Jak zmierzyć rezystancję uziemienia

Właściwości elektrofizyczne ziemi

Decydują o tym właściwości elektrofizyczne gruntu, w którym znajduje się uziemiona elektroda opór... Im niższy opór właściwy, tym korzystniejsze warunki dla lokalizacji układu uziemiającego elektrody.

Rezystancja uziemienia nazywana rezystancją między przeciwległymi płaszczyznami sześcianu ziemi o krawędziach 1 m i jest mierzona w omach.

Aby zobrazować ten opór, przypomnijmy sobie, że miedziany sześcian z żebrami o długości 1 m ma opór 175-10-6 omów w temperaturze 20°C; więc na przykład przy wartości p = 100 Ohm-m ziemia ma rezystancję 5,7 miliarda razy większą niż rezystancja miedzi w tej samej objętości.

Poniżej znajdują się przybliżone wartości rezystancji uziemienia, Ohm m, przy średniej wilgotności.

Piasek — 400 — 1000 i więcej

Piaszczysta glina — 150 — 400

Glina — 40 — 150

Glina — 8 — 70

Ogród — 40

Czarnoziem — 10 — 50

Torf — 20

Glinka kamienna (około 50%) — 100

Margiel, wapień, gruboziarnisty piasek z kamieniami — 1000 — 2000

Skała, kamienie — 2000 — 4000

Woda w rzece (na równinach) — 10 — 80

Woda morska — 0,2

Woda z kranu — 5 — 60

Do budowy elektrod uziemiających konieczna jest znajomość nie przybliżonych, ale dokładnych wartości rezystancji uziemienia w miejscu uzbrojenia. Są one określane lokalnie za pomocą pomiarów.

Właściwości gruntu mogą się zmieniać w zależności od jego stanu — wilgotności, temperatury i innych czynników — dlatego mogą mieć różne wartości w różnych porach roku z powodu wysychania lub zamarzania, a także stanu w momencie pomiaru. Czynniki te są brane pod uwagę przy pomiarze rezystancji uziemienia za pomocą współczynników sezonowych oraz współczynników uwzględniających stan ziemi w czasie pomiarów, tak aby wymagana rezystancja uziemienia była zachowana w każdej porze roku i o każdej porze wilgotność ziemi, tj. w niesprzyjających warunkach.

W tabeli 1 przedstawiono współczynniki uwzględniające stan gruntu podczas pomiarów podane w tabeli 1.

Współczynnik k1 stosuje się, gdy grunt jest mokry, pomiary poprzedziły duże opady atmosferyczne; k2 — jeżeli gleba ma wilgotność normalną, jeżeli pomiar poprzedziły niewielkie opady atmosferyczne; k3 — jeśli teren jest suchy, ilość opadów jest poniżej normy.

Tabela 1. Współczynniki do zmierzonych wartości rezystancji uziemienia z uwzględnieniem jej stanu podczas pomiaru

Elektroda k1 k2 k3 Pionowa

długość 3 m 1,15 1 0,92 długość 5 m 1,1 1 0,95 poziomo

długość 10 m 1,7 1 0,75 długość 50 m 1,6 1 0,8

Zmierzyć rezystancję uziemienia za pomocą czteroelektrodowego urządzenia MC-08 (lub podobnego) (sondy uziemienia). Pomiary należy wykonywać w ciepłym sezonie.

Urządzenie działa na zasadzie ratiometru magnetoelektrycznego. Urządzenie zawiera dwie ramki, z których jedna zawiera amperomierz, a druga jako woltomierz. Uzwojenia te działają na oś urządzenia w przeciwnych kierunkach, dzięki czemu odchylenia strzałki urządzenia są proporcjonalne do rezystancji. Skala urządzenia jest wyskalowana w omach. Źródłem zasilania do pomiaru jest ręczny generator prądu stałego G. Wyłącznik P i prostownik Bp są zamontowane na wspólnej osi z prądnicą.

Schemat ideowy miernika uziemienia typu MS-07 (MS-08)

Jeśli prąd przepływa przez elektrody końcowe, to między środkowymi elektrodami występuje różnica napięcia U. Wartości U w jednorodnej ziemi (warstwie) są wprost proporcjonalne do rezystancji p i prądu I i odwrotnie proporcjonalne do odległość a między elektrodami: U = ρAz /2πa lub p = 2πaU / I = 2πaR, gdzie R to odczyt przyrządu.

Im większa wartość a, tym większa objętość gruntu objęta polem elektrycznym elektrod prądowych. Dlatego zmieniając odległość a można uzyskać wartości rezystancji uziemienia w zależności od odległości elektrod. Przy jednorodnej podstawie obliczona wartość ρ nie zmieni się w. zmiana odległości a (zmiany mogą być spowodowane różnymi stopniami wilgotności). W wyniku pomiarów z wykorzystaniem zależności ρ od odległości między elektrodami możliwe jest oszacowanie wartości rezystywności na różnych głębokościach.

Schemat pomiaru rezystancji uziemienia przyrządem MS-08

Pomiary należy usunąć z rurociągów oraz innych konstrukcji i części, które mogą zafałszować wyniki.

Rezystancję uziemienia można z grubsza zmierzyć za pomocą metody elektrody testowej. W tym celu elektrodę (narożnik, pręt) zanurza się w ziemi w wykopie tak, aby jej końcówka znajdowała się na głębokości 0,6-0,7 m od poziomu gruntu, a rezystancję elektrody gv mierzy się przyrządem o typu MS08. A następnie, korzystając z danych dotyczących przybliżonych wartości rezystancji elektrod pionowych (tabela 2), można uzyskać przybliżoną wartość rezystancji właściwej gruntu.

Tabela 2. Rezystancja rozproszenia elektrod uziemiających

Rezystancja elektrody, om Pionowy, kątownik stalowy, pręt, rura ρ / l , gdzie l — długość elektrody w metrach Taśma stalowa o szerokości 40 mm lub stal okrągła o średnicy 20 mm 2ρ / l , gdzie l — długość taśmy w metrach Płyta prostokątna (o małych wymiarach), umieszczona pionowo 0,25 (ρ / (ab-1/2)), gdzie aib — wymiary boków płyty w m.

Przykład obliczania oporu gruntu. Narożnik o długości 3 m jest zagłębiony w ziemi. Rezystancja zmierzona przyrządem MS-08 okazała się 30Ω Wtedy możemy zapisać: Rism = rv l = 30NS3 = 90 omów x m.

Zaleca się wykonanie pomiarów w dwóch lub trzech miejscach i wyciągnięcie wartości średniej. Elektrody testowe muszą być wbijane lub dociskane, aby zapewnić stabilny kontakt z podłożem; nie zaleca się wkręcania prętów do celów pomiarowych.

Podobna metoda pomiaru nie powinna być stosowana w przypadku pasów układanych w gruncie: jest to metoda pracochłonna i zawodna, gdyż właściwy kontakt pasa z gruntem po zasypaniu i ubiciu można uzyskać dopiero po pewnym czasie.

Aby uwzględnić stan gruntu podczas pomiarów, z tabeli pobierany jest jeden ze współczynników k. 1.

Zatem rezystancja uziemienia jest równa: p = k x Rism

Protokół podaje stan gruntu (wilgotność) w czasie wykonywania pomiarów oraz zalecany sezonowy współczynnik przemarzania lub osuszania gruntu.