(ostatnia aktualizacja: 09.07.2008 r.).
przygotowanie pomiarów
zasady bezpieczeństwa
pomiary rezystancji
sprawdzanie środków ochrony
Badanie wyłączników różnicowoprądowych
rezystancja uziomu
1. Ogólne zasady wykonywania badań i pomiarów
Urządzenia i instalacje elektryczne po ich wykonaniu, montażu w miejscu zainstalowania, przed przekazaniem do eksploatacji oraz w trakcie eksploatacji, podlegają próbom i pomiarom elektrycznym, zapewniającym rzetelną ocenę ich wykonania i stanu technicznego, gwarantującym niezawodną i bezpieczną pracę oraz spełniającym skuteczną ochronę przeciwporażeniową, przeciwprzepięciową i przeciwpożarową
Prace kontrolno - pomiarowe dzieli się w zasadzie na:
- urządzeń podlegających badaniom u wytwórcy,
- nowo wykonanych sieci i instalacji elektrycznych lub zamontowanych urządzeń przed przekazaniem do eksploatacji,
2) pomiary eksploatacyjne (ochronne) wykonywane w trakcie eksploatacji urządzeń i instalacji, informujące użytkownika o ich aktualnym stanie technicznym, gwarantującym niezawodną i bezpieczną pracę.
W ramach badań odbiorczych i eksploatacyjnych sieci, urządzeń i instalacji elektrycznych wykonuje się:
- sprawdzenia dokumentacji technicznej i eksploatacyjnej,
- oględzin poszczególnych elementów badanego obiektu,
- badania i pomiary parametrów technicznych obiektu,
- próby działania urządzeń lub niektórych elementów obiektu.
1.2. Zakres wykonywania prób i pomiarów odbiorczych
W zależności od potrzeb należy przeprowadzić, w miarę możliwości w następującej kolejności, niżej wymienione próby dotyczące:
1) ciągłości przewodów ochronnych, w tym przewodów połączeń wyrównawczych głównych i dodatkowych,
2) rezystancji izolacji instalacji elektrycznej,
3) ochrony przez oddzielenie od siebie obwodów,
4) rezystancji podłóg i ścian,
5) samoczynnego wyłączenia zasilania,
6) rezystancji uziemienia uziomu,
8) wytrzymałości elektrycznej,
10) ochrony przed skutkami cieplnymi,
11) spadku napięcia (nadmiernym obniżeniem lub zanikiem).
W przypadku, gdy wynik dowolnego pomiaru, sprawdzenia lub próby jest niezgodny z normą, to pomiar, sprawdzenie lub próbę tę i próby poprzedzające, o ile mogą mieć one wpływ na wyniki sprawdzenia, należy powtórzyć po usunięciu przyczyny niezgodności.
Stosowane metody pomiarów prób powinny być zgodne z zalecanymi przez normę. Dopuszcza się jednak stosowanie innych metod ich wykonywania, pod warunkiem, że metody te zapewnią równie miarodajne wyniki.
1.3. Zakres wykonywania prób i pomiarów eksploatacyjnych
Sprawdzenia i próby okresowe powinny obejmować:
1) sprawdzenie dokumentacji eksploatacyjnej obiektu (instrukcje eksploatacji, książki i raporty urządzeń,
dokumenty z oględzin, przeglądów, konserwacji, napraw bieżących i remontów, protokóły z poprzednich
badań i pomiarów okresowych),
2) oględziny dotyczące ochrony przed dotykiem bezpośrednim
3) pomiar rezystancji izolacji,
4) badanie ciągłości przewodów ochronnych,
5) sprawdzenie ochrony przy dotyku pośrednim,
6) próby działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych.
1.4. Czasokresy wykonywania prób i pomiarów eksploatacyjnych
Do 1997roku ramowe czasokresy badan eksploatacyjnych instalacji i urządzeń elektrycznych określało Zarządzenie MGiE z 17.07.1987 r. „w sprawie szczegółowych zasad eksploatacji sieci elektroenergetycznych” [M.P. nr 25, poz. 200], uchylone Ustawą z 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne [Dz.U. Nr 54, poz. 348].
Zgodnie z Ustawą z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane [Dz.U.06.156.1118 ogłoszony dnia 1 września 2006 r.]. obiekty powinny być w czasie ich użytkowania poddawane przez właściciela lub zarządcę okresowej kontroli, co najmniej raz na 5 lat, polegającej na sprawdzeniu stanu technicznego i przydatności do użytkowania obiektu budowlanego, estetyki obiektu budowlanego oraz jego otoczenia; kontrolą tą powinno być objęte również badanie instalacji elektrycznej i piorunochronnej w zakresie stanu sprawności połączeń, osprzętu, zabezpieczeń i środków ochrony od porażeń, oporności izolacji przewodów oraz uziemień instalacji i aparatów. Kontrolę stanu technicznego instalacji elektrycznych, powinny przeprowadzać osoby posiadające kwalifikacje wymagane przy wykonywaniu dozoru nad eksploatacją urządzeń, instalacji oraz sieci elektroenergetycznych.
W zależności jednak od warunków środowiskowych w jakich użytkowane są urządzenia i instalacje, należy stosować różne okresy badań i pomiarów. W miejscach, w których występuje wyższe ryzyko eksploatacji urządzeń i instalacji elektrycznych, zalecany jest krótszy okres między badaniami i przeglądami.
Okresowe sprawdzania i próby instalacji elektrycznych powinny być wykonywane w ciągu najkrótszego okresu po sprawdzeniu odbiorczym, który wynika z charakteru instalacji, eksploatacji i warunków środowiskowych w jakich eksploatowane są urządzenia.
Obecnie brak jest w miarę precyzyjnych wymagań dotyczących ramowych czasokresów badań eksploatacyjnych instalacji i urządzeń elektrycznych. Racjonalne wymagania dotyczące czasokresów pomiarów eksploatacyjnych urządzeń i instalacji elektrycznych określają „Wytyczne wykonywania okresowych badań sprawności technicznej urządzeń oraz instalacji elektrycznych i piorunochronnych” opracowane przez COBR „Elektromontaż” Warszawa 1999 r. (Tabela 1).
Tabela 1. Czasokresy pomiarów eksploatacyjnych urządzeń i instalacji elektrycznych
Okres pomiędzy kolejnymi sprawdzaniami
skuteczności ochrony przeciwporażeniowej
rezystancji izolacji
instalacji
nie rzadziej niż co 1 rok
nie rzadziej niż co 1 rok
nie rzadziej niż co 1 rok
nie rzadziej niż co 1 rok
3. Na otwartej przestrzeni
nie rzadziej niż co 1 rok
nie rzadziej niż co 5 lat
4. Bardzo wilgotne o wilg. ok. 100%
i wilgotne przejściowo 75 do100%
nie rzadziej niż co 1 rok
nie rzadziej niż co 5 lat
5. Gorące o temperaturze powietrza
nie rzadziej niż co 1 rok
nie rzadziej niż co 5 lat
nie rzadziej niż co 5 lat
nie rzadziej niż co 1 rok
7. Stwarzające zagrożenie dla ludzi
(ZL I, ZL II, ZL III)
nie rzadziej niż co 5 lat
nie rzadziej niż co 1 rok
nie rzadziej niż co 5 lat
nie rzadziej niż co 5 lat
9. Pozostałe nie wymienione
nie rzadziej niż co 5 lat
nie rzadziej niż co 5 lat
Czasokresów określonych w tabeli ( nie rzadziej niż co 1 rok) nie należy traktować jako wymagań obowiązujących, a jedynie jako zasady do wykorzystania w instrukcjach eksploatacyjnych urządzeń i instalacji elektroenergetycznych użytkowanych w trudnych warunkach środowiskowych
1.5. Dokumentacja z prób i pomiarów
Każda praca pomiarowo-kontrolna powinna być zakończona sporządzeniem protokółu z przeprowadzonych
badań i pomiarów. W literaturze Stowarzyszenia Elektryków Polskich podane są propozycje protokółów opracowanych dla poszczególnych rodzajów badań. W przypadkach, gdy protokóły opracowywane są we własnym zakresie, to powinny w szczególności zawierać:
- nazwę badanego urządzenia i jego dane znamionowe,
- miejsce pracy badanego urządzenia,
- rodzaj pomiarów i dat ich wykonania,
- nazwiska osób wykonujących pomiary i rodzaj uprawnień,
- dane o warunkach przeprowadzania pomiarów,
- spis użytych przyrządów i ich numery,
- szkice rozmieszczenia badanych urządzeń,
- liczbowe wyniki pomiarów,
- wnioski, uwagi i zalecenia z pomiarów.
1.6. Dokładność wykonywania pomiarów
Dokładność wykonywania pomiarów jest podstawową cechą narzędzi pomiarowych i wyników pomiarów.
Dokładność charakteryzuje się pośrednio podając właściwość przeciwną: niezgodność (uchybienie) albo niepewność (niedokładność). Niepewność pomiaru to inaczej ryzyko uzyskania błędnego wyniku w pomiarze.
1.6.1. Błąd bezwzględny pomiaru
Elementarną i podstawową miarą liczbową niezgodności jest błąd bezwzględny (dawniej uchyb). W metrologii błędem bezwzględnym Δ nazywa się różnicę pomiędzy wartością zmierzoną (Wp ), a wartością dokładną (Wrz).
- Wp - jest wartością mierzoną, której błąd wyznacza się, a więc jest wynikiem pomiaru, wskazaniem
- Wrz - wartość dokładna, jest teoretycznie wartością rzeczywistą (prawdziwą), ustaloną np. jako
wynik teoretycznych obliczeń, wartość średnia dużej liczby pomiarów lub parametr procesu technicznego
Błąd bezwzględny zawsze wyrażony jest w jednostkach wartości mierzonej i może przyjmować znak plus lub minus.
W praktyce błąd bezwzględny otrzymujemy w przybliżeniu z analizy dokładności pomiaru.
Wartość przeciwna błędu bezwzględnego, tzn. − Δ, nazywana jest poprawką: p = - Δ.
Możemy w przybliżeniu wyznaczyć wartość dokładną Wrz = Wp + p
1.6.2. Błąd względny pomiaru
Błąd względny to iloraz błędu bezwzględnego Δ i wartości dokładnej (Wrz).
Błąd względny jest bezwymiarowy, najczęściej wyrażany w procentach. Służy głównie do oceny dokładności przyrządów pomiarowych pracujących na różnych zakresach pomiarowych.
1.6.3. Dokładność urządzeń pomiarowych
Na dokładność wykonywanych pomiarów głównie wpływają błędy związane z urządzeniem pomiarowym, dokładnością odczytu oraz metodą pomiaru.
Błąd związany z urządzeniem pomiarowym wynika z klasy dokładności przyrządu. Klasa dokładności jest to maksymalny błąd bezwzględny Δ popełniany w dowolnym miejscu skali, obliczony jako błąd procentowy w stosunku do pełnego zakresu pomiarowego Wzakr., zaokrąglony do znormalizowanej klasy, np: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 i 5:
Do wykonywania pomiarów należy dobierać przyrządy z możliwie największą dokładnością, z błędem pomiaru nie przekraczającym od ±10% do±20% Wrz.
Narzędzia pomiarowe są to środki techniczne przeznaczone do wykonywania pomiarów. Należą do nich:
- wzorce - są to narzędzia pomiarowe odtwarzające jednostki miary lub ich wielokrotności,
- przyrządy pomiarowe - są to narzędzia pomiarowe przeznaczone do wykonywania pomiarów,
- przetworniki pomiarowe - to podzespoły, które przetwarzają wielkość mierzoną na łatwiej mierzalną wielkość,
- układy pomiarowe - zbiory przyrządów i przetworników pomiarowych umożliwiających pomiar wielkości
mierzonej określonej na podstawie innych wielkości,
- systemy pomiarowe - zbiory funkcjonalne przyrządów i przetworników pomiarowych objęte wspólnym
sterowaniem umożliwiającym pobieranie i przetwarzanie informacji.
1.7.1. Mierniki wskazówkowe
Są to mierniki analogowe, w których zmieniający się w sposób ciągły sygnał wejściowy jest odwzorowany
na odczyt ciągły, mogący przyjmować w teorii nieskończenie wiele wartości. W tym przypadku są to wychylenia wskazówki miernika określane względem skali przyrządu. W zależności od zasady funkcjonowania możemy spotkać mierniki magnetoelektryczne, elektromagnetyczne i elektrodynamiczne.
W miernikach magnetoelektrycznych mierzony prąd elektryczny płynie przez ruchomą, umieszczoną w polu magnesu stałego cewkę. Zależny od natężenia prądu moment sił elektrodynamicznych obraca cewkę a wraz z nią wskazówkę miernika. Te mierniki służą jedynie do pomiarów prądu stałego.
Mierniki elektrodynamiczne są odmianą mierników magnetoelektrycznych. Magnes stały jest w nich zastąpiony elektromagnesem, przez cewkę którego płynie ten sam prąd co przez ruchomy rdzeń. Mierniki te można wykorzystać do pomiarów zarówno prądów stałych jak i przemiennych.
W miernikach elektromagnetycznych mierzony prąd płynie przez uzwojenia elektromagnesu w szczelinie którego zawieszone są dwa rdzenie ferromagnetyczne (ruchomy i nieruchomy). Pod wpływem powstałego pola magnetycznego rdzenie magnesują się i oddziałują na siebie. Moment siły działającej na ruchomy rdzeń obraca go i zespoloną z rdzeniem wskazówkę. Mierniki elektromagnetyczne można wykorzystywać zarówno do pomiarów prądu stałego jak i przemiennego.
Dla poprawnego odczytania zmierzonej wartości w mierniku wskazówkowym należy:
Wybór skali podyktowany jest w pierwszej kolejności rozdzielczością i łatwością dokonywania przeliczeń wartości
z uwzględnieniem zakresu. Zwykle skale odpowiadają dostępnym zakresom miernika w ten sposób, że liczba końcowa skali odpowiada wielokrotności (2x; 3x; 5x; l0x;l00x) lub podwielokrotności (1/2; 1/3; 1/5) zakresów. W niektórych wypadkach skale są dodatkowo opisane wskazując na ich użycie w określonym trybie pracy miernika (np. jako omomierza czy amperomierza, dla pomiarów prądu stałego lub zmiennego.
W przypadku wielozakresowych mierników wskazówkowych wyposażonych w kilka podziałek należy podjąć decyzję,
z której skali dokonywany będzie odczyt.
W tym względzie należy kierować się dwoma zasadami:
- zakres powinien być tak wybrany by wychylenie wskazówki znajdowało się w obszarze 50 - 90 % skali, co zapewni
optymalne wykorzystanie rozdzielczości i dokładności przyrządu,
- wykonując poszczególne kolejne pomiary należy unikać zmian zakresów w ramach danej serii pomiarowej.
Błąd bezwzględny pomiarów jest wtedy stały dla całej serii.
Pomiary przyrządami analogowymi wymagają starannych odczytów położenia wskazówki względem podziałki.
Mierniki wielozakresowe wyposażone są w zasadzie w kilka skal o różnych podziałkach ułatwiających uzyskanie optymalnej rozdzielczości odczytu i określenie wartości mierzonej. Oprócz podziałek skale wyposażone są w lusterko pozwalające na eliminacje efektu paralaksy, który prowadzi do różnych, zależnych od kata obserwacji, odczytów położenia wskazówki względem skali. W celu uniknięcia efektu należy tak dobrać pozycję obserwatora aby obraz wskazówki w lusterku znajdował się na jednej linii wzroku ze wskazówka.
Mierniki cyfrowe opierają swe funkcjonowanie na przetwarzaniu ciągłego sygnału wejściowego na wartość liczbową wielkości mierzonej, zapisaną w odpowiednim kodzie cyfrowym. Ze względu na stosowaną metodę przetwarzania rozróżniamy przyrządy cyfrowe z miarą czasu lub miarą napięcia.
Mierniki cyfrowe pozwalają na bezpośredni odczyt wartości wielkości mierzonej ze wskaźnika cyfrowego lub z rejestratorów, dzięki czemu unika się błędu popełnianego przy odczycie wskazań. Stąd główną zaletą mierników cyfrowych jest ich duża dokładność.
Cyfrowe metody pomiarowe mogą być zastosowane do pomiaru niemal wszystkich wielkości fizycznych zarówno elektrycznych, jak i nieelektrycznych.
Rozdzielczość i dokładność mierników cyfrowych
Spotykamy dwa rozwiązania wyświetlaczy: pełne, w których na wszystkich miejscach mogą być wyświetlane wszystkie cyfry od 0 do 9 oraz niepełne, na których na najwyższej pozycji (pierwsza cyfra z lewej strony) może być wyświetlana jedynie
1 lub nie wyświetlana żadna cyfra.
Dla wyświetlaczy pełnych rozdzielczość odczytu obliczamy korzystając z zależności:
gdzie: N - ilość wyświetlonych cyfr,
Z - wybrany zakres pomiarowy.
Np. dla woltomierza z pełnym wyświetlaczem 4 miejsc na zakresie 100 mV możemy dokonywać pomiarów w przedziale
0- 99,99 mV z rozdzielczością odczytów:
Dla wyświetlaczy niepełnych przy określaniu rozdzielczości bierzemy pod uwagę jedynie liczbę cyfr w pełni wyświetlanych jednocześnie zamiast pełnej wartości zakresu do rozważań bierzemy rząd wybranego zakresu (np. przy wybranym zakresie 20, bierzemy Z = 10).
1.8. Dobór metody pomiarowej
Zastosowana metoda wykonania pomiarów powinna być metodą najprostszą, zapewniającą osiągnięcie wymaganej dokładności pomiarów. Wybór metody pomiarów wynika z uwarunkowań, znajomości obiektów mierzonych i rozpoznania dokumentacji technicznej obiektu.
Błąd związany z doborem metody pomiarowej występuje wtedy, gdy zastosowana metoda:
- nie uwzględnienia uwarunkowań wynikających ze specyfiki badanego obiektu i jego parametrów,
- nie umożliwia pomiaru ściśle tej wartości, która miała być przedmiotem badań i pomiarów.
1.9. Wybór miernika do specyfiki planowanego pomiaru
Należy w szczególności ustalić:
1) rodzaj wielkości mierzonej,
2) rodzaj pomiaru: pomiar prądu stałego, pomiar prądu zmiennego,
3) przewidywany zakres wartości mierzonych,
4) wymagana dokładność pomiaru (klasa przyrządu, rozdzielczość).
Po dokonaniu wyboru miernika należy przygotować go do pomiaru, które polega na:
- ustawieniu trybu pracy (w przypadku multimetrów),
- podłączeniu przewodów do właściwych zacisków,
- wyborze zakresu pomiarowego,
- sprawdzeniu wyzerowania miernika nie podłączonego do sygnału zewnętrznego,
- wykonaniu prawidłowego podłączenia miernika do urządzenia lub obwodu, które będą przedmiotem pomiaru.
1.10. Przygotowanie pomiarów
Przygotowanie badań i pomiarów urządzeń i instalacji elektrycznych polega na wykonaniu oględzin obiektów
i wykonaniu niezbędnych czynności, w czasie których należy:
1) zapoznać się z dokumentacją techniczną i eksploatacyjną obiektu (zakładu) dla ustalenia:
- aktualnych układów sieci zasilających urządzenia i instalacje będące przedmiotem badań i pomiarów,
- realizacji wniosków i zaleceń zawartych w protokółach z poprzedniej kontroli okresowej instalacji i urządzeń,
- poprawności doboru i stosowania urządzeń ochronnych i zabezpieczających.
2) przeprowadzić oględziny badanego obiektu dla potwierdzenia, że zainstalowane na stałe elementy urządzeń:
- spełniają wymagania dotyczące bezpieczeństwa ludzi i mienia,
- zostały prawidłowo dobrane i zainstalowane,
- nie mają widocznych uszkodzeń wpływających na pogorszenie bezpieczeństwa.
3) dokonać niezbędnych ustaleń i obliczeń warunkujących:
- wybór poprawnej metody pomiaru,
- jednoznaczność kryteriów oceny wyników,
- możliwość popełnienia błędów czy uchybów pomiarowych,
- konieczność zastosowania współczynników poprawkowych do wartości zmierzonych
Pomiary wykonywać w warunkach identycznych lub zbliżonych do warunków normalnej pracy urządzenia.
1.11. Podstawowe zasady bezpieczeństwa przy przeprowadzaniu badań
Zgodnie z ustawą z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne [ Dz.U.06.89.625 ogłoszony dnia 30 maja 2006 r.], osoby zajmujące się eksploatacją sieci oraz urządzeń i instalacji obowiązane są posiadać kwalifikacje potwierdzone świadectwem wydanym przez komisje kwalifikacyjne. Sprawdzenie spełnienia wymogów kwalifikacyjnych powtarza się co 5 lat.
Prace w warunkach szczególnego zagrożenia dla zdrowia i życia ludzkiego, określone w ogólnych przepisach bezpieczeństwa i higieny pracy jako prace szczególnie niebezpieczne, powinny być wykonywane co najmniej przez dwie osoby, z wyjątkiem prac eksploatacyjnych z zakresu prób i pomiarów, konserwacji i napraw urządzeń i instalacji elektroenergetycznych o napięciu znamionowym do 1 kV, wykonywanych przez osobę wyznaczoną na stałe do tych prac w obecności pracownika asekurującego, przeszkolonego w udzielaniu pierwszej pomocy.
2. Pomiary rezystancji przewodów i uzwojeń
Istnieje wiele metod pomiarowych służących do określania rezystancji przewodów i uzwojeń urządzeń i instalacji elektrycznych. Pomiary rezystancji można wykonać:
a) metodą techniczną przy użyciu woltomierza i amperomierza,
b) metodami mostkowymi, np.:
- mostkiem Thomsona do pomiaru rezystancji w zakresie od 10-6 do 6 Ω,
- mostkiem Wheatstone'a do pomiaru rezystancji w zakresie od 1 do 106 Ω.
Pomiary małych rezystancji wykonuje się przy badaniu, np.:
- uzwojeń urządzeń elektrycznych, takich jak: transformatory lub silniki,
- połączeń: spawanych, szyn wyrównawczych, styków,
- połączeń kabli oraz cewek o niskiej oporności,
- ciągłości przewodów uziemiających.
Do pomiarów małych rezystancji zaleca się stosować układ przedstawiony na rys. 1a.
2.1. Pomiar rezystancji małych metodą techniczną
Rys. 1a Układ połączeń do pomiaru małych rezystancji
Mierzoną rezystancję Rx oblicza się ze wzorów:
jeżeli Rv ≥ 1000 Rx
jeżeli Rv < 1000 Rx
gdzie: U - napięcie mierzone na zaciskach przewodu lub uzwojenia,
Iv - prąd, który płynie przez ustrój woltomierza, gdzie Iv = U / Rv
Rv- rezystancja wewnętrzna woltomierza.
2.2. Pomiar rezystancji dużych metodą techniczną
Do pomiarów rezystancji rzędu omów i większych zaleca się stosować układ przedstawiony na rys. 1b.
Rys. 1b Układ połączeń do pomiaru dużych rezystancji
Mierzoną rezystancję Rx oblicza się ze wzorów:
jeżeli R a +Rp ≤ 0,001 Rx
jeżeli Ra +Rp > 0,001 Rx
gdzie: U - napięcie mierzone na zaciskach przewodu lub uzwojenia w V,
Ra- rezystancja amperomierza w Ω,
Rp- rezystancja przewodów łączących w Ω.
2.2 Pomiar rezystancji metodami mostkowymi
Mostek Wheatstone'a nadaje się do pomiaru rezystancji w zakresie od 1 do 106 Ω.
Rys. 2 Schemat mostka Wheatstone'a
Cztery gałęzie mostka składają się z rezystorów: Rx, R2, R3 i R4, przez które przepływa prąd z baterii umieszczonej w jednej z gałęzi przekątnej. W drugiej gałęzi przekątnej włączony jest galwanometr G. Mierzoną rezystancję wylicza się ze wzoru:
Rx - rezystancja mierzona,
R2, R3 i R4 - rezystancje pomocnicze w mostku,
Przy wykonywaniu pomiaru ustalone są zwykle rezystancje R2 i R4 , a zmienia się tylko rezystancję R3, tak długo, aż wskazówka galwanometru ustali się na zerze.
Zależnie od wartości mierzonej rezystancji Rx, stosunek R2 /R4 nastawia się na jedną z następujących liczb:
100 : l, 10 : l, l : l, l : l 0, l : 100.
2) Mostek Thomsona
Pomiary małych rezystancji, dla których znaczącą rolę odgrywają rezystancje przewodów doprowadzających oraz rezystancje zestyków w miejscach połączeń, można wykonywać kilkoma metodami. Najpopularniejsze, to metoda techniczna oraz pomiar mostkiem Thomsona (mostkiem sześcioramiennym).
W konstrukcji mostka Thomsona wyeliminowano wpływ przewodów pomiarowych na wynik pomiaru, przez zastosowanie osobnych zacisków prądowych i napięciowych przy rezystorach Rx i R3, natomiast wszystkie pozostałe rezystory mają rezystancję 1000-krotnie większą niż oporności przewodów doprowadzających.
Rys. 3 Schemat mostka Thomsona
Rezystancja połączenia „b" zostaje w mostku Thomsona zbocznikowana rezystorem R'2 + R'4 podzielonym w punkcie A w stosunku R'2 : R'4. Rezystancje pozostałych doprowadzeń zostały usunięte przez wyeliminowanie ich z układu mostka. W związku z wyeliminowaniem wpływu doprowadzeń na wyniki pomiaru, mostek Thomsona nadaje się do pomiaru bardzo małych rezystancji, w zakresie od 10-6 do 6 Ω.
Prąd w chwili równowagi mostka jest sprowadzony do zera. Mierzona rezystancję wylicza się ze wzoru:
Rx - rezystancja mierzona,
R2, R3, R4 - rezystancje pomocnicze w mostku.
Mostek Thomsona jest budowany w dwóch odmianach: z drutem ślizgowym do pomiarów o mniejszym stopniu dokładności oraz jako precyzyjny mostek z rezystorami skrzynkowymi do pomiarów laboratoryjnych.
3. Pomiary rezystancji izolacji
3.1 Rezystancja izolacji zależy od:
Przy pomiarze izolacji w temperaturze innej niż 20 oC należy wynik pomiaru Rx przeliczyć do temperatury odniesienia 20oC. Wartości współczynnika przeliczeniowego K20 podane są w tabeli 2.
Tabela 2. Wartości współczynnika przeliczeniowego K20
izolacja polwinitowa kabla
Rys. 4 Zależność rezystancji izolacji od temperatury, napięcia i czasu pomiaru
3) napięcia przy jakim przeprowadzamy pomiar.
Prąd upływu przez izolację nie jest proporcjonalny do napięcia w całym zakresie. Ze wzrostem napięcia rezystancja
maleje początkowo szybciej, potem wolniej po czym ustala się.
Po przekroczeniu pewnej granicy następuje przebicie izolacji i rezystancja spada do małych wartości lub zera. Pomiar
należy wykonywać napięciem wyższym od nominalnego zgodnie z wymaganiami norm.
Przy utrzymywaniu przez pewien czas napięcia podczas pomiaru rezystancji izolacji, jej wartość nie jest stała, lecz stopniowo wzrasta, co spowodowane jest zmianami fizycznymi lub chemicznymi zachodzącymi w materiale izolacyjnym pod wpływem pola elektrycznego i przepływającego prądu.
5) czystość powierzchni materiału izolacyjnego
Rezystancja izolacji to połączona równolegle rezystancja skrośna - zależna od rodzaju materiału izolacyjnego powierzchniowa - zależna od czystości powierzchni. W przypadku materiałów o dużej rezystywności, rezystancja powierzchniowa może być znacznie mniejsza od skrośnej. Przy takich pomiarach należy wyeliminować prąd powierzchniowy jako niemiarodajny dla oceny izolacji. Stosuje się w tym celu dodatkową elektrodę, umieszczoną na powierzchni izolacji, połączoną z tzw. zaciskiem ekranującym miernika. Zacisk ten jest połączony z biegunem dodatnim źródła napięcia pomiarowego. W ten sposób prąd powierzchniowy nie płynie przez ustrój pomiarowy miernika i nie zniekształca wyniku pomiaru. Urządzenie badane powinno być czyste i niezawilgocone.
3.2 Wytyczne do wykonywania pomiarów rezystancji izolacji
1) Stan izolacji ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych.
Mierząc rezystancję izolacji
sprawdzamy stan ochrony przed dotykiem bezpośrednim.
2) Pomiar rezystancji izolacji opiera się na pomiarze natężenia prądu płynącego przez izolację pod wpływem przyłożonego napięcia pomiarowego.
Po ustaleniu się wskazania, t.j. po ok. 60 s odczytujemy natężenie prądu płynącego przez izolację, na skali przyrządu wycechowanej w MΩ.
3) Pomiary rezystancji izolacji wykonujemy:
· miernikami rezystancji posiadającymi własne źródło prądu stałego (dla uniknięcia wpływu pojemności),
· napięciem sieciowym za pomocą miliamperomierza (w instalacjach prądu stałego),
· innymi metodami specjalnymi.
Miernikami rezystancji izolacji są:
- mierniki induktorowe o napięciu : 250, 500, 1000 i 2500V,
- mierniki cyfrowe MIC 1000, MIC 2500 i inne.
4) Rezystancję izolacji należy mierzyć:
a) miedzy kolejnymi parami przewodów czynnych (pomiary wykonać przed przyłączeniem odbiorników),
b) między każdym przewodem czynnym a ziemią.
5) Przy urządzeniach elektrycznych z układami elektronicznymi pomiar należy wykonać między przewodami czynnymi połączonymi razem a ziemią, celem uniknięcia uszkodzenia elementów elektronicznych. Bloki (panele) zawierające elementy elektroniczne, o ile to możliwe należy na czas pomiarów wyjąć z obudowy urządzenia
6) Jeżeli w danej instalacji elektrycznej zastosowane są ochronniki przeciwprzepięciowe, to na czas pomiarów należy je odłączyć od przewodów czynnych. Po pomiarze ochronniki należy ponownie podłączyć.
7) Przewody ochronne PE i PEN należy traktować jako ziemia, a przewód neutralny N - jako przewód czynny.
Sposób wykonywania pomiaru i wymagane wartości rezystancji izolacji dla instalacji elektrycznej podczas badań odbiorczych i okresowych podaje norma . PN-HD 60364-6:2007 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych - Część 6-61: Sprawdzanie - Sprawdzanie odbiorcze (oryg.).
Tabela 3. Wymagane napięcia probiercze oraz minimalne wartości rezystancji izolacji
Napięcie znamionowe badanego
Napięcie probiercze prądu stałego [V]
Minimalna wartość rezystancji izolacji [MΩ]
Rezystancja izolacji mierzona napięciem probierczym podanym w tabeli 3. jest zadowalająca, jeżeli jej wartość nie jest mniejsza od wartości minimalnych podanych w tabeli. Jeżeli zmierzona rezystancja jest mniejsza od podanej w tabeli 3, to instalacja powinna być podzielona na szereg grup obwodów i rezystancja zmierzona dla każdej grupy, celem ustalenia obwodu o obniżonej wartości rezystancji izolacji. Poprzednio wymagana wartość rezystancji izolacji instalacji wynosiła 1 kΩ na 1 V w całym zakresie napięcia znamionowego.
3.3. Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń transformatorów
Przed przystąpieniem do pomiarów należy transformator wyłączyć spod napięcia i odłączyć wszystkie zaciski
· Należy oczyścić izolatory z brudu i osuszyć.
· Zmierzyć temperaturę uzwojeń przez pomiar temperatury oleju.
· Na czas pomiaru kadź transformatora należy uziemić.
Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń transformatora:
(zgodnie z normą PN-E-04700:2000):
1. Pomiary należy wykonywać dla następującej kombinacji połączeń:
- uzwojenie GN - uziemiona kadź połączona z uzwojeniem DN,
- uzwojenie DN - uziemiona kadź połączona z uzwojeniem GN,
- uzwojenie GN - uzwojenie DN.
2. Odczyt wartości zmierzonej rezystancji izolacji uzwojeń odczytujemy po 60 s.
3. Dla ustalenia współczynnika absorpcji odczytujemy wartość rezystancji po 15 s.- R15 i po 60 s.- R60.
4. Obliczamy współczynnik absorpcji K = R60/R15, określający stan oleju transformatorowego, którego wartość powinna
- 1,15 dla transformatorów III grupy, - o mocy 1,6 MV.A i mniejszej
- 1,2 dla rezystancji uzwojeń do ziemi i 1,4 dla rezystancji między uzwojeniami dla
transformatorów II grupy, - o mocy większej od 1,6 MV.A a nie należących do grupy I
- 1,3 dla rezystancji uzwojeń do ziemi i 2,0 dla rezystancji między uzwojeniami
dla transformatorów I grupy, - 220 kV i o mocy 100 MV.A i większej.
Po zakończeniu każdego pomiaru transformator należy rozładować w czasie nie krótszym niż czas trwania pomiaru.
Ocena wyników pomiarów - wymagane wartości rezystancji izolacji wynoszą:
a) dla transformatorów olejowych o mocy do 315 kVA:
- o napięciu znamionowym do 10 kV - 70 MΩ,
- o napięciu znamionowym powyżej 10 kV - 100 MΩ,
b) dla transformatorów olejowych o mocy od 315 kVA do 1,6 MVA:
- o napięciu znamionowym do 10 kV - 35 MΩ,
- o napięciu znamionowym powyżej 10 kV - 50 MΩ,
c) dla transformatorów suchych w temp. 20oC przy wilgotności wzgl. 65 %:
- o napięciu znamionowym do 10 kV - 15 MΩ,
- o napięciu znamionowym powyżej 10 kV - 25 MΩ.
· Rezystancje zmierzone w temperaturach niż u wytwórcy, ale zawartych według przedziale od 5 do 35 oC, należy
przeliczyć według zasady: obniżenie temperatury o 15 oC. spowoduje dwukrotny wzrost rezystancji, a podwyższenie temperatury o 15 oC. spowoduje dwukrotne zmniejszenie rezystancji izolacji.
· Dla pomontażowych badań odbiorczych rezystancja izolacji uzwojeń transformatora olejowego o mocy mniejszej niż
1,6 MVA zmierzona po 60 s od chwili przyłożenia napięcia nie powinna być mniejsza niż 70% wartości zmierzonej w
wytwórni przy temperaturze oleju 20 oC
3.4. Pomiar rezystancji izolacji kabli
1) Sposób wykonania pomiarów
· Pomiar rezystancji izolacji linii kablowej wykonuje się po wyłączeniu jej spod napięcia i rozładowaniu.
· Pomiar wykonuje się miernikami izolacji o napięciu probierczym:
- miernikiem rezystancji izolacji o napięciu 1000 V- dla linii kablowych o napięciu znam. do 250 V,
- miernikiem rezystancji izolacji o napięciu 2500 V- dla linii kablowych do 1 kV
- miernikiem rezystancji izolacji o napięciu co najmniej 2500 V- dla linii kablowych powyżej 1 kV,
· Przed odłączeniem przewodów miernika od żył kabla, kabel należy rozładować.
· Wskazanie miernika izolacji należy odczytać po 1 minucie od chwili rozpoczęcia pomiaru.
Zgodnie z normą SEP- E- 004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa
(zamiast PN-76/E-05125) , rezystancja izolacji każdej żyły kabla względem pozostałych zwartych i uziemionych,
przeliczona na temperaturę 20 oC , w linii o długości do 1 km nie powinna być mniejsza niż:
a) w linii kablowej o napięciu znamionowym do 1 kV:
75 MΩ - w przypadku kabla o izolacji gumowej,
20 MΩ - w przypadku kabla o izolacji papierowej,
20 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polwinitowej,
100 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polietylenowej,
b) w linii kablowej o napięciu znamionowym powyżej 1 kV:
50 MΩ - w przypadku kabla o izolacji papierowej,
40 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polwinitowej,
100 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polietlenowej,
1000 MΩ - w przypadku kabla o napięciu znamionowym 110 kV.
3) Wymagania pomontażowe: Rezystancja żył roboczych i powrotnych powinna być zgodna z danymi producenta.
4) Zmierzone wartości rezystancji izolacji przeliczamy na rezystancje izolacji w temperaturze 20 oC wg wzoru:
gdzie: k20 - współczynnik przeliczeniowy wg tabeli 2.
Dla kabli z izolacją polietylenową z uwagi na wysoką wartość rezystancji izolacji nie stosuje się współczynnika przeliczeniowego K20 .
5) Rezystancja izolacji w kablu o długości powyżej 1 km
Dla odcinka kabla o długości L wyrażonej w kilometrach, wymaga się rezystancji izolacji Riz.p w megaomach nie mniejszej niż:
w MΩ/km.
Riz.1km - rezystancja izolacji odcinka kabla o długości do 1 km.
3.5. Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników
1) Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników wykonuje się po odłączeniu od nich przewodów zasilających i urządzeń pomocniczych.
2) Temperatura izolacji w czasie pomiaru powinna być wyższa od 10 0C.
3) Dla pomiarów wykonywanych przed rozruchem maszyn zainstalowanych w pomieszczeniach, po ich postoju dłuższym niż
7 dni, można przyjąć, że temperatura jest równa temperaturze występującej w pomieszczeniu.
1) Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń maszyn oraz urządzeń pomocniczych wykonuje się miernikami izolacji o napięciu znamionowym probierczym:
- 500 V - dla uzwojeń maszyn na napięcie znamionowe do 500 V.
- 1000 V - dla uzwojeń maszyn na napięcie znamionowe od 500 do 1000 V.
- 2500 V - dla uzwojeń maszyn i urządzeń pomocniczych na napięcie znamionowe powyżej 1000 V.
2) Przed przystąpieniem do pomiaru badane uzwojenie na napięcie do 1 kV należy uziemić na okres 1 minuty, a uzwojenie na napięcie powyżej 1 kV na okres 5 minut.
3) Pomiar rezystancji izolacji przeprowadza się w następujący sposób; mierzy się:
a) rezystancję miedzy między danym uzwojeniem a zaciskiem ochronnym maszyny, do którego jednocześnie
przyłącza się pozostałe uzwojenia,
b) Rezystancje miedzy poszczególnymi uzwojeniami (które maja zaciski wyprowadzone na zewnątrz).
Uzwojenie stojana silnika pierścieniowego składa się z trzech oddzielnych uzwojeń. Uzwojenie trzech faz wirnika połączone wewnątrz traktuje się jako jedno uzwojenie. Po wykonaniu pomiaru rezystancji izolacji badane uzwojenie należy rozładować.
1. Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym do 1 kV
Rezystancja izolacji uzwojeń stojana nie powinna być mniejsza niż 5 MΩ. W przypadku niespełnienia wymagania w skutek zawilgocenia silnik należy wysuszyć (na biegu jałowym, jeżeli rezystancja izolacji jest większa niż 1 MΩ, a następnie ponownie sprawdzić spełnienie wymagania.
2. Silniki prądu stałego o napięciu znamionowym do 1 kV
Rezystancja izolacji uzwojeń temp. 75 oC, wyrażona w kiloomach, nie powinna być liczbowo mniejsza niż wartość napięcia znamionowego, wyrażona w woltach.
Pomiar należy wykonać miernikiem rezystancji izolacji o napięciu 1000 V.
W zakresie temperatur od 10 oC do 85oC rezystancje należy przeliczyć na temperaturę 75 oC według następującej reguły: obniżenie/podwyższenie temperatury o 10 0C powoduje 1,5 - krotne zwiększenie/obniżenie rezystancji.
3. Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym powyżej 1 kV
Rezystancja izolacji uzwojeń w temperaturze 75 0C, wyrażona w kiloomach, nie powinna być liczbowo mniejsza niż wartość napięcia znamionowego, wyrażona w woltach. Rezystancja izolacji zmierzona w temperaturze t nie powinna być mniejsza niż wartość wyrażona z wzoru:
gdzie kt - współczynnik zależny od temperatury izolacji podczas pomiaru.
Tabela 4 Współczynniki przeliczeniowe rezystancji izolacji uzwojeń silników
Temperatura izolacji (t) w czasie pomiaru w 0C
Negatywne wyniki pomiarów świadczyć mogą o zawilgoceniu, zabrudzeniu lub uszkodzeniu izolacji uzwojeń maszyn albo urządzeń pomocniczych.
4. Sprawdzenie środków ochrony przeciwporażeniowej
4.1 Sprawdzenie ciągłości przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych oraz pomiar rezystancji przewodów ochronnych.
Próbę ciągłości przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych wykonywać przy użyciu źródła prądu
stałego lub przemiennego o niskim napięciu od 4 do 24 V oraz prądem co najmniej 0,2 A. Prąd stosowany podczas próby powinien być tak mały, aby nie powodował niebezpieczeństwa powstania pożaru lub wybuchu. Sprawdzenie może być również wykonane przy użyciu mostka lub omomierza z wbudowanym źródłem napięcia pomiarowego lub metodą techniczną.
Pomiar rezystancji przewodów ochronnych polega na przeprowadzeniu pomiaru rezystancji R między każdą częścią przewodzącą dostępną a najbliższym punktem głównego przewodu wyrównawczego, który ma zachowaną ciągłość z uziomem. Pomierzona rezystancja R powinna spełniać następujący warunek:
U C - spodziewane napięcie dotykowe podane w tabeli 5, określone na podstawie IEC 479 -1,
Ia - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w wymaganym czasie 0,2; 0,4 lub 5 s.
Warunek ten nie dotyczy połączeń wyrównawczych dodatkowych (miejscowych).
Tabela 5. Spodziewane napięcie dotykowe
Spodziewane napięcie dotykowe
Pomiar rezystancji połączeń wyrównawczych dodatkowych miejscowych oraz we wszystkich przypadkach budzących wątpliwość co do wartości napięcia dopuszczalnego długotrwale, należy sprawdzać czy rezystancja połączeń wyrównawczych R między częściami przewodzącymi jednocześnie dostępnymi, spełnia warunek:
- UL - dopuszczalne długotrwale napięcie dotyku: 50 V-warunki normalne, 25 V- plac budowy,
- Ia - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w wymaganym czasie.
Normy niemieckie DIN/VDE zalecają układ pomiarowy (rys.5) zasilany z obcego źródła o napięciu przemiennym do 24 V
-metoda techniczna. Pomiar rezystancji przewodów można również wykonać przy użyciu mostka Wheatstone'a lub mostka Thomsona, albo z wykorzystaniem miernika do pomiaru małych rezystancji.
Rys. 5 Układ do pomiaru rezystancji przewodów ochronnych
Oznaczenia: U1 - napięcie w stanie bezprądowym; U2 - napięcie pod obciążeniem; I - prąd obciążenia; RL - rezystancja przewodów pomiarowych; T - transformator zasilający 150 VA; P - potencjometr regulacyjny; GSU - główna szyna uziemiająca; W - wyłącznik
Rezystancję połączeń ochronnych obliczamy ze wzoru:
4.2. Sprawdzenie stanu ochrony za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania
Rys. 6 Przykład sieci o układzie mieszanym TN-C-S
Sprawdzenie skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN polega na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek:
Zs - impedancja pętli zwarcia obejmującej źródło zasilania, przewód czynny aż do punktu zwarcia
i przewód ochronny między punktem zwarcia a źródłem,
Ia - prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego, w określonym w tab. 6 czasie,
Uo - wartość skuteczna napięcia znamionowego prądu przemiennego względem ziemi.
1) ustala się prąd znamionowy In urządzenia ochronnego (wkładki topikowej, wyłącznika nadmiarowo prądowego lub IΔn urządzenia różnicowoprądowego),
2) z charakterystyki czasowo - prądowej (praktycznie z tabeli) wyznaczamy prąd Ia powodujący samoczynne
zadziałanie urządzenia wyłączającego tak, aby wyłączenie nastąpiło w wymaganym czasie 0,2; 0,4; lub 5 s,
3) oblicza się impedancję dopuszczalną w badanym obwodzie: zdop. = Uo / Ia
4) wykonuje się pomiar impedancji pętli zwarcia: zpom.
5) Jeżeli zpom. ≤ zdop. to warunek Zs x Ia ≤ Uo będzie spełniony.
Tabela 6. Maksymalne czasy wyłączenia w układzie TN
Maksymalne czasy wyłączenia
Umowny czas wyłączenia nie dłuższy niż 5 s może być przyjęty w obwodach rozdzielczych.
W układzie TN mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne:
- urządzenia ochronne przetężeniowe;
- urządzenia ochronne różnicowoprądowe.
Pomiary impedancji pętli zwarcia
1) Pomiar metodą techniczną
Pomiar ten wykonuje się przy użyciu woltomierza i amperomierza (praktycznie tej metody obecnie nie stosuje się). Przy tej metodzie osobno mierzymy i obliczymy: rezystancję Rx a następnie reaktancję Xx badanej pętli zwarcia. Impedancja pętli zwarcia Zs jest sumą geometryczną rezystancji i reaktancji i wynosi:
Stosowanie tej metody grozi pojawieniem się niebezpiecznego napięcia dotykowego na chronionych odbiornikach, które może wystąpić przy przerwie w przewodzie ochronnym. Dlatego przed właściwym pomiarem należy włączyć w badaną pętlę rezystor kontrolny rzędu 6 kΩ
2) Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia.
Rys. 7 Metoda 1: pomiar impedancji pętli zwarcia
Impedancję pętli zwarcia sprawdzanego obwodu należy zmierzyć załączając na krótki okres obciążenie o znanej impedancji. Impedancja pętli zwarcia obliczana jest ze wzoru:
- ZS - impedancja pętli zwarcia;
- U1 - napięcie pomierzone bez włączonej rezystancji obciążenia;
- U2 - napięcie pomierzone z włączoną rezystancją obciążenia;
- IR - prąd płynący przez rezystancję obciążenia.
Uwaga: różnica pomiędzy U1 i U2 powinna być znacząco duża. Na tej metodzie oparta jest zasada działania prawie wszystkich mierników impedancji pętli zwarcia..
3) Pomiar impedancji pętli zwarcia przy zastosowaniu oddzielnego zasilania
Pomiar jest wykonywany po wyłączeniu normalnego źródła zasilania i zwarciu uzwojenia pierwotnego transformatora.
Rys. 8 Metoda 2: pomiar impedancji pętli zwarcia
przy zastosowaniu oddzielnego zasilania
Impedancja pętli zwarcia obliczana jest ze wzoru:
Z - impedancja pętli zwarcia;
U - napięcie zmierzone podczas próby,
I - prąd zmierzony podczas próby.
Rys. 9 Przykład sieci o układzie TT
Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w układzie sieci TT może polegać na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek samoczynnego wyłączenia zasilania:
lub sprawdzenia, czy spełniony jest warunek obniżenia napięcia dotykowego poniżej wartości dopuszczalnej długotrwale:
RA - jest suną rezystancji uziomu i przewodu ochronnego części przewodzących dostępnych,
Ia - jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego,
UL - napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale.
Przeprowadzamy pomiar rezystancji uziomu i przewodu ochronnego, aby sprawdzić czy rezystancja zastosowanego uziomu jest dostatecznie mała i czy spełniony jest warunek skuteczności ochrony przez obniżenie napięcia dotyku poniżej wartości dopuszczalnej długotrwale.
Jeżeli urządzeniem ochronnym jest zabezpieczenie przetężeniowe powinno być ono:
- urządzeniem o zależnej charakterystyce czasowo-prądowej, a prąd Ia powinien być prądem zapewniającym samoczynne zadziałanie w czasie nie dłuższym niż 5 s, lub
- urządzeniem z działaniem natychmiastowym, a prąd Ia powinien być minimalnym prądem zapewniającym natychmiastowe wyłączenie zasilania.
Wszystkie części przewodzące dostępne chronione wspólnie przez to samo urządzenie ochronne powinny być połączone ze sobą przewodami ochronnymi i przyłączone do tego samego uziomu.
- Jeżeli stosuje się kilka urządzeń ochronnych połączonych szeregowo, wymaganie to odnosi się oddzielnie do wszystkich części przewodzących dostępnych, chronionych przez każde z tych urządzeń.
- Punkt neutralny lub, w razie jego braku, jeden z przewodów fazowych powinien być uziemiony w każdej prądnicy lub stacji transformatorowej.
- W układach TT mogą być stosowane następujące urządzenia ochronne:
- urządzenia ochronne różnicowoprądowe;
- urządzenia ochronne przetężeniowe,
- urządzenia przeciwprzepięciowe.
Rys. 10 Przykład sieci o układzie TT
W układach IT części czynne powinny być odizolowane od ziemi lub połączone z ziemią za pośrednictwem impedancji o odpowiednio dużej wartości. Takie połączenie może być wykonane albo w punkcie neutralnym układu, albo w sztucznym punkcie neutralnym. Żaden przewód czynny instalacji nie powinien być bezpośrednio połączony z ziemią.
Części przewodzące dostępne powinny być uziemione indywidualnie, grupowo lub zbiorowo. Powinien być spełniony
RA - jest rezystancją uziemienia części przewodzących dostępnych;
Id - jest prądem pierwszego doziemienia przy pomijalnej impedancji między przewodem fazowym i częścią przewodzącą dostępną.
UL- napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale:
- 50 V - dla warunków środowiskowych normalnych,
- 25 V i więcej - dla warunków o zwiększonym niebezpieczeństwie.
Przy wyznaczaniu wartości prądu Id należy uwzględnić:
- całkowitą impedancję uziemień w układzie,
- rezystancje pomiędzy przewodami fazowymi a ziemią oraz
- impedancję pomiędzy punktem neutralnym transformatora a ziemią (o ile istnieje).
Zaleca się, aby pojedyncze zwarcie z ziemią było usuwane możliwie szybko. Zwarcie takie powoduje wzrost napięcia w pozostałych fazach w stosunku do ziemi o √3 i stwarza zagrożenie porażeniem, w przypadku zwarcia z ziemią drugiej fazy.
Przy zwarciu z ziemią drugiej fazy, które może wystąpić w zupełnie innym miejscu układu, zwarcie przekształca się w podwójne zwarcie z ziemią, podczas którego przepływający prąd osiąga dużą wartość.
Warunki wyłączenia podwójnego zwarcia z ziemią zależą od sposobu uziemienia części przewodzących dostępnych, podanego na rysunku:
- Przy uziemieniu indywidualnym lub grupowym, warunki ochrony są analogiczne jak dla układu TT.
- Przy uziemieniu zbiorowym, warunki ochrony są analogiczne jak dla układu TN.
Przy podwójnym zwarciu z ziemią w układzie IT muszą być spełnione następujące warunki:
- jeżeli nie jest stosowany przewód neutralny:
- jeżeli jest stosowany przewód neutralny:
Zs- impedancja pętli zwarcia obejmująca przewód fazowy i przewód ochronny,
Z's- impedancja pętli zwarcia obejmująca przewód neutralny i przewód ochronny,
Ia - prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w określonym czasie, lub w czasie nie dłuższym niż 5 s, gdy taki czas jest dopuszczalny, (Tabela 7),
Uo - znamionowe napięcie prądu przemiennego między fazą i punktem neutralnym.
Dłuższe niż podane w tablicy czasy wyłączenia, lecz nie dłuższe niż 5 s można przyjmować w przypadkach
Tabela 7. Maksymalne czasy wyłączenia w układzie IT
Dla napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale
UL ≤ 50 V ~ ; UL ≤ 120 V =
UL ≤ 25 V ~ ; UL ≤ 60 V =
W układach IT mogą być stosowane następujące urządzenia kontrolne i ochronne:
- urządzenia do stałej kontroli stanu izolacji, powodujące wyłączenie układu w przypadku pojedynczego zwarcia z ziemią,
- urządzenia ochronne przetężeniowe (nadprądowe),
- urządzenia ochronne różnicowoprądowe.
5. Ochrona za pomocą separacji elektrycznej
Separacja elektryczna polega zwykle na zasilaniu pojedynczego odbiornika przez transformator separacyjny o przekładni 1:1, wykonany w drugiej klasie ochronności, lub przez przetwornicę separacyjną. Separacja elektryczna pojedynczego obwodu ma na celu zabezpieczenie przed prądem rażeniowym przy dotyku do części przewodzących dostępnych, które mogą znaleźć się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji podstawowej obwodu.
Części czynne obwodu separowanego nie powinny być połączone w żadnym punkcie z innym obwodem lub z ziemią.
Zaleca się, aby w obwodzie separowanym, iloczyn napięcia znamionowego U ( nie przekraczającego 500 V) i łącznej długości przewodów łączących L (nie przekraczającej 500 m), spełniał warunek:
Jeżeli z obwodu separowanego jest zasilanych kilka urządzeń, to ich dostępne części przewodzące powinny być połączone ze sobą nieuziemionymi połączeniami wyrównawczymi (środek ochrony przy dotyku pośrednim), a zasilające je gniazda wtyczkowe muszą być wyposażone do tego celu w styki ochronne.
Rys. 12 Schemat separacji elektrycznej
CC - nieuziemione połączenie wyrównawcze
W celu dokonania badań i pomiarów ochrony przez zastosowanie separacji elektrycznej należy:
a) obliczyć iloczyn napięcia znamionowego obwodu separowanego i łącznej długości przewodów
tego obwodu, który nie powinien przekraczać 100 000 V·m,
b) zmierzyć ciągłość i rezystancję nie uziemionych połączeń wyrównawczych,
c) sprawdzić stan przewodów oraz gniazd wtyczkowych,
d) sprawdzić zadziałanie samoczynnego wyłączenia zasilania w przypadku wystąpienia zwarcia
podwójnego na różnych odbiornikach,
e) dokonać oceny wyników badań i oceny skuteczności ochrony przez zastosowanie środków ochrony dodatkowej.
6. Pomiar rezystancji izolacji stanowiska
6.1 Pomiar rezystancji izolacji stanowiska prądem stałym
Jako źródło prądu stałego stosuje się omomierz induktorowy lub próbnik izolacji z zasilaniem bateryjnym,
wytwarzające w stanie bez obciążenia napięcie o wartości około 500 V (lub 1 000 V przy napięciu znamionowym
instalacji przekraczającym 500 V). Rezystancję mierzy się między elektrodą probierczą a przewodem ochronnym instalacji.
Rys. 13 Układ połączeń przy pomiarze rezystancji izolacji stanowiska prądem stałym
Oznaczenia: 1- obciążenie dociskające elektrodę 750 N w przypadku podłóg oraz 250 N
w przypadku ścian. 2- płytka izolacyjna dociskowa, 3 - metalowa elektroda pomiarowa o wymiarach 250 x 250 mm (elektroda probiercza 1), 4 - element ułatwiający połączenie , np. zwilżony, wchłaniający wodę kwadratowy kawałek
Wartość rezystancji izolacji stanowiska odczytujemy ze wskazania induktora IMI po 60 s od chwili przyłożenia napięcia probierczego.
6.2 Pomiar rezystancji izolacji stanowiska prądem przemiennym
Rys. 14 Schemat układu do pomiaru rezystancji stanowiska metodą
woltomierzową lub miliamperomierzową
Oznaczenia: P - przełącznik, V - woltomierz o rezystancji wewnętrznej Rv co najmniej od 50 kΩ do 300 kΩ,
1 - obciążenie 750 N dociskające elektrodę, 2 - płytka izolacyjna dociskowa,
3 - metalowa elektroda pomiarowa o wymiarach 250x250 mm, 4 - element ułatwiający połączenie.
Pomiar rezystancji izolacji stanowiska prądem przemiennym można wykonać przy użyciu:
Wartość rezystancji izolacji stanowiska:
Rv - rezystancja wewnętrzna woltomierza w kΩ,
U1 - wskazanie woltomierza przy ustawieniu przełącznika w pozycji 1,
U2 - wskazanie woltomierza przy ustawieniu przełącznika w pozycji 2.
Wartość rezystancji izolacji stanowiska:
W przypadku konieczności sprawdzenia rezystancji podłogi i ścian należy wykonać przynajmniej 3 pomiary w tym samym pomieszczeniu:
- pierwszy w odległości ok. 1 m do dostępnych obcych części przewodzących ,
- pozostałe dwa w odległościach większych.
Przy pomiarze rezystancji stanowiska prądem przemiennym uzyskujemy jako wynik nieco większą wartość, gdyż
wynikiem jest wartość impedancji mierzonego obwodu a interesuje nas wartość rezystancji stanowiska.
7. Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe
Nieuziemione połączenia wyrównawcze miejscowe mają na celu zapobieżenie pojawieniu się niebezpiecznych napięć dotykowych. Istota tej ochrony polega na łączeniu między sobą wszystkich części przewodzących jednocześnie dostępnych oraz części przewodzących obcych za pomocą nieuziemionych miejscowych połączeń wyrównawczych.
Rys. 15 Nieuziemione połączenia wyrównawcze
Oznaczenia: a) izolowane stanowisko; CC - nieuziemiony przewód wyrównawczy miejscowy,
1- podłoga izolowana, 2 - ściany izolowane, b) separacja elektryczna dwóch urządzeń elektrycznych
od sieci zasilającej; 1 - izolowane podłoże, 2 - urządzenie II klasy ochronności.
System połączeń wyrównawczych miejscowych nie powinien mieć połączenia elektrycznego z ziemią przez części przewodzące dostępne lub przez części przewodzące obce.
Rezystancja połączeń wyrównawczych powinna być tak dobrana, aby największy spodziewany prąd nie powodujący samoczynnego wyłączenia zasilania, wywoływał na niej spadek napięcia nie przekraczający dopuszczalnej w danych warunkach środowiskowych wartości napięcia dotykowego bezpiecznego.
gdzie: I - największy spodziewany prąd nie powodujący samoczynnego wyłączenia,
R - rezystancja połączenia wyrównawczego,
UL - napięcie bezpieczne (np. 50 V, 25 V).
Należy przewidzieć środki ostrożności zapobiegające narażeniu na niebezpieczną różnicę potencjałów osób wchodzących do przestrzeni z połączeniami wyrównawczymi miejscowymi, szczególnie w przypadku, gdy przewodząca podłoga izolowana od ziemi jest połączona z nieuziemionym systemem połączeń wyrównawczych.
8. Zgodnie z zakresem prób i pomiarów odbiorczych i eksploatacyjnych , należy także wykonać (jeżeli są przedmiotem czynności odbiorczych) następujące próby:
8.1 Sprawdzenie ochrony przez oddzielenie obwodów
Części czynnych jednego obwodu do części czynnych innych obwodów i od ziemi wykonujemy przez pomiar rezystancji
izolacji oddzielającej. Wymagania dla tej izolacji są takie same jak podano w tabeli 2..
8.2 Sprawdzanie biegunowości
Jeżeli przepisy zabraniają instalowania w przewodzie neutralnym jednobiegunowych łączników, to należy skontrolować
biegunowość w celu stwierdzenia, czy wszystkie te łączniki są włączone jedynie w przewody fazowe.
8.3 Próba wytrzymałości elektrycznej.
Próbę wykonuje się w miejscu ich zainstalowania, napięciem probierczym ustalonym w normie lub przez producenta oraz
w określonym czasie. Metoda jest w opracowaniu ( w tym wartości napięć probierczych).
Zespoły, takie jak rozdzielnice i sterownice, napędy, urządzenia sterownicze, blokady, powinny być poddane próbie działania
w celu stwierdzenia, czy są one właściwie zamontowane, nastawione i zainstalowane, zgodnie z odpowiednimi wymaganiami
normy PN-IEC 60364. Urządzenia ochronne, jeżeli to konieczne, powinny być poddane próbie działania w celu stwierdzenia,
że są prawidłowo zainstalowane i nastawione.
8.5 Sprawdzanie spadku napięcia.
9. Przeglądy wyłączników ochronnych różnicowoprądowych
Skuteczność funkcjonowania systemu ochrony przeciwporażeniowej w instalacji elektrycznej zależy w znacznej mierze od poprawności działania wyłączników ochronnych różnicowoprądowych. Przeglądy wyłączników ochronnych różnicowoprądowych przeprowadza się w trakcie okresowego przeglądu stanu ochrony przeciwporażeniowej instalacji elektrycznej.
W zakresie przeglądu należy uwzględnić:
1) badanie stanu ochrony przeciwporażeniowej, w tym prawidłowości połączeń przewodów L, N, PE,
2) kontrolne sprawdzenie działania wyłącznika przyciskiem „T”;
3) sprawdzenie rzeczywistej wartości różnicowego prądu zadziałania wyłączania IΔ ,
4) pomiar czasu wyłączania wyłącznika (nie jest wymagany),
5) sprawdzenie napięcia dotykowego dla wartości prądu wyzwalającego I (nie jest wymagane).
9.1 Badanie stanu ochrony przeciwporażeniowej w układzie TN:
Pomiar impedancji pętli zwarcia w obwodzie z wyłącznikiem RCD
Sprawdzenie stanu ochrony przeciwporażeniowej w instalacji TN z wyłącznikiem ochronnym różnicowoprądowym należy wykonać po zbocznikowaniu wyłącznika (rys. 16).
W szczególności należy sprawdzić czy:
- działanie wyłącznika jest prawidłowe,
- impedancja pętli zwarcia L-PE ma wartość nie większą niż największa dopuszczalna dla badanego
- wszystkie części przewodzące dostępne podlegające ochronie są w sposób pewny połączone
Rys. 16 Pomiar impedancji pętli zwarciowej w układzie TN-S
(wyłącznik zbocznikowany)
Niektóre mierniki wielofunkcyjne, przystosowane są do pomiaru impedancji pętli zwarciowej prądem mniejszym niż połowa znamionowego różnicowego prądu zadziałania (0,5⋅IΔn), bez potrzeby bocznikowania wyłączników różnicowoprądowych w badanym obwodzie. Taki pomiar może być obarczony znaczącym błędem i w konsekwencji nie uzyska się pewnego potwierdzenia spełnienia warunków skuteczności ochrony przeciwporażeniowej.
9.2. Pomiar rzeczywistej wartości różnicowego prądu zadziałania wyłączania
Pomiar rzeczywistego prądu zadziałania może dotyczyć:
- prądu różnicowego sinusoidalnego dla wyłączników o wyzwalaniu typu AC wykonywany przez część
dostępnych mierników, a zwłaszcza próbników,
- prądu różnicowego jednokierunkowego pulsującego (wyzwalanie A). Zachodzi w wyłączniku
za pomocą tego samego układu wyzwalającego i uważa się, że osobne sprawdzenie nie jest
- prądu wyprostowanego o małym tętnieniu (wyzwalanie B). Dokonuje osobny układ wyzwalający, zasilany
z osobnego przekładnika Ferrantiego, co wymaga odrębnego sprawdzenia.
9.2.1. Kontrolne sprawdzenie działania wyłącznika przyciskiem „T”;
Badanie wyłącznika rozpoczyna się w zasadzie od sprawdzenia jego działania przyciskiem kontrolnym „T” (TEST). Natychmiastowe zadziałanie wyłącznika potwierdza jego sprawność. Tego rodzaju próby należy wykonywać okresowo, zgodnie
z instrukcją eksploatacji lub zgodnie ze wskazaniem producenta. W sytuacji, gdy po naciśnięciu przycisku „T” wyłącznik nie zadziała, wskazane jest zaprzestanie dalszych prób. Wyłącznik należy uznać za niesprawny, nie nadający się do dalszej eksploatacji. Sprawdzenie zadziałania wyłącznika po naciśnięciu przyciskiem „T” ogranicza się wyłącznie do spowodowania przepływu przez wyłącznik zmodelowanego prądu zwarcia, który w rzeczywistości może być kilkakrotnie większy od znamionowego różnicowego prądu zadziałania wyłącznika IΔn.
9.2.2. Sprawdzenie rzeczywistej wartości różnicowego prądu zadziałania wyłączania IΔ ,
Wymaga się, aby rzeczywisty prąd zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego zawarty był w przedziale: od
0,5 IΔ n do IΔn , gdzie: IΔn - jest znamionowym prądem różnicowym.
Jest to najprostszy ale nie wystarczający sposób badania poprawności działania wyłącznika. Pomiar próbnikiem (testerem ) pozwala sprawdzić, czy prąd przy którym wyłącznik zadziałał, nie przekracza wartości znamionowego różnicowego prądu IΔn.
Wartość różnicowego prądu zadziałania oraz prądu niezadziałania wyłącznika sprawdza się próbnikiem w sposób następujący:
a) zwiększa się narastająco, w czasie ok. 5 s, prąd od wartości 0,3·IΔn do wartości 1,0 IΔn, sprawdzając, czy wyłącznik zadziała, oraz
b) przykłada się nagle, w czasie ok. 0,2 s, prąd o wartości 0,5·IΔn, sprawdzając, czy wyłącznik nie zadziała.
Pomiar rzeczywistego różnicowego prądu zadziałania miernikiem należy wykonać podobnie jak w pkt. 1) lecz przy odłączonym obciążeniu, zwiększając płynnie wartość prądu od 0,3·IΔn do 1,3·IΔn. Wartość różnicowego prądu niezadziałania wyłącznika sprawdzamy przykładając nagle, prąd o wartości 0,5·IΔn.
Rys. 17 Pomiar rzeczywistego różnicowego prądu zadziałania oraz badanie
niezadziałania wyłącznika przy prądzie 0,5·IΔn
9.3. Badanie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w układzie TT
Celem badania jest pomiar uziemienia ochronnego RA i napięcia dotykowego Uo w układzie TT. Pomiar taki może być wykonany z uziomem lub bez uziomu pomocniczego (rys. 18 i 19)
1) Badanie skuteczności ochrony z użyciem uziomu pomocniczego
Rys. 18 Zasada badania skuteczności ochrony z użyciem uziomu
pomocniczego Ru (sondy napięciowej)
- Układ pomiarowy z uziomem pomocniczym Ru (z sondą napięciową - dokładniejszy niż bez sondy)
jest trudniejszy do wykonania, ze względu na potrzebę pogrążenia sondy w ziemi.
- Uziom pomocniczy Ru powinien znajdować się poza zasięgiem leja potencjału uziomu ochronnego
RA. Odległość między uziomami powinna być nie mniejsza niż 10÷20 m.
- Płynnie należy zmniejszać wartość rezystancji RP do zadziałania wyłącznika.
- Mierzony jest prąd Ip = IΔ, przy którym urządzenie zadziała. Prąd ten nie powinien być większy niż IΔn.
- W tym czasie odczytać mierzone napięcie uziomowe Ue wskazywane przez woltomierz o rezystancji
wewnętrznej Rv ≥ 40 kΩ, między dostępną częścią przewodzącą dostępną a niezależną elektrodą
- Wartość rezystancji uziemienia:
- Największe występujące długotrwale napięcie dotykowe:
2) Badanie skuteczności ochrony bez użycia sondy pomiarowej napięciowej
Rys. 19 Zasada badania skuteczności ochrony bez użycia sondy pomiarowej napięciowej
- Przy otwartym wyłączniku W odczytać napięcie fazowe U1 na woltomierzu o rezystancji wewnętrznej Rv ≥ 40 kΩ.
- Płynnie należy zmniejszać wartość rezystancji RP do zadziałania wyłącznika.
- Prąd Ip przy którym urządzenie zadziała nie powinien być większy niż IΔn.
- W tym czasie, przy zamkniętym wyłączniku W, odczytać mierzone napięcie U2.
- Wartość rezystancji uziemienia:
- Największe występujące długotrwale napięcie dotykowe:
- Różnica napięć powinna być znacząca, w przeciwnym razie wynik pomiaru może być obarczony błędem.
- W układzie IT badanie skuteczności ochrony przeprowadza się podobnie jak w układzie TT pod warunkiem, że pętla zwarcia posiada odpowiednio małą impedancję.
9.4 Zbędne zadziałania wyłączników różnicowoprądowych
1) Zbędne zadziałania wyłącznika są często wynikiem błędnych połączeń w obwodzie za wyłącznikiem, np. gdy przewód neutralny N:
- jest połączony bezpośrednio z przewodem ochronnym PE lub uziemiony,
- jest połączony z przewodem neutralnym N innych obwodów na wspólnej szynie neutralnej rozdzielnicy.
2) Zbędne zadziałanie wyłącznika wywołuje, nie przekraczający wartości dopuszczalnej, ustalony prąd upływowy chronionego obwodu. Przyczyną jest najczęściej wadliwość wyłącznika, którego rzeczywisty prąd zadziałania jest mniejszy niż połowa znamionowego różnicowego prądu zadziałania (0,5·IΔn).
3) Zbędne zadziałanie wyłącznika wywołuje przejściowy prąd różnicowy (przejściowy prąd upływowy) chronionego obwodu. Zdarza się to przy załączaniu grupy obwodów odbiorczych wykazujących znaczne pojemności doziemne.
4) Zbędne zadziałanie wyłącznika wywołuje przepięcie i towarzyszący mu przejściowy prąd różnicowy. Przyczyną może być przepięcie atmosferyczne albo łączeniowe podczas wyłączania zwarcia przez zabezpieczenie w sąsiednim obwodzie.
Pomiar rezystancji uziemienia uziomu powinien być wykonany odpowiednią metodą techniczną lub kompensacyjną. Rezystancję uziemień mierzy się prądem przemiennym. Nie można wykonywać pomiarów rezystancji uziemień prądem stałym, gdyż siły elektromotoryczne powstające na stykach metal-elektrolit powodują błędy pomiarów, oraz 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.
10.1. Pomiar metodą techniczną
Obwód prądowy układu pomiarowego tworzą: obwód wtórny transformatora, amperomierz, uziom badany X, ziemia i uziom pomocniczy prądowy P (sonda pomiarowa prądowa).
Obwód napięciowy układu pomiarowego tworzą: woltomierz i sonda pomiarowa napięciowa S.
Do poprawnego wykonania pomiaru rezystancji uziemienia wymagane są: woltomierz o dużej rezystancji wewnętrznej
1000 W / V, magnetoelektryczny lub lampowy wysokiej klasy dokładności do - 0,5, amperomierz o większym zakresie od spodziewanego prądu i wysokiej klasy dokładności. Rezystancja sondy nie powinna przekraczać 30Ω.
Odległości między uziomem X, sondą pomiarową S i uziomem pomocniczym prądowym P powinny
być ≥ 20 m. Sondę pomiarową napięciową należy pogrążyć w przestrzeni o potencjale zerowym ( V = 0).
Rys. 20 Układ do pomiaru rezystancji uziemień metodą techniczną
Oznaczenia: X- badany uziom, S - napięciowa sonda pomiarowa, P- uziom pomocniczy prądowy,
Tr - transformator izolujący, V - przebieg potencjału między uziomem badanym i uziomem pomocniczym prądowym.
Wartość rezystancji uziomu oblicza się ze wzoru: Rx= U / I
Metoda techniczna pomiaru rezystancji uziemienia nadaje się do pomiaru małych rezystancji w granicach 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.
Opis sposobu sprawdzenia poprawności przeprowadzania pomiaru rezystancji uziomu przy użyciu dwu dodatkowych położeń uziomów pomocniczych oraz warunki, które powinny być spełnione.
Rys. 21 Sposób sprawdzenia poprawności przeprowadzenia pomiaru rezystancji uziomu
Aby sprawdzić, że rezystancja uziomu jest wartością prawidłową należy wykonać dwa dalsze pomiary z przesuniętym drugim uziomem pomocniczym T2 (o 6 m).
Jeżeli rezultaty tych trzech pomiarów są do siebie zbliżone, w granicach dokładności technicznej, to średnią z tych trzech pomiarów przyjmuje się jako rezystancję uziomu T.
Jeżeli nie ma takiej zgodności, pomiary należy powtórzyć przy powiększeniu odległości pomiędzy T i T1.
Jeżeli pomiar jest przeprowadzony prądem o częstotliwości sieciowej, to wewnętrzna impedancja zastosowanego woltomierza musi wynosić co najmniej 200 Ω/V. Źródło prądu używane do pomiaru powinno być izolowane od sieci elektroenergetycznej, np. przez transformator dwuuzwojeniowy.
10.2. Pomiar metodą kompensacyjną
Rys.22 Układ połączeń miernika IMU
Rys. 23 Schemat połączeń do pomiaru rezystancji uziemień metodą kompensacyjną
Najczęściej do pomiaru rezystancji uziemienia uziomu używany jest induktorowy miernik do pomiaru uziemień IMU oparty na metodzie kompensacyjnej. Metoda kompensacyjna stosowana jest do pomiarów rezystancji uziemień od kilku
Źródłem prądu przemiennego jest induktor korbkowy z napędem ręcznym. Częstotliwość wytwarzanego napięcia wynosi
65 Hz przy 160 obr/min korbki. Napięcie znamionowe wynosi kilkadziesiąt woltów i nie musi być regulowane
W układzie pokazanym na schemacie prąd pomiarowy wytwarzany jest z prądniczki napędzanej korbką. Napięcie uziomu względem elektrody napięciowej S kompensuje się spadkiem napięcia na potencjometrze R2. Kompensacja występuje wtedy,
gdy galwanometr G wskazuje 0, a odczytana wartość na podziałce potencjometru wycechowanej w Ω wskazuje wartość rezystancji mierzonej Rx. 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.
Tabela 8. Wartości współczynnika korekcyjnego poprawkowego Kp
Współczynnik korekcyjny poprawkowy Kp w zależności od nawilgocenia gruntu
Uziom głęboki pionowy pod powierzchnią ziemi ponad 5 m
j.w. lecz pod powierzchnią ziemi 2,5 - 5 m
Uziom poziomy w ziemi na głębokości ok.1 m
Uziomy wykonywane są jako; pionowe - rurowe lub prętowe i poziome - otokowe lub promieniste.
O jakości uziomu decydują:
- niska wartość jego rezystancji,
- niezmienność rezystancji w czasie,
-odporność elementów uziomu na korozję.
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.
Pojedynczy uziom pogrążony do 12 m ma rezystancję zbliżoną do rezystancji 15 uziomów pogrążonych do głębokości 3 m i połączonych równolegle (np.bednarką).
|