Co to jest rezystancja uziemienia

Urządzenie uziemiające ma rezystancję. Rezystancja uziemienia składa się z rezystancji ziemi wobec przepływającego prądu (rezystancja upływowa), rezystancji przewodów uziemiających oraz rezystancji samego uziomu.

Rezystancje przewodów uziemiających i elektrody uziemiającej są zwykle małe w porównaniu z odpornością na rozbryzgi wody iw wielu przypadkach można je pominąć, biorąc pod uwagę, że rezystancja uziemienia jest równa odporności na rozbryzgi wody.

Wartość rezystancji uziemienia nie może być zwiększona więcej niż pewna wartość określona dla każdej instalacji, w przeciwnym razie konserwacja instalacji może stać się niebezpieczna lub sama instalacja może znaleźć się w warunkach pracy, dla których nie została zaprojektowana.

Cały sprzęt elektryczny i elektronika są zbudowane wokół pewnych standardowych wartości rezystancji uziemienia — 0,5, 1, 2, 4,8, 10, 15, 30 i 60 omów.

1.7.101.Rezystancja urządzenia uziemiającego, do którego podłączone są punkty zerowe generatora lub transformatora lub zaciski jednofazowego źródła prądu, w każdej porze roku nie powinna przekraczać odpowiednio 2 — 4 i 8 omów w linii napięcia 660, 380 i 220 V na źródle prądu trójfazowego lub 380,220 i 127 V na źródle prądu jednofazowego.

Rezystancja elektrody uziemiającej znajdującej się w pobliżu przewodu neutralnego generatora lub transformatora lub wyjścia jednofazowego źródła prądu nie może przekraczać odpowiednio 15, 30 i 60 omów przy napięciu sieciowym 660, 380 i 220 omów V źródła prądu trójfazowego lub 380, 220 i 127 V źródła prądu jednofazowego. (PUE)

Rezystancja uziemienia może się znacznie różnić z powodu różnych przyczyn, takich jak warunki pogodowe (deszcz lub sucha pogoda), pora roku itp. Dlatego ważne jest okresowe mierzenie rezystancji uziemienia.

Jeżeli napięcie U zostanie przyłożone do dwóch elektrod (pojedynczych rurek) znajdujących się w ziemi w dużej odległości (kilkadziesiąt metrów), to prąd przepłynie przez elektrody i ziemię Az (ryc. 1).

Ryż. 1. Rozkład potencjałów między dwiema elektrodami na powierzchni ziemi: a — obwód do znajdowania rozkładu potencjałów; b — krzywa spadku napięcia; c — schemat przepływu prądów.

Jeżeli pierwszą elektrodę (A) podłączymy do jednego cęgu woltomierza elektrostatycznego, a drugi cęg do masy za pomocą żelaznej sondy prętowej w różnych punktach prostej łączącej elektrody, to można otrzymać krzywe spadków napięcia sto linii łączących elektrody. Taka krzywa jest pokazana na ryc. 1, b.

Krzywa pokazuje, że w pobliżu pierwszej elektrody napięcie najpierw rośnie szybko, potem wolniej, a potem pozostaje niezmienione. Zbliżając się do drugiej elektrody (B), napięcie zaczyna rosnąć najpierw powoli, a potem coraz szybciej.

Ten rozkład napięcia tłumaczy się tym, że linie prądu z pierwszej elektrody rozchodzą się w różnych kierunkach (rys. 1), prąd się rozchodzi, a zatem wraz z odległością od pierwszej elektrody prąd przepływa przez coraz większe odcinki ziemi. Innymi słowy, wraz z odległością od pierwszej elektrody gęstość prądu maleje, osiągając w pewnej odległości od niej (dla pojedynczej rury w odległości około 20 m) wartości tak małe, że można ją uznać za równą zeru .

W efekcie na jednostkowej długości toru prądowego grunt ma nierówny opór prądowy: coraz większy — w pobliżu elektrody i coraz mniejszy — wraz z odległością od niej, co prowadzi do tego, że spadek napięcia na jednostkę toru maleje wraz z odległości od elektrody, osiągając zero, gdy odległość od jednej rury jest większa niż 20 m.

W miarę zbliżania się do drugiej elektrody linie strumienia zbiegają się, tak że rezystancja i spadek napięcia na jednostkę ścieżki prądu wzrastają.

Na tej podstawie pod pojęciem odporności rozbryzgowej pierwszej elektrody będziemy rozumieć opór napotykany na swojej drodze w całej warstwie ziemi przylegającej do elektrody (w strefie rozprysku prądu), na której obserwuje się spadek napięcia.

Stąd wartość rezystancji pierwszego uziemienia

ra = piekło/ja

Jeżeli na warstwie uziemienia w pobliżu drugiej elektrody występuje napięcie Uvg, to rezystancja drugiego uziemienia

rc = Uvg /I

Punkty na powierzchni ziemi w strefie, w której nie obserwuje się spadku napięcia (strefa DG, rys. 1) uważa się za punkty o potencjale zerowym.

W tych warunkach potencjał φx w dowolnym punkcie x w strefie rozprzestrzeniania się prądu będzie liczbowo równy napięciu między tym punktem a punktem o potencjale zerowym, na przykład punktem D:

UxD = φx — φd = φx — 0 = φx

Zgodnie z powyższym potencjały elektrod A i B, zwane potencjałami wspólnymi, są sobie równe:

φa = UAD i φv = Uvg

Krzywą rozkładu potencjału na powierzchni ziemi wzdłuż linii łączącej elektrody A i B przedstawiono na rys. 2.

Ryż. 2. Krzywa rozkładu potencjału na powierzchni ziemi

Ryż. 3. Wyznaczanie krzywej rozkładu potencjałów i napięcia dotykowego

Kształt tej krzywej nie zależy od prądu, ale od kształtu elektrod i ich rozmieszczenia. Krzywa rozkładu potencjałów pozwala określić, przy jakiej różnicy potencjałów osoba zetknie się z dwoma punktami na ziemi lub uziemionym punktem instalacji i dowolnym punktem na ziemi. Tym samym krzywa ta pozwala ocenić, czy uziemienie gwarantuje bezpieczeństwo osób mających kontakt z instalacją.

Pomiar rezystancji uziemienia można wykonać różnymi metodami:

• metoda amperomierza i woltomierza;

• metodą księgowości bezpośredniej przy użyciu specjalnych wskaźników;

• metodą kompensacyjną;

• metody mostkowania (pojedyncze mosty).

We wszystkich przypadkach pomiaru rezystancji uziemienia konieczne jest zastosowanie prądu przemiennego, ponieważ przy zastosowaniu prądu stałego w miejscu styku elektrody uziemiającej z wilgotną ziemią wystąpią zjawiska polaryzacji, co znacznie zafałszuje wynik pomiaru.

Przeczytaj także w tym temacie: Pomiar rezystancji pętli uziemienia ochronnego