E:CI może być brak ciągłości obwodu sondy
prądowej lub jej zbyt duża oporność.
2.5.Wejścia miernika są chronione przed krótkotrwałymi przepięciami zewnętrznych, ale
nie mogą być przyłączane długotrwale do jakichkolwiek z
ródeł napięcia. Miernikiem
WG 307 nie wolno mierzyć impedancji pętli zwarcia! Podczas pracy należy stosować
się do odpowiednich przepisów BiHP.
2.6. Procesy odprowadzania prądu piorunowego z uziomu do gruntu i rozpływu prądu w
ziemi są inne niż przy przepływie prądu o częstotliwości energetycznej. Z tych względów
właściwości uziemień, takie jak impedancja uziemienia lub rozkład napięcia na
powierzchni ziemi mogą być inne w warunkach udarowych niż w warunkach
statycznych. Różnica ta wynika z wyższych spadków napięcia na indukcyjności własnej
uziemienia oraz zjawisk falowych w samym uziemieniu pojawiających się pod wpływem
napięć i prądów udarowych. Użyteczna długość uziomu zawiera się w granicach 20 - 70
m w zależności od rezystywności gruntu. W przypadku dłuższych uziomów wyniki
uzyskane przy pomocy miernika WG 307 mogą być wyraz
nie wyższe niż uzyskane w
warunkach statycznych. Wynik pomiaru miernikiem WG-307 odzwierciedla wartość
udarowej rezystancji wypadkowej uziemienia (wg PN/E-05003/03) a więc części
uziemienia biorącej udział w odprowadzaniu prądu piorunowego do gruntu.
2.7. Zgodnie z normami PN-89/E-05003/03 (p.3.1.3.1) oraz PN-92/E-05003/04
(p.2.1.3.2) dla ochrony obostrzonej i specjalnej wartość rezystancji uziemienia należy
wyznaczyć na podstawie obliczeń wg p.3.6.3 normy PN/E-05003/01 lub zmierzyć
mostkiem udarowym. Miernik WG-307 realizuje pomiar udarowy, a więc uzyskanych
wyników nie należy przeliczać wg powyższych zasad.
2.8. Nie wolno wykonywać pomiaru uziemienia przy włączonym teście (sygnalizowany
komunikatem " ")
2.9. Komunikaty wyświetlane przez miernik:
Batlow - niskie napięcie baterii akumulatorów, należy naładować baterie;
E:CU - brak ciągłości obwodu sondy napięciowej;
E:CI - brak ciągłości obwodu sondy prądowej;
E:rr - błąd ogólny;
E:Or - przekroczenie zakresu;
E:Ub - bateria rozładowana;
LA - test ładowania;
For - formowanie (rozładowywanie) baterii przed procesem ładowania;
Lad - ładowanie baterii;
Ful - zakończenie ładowania baterii;
E:PL - przerwane ładowanie baterii akumulatorów;
XX,X - włączony TEST (X-cyfry wyniku);
2.10. Serwis zapewnia producent. Samodzielne otwieranie obudowy przyrządu powoduje
utratę gwarancji naprawy.
3. A
adowanie akumulatorów
Miernik WG-307 zasilany jest baterią akumulatorów kadmowo-niklowych (Cd-Ni) o
napięciu znamionowym 4,8V. Miernik tego typu jest standardowo wyposażony w pakiet
akumulatorów o pojemności 700...1000 mAh - pozwalający na wykonanie ponad 1000
pomiarów.
Każdorazowo po załączeniu zasilania miernika dokonywany jest pomiar napięcia baterii
pod obciążeniem. Wyświetlenie komunikatu Batlow świadczy o niskim poziomie
naładowania baterii (ok. 30% ładunku). Mimo wyświetlenia tego komunikatu można w
dalszym ciągu wykonywać miernikiem pomiary jednak w najbliższym czasie wymagane
będzie naładowanie baterii. Po wyświetleniu komunikatu E:Ub , świadczącym o
całkowitym rozładowaniu akumulatorów miernik zablokuje możliwość wykonywania
pomiarów. Przed ich wykonaniem konieczne jest naładowanie baterii.
A
adowanie przeprowadza się bez konieczności wyjmowania akumulatorów z pojemnika.
Miernik wyposażony jest w dwa wewnętrzne układy ładujące - szybki i wolny
(awaryjny).
W celu zainicjowania procedury szybkiego ładowania należy wyłączyć zasilanie
miernika, a do gniazda umieszczonego na bocznej ściance obudowy miernika włączyć
wtyk zasilacza dostarczanego wraz z miernikiem po czym zasilacz dołączyć do sieci.
Na początku dokonywane jest sprawdzenie stanu rozładowania baterii; jeżeli zawierają
one ponad 30% ładunku, wyświetlany jest komunikat Ful i ładowanie nie jest
wykonywane. W przeciwnym przypadku rozpoczyna się proces dwuetapowego
ładowania.
W pierwszym etapie następuje rozładowanie baterii prądem 1C (ok. 700mA) do wartości
minimalnej napięcia. Wyświetlany jest wówczas komunikat For (Formowanie). W
drugim etapie (komunikat Lad) baterie są ładowane prądem ok. C/2 (300-350 mA). Do
zakończenia procesu ładowania stosuje się dwa kryteria : -D�U (ujemny przyrost napięcia
baterii) oraz Umx (napięcie max. baterii). Po spełnieniu jednego z tych kryteriów
ładowanie jest przerywane (komunikat Ful ).
Powyższy sposób ładowania pozwala na pełne wykorzystanie pojemności baterii (unika
się efektu pamięci) oraz liczby ich ładowań.
Dwukrotne szybkie wciśnięcie przycisku Pomiar uruchamia układ testowania baterii i
wyświetlacz pokazuje w % orientacyjny stopień jej naładowania. Ponieważ test ten
odbywa się przy pełnym obciążeniu baterii, wielokrotne używanie tej funkcji wyraz
nie
przyspiesza rozładowanie baterii.
UWAGI:
Ponieważ ładowanie odbywa się z wykorzystaniem kryterium -D�U, nie wolno
stosować innych akumulatorów niż Cd-Ni (również akumulatorów Cd-Ni o znacznie
większej pojemności);
Podczas ładowania obudowa miernika może się nagrzewać, a więc powinno się
ustawić ładowany miernik na wolnej przestrzeni, tak aby umożliwić swobodny
przepływ powietrza chłodzącego;
Cały proces formowania i ładowania powinien trwać nie więcej niż 3 do 4 godz.
Bardziej rozładowane akumulatory są szybciej ładowane;
Nie wolno przerywać ładowania. Częściowo rozładowane akumulatory (ponad 30%
ładunku) nie będą doładowywane;
Należy zachować kolejność załączania i wyłączania zasilacza: wyłączyć zasilanie
miernika, zasilacz włożyć do gniazda sieciowego, a następnie włożyć wtyczkę okrągłą
zasilacza do gniazda ładowania miernika. Cały proces ładowania rozpocznie się
automatycznie;
Zalecane jest stosowanie baterii w postaci pakietu 4*R6 o pojemności 600 ...1000 mA.
Dopuszcza się stosowanie 4-ch osobnych baterii R6 (Cd-Ni), wymagana pojemność
baterii : 700 - 1000 mAh.;
Ze względu na dużą różnorodność występujących na rynku zasilaczy o różnych
charakterystykach mimo analogicznych parametrów znamionowych, wytwórca
mierników gwarantuje ich poprawną pracę tylko w przypadku ładowania baterii przy
użyciu zasilaczy dostarczanych wraz z miernikiem;
W przypadku nie używania miernika przez dłuższy okres czasu (np. kilka miesięcy)
akumulatory Cd-Ni (na skutek samorozładowania) mogą rozładować się do poziomu
napięcia uniemożliwiającego pracę mikrokontrolera sterującego miernikiem. W takim
przypadku zarówno wynik testu jak i wyświetlane komunikaty mogą być niezgodne z
założonymi. W celu przywrócenia funkcjonalności przyrządu, należy uruchomić
procedurę ładowania awaryjnego polegającą na przyłączeniu zasilacza do gniazda w
obudowie miernika a następnie włączeniu zasilacza do sieci i ładowaniu akumulatora
przez ponad 10 godz. przy wyłączonym wyłączniku "zasil" na obudowie miernika
(miernik wykorzystuje wówczas dodatkowy wewnętrzny układ ładowania małym
prądem).
4. Opis przyrządu
Na rys.1 pokazano widok płyt czołowej i górnej miernika WG-307 , a na rys. 2
przedstawiono jego schemat funkcjonalny.
Rys. 1. Płyty miernika: a - górna, b - czołowa
Pomiar przycisk uruchamiający cykl pomiarowy przyrządu
Zasil. włącznik zasilania
Test załączanie testu
LCD wyświetlacz ciekłokrystaliczny 2 1/2 cyfry (wskazanie testowe tuż po włączeniu
zasilania Z)
Si zacisk sondy prądowej
Su zacisk sondy napięciowej
Zx zacisk uziomu badanego
Rys. 2. Schemat funkcjonalny miernika WG-307 .
Wyłącznik zasilania Zasil. służy do podania napięcia z akumulatorów na czas pracy
urządzenia. Po włączeniu zasilania Z przyrząd wykonuje trwający kilka sekund test
wyświetlacza. Wciśnięcie przycisku Pomiar na płycie czołowej powoduje uruchomienie
przetwornicy P zasilającej generator udarów prądowych G i rozpoczęcie cyklu
pomiarowego (ewentualne przerwanie testu wyświetlacza), który składa się z 3 etapów.
W etapie pierwszym wykonywany jest test ciągłości obwodów pomiarowych przy użyciu
obniżonego napięcia (ok. 10% napięcia pomiarowego). Brak ciągłości obwodu sondy
napięciowej powoduje wyświetlenie komunikatu błędu E:CU, a sondy prądowej - E:CI i
zakończenie cyklu pomiarowego. Jeżeli wynik testu ciągłości jest pozytywny,
rozpoczyna się drugi etap - pomiar właściwy paczką impulsów o napięciu 1 kV i prądzie
1 A wyemitowaną do obwodu pomiarowego zamykającego się poprzez sondę prądową Si
i uziom mierzony Zx. Woltomierz wartości szczytowej V porównuje sygnały z sondy
napięciowej Su przekształcone w dzielniku D z sygnałami vzorcowymi z generatora
udarów G i wyświetla uśredniony wynik pomiaru.
Jeżeli wartość impedancji badanego uziemienia przekracza 19,9 W� , to następuje
automatyczna zmiana zakresu pomiarowego na wyższy (20 - 199 W� ).
Ostateczny wynik jest pokazywany na wyświetlaczu LCD w sposób ciągły, natomiast
miernik przechodzi w stan minimalnego poboru mocy. W celu wykonania kolejnego
pomiaru należy ponownie wcisnąć przycisk Pomiar, przy czym miernik nie wykonuje
wtedy testu wyświetlacza. Po zakończeniu pracy należy wyłączyć zasilanie miernika.
4. Test miernika
Celem testu jest sprawdzenie poprawności działania miernika bez konieczności
dołączania go do uziemienia i sond. W tym celu należy załączyć przełącznik TEST
umieszczony na płycie górnej miernika, a następnie po załączeniu zasilania wcisnąć
przycisk Pomiar. Test należy wykonać przy odłączonych przewodach pomiarowych.
W pozycji załączonej przełącznika TEST , do zacisków miernika dołączany jest
wewnętrzny model rezystancyjny uziemienia. Wciśnięcie w tym stanie przycisku Pomiar
spowoduje wykonanie udarowego pomiaru rezystancji zamodelowanego uziemienia.
Wyświetlony wynik pomiaru testowego powinien zawierać się w granicach 11 +/- 0,3 W�
Pomiar wykonany przy włączonym TEŚCIE wewnętrznym jest sygnalizowany
znacznikiem " " obok wyniku.
Uwaga ! Niedopuszczalne jest wykonywanie pomiarów uziemień z załączonym
przełącznikiem TEST. Praca miernika w tym stanie spowoduje zaniżanie wyników
pomiarów uziemień dołączonych do zacisków miernika.