5. Pomiary rezystancji uziomu

Pomiar rezystancji uziomu powinien być wykonany odpowiednią metodą techniczną lub

kompensacyjną. Rezystancję uziomu mierzy się prądem przemiennym, ze względu na elektrolityczny
charakter przewodności gruntu. Prąd dopływający do uziomu rozpływa się w gruncie promieniście na
wszystkie strony. Gęstość prądu jest największa koło uziomu, powodująca powstanie lejowatej
krzywej potencjału, której kształt jest zależny od rezystywności gruntu.

5.1 Pomiar metodą techniczną

Pomiar rezystancji uziomu metodą techniczną należy wykonać z użyciem dwóch uziomów

pomocniczych. Układ do pomiaru rezystancji uziomu metodą techniczną ( rys.24) tworzą:

Obwód prądowy układu pomiarowego składa się z amperomierza o większym zakresie od
spodziewanego prądu i wysokiej klasy dokładności., uziomu badanego T i uziomu pomocniczego T

1

.

Obwód napięciowy układu pomiarowego składa się z woltomierza o dużej rezystancji wewnętrznej,
min. 200 Ω/V, magnetoelektryczny lub lampowy wysokiej klasy dokładności do 0,5 i uziomu

pomocniczego T

2.

Przygotowanie układu sond pomocniczych względem badanego uziomu polega na:

-

pogrążeniu w gruncie sond pomocniczych T

1

i T

2

na głębokość co najmniej 0,5 m, zachowując

odległości ≥ 20 m między uziomem badanym T a sondą pomocniczą T

2

oraz między sondami T

1

i T

2

, niezależnie od konfiguracj ich rozmieszczenia względem uziomu badanego T;

-

rezystancja sondy pomocniczej nie powinna przekraczać 30 Ω;

-

sondę pomocniczą T

2

pogrążyć w przestrzeni o potencjale zerowym ( V = 0).

Rys. 24 Pomiar rezystancji uziomu metodą techniczną

Oznaczenia: T- uziom badany, T

2

- uziom pomocniczy (sonda n

apięciowa), T

1

- uziom pomocniczy

(sonda prądowa, Tr - transformator, V - przebieg potencjału między uziomem badanym i uziomem

pomocniczym prądowym.

W czasie pomiaru prąd przemienny o stałej wartości przepływa między uziomem badanym T a

uziomem pomocniczym T

1

umieszczonym w takiej odległości od uziomu badanego, że oba uziomu

nie oddziaływają na siebie.

Wartość rezystancji uziomu jest równa napięciu między uziomem badanym T a uziomem

pomocniczym T

2

, podzielonemu przez prąd przepływający między uziomem badanym T a sondą

pomocnicza T

1

:

Metoda techniczna pomiaru rezystancji uziomu nadaje się do pomiaru małych rezystancji w

granicach od 0,01-

1Ω.

Wadami metody technicznej są:

a) konieczność stosowania pomocniczych źródeł zasilania;

b) na wynik pomiaru mogą mieć wpływ prądy błądzące;

c) niemożliwość bezpośredniego odczytu mierzonej rezystancji.

Sprawdzenie pomiaru rezystancji uziomu (rys. 25).

Aby sprawdzić, że zmierzona rezystancja uziomu jest wartością prawidłową, należy wykonać dwa

dodatkowe

pomiary z przesuniętą sondą pomocniczą T

2

-

raz o 6 metrów dalej od uziomu T - a drugi

raz o 6 metrów w kierunku uziomu T.

Jeżeli wyniki trzech wykonanych pomiarów są w przybliżeniu zgodne, to średnią z tych trzech

pomiarów przyjmuje się jako rezystancję uziomu T. Jeżeli nie ma takiej zgodności , pomiary należy
powtórzyć

zwiększając odległośc między uziomem T a sondą pomocniczą T

1

.

Rys. 25 Schemat sprawdzenia pomiaru rezystancji uziomu

Oznaczenia: T: uziom badany, odłączony od wszystkich innych źródeł zasilania;

T

1

T

2

:uziomy (sondy) pomocnicze, X - usytuowanie T

2

zmienione do sprawdzenia pomiaru,

Y - kolejne usytuowanie T

2

zmienione do drugiego sprawdzenia pomiaru

5.2 Pomiar metodą kompensacyjną

Rys.

26 Czołowa płyta miernika IMU

Rys. 27. Układ do pomiaru rezystancji uziomu metodą kompensacyjną

Do pomiaru rezystancji uziomu używany jest induktorowy miernik IMU oparty na metodzie

kompensacyjnej. Metoda ta stosowana jest do pomiarów rezystancji uziomów od kilku do kilkuset Ω.

Źródłem pomiarowym jest prądnica (induktor korbkowy z napędem ręcznym) generująca napięcie

o częstotliwości 65 Hz przy 160 obr./min. Napięcie znamionowe wynosi kilkadziesiąt woltów i nie musi
być regulowane. Napięcie uziomu T

względem elektrody napięciowej kompensuje się spadkiem

napięcia na potencjometrze R

r

.

Wskazania odczytuje się na podziałce potencjometru R

r

wycechowanej w Ω , po skompensowaniu

napięcia na rezystancji uziomu T napięciem na potencjometrze i uzyskania zerowego wskazania
galwanometru. Ze względu na małą moc źródła prądu miernika IMU wymuszony prąd jest niewielki i

miernik ma ograniczony zakres zastosowania.

Znamionowe wartości zakresów pomiarowych miernika IMU wynoszą: 5 - 50 - 500 Ω lub 10 - 100 -

1000 Ω przy znamionowym napięciu pomiarowym wynoszącym 300 V.

Tok postępowania:

-

przygotowanie układu sond pomocniczych względem badanego uziomu - jak przy metodzie

technicznej;

-

sprawdzić poprawność działania miernika zgodnie z instrukcją producenta;

-

ustawić przełącznik zakresów w pozycji odpowiadającej przewidywanej wartości pomiaru;

-

obracając korbką przyrządu (160 obr./min.) regulować potencjometrem do czasu uzyskania

zerowego wskazania galwanometru;

-

odczytać wartość wskazaną na podziałce potencjometru w omach, pomnożyć przez ustawiony

mnożnik przełącznika zakresów.

-

wartość zmierzoną R

x

należy pomnożyć przez współczynnik korekcyjny K

p

(współczynnik

sezonowych zmian rezystywności gruntu), według wzoru:

R

20

= R

x

∙ K

p

Wartości współczynnika korekcyjnego K

p

podane są w Tablicy 8.

Tablica 8 Wspólczynniki korekcyjne Kp

Rezystancja uziemienia uziomu zależy od sposobu jego wykonania, głównie od głębokości

pogrążenia. Przez zwiększenie głębokości pogrążenia uziomu uzyskuje się zmniejszenie jego
rezystancji. Głębokość pogrążenia uziomu wpływa również na niezmienność rezystancji w czasie.
Rezystancja uziomu głębokiego jest stabilna, gdyż nie wpływa na nią wysychanie ani zamarzanie

gruntu.

5.3 Pomiar

rezystancji pętli uziemienia z użyciem zacisków prądowych

Przedstawiona metoda pomiarowa ma zastosowanie do istniejących pętli uziemienia w obrębie

kratowego układu uziemiającego jak przedstawiono na rys. 28.

Rys. 28 Pomiar rezystancji pętli uziemienia z użyciem zacisków prądowych

Oznaczenia: R

T

- uziemienie transformatora, R

x

- nieznana rezystancja uziomu,

którą należy zmierzyć,

R

1

...R

n

-

równoległe uziemienia połączone połączeniem wyrównawczym lub przewodem PEN

W metodzie tej pierwszy zacisk wprowadza w pętli zwarciowej napięcie pomiarowe U, które

wymusza przepływ prądu I w pętli, natomiast drugi zacisk dokonuje pomiaru tego prądu. Rezystancja
pętli zwarciowej obliczana jest jako iloraz napięcia U i prądu I.

Wypadkowa rezystancja połączonych równolegle rezystancji R

1

...R

n

jest zazwyczaj wartością małą

i nie wpływa praktycznie na wynik pomiarów. Zmierzona rezystancja pętli uziemienia jest równa
rezystancji zmierzonej lub nieznacznie niższa.

W praktycznych rozwiązaniach każdy zacisk może być indywidualnie podłączony do miernika

cęgowego lub zespolony w jeden specjalny zacisk.

Ten sposób pomiarów rezystancji pętli uziemienia t.j. z użyciem zacisków prądowych stosuje się

bezpośrednio do układów TN oraz w obwodach pętli zwarciowej układów TT.

W układach TT, w których istnieje tylko połączenie z uziemieniem o nieznanej rezystancji, pętla w

czasie pomiaru może zostać zamknięta przez krótkotrwałe połączenie przewodu neutralnego z
uziemieniem (instalacja quasi TN). Dla zapewnienia bezpieczeństwa w czasie wykonywania
pomiarów, a w szczególności uniknięcia ryzyka wystąpienia prądu spowodowanego różnicą
potencjałów pomiędzy przewodem neutralnym a uziemieniem, układ powinien być wyłączony podczas
przyłączania i odłączania zacisków miernika cęgowego.

5.4 Pomiar rezystywności gruntu

Mierniki rezystancji uziomów realizują także funkcję pomiaru rezystywności. Pomiar rezystywności

gruntu np. metodą Wennera może być wykonany induktorowym miernikiem IMU. Przy wyznaczaniu
rezystywności gruntu miernikiem IMU należy:

-

zdjąć płytkę zwierająca zaciski R

d

i R

x

miernika,

-

pogrążyć w gruncie sondy w linii prostej, z zachowaniem jednakowych odstępów “a” (odstępy

między sondami

wynoszą zwykle kilka metrów);

-

rozmieszczone sondy połączyć z zaciskami miernika, jak na rys. 29.

Zmierzona wartość jest wartością średnią rezystywności gruntu w obszarze półkuli o średnicy

równej 3a.

Rys. 29 Układ do pomiaru rezystywności gruntu

Pomiary wykonujemy, jak przy pomiarze rezystancji uziomu, a

odczytaną wartość R

x

mnożymy

przez 2 π a. Szukana rezystywność gruntu wynosi:

ρ = 2 π a R

x

,

w Ωm