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