Mätning av jordresistans: översikt över praktiska mätmetoder

Jordning används i genomförandet av olika elprojekt. Själva begreppet “jordning” betraktas schematiskt som anslutning av en del av en elektrisk krets till jordpotential.

Jordningsslingan innehåller en ledare och en elektrod som är djupt nedgrävd i marken. En traditionell åtgärd inom elektroteknisk praxis är att mäta jordningsresistans för både nyligen idrifttagna och redan använda nät. Vi berättar hur denna viktiga åtgärd utförs.

Varför är mätningar nödvändiga?

En briljant lösning på de nedan listade problemen uppnås med ideal nollresistans i jordningskretsen:

1. Förhindra uppkomst av spänning på höljet till tekniska maskiner.
2. Uppnå en effektiv referenspotential för elektronisk utrustning.
3. Helt eliminera statiska strömmar.

Sanningen är att elektroteknisk erfarenhet visar: det är omöjligt att uppnå ett resultat på ideal noll.

Procedur för att utföra nödvändiga mätningar med hjälp av instrument för bestämning av resistans hos jordningsskenan. Sådana procedurer utförs enligt ett schema som godkänns av ledningen för den servande organisationen.

I vilket fall som helst ger den jordade elektroden något motstånd.

Den specifika storleken på resistansen bestäms av:

• elektrodens resistans vid kontaktpunkten med den ledande skenan;
• kontaktytan mellan jordelektroden och marken;
• markens struktur, som ger olika resistans.

Praxis vid mätning av jordningsslingans resistans visar att de två första faktorerna i stor utsträckning kan försummas, men under rimliga förutsättningar:

1. Jordelektroden är tillverkad av metall med hög elektrisk ledningsförmåga.
2. Elektrodens stiftkropp är noggrant rengjord och tätt placerad i marken.

Återstår den tredje faktorn – markens resistiva yta. Den ses som den huvudsakliga beräkningsdetaljen för mätning av jordningsslingans resistans.

Den beräknas med hjälp av formeln:

R = pL / A,

där: p är markens resistivitet, L är det villkorliga djupet, A är arbetsarean.

För att skydda hus/lägenhetsägare måste alla typer av kraftfull hushållsutrustning vara försedda med jordning:

Vid resistanstestning kontrolleras varje jordledning separat. Resistansen mellan jordningselementet och varje icke-strömförande del av elektrisk utrustning som kan bli spänningsförande måste vara mindre än 0,1 ohm.

Översikt över mätmetoder

Det finns flera sätt att mäta resistansen i jordningskretsen, var och en kan ganska exakt bestämma det efterfrågade värdet.

3-punktssystem för bestämning

Till exempel används ofta metoden med 3-punktsschema, baserad på potentialfallseffekten.

Grafiskt schema för det så kallade trepunktssystemet, som används ganska ofta när man behöver mäta resistansvärdet för jordningskretsen

Mätningarna utförs i tre grundläggande steg:

1. Mätning av spänning på elektrod E1 och sond E2.
2. Mätning av strömstyrka på elektrod E1 och sond E3.
3. Beräkning (med formeln R = E / I) av jordningselektrodens resistans.

För denna metod beror mätnoggrannheten logiskt på platsen för installation av sond E3. Den rekommenderas att sättas ner i marken på ett avstånd – optimalt utanför det så kallade området för effektivt elektrodmotstånd (EEM) för E1 och E2.

Mätningar enligt «62%»-tekniken

Om jordstrukturen för placering av jordningselektroden är homogen, lovar metoden «62%» för bestämning av jordningskretsens resistans god effektivitet.

Schema för mättekniken med det intressanta namnet '62%'. Namnet kommer från det optimala avståndet mellan elektroderna vid vilket ett acceptabelt resultat erhålls.

Metoden är tillämplig för scheman med en enda jordelektrod. Noggrannheten i avläsningarna beror på möjligheten att placera arbetssonderna på en rak linje i förhållande till jordelektroden.

Installationspunkter för kontrollsonder

Förenklad tvåpunktsmetod

Användningen av denna mätmetod kräver ytterligare en jordning av god kvalitet utöver den som ska undersökas. Metoden är relevant för tätbefolkade områden där det ofta inte finns möjlighet att i stor utsträckning använda hjälpande arbetslektroder.

Den förenklade mätmetoden utförs enligt ett tvåpunktsschema. Denna teknik kräver färre manövrer med utrustning och beräkningar, men noggrannheten i beräkningarna är låg.

Metoden för tvåpunktsmätning kännetecknas av att den samtidigt visar resultatet för två jordningsanordningar som är seriekopplade. Detta förklarar kraven på hög kvalitet hos den andra jordningen för att inte behöva ta hänsyn till dess resistans.

För att utföra beräkningarna mäts även resistansen av jordningsskenan. Det erhållna resultatet subtraheras från resultaten av de allmänna mätningarna.

Noggrannheten hos denna metod lämnar en del att önska jämfört med de två föregående. Här spelar avståndet mellan jordelektroden vars resistans mäts och den andra jordningen en betydande roll. Normalt används inte en sådan metod. Det är ett slags alternativ när andra mätmetoder inte kan användas.

Exakta mätningar med fyra punkter

För de flesta varianter av resistansmätning anses den mest optimala metoden, förutom 2- och 3-punktsmetoderna, vara 4-punktsmetoden. Denna mätteknik finns i instrument som 4500-seriens testare. Som namnet antyder placeras fyra arbetslektroder på arbetsplatsen i en linje med lika avstånd.

Enligt detta schema – fyrpunktsmetoden – utförs de mest noggranna mätningarna. Modern utrustning används och det finns möjlighet att utföra arbeten utan att koppla bort jordningskretsen.

Strömgeneratorn på instrumentet ansluts till de yttersta elektroderna, vilket resulterar i att en ström med känt värde flyter mellan dem. På instrumentets andra anslutningar är de två inre arbetslektroderna anslutna.

På dessa anslutningar finns spänningsfallet. Slutresultatet av mätningarna – jordningsresistansen (i ohm) – visas på instrumentets display.

Instrument från serien 4500 används ofta för att mäta beröringsspänning. Enheten genererar med hjälp av en speciell modul en liten spänning i marken – simulering av kabelskada.

Samtidigt visar instrumentets skala strömmen som flyter i jordkretsen. Avläsningen på skärmen tas som bas och multipliceras med den förväntade strömstyrkan i marken. På så sätt beräknas beröringsspänningen.

Utförande av åtgärder för kontroll av elektrisk apparatur och jordningsledningar. För arbetet används ett mätinstrument av typ 4500

Till exempel är maxvärdet för förväntad ström på skadestället 4000A. På instrumentets skärm visas värdet 0,100. Då blir beröringsspänningen 400V (4000*0,100).

Mätning med instrumentet S.A6415 (6410, 6412, 6415)

Det unika med denna metod är möjligheten att utföra mätningar utan att koppla bort jordkretsen. Här bör också den fördelaktiga sidan framhävas: att mäta det totala motståndet för jordningsanordningen är tillåtet genom att inkludera den resistiva komponenten av alla anslutningar i jordkretsen.

Arbetsprincipen är ungefär följande:

1. Ström skapas i kretsen med en speciell transformator.
2. Ström flyter i den bildade slingan.
3. Med hjälp av en synkron detektor registreras mätsignalen.
4. Den erhållna signalen omvandlas av ADC.
5. Resultatet visas på LCD-skärmen.

Enheten är utrustad med en modul (selektiv förstärkare) som effektivt renar den användbara signalen från olika störningar – lågfrekvent och högfrekvent brus. I klämmans sammanfogade tillstånd bildas en exciterad slinga som omsluter jordledaren.

Instruktion för mätning med instrumentet S.A6415

Arbetsgången vid användning av instrument från serien S.A6415 beskrivs tydligt i instruktionen som medföljer denna unika enhet.

Ett unikt mätinstrument – klämmor, som relativt enkelt och lätt gör det möjligt att mäta resistansen hos jordslingan under olika förhållanden.

Till exempel finns det behov av att utföra jordresistansmätningar på någon elektrisk modul (transformator, elmätare, etc.).

Arbetsgång:

1. Öppna åtkomst till jordningsskenan genom att ta bort skyddskåpan.
2. Ta tag i jordledaren (skenan eller direkt elektroden) med klämmorna.
3. Välj mätläge 'A' (strömmätning).

Instrumentets maximala ström är 30A, så om detta värde överskrids får mätning inte utföras. Ta bort instrumentet och försök igen vid en annan punkt.

Processen för att utföra mätningar med mätinstrument av typ S.A6415 och 3770. Mätresultaten registreras i en tabell och jämförs vid nästa underhåll.

När det uppmätta strömvärdet på skalan ligger inom det tillåtna intervallet kan man fortsätta arbetet genom att vrida om instrumentet till mätning av resistans «?».

Resultatet som visas på displayen visar det totala resistansvärdet, inklusive:

• elektroden och jordningsskenan;
• kontakten mellan neutralledaren och jordningselektroden;
• kontakten i förbindningarna på ledningen mellan neutralledaren och jordningselektroden.

När man arbetar med tången bör man tänka på: för höga avläsningar av jordningsresistansen beror vanligtvis på dålig kontakt mellan jordningselektroden och marken.

En annan orsak till hög resistans kan vara en avbruten strömförande skena. Höga resistansvärden vid anslutningspunkter (skarvningar) av ledare kan också påverka instrumentets avläsningar.

Allmänna rekommendationer för mätning av USG

Innan man bygger en jordningskrets, till exempel för en gaspanna, bör man få exakt information om vilken typ av mark som jordningselektroden ska placeras i. Ofta föreslås att man använder befintliga tabeller för att bestämma värdena på markens “p”.

Men detta alternativ med tabeller ger endast ungefärliga data. Därför bör man inte lita på dem. De verkliga resistansvärdena för marken kan skilja sig markant.

Alternativ #1: enskiktad jord

Om marken har en homogen sammansättning mäts dess resistivitet med metoden 'provnings-elektrod'.

Strukturen hos homogen mark. Under sådana förhållanden är det mycket enklare att mäta och beräkna resistansen än att göra samma arbete på flerskiktad mark.

Metoden innebär att man utför en viss procedur i två steg:

1. Man tar en stavformad kontrollsond med en längd något större än det planerade nedläggningsdjupet.
2. Man sänker sonden vertikalt ner i marken till det planerade nedläggningsdjupet.
3. Den ände som sticker upp ovanför markytan används för att mäta spridningsresistansen (Rr).
4. Man bestämmer jordresistiviteten med formeln p = Rr * Ψ.

Det är önskvärt att utföra proceduren flera gånger på olika punkter på arbetsplatsen. Alternativa mätningar hjälper till att uppnå noggranna resultat vid mätning av markresistansen.

Alternativ #2: flerskiktad jord

För en sådan situation utförs mätningen av jordresistivitet med metoden stegvis sondering. Det vill säga kontrollsonden sänks ner till arbetsdjupet i steg och vid varje stegs läge utförs mätningar av resistivitet. Beräkning av den genomsnittliga jordresistiviteten görs med formler för varje enskild mätning.

Flerskiktad mark. Under sådana förhållanden måste man beräkna resistansen för varje enskilt lager. Beräkningar för flerskiktad mark kräver mer arbete.

Därefter, baserat på områdets klimatförhållanden, tas värden för säsongsvariationer fram. På detta (ganska komplicerade) sätt får man beräknade USG-värden för de övre skikten. De underliggande skikten anses inte vara säsongsbetonade och därför begränsas beräkningen av dem till en något förenklad mätning och beräkning.

Krav på utförande av arbeten

Arbeten av detta slag utförs givetvis av kvalificerad personal som representerar specialiserade organisationer. Till exempel ansvarar kommunala tjänster vanligtvis för driften av elcentraler i bostadshus. Att utföra några mätningar på dessa punkter är endast tillåtet genom att kontakta dessa tjänster.

Elektriska kretsar klassificeras som farliga system. Även om kommunikationer inom bostadssektorn är konstruerade för spänningar under 1000V är denna spänning dödlig för människor. Alla nödvändiga säkerhetsåtgärder måste vidtas vid hantering av elektrisk utrustning. Sådana åtgärder är ofta helt okända för lekmän.

Om detaljerna kring konstruktion av jordning för badkar i en stadslägenhet informerar följande artikel, som innehåller regler och en guide för arbetets utförande.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Utförande av mätningar i praktiken med instrument:

Utförande av arbeten relaterade till kontroll av jordningsmotstånd är obligatoriskt, oavsett elschemats komplexitet och objektets kategori där elektrisk utrustning installeras eller redan är installerad och i drift. Många specialiserade organisationer är redo att erbjuda sådana tjänster.

Lämna gärna kommentarer i blocket nedan. Det är inte uteslutet att du känner till en enkel och effektiv metod för att mäta jordningskretsars motstånd som inte nämns i artikeln. Ställ frågor, dela användbar information och foton om ämnet.