DET14C i DET24C Cęgowe mierniki rezystancji uziemienia, Megger

• Częstotliwość pomiaru 1390 Hz

Ustawienia alarmu

Pomiar prądu (RMS)

Wartość rezystancji uziemienia jest jednym z parametrów decydujących o bezpieczeństwie systemu elektroenergetycznego. W artykule opisano najnowsze cęgowe mierniki rezystancji uziemienia brytyjskiej firmy Megger Limited. Charakterystykę mierników uzupełniono opisem metody pomiarowej rezystancji uziemienia bez rozłączania poszczególnych zwodów systemu i bez wbijania sond pomocniczych.

Mierniki Megger DET14C oraz DET24C stanowią najnowszą generację cęgowych mierników rezystancji uziemienia. Przyrządy zaopatrzono w uchwyt szczękowy o specjalnej konstrukcji w kształcie elipsy (rys.2), który ułatwia dostęp do kabli oraz płaskowników systemu uziemienia. Szczęki mogą obejmować kable o średnicy do 37mm oraz płaskowniki o szerokości do 50mm. Specjalny mechanizm otwierana szczęk (rys.3) wymaga użycia niedużej siły. Obecność płaskich powierzchni w miejscu otwierania rdzenia szczęk zapobiega gromadzeniu brudu co zwiększa niezawodność w porównaniu z urządzeniami wyposażonymi w uchwyt z zazębiającymi się powierzchniami (rys.4). Gromadzące się zanieczyszczenia powodują zagięcia blaszek rdzenia uniemożliwiając prawidłowe zamykanie szczęk. Najnowsze mierniki uziemień mają większą dokładność pomiaru oraz kilkakrotnie dłuższą żywotność baterii zasilającej w porównaniu z ich poprzednikami. Mierniki wyposażono w funkcję autokalibracji, która automatycznie weryfikuje sprawność urządzeń, funkcję automatycznej zmiany zakresów oraz filtr zwiększający odporność na zakłócenia w warunkach obecności zewnętrznego szumu elektrycznego. Przyrządami można posługiwać się w słabo oświetlonych miejscach dzięki funkcji podświetlania wyświetlacza. Przyrządy posiadają akustyczną sygnalizację załączonej funkcji zamrożenia wskazań na wyświetlaczu HOLD. Zakres pomiarowy rezystancji uziemienia wynosi od 0,05Ohm do 1500Ohm, a maksymalna rozdzielczość pomiaru 0,01Ohm. Mierniki wyposażono w funkcję pomiaru rzeczywistej wartości skutecznej prądu odkształconego True RMS (do wartości współczynnika szczytu 5) w zakresie od 0,5mA do 35AAC. Pozwala to operatorowi kontrolować wartość prądu płynącego w przewodzie uziemienia, a tym samym zapobiegać niebezpiecznym sytuacjom związanym z przerywaniem obwodu i powstawaniem łuku elektrycznego. Użytkownik może programować wartości graniczne rezystancji (próg górny i dolny w zakresie od 1Ohm do 1500Ohm z krokiem 1Ohm), przekroczenie których sygnalizowane jest akustycznie.

Miernik Megger DET14C wyposażono w pamięć 256 wyników pomiarów w celu ich późniejszego przeglądania na ekranie przyrządu, natomiast Megger DET24C w pamięć 2000 wyników oraz w interfejs komunikacyjny IrDA-USB do współpracy z komputerem. Każdy wynik pomiaru zapisany w pamięci posiada znacznik daty i czasu rzeczywistego.

Metoda pomiaru dwoma cęgami bez wbijania sond pomocniczych
Metodę pomiaru rezystancji uziemienia cęgami bez wbijania sond stosuje się wówczas, jeżeli wymagana jest szybka lokalizacja problemu w systemie uziemienia. Główną zaletą metody jest bardzo prosta konfiguracja układu pomiarowego, która nie wymaga wbijania sond pomocniczych oraz separowania poszczególnych zwodów od systemu uziemienia. Zawsze jednak pomiary wykonane tą metodą traktuje się jako wstępne. Jeżeli wynik pomiaru odbiega od normy należy potwierdzić diagnozę przyrządem mierzącym metodą trójprzewodową. Postępując w ten sposób zwiększa się efektywność sprawdzania i zachowuje wymaganą dokładność wyników. Metoda pomiaru cęgami oparta jest na prawie Ohma. Sygnał pomiarowy doprowadzany jest do układu pomiarowego przez sondę prądową, natomiast sondą odbiorczą (napięciową) mierzone jest napięcie w układzie. Pętla, w której płynie prąd pomiarowy musi być zamknięta. Mierzona jest rezystancja całej pętli, na którą oprócz rezystancji przejścia do ziemi badanej elektrody składa się także równoległe połączenie rezystancji pozostałych elektrod w systemie uziemienia, rezystancja przewodów i połączeń w systemie uziemienia (rys.5). O ile w metodzie trójprzewodowej mierzona jest tylko rezystancja przejścia do ziemi badanej elektrody, o tyle w metodzie cęgowej bez wbijania sond uwzględniane są wszystkie okoliczności, które mają wpływ na rezystancję ścieżki, którą prąd płynie do ziemi w czasie zwarcia np. niepewne połączenie z elektrodą lub duża rezystancja przewodów połączeniowych. Im więcej jest ścieżek powrotnych dla prądu pomiarowego (zwodów w systemie), tym mniejszy jest błąd pomiaru wynikający z metody. Przyrząd zapina się na badanej elektrodzie o rezystancji przejścia do ziemi Rx. Prąd pomiarowy płynie przez rezystancję Rx, a następnie dzieli się między rezystancje pozostałych elektrod, aby przez grunt zamknąć pętlę. Rezystancję pętli można obliczyć z równania:
Rpętli=Rx+(1/(1/R1+1/R2+1/R3 … +1/Rn))
W systemie składającym się z 5 elektrod (rys.6) z rzeczywistą rezystancją przejścia do ziemi poszczególnych elektrod 10Ohm, zmierzona rezystancja pętli wyniesie Rpętli=10+2,5=12,5Ohm, a dodatkowy, zawsze dodatni, błąd związany z metodą pomiaru – 2,5Ohm. W przypadku 50 elektrod ten błąd wyniesie zaledwie 0,2Ohm. Warunkiem stosowania tej metody pomiarowej jest dobra znajomość systemu uziemienia. Nawet w przypadku nieskomplikowanego systemu uziemienia można popełnić błąd i niewłaściwie skonfigurować układ pomiarowy.

Specyfika pomiaru dwoma cęgami bez wbijania sond pomocniczych
Z tej metody pomiarowej można korzystać wyłącznie w przypadku dużych systemów uziemień opartych na wielu zwodach połączonych równolegle. Natomiast nie jest ona przydatna wówczas, kiedy mamy do czynienia z jednoelektrodowymi uziomami, gdyż w takiej sytuacji pętla dla przepływu prądu pomiarowego nie zamyka się. Z tego powodu z metody cęgowej nie korzysta się przy sprawdzaniu lub odbiorach poszczególnych elektrod w trakcie budowy systemu uziemienia. Poza tym, nie można z niej korzystać również wówczas, kiedy istnieje alternatywna, w stosunku do gruntu, ścieżka powrotu o małej rezystancji. Taka sytuacja występuje np. w przypadku podstacji lub masztów sieci komórkowych (rys.7). Prąd pomiarowy może płynąć przez pierścień (otok) w gruncie, a nie przez grunt. W tym przypadku, wynik uzyskany cęgowym miernikiem uziemienia nie będzie świadczył o jakości badanego systemu uziemienia – będzie rezystancją pętli utworzonej przez elementy systemu uziemienia. Operator musi również uwzględniać takie sytuacje, kiedy część systemu uziemienia znajduje się w obszarze oddziaływania badanego zwodu. W takich przypadkach wynik pomiaru zwodu będzie mniejszy od rzeczywistej wartości. W tej metodzie, ze względu na ograniczenia związane z praktycznym wykorzystaniem cęgów (wymiary), sygnał pomiarowy ma dużą częstotliwość. Takie rozwiązanie jest mniej reprezentatywne niż w przypadku przyrządów korzystających z trójprzewodowej metody pomiaru lub metody ART (metoda cęgowa pomiaru z jednoczesnym użyciem sond pomocniczych), które pracują na częstotliwości bliskiej 100Hz. Ponadto przyrządy te są czułe na zakłócenia pochodzące od znajdujących się w pobliżu urządzeń elektrycznych. Tym czym różni metodę cęgową od trójprzewodowej metody pomiaru oraz metody ART jest również to, że nie ma możliwości weryfikacji uzyskanych wyników np. tak jak w metodzie trójprzewodowej lub ART poprzez zwiększenie odległości między sondami pomocniczymi.

Podsumowanie:

Mierniki cęgowe Megger DET14C oraz Megger DET24C są przeznaczone do pomiaru systemów uziemień bez odłączenia poszczególnych zwodów od systemu oraz bez odłączania systemu uziemienia od sieci elektroenergetycznej w różnych sytuacjach takich jak instalacje w budynkach, słupy linii energetycznych i maszty nadajników radiowych. Ponadto, mogą one być wykorzystane do kontroli i weryfikacji ochrony systemów piorunochronowych i dowolnych instalacji, gdzie można wygenerować przepływ prądu w pętli.

Mierniki umieszczono w obudowie z tworzywa ABS ze stopniem szczelności IP30. Mogą być użytkowane w szerokim zakresie temperatur pracy od –20 stopni C do +50 stopni C. Zestaw akcesoriów, w które zostały wyposażone przyrządy jest konsekwencją przyjętego założenia, iż mierniki będą pracować w trudnych warunkach przemysłowych i środowiskowych. Przyszły użytkownik wraz z przyrządem otrzymuje solidną walizkę z tworzywa, z wytłoczonymi stanowiskami do przechowywania miernika oraz z miejscem do przechowywania instrukcji obsługi, certyfikatów itp., instrukcję obsługi w języku polskim i angielskim, ramkę do kalibracji, interfejs komunikacyjny (tylko DET24C) oraz 12-miesięczną gwarancję. Urządzenia odpowiadają obecnym wymaganiom prawodawstwa Unii Europejskiej i zostały oznaczone symbolem zgodności CE.