Bezpieczeństwo przede wszystkim –każdy monter, konserwator czy majsterkowicz zgodzi się z tym stwierdzeniem. Projektując instalację elektryczną lub urządzenia zasilane napięciem sieciowym warto mieć na uwadze na dwa terminy – rezystancję uziemienia oraz rezystancję izolacji. Jeśli chcemy, aby instalacje elektryczne, bądź urządzenia były bezpieczne dla użytkowników, musimy stosować się do pewnych zasad związanych ze wspomnianymi wcześniej zagadnieniami.
Rezystancja uziemienia – prawidłowe uziemienie zwiększa bezpieczeństwo
Odpowiednie uziemienie w sieciach elektroenergetycznych jest jednym z podstawowych elementów bezpiecznego przesyłu i użytkowania energii elektrycznej. Dodatkowo wpływa również na skuteczność działania ochron przeciwporażeniowych, przeciwprzepięciowych i odgromowych.Bez skutecznego systemu uziemienia możemy narazić się na ryzyko porażenia prądem, nie wspominając możliwym uszkodzeniu sprzętu. Jeśli prąd zwarcia nie ma odpowiedniej ścieżki, którą może odpłynąć, znajdzie inną drogę, prowadzącą przez podłączone do sieci urządzenia lub, w skrajnych przypadkach, człowieka.
Pomiary rezystancji uziemienia wykonywane są w celu sprawdzenia stanu technicznego instalacji. Do jego przeprowadzenia wymagane są specjalistyczne narzędzia i urządzenia.
Rodzaje uziemień
Uziemienie jest połączeniem między instalacją elektryczną lub urządzeniem z podłożem, inaczej nazywane jest również uziomem. Ze względu na swoje zadanie możemy wyróżnić trzy typy uziemień: ochronne, robocze i odgromowe (funkcjonalne). Ponadto, uziemienie może być sztuczne lub naturalne. Uziomy naturalne to między innymi: rury wodociągowe, metalowe elementy zbrojeń czy inne elementy budynku. Uziemieniem sztucznym może być dowolny element metalowy: linka, pręt, drut, który zostanie umieszczony w ziemi. Należy pamiętać, aby metalowe elementy, które mają kontakt z podłożem pokryć specjalną przewodzącą powłoką antykorozyjną. Uziomy możemy umieścić w ziemi na dwa sposoby – pionowo lub poziomo, to również jest jeden z parametrów określających tego rodzaju konstrukcje. Uziemienia mogą występować w postaci jednego metalowego elementu, wówczas nazywamy je uziemieniem skupionym lub wielu elementów ułożonych w odpowiedniej konfiguracji (uziomy otokowe, kratowe, promieniowe).
Co wpływa na jakość uziemienia?
Rezystancja uziemienia zależy głównie od jednego parametru – rezystywności gruntu. Oczywistym jest, że uziemienie wykonywane na podłożu leśnym (piaszczystym) będzie wymagać znacznie więcej pracy niż na gruncie podmokłym. Dlatego projektując uziomy, warto jest wcześniej wykonać pomiary rezystywności gruntu.
Prawidłowo wykonane uziemienie powinno charakteryzować się:
- jak najniższą wartością rezystancji,
- jak najmniejszą zmiennością rezystancji w czasie,
- maksymalną odpornością elementów uziomu na korozję.
Czynników wpływających na jakość uziemienia jest wiele, jednak najważniejszymi są:
Prądy błądzące (o częstotliwości sieciowej oraz jej harmoniczne)
Prądy błądzące to główny czynnik powodujący błędy pomiarów. W ich trakcie wskazane jest zastosowanie prądu o częstotliwości i harmonicznej jak najbardziej zbliżonej do parametrów sieciowych, ale nie takich samych. W praktyce spełnienie tego warunku jest bardzo trudne, dlatego warto jest wyposażyć się w miernik, który pozwala eliminować błędy wynikające z prądów błądzących.
Rezystancja elektrod pomocniczych
Elektrody miernika, podobnie jak prądy błądzące, mogą wpłynąć na wyniki pomiaru. Im ich rezystancja jest większa, tym większy będzie wynik pomiaru. W praktyce osoby wykonujące pomiar powinny znać wartość rezystancji elektrod i ją zniwelować poprzez wbicie elektrod głębiej lub zwilżenie gruntu. Warto zauważyć, że dobrej jakości mierniki automatycznie uwzględniają i niwelują rezystancję elektrod.
Typ i nawilgocenie gruntu
Tak jak już wcześniej zostało wspomniane, na wynik pomiaru dość duży wpływ ma typ gruntu. Tereny podmokłe będą charakteryzować się znacznie mniejszą rezystancją niż np. grunty leśne. Poza tym pomiary nie powinny być wykonywane po deszczu, wówczas woda, która wsiąkła w grunt spowoduje dość spore zafałszowanie pomiaru.
Metody pomiaru rezystancji uziemienia
Metody pomiaru rezystancji uziemienia możemy podzielić na kilka typów:
- metodą techniczną,
- metodą techniczną z wykorzystaniem cęgów dla pomiaru uziemień wielokrotnych,
- metodą dwucęgową dla pomiarów bez elektrod pomocniczych,
- metodą udarową.
Ponadto istnieje kilka metod pomiaru:
- metoda 2-przewodowa (2p): mierzona jest ciągłość połączeń ochronnych i wyrównawczych,
- metoda 3-przewodowa (3p) – rezystancja jest mierzona metodą techniczną,
- metoda 4-przewodowa (4p) – eliminuje wpływ przewodu łączącego miernik z uziemieniem na wynik pomiaru,
- metoda 3p z cęgami – umożliwia pomiar rezystancji uziemień wielokrotnych bez rozłączania złącza kontrolnego,
- metoda dwucęgowa – umożliwia pomiar rezystancji uziemień bez elektrod pomocniczych.
Do pomiaru rezystancji uziemienia najczęściej wykorzystywana jest metoda 3p, nazywana również metodą spadku potencjału. Polega ona na umieszczeniu sondy prądowej w określonej odległości od badanego uziemienia, a w połowie odległości umieszczane są sondy napięciowe. Ważne jest, aby uziom oraz sondy umieszczone były w linii prostej. Podczas pomiaru mierzony jest spadek napięcia na uziemieniu oraz przepływający przez nie prąd. Rezystancja wyliczana jest z prawa Ohma. Dla uziemień punktowych napięcie szybko maleje wraz ze wzrostem odległości między uziomem a elektrodami.
Rezystancja izolacji
Drugim parametrem, który musimy wziąć pod uwagę chcąc bezpiecznie korzystać z urządzeń i instalacji elektrycznych jest rezystancja izolacji. Jeśli izolacja przewodu, niezależnie gdzie on się znajduje, ulegnie uszkodzeniu, może to doprowadzić do zwarcia i uszkodzenia urządzenia, a w najgorszych przypadkach, jeśli użytkownik dotknie odsłoniętego przewodu, także do porażenia.
Systematyczne wykonywanie badań i kontroli stanu izolacji jest niezbędne, jeśli chcemy bezpiecznie korzystać z instalacji oraz sprzętów elektrycznych. Jest to istotne zarówno w przypadku instalacji domowych, jak i przemysłowych, ponieważ każda z nich narażona jest na uszkodzenia mechaniczne oraz proces starzenia, które mogą przerwać izolację.
Na co zwrócić uwagę podczas pomiaru rezystancji izolacji?
W trakcie wykonywania pomiaru rezystancji izolacji musimy zwrócić uwagę na kilka czynników, które mogą ten pomiar zakłócić.
Wilgoć – ma niewątpliwie wpływ na pomiar rezystancji izolacji. Izolator może w różnym stopniu absorbować wilgoć, zależy to głównie od jego rodzaju. Zalecane jest, aby wykonywać pomiary przy wilgotności względnej na poziomie od 40% do 70%.
Temperatura – jest drugą wielkością, która ma wpływ na wynik pomiaru rezystancji izolacji. Rezystancja izolacji maleje wraz ze wzrostem temperatury, jednak zmiany te mają różny stopień, zależnie od rodzaju izolatora. Pomiary powinny być wykonywane w temperaturze od 10°C do 25°C.
Napięcie probiercze i czas pomiaru – na wynik pomiaru rezystancji izolacji wpływ ma również napięcie i czas trwania pomiaru. Jako że prąd upływowy nie jest proporcjonalny do napięcia w całym zakresie, rezystancja izolacji maleje na początku dość szybko, później wolniej aż do momentu stabilizacji. Natomiast, po przekroczeniu pewnej granicy napięcia charakterystycznego dla konkretnego izolatora, następuje przebicie i bardzo szybki spadek wartości rezystancji izolacji. Warto wiedzieć, że pomiary powinny być wykonywane napięciem wyższym od nominalnego, zgodnie z wymaganiami normy PN HD 60364-6:2016-07.
Pomiar rezystancji izolacji na czym polega?
Niestety do wykonania pomiaru rezystancji izolacji nie wystarczy zwykły omomierz czy multimetr. Niezbędne jest wykorzystanie wyspecjalizowanego miernika. Badania rezystancji izolacji możemy dokonać na dwa sposoby – punktowo i w funkcji czasu.
Sprawdź ofertę mierników rezystancji izolacji
Pomiar punktowy – polega na wykonaniu kilku pomiarów w różnych częściach izolacji. Po przeprowadzeniu pomiarów należy wszystkie wyniki skorygować, w zależności od temperatury. Wiele z nowoczesnych mierników pozwala zrobić to automatycznie.
Pomiar w funkcji czasu – tego rodzaju badanie jest znacznie dokładniejsze, ponieważ nie zależy od temperatury. Pomiar trwa znacznie dłużej i wykonywany jest kilkukrotnie, a z otrzymanych wyników wyznaczana jest wartość rezystancji izolacji.
Pomiar metodą techniczną – wspomnieć można także o pomiarach, które możemy wykonać megaomomierzem, czyli miernikiem z własnym źródłem napięcia probierczego lub miliamperomierzem i w tym przypadku skorzystać z napięcia sieciowego. Tego rodzaju pomiary nie są wskazane, ale jeśli chcemy je wykonać, należy pamiętać, że użyty sprzęt powinien być zgodny z europejską normą PN-EN 61557-10:2013-11.
Podsumowując, zarówno pomiar rezystancji uziemienia, jaki i pomiar rezystancji izolacji powinien być wykonywany cyklicznie, jeśli chcemy korzystać z bezpiecznej instalacji elektrycznej lub urządzenia. Tego rodzaju pomiary wymagają specjalistycznego sprzętu i powinny być wykonywane przez osoby posiadające odpowiednią wiedzę i kwalifikacje.