Jak měřit odpor zemní smyčky

Provoz jakýchkoli elektrických spotřebičů zahrnuje určitá rizika úrazu elektrickým proudem. To se vysvětluje uspořádaností toku pohybujících se nabitých částic. Částice jsou schopny procházet těmi částmi elektrického obvodu, kde je odpor minimální. Nejúčinnějším řešením problému elektrické bezpečnosti je uzemnění. Stupeň ochrany pomocí uzemnění je zcela určen hodnotou jeho odporu, který je zase ovlivněn mnoha dalšími faktory.

Provoz jakýchkoli elektrických spotřebičů zahrnuje určitá rizika úrazu elektrickým proudem. To se vysvětluje uspořádaností toku pohybujících se nabitých částic. Částice jsou schopny procházet těmi částmi elektrického obvodu, kde je odpor minimální. Nejúčinnějším řešením problému elektrické bezpečnosti je uzemnění. Stupeň ochrany pomocí uzemnění je zcela určen hodnotou jeho odporu, který je zase ovlivněn mnoha dalšími faktory.

Pro bezpečné používání elektrického zdroje je tedy důležité nejen správně nainstalovat elektrický spotřebič, ale také dodržovat všechny požadavky regulační dokumentace. Jako nedílná součást ochrany elektrického zařízení vyžaduje uzemňovací systém periodické sledování celkového technického stavu.

Zkoušky uzemnění: metody a výsledky

Pro bezpečný a efektivní provoz uzemňovacího systému je nutné pravidelně kontrolovat, zda systém vyhovuje aktuálním distribučním normám. Postup provádějí výhradně specializovaní pracovníci za účelem potvrzení/zajištění správné instalace uzemnění na místě nebo zjištění případných úniků proudu. Zkušební činnosti se provádějí jak v soukromých domech, tak v podnicích, jejichž činnost zahrnuje spouštění a používání elektrických generátorů, jakož i vysoce výkonných pohonných systémů.

V současné době se provádějí dva typy měření:

• Převzetí a dodání – jsou prováděny ihned po instalaci, seřízení a připojení elektroinstalace. Před zahájením postupu měření se zjišťuje stupeň připravenosti obvodu absorbovat elektrický proud a také soulad parametrů uzemnění se stanovenými normami elektrické ochrany.
• Periodická měření – provádějí se po určité době za účelem kontroly zemní smyčky, aby se zajistilo zachování jejích charakteristik. Specialisté tak kontrolují již použité úseky elektrické sítě, zatímco síť je dočasně osvobozena od spotřebitelů.

Měřící nástroje

Pro měření hodnot odporu se používá ohmmetr. Jednou z hlavních charakteristik zařízení je extrémně nízký koeficient proudové vodivosti na vstupu. Rozsah měření je také malý: 1–1000 Ohm.

K provádění měření doma se používají zařízení různých modelů. M416 je však nejoblíbenější. Zařízení měří odpor ve čtyřech rozsazích (0-10 Ohm, 0,5-50 Ohm, 2-200 Ohm, 100-1000 Ohm) a funguje na AA baterie.

Dalším oblíbeným modelem ohmmetru je F4103, používaný v průmyslovém prostředí. Zařízení má větší počet měřicích rozsahů a vyšší vstupní odpor. Výhodou použití zařízení je schopnost pracovat s širokým rozsahem signálu včetně stejnosměrného/pulzujícího proudu a střídavého proudu, jehož frekvence je 300 Hz. Tento ohmmetr lze také použít pro změny teploty od -25 do 60 stupňů Celsia.

Postup měření

• Pro rozvodny a rozvodny s napětím do 1000 V;
• Pro systémy elektrického vedení přenášející napětí do 1000 V;
• Pro průmyslové elektroinstalace s maximálním povoleným napětím do 1000 V.

Rezistence a ovlivňující faktory

Velikost odporu závisí na následujících faktorech:

• Materiál. Některé materiály mají atomovou strukturu, která zvyšuje počet volných elektronů. Pod vlivem magnetického pole nebo při připojení k jakémukoli zdroji energie jsou takové materiály schopny vést elektrický proud. Nejznámější z nich jsou kovy. Když proud nepřekročí přípustné hodnoty, bude vodivost materiálu prakticky nulová. Když jsou však tyto hodnoty překročeny, zvyšuje se pravděpodobnost poruch a výsledné uhlíkové usazeniny budou působit jako vodič. Na základě toho lze jako hlavní materiál při instalaci uzemnění použít pouze zástupce této skupiny, aby byly zajištěny minimální hodnoty odporu.
• Teplota. Tento indikátor udává rychlost pohybu elektronů ve struktuře materiálu. Vodiče jsou schopny lépe vést náboj, pokud je teplota nižší. Za podmínky inverzního vztahu se odpor snižuje přímo úměrně se zvýšením teploty.
• Přítomnost různých nečistot. Nejoblíbenějším materiálem pro výrobu vodičů je měď. Dříve se však pro tyto účely používal hliník – takové dráty se rychle přehřívaly, což vedlo k jejich roztavení. Za nejlepší vodič je považován chemicky čistý kov. Současně je při výpočtu odporu důležité vzít v úvahu přítomnost nečistot v kovu – obvykle se vyznačují poměrně vysokými hodnotami odporu.

V dnešní době se pro uzemnění doporučuje použití měděných obvodů s velkým průřezem. Kvůli vysokým nákladům na taková řešení však byly schváleny normy upravující minimální práh uzemnění, který by neměl být překročen, aby bylo zajištěno, že obvod plní svou funkci při zvyšování zátěže, to znamená odvádění vstupního náboje do zemi.

Výpočtové vzorce

Úroveň zemního odporu uvnitř jedné vertikální zemnící elektrody se vypočítá:

• ρ – hodnota udávající odpor půdy ve vztahu ke stanovené jednotce délky (Ohm*m);
• L je délka zemnící elektrody (měřeno v metrech);
• d je šířka zemnící elektrody (také měřená v metrech);
• T je hodnota vzdálenosti od povrchu země ke středu zemní elektrody (v metrech).

Při použití možnosti elektrolytického uzemnění s jednou horizontální elektrodou se pro výpočet úrovně odporu použije vzorec:

• ρ — koeficient odporu půdy ve vztahu ke stanovené jednotce délky (Ohm*m);
• L je délka uzemňovacího prvku (v metrech);
• d je šířka zemnící elektrody (v metrech);
• T – označení vzdálenosti mezi povrchem půdy a středem zemní elektrody (v metrech);
• C je hodnota obsahu elektrolytu v půdě obklopující zemnící elektrodu.

Poslední z těchto hodnot se může pohybovat v rozmezí 0.5-0.05 a časem klesat v důsledku postupného pronikání do okolní půdy a zvyšování koncentrace v ní.

Parametr ρ (Ohm*m) udává stupeň elektrické vodivosti půdy jako vodiče nebo jak rychle se šíří elektrický proud ze zemní elektrody v takovém prostředí. V důsledku toho je tato hodnota proměnná a závisí na složení půdy, hustotě a podmíněné velikosti částic, koncentraci chemických prvků v půdě, úrovni vlhkosti a teploty.

Shrnout

Uzemnění je jednou z nejdůležitějších součástí každé elektrické sítě, která poskytuje ochranu osobě před úrazem elektrickým proudem, rázovými vlnami nebo bleskem, pokud zasáhne jakoukoli část obvodu. Úroveň odporu zase ovlivňuje rozsah pravděpodobného poškození způsobeného elektrickým šokem: čím nižší je odpor, tím více proudu bude svedeno do země. To znamená, že riziko úrazu elektrickým proudem nebo poškození elektrického pracovního zařízení je minimalizováno.

Podle norem pro sledování bezpečného používání elektrické energie v domácím a průmyslovém prostředí je kvalita a funkce okruhu kontrolována při plné zátěži. Měření provádějí specializovaní specialisté po uvedení obvodu do provozu nebo periodicky během jeho používání. Četnost takových kontrol je dána zátěží konkrétní sítě a účely, pro které byl okruh vytvořen.

Existuje několik způsobů, jak zvýšit účinnost a kvalitu uzemnění, jejichž výběr závisí na konfiguraci elektrického vodiče použitého v obvodu. Zde je důležité maximalizovat plochu, nad kterou je zemní smyčka v přímém kontaktu se zemí. Pro tyto účely lze použít buď jeden nebo více vodičů, vzájemně propojených sériově nebo paralelně.