uziemienia, automatyka i programowanie, elektryka i automatyka

Jakość uziemień w istotny sposób wpływa na bezpieczeństwo użytkowania instalacji i urządzeń elektrycznych, a zwłaszcza na skuteczność ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym i ochrony odgromowej. Uziemienia pełnią też inne funkcje związane z bezpieczeństwem, np. służą do odprowadzania ładunków elektrycznych w obiektach zagrożonych wybuchem (np. w stacjach benzynowych). W celu sprawdzenia instalacji elektrycznych i spełnienia wymagań dotyczących ochrony przed porażeniem należy wykonać pomiary rezystancji uziemienia. Rezystancja ta pozwala określić wartość napięcia dotykowego, jakie może powstać między różnymi częściami przewodzącymi na przewodzie ochronnym. Konieczność pomiaru rezystywności gruntu i rezystancji uziemienia występuje już na etapie projektowania i wykonywania instalacji.

System uziemień musi również podlegać okresowym sprawdzeniom w trakcie eksploatacji w celu upewnienia się czy korozja lub zmiany w rezystywności gruntu znacząco nie wpłynęły na jego parametry. Sieć uziemień może nie ujawniać swojej niesprawności dopóty, dopóki nie wystąpi przebicie i w efekcie niebezpieczna sytuacja. Do pomiaru rezystancji uziemień najczęściej stosuje się metodę techniczną. Mierzone jest napięcie występujące na zaciskach przyrządu po wymuszeniu prądu pomiarowego, a następnie miernik wylicza wartość rezystancji. Przy pomiarach pojedynczych uziemień stosuje się najczęściej trzybiegunową metodę spadku potencjału. Polega ona na wbiciu elektrod pomiarowych w grunt w pobliżu mierzonego uziemienia i wymuszeniu przepływu prądu w obwodzie: miernik-badane uziemienie-elektroda prądowa-miernik. Odległości pomiędzy elektrodami powinny być możliwie duże; elektroda prądowa powinna znajdować się przynajmniej w odległości 10-krotnie większej od fizycznej długości mierzonego uziemienia, w praktyce przyjmuje się odległość ok. 40 m pomiędzy badanym uziomem a elektrodą prądową. Elektrodę napięciową umieszcza się pomiędzy mierzonym uziomem a elektrodą prądową w obszarze tzw. zerowego potencjału. Z praktyki wynika, iż rozmieszczenie elektrod pomiarowych powinno zawierać się w stosunku 61,8% (odległość od uziomu elektrody napięciowej w stosunku do elektrody prądowej, tzw. reguła 61,8%, która faktycznie stanowi szczególny przypadek metody spadku potencjału). Mierzy się wartość przepływającego prądu i napięcie pomiędzy mierzonym uziemieniem a elektrodą napięciową. Wymuszany prąd powinien mieć częstotliwość, która pozwala uniknąć interferencji i zakłóceń od obecnych w gruncie prądów o częstotliwości 50 Hz i ich harmonicznych.

Jednak zbyt wysoki poziom zakłóceń może wpłynąć negatywnie na dokładność pomiarów, dlatego też bardziej zaawansowane mierniki, jak MRU-100 i MRU-101, przed rozpoczęciem pomiaru kontrolują i Sygnalizują wielkość napięć zakłócających.

Inną przyczyną znacznych błędów pomiarowych jest zbyt duża rezystancja sond pomiarowych (prądowej lub napięciowej).
Te wartości powinny być również mierzone (umożliwiają to mierniki serii MRU), gdyż mogą zostać wykorzystane do skorygowania sposobu wbicia elektrod lub oszacowania błędu wyniku pomiaru.

Pomiary uziemień wielokrotnych można wykonywać metodą opisaną wyżej, odłączając kolejne uziomy na czas pomiaru. Ponieważ jest to bardzo uciążliwe, mierniki wyposażone w cęgi mają możliwość wykonania pomiaru bez rozłączania mierzonego systemu uziemień. Przy tej metodzie elektrody prądowa i napięciowa są rozmieszczane podobnie jak przy metodzie trzybiegunowej, lecz prąd jest mierzony za pomocą cęgów zapiętych na badanym uziemieniu. Miernik wylicza rezystancję znając tę część prądu,która przepływa przez badany uziom, ignorując prąd przepływający przez sąsiednie uziomy. Metody pomiarowej z cęgami nie można jednak stosować w tych systemach wielokrotnych, w których poszczególne uziomy są połączone ze sobą pod ziemią.

Pomiar rezystywności gruntu odbywa się przy użyciu czterech elektrod, rozmieszczonych liniowo w równych odległościach (metoda Wennera). Wyznaczenie wartości rezystywności gruntu wymaga zmierzenia rezystancji i wyliczenia z uwzględnieniem odległości pomiędzy elektrodami. Nowoczesne mierniki umożliwiają wprowadzenie odległości pomiędzy elektrodami i wszelkie obliczenia są wykonywane automatycznie. Miernik wyświetli zarówno wartość rezystancji sond pomiarowych (w Ω) jak i rezystywności gruntu (w Ωm).