Měření zemního odporu zemniče dvojími kleštěmi, resp. kombinovaným přístrojem

Na celém světě není nic tak běžného nebo hojně dostupného jako zemská půda. Je přirozené na půdu myslet jako na něco, co je třeba obdělávat nebo co je třeba vykopat kvůli založení základů nové budovy. Půda má ale také elektrickou vlastnost – vodivost, která se prakticky každý den využívá v průmyslových závodech a veřejných službách k ochraně osob a majetku.

Jak již bylo mnohokrát zmíněno, existují různé metody měření, každá z nich má své přednosti a také své limity. Lze si připomenout ty nejčastěji diskutované a někdy neprávem opomíjené.

Měření zemních odporů metodou poklesu potenciálu a její modifikace je extrémně spolehlivé. Tato metoda je vysoce přesná a lze ji použít k testování jakýchkoliv uzemňovacích soustav. Kromě toho může obsluha přístroje kontrolovat své výsledky vícenásobným měřením při různých rozestupech zkušebních elektrod. Metoda poklesu potenciálu má však také několik nevýhod, např.:
1) Měření je velmi časově náročné z důvodů přípravy měřicích kabelů a odpojování jednotlivých zemničů od uzemňovací soustavy.
2) Zkušební elektrody musí být umístěny dostatečně daleko od měřeného systému, což nelze vlivem husté zástavby a absence půdy.

Princip měření zemního odporu, resp. impedance, zemniče dvěma kleštěmi

Metoda měření zemního odporu (pro zjednodušení nebude používán termín impedance) pomocí dvou kleští nebo kombinovaným klešťovým přístrojem je velice efektivní právě v případě husté městské zástavby, kde není možné použít zkušební elektrody. Tato klešťová metoda je založena na Ohmově zákonu (R = U I). Známé napětí se vysílací cívkou přivede na měřený obvod a přijímací cívka změří výsledný proud. Celé měření probíhá bez přímého elektrického připojení.

Obrázek 1 ukazuje jeden z mnoha praktických příkladů, kde je klešťová metoda vysoce účinná. Výsledný měřený odpor, kde R6 je aktuálně měřený zemnič, lze vypočítat podle vzorce: R_loop = R6 + (1/(1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + 1/R5)).

Pro šest podobných zemničů s odporem 10 Ω by byl odpor smyčky při měření každého zemniče: R_loop = 10 Ω + 2 Ω = 12 Ω.

Pro šedesát podobných zemničů s odporem 10 Ω pak: R_loop = 10 Ω + 0.17 Ω = 10.17 Ω.

Obr. 1. Schéma zapojení a vzorec pro výpočet zemního odporu

Výhody a limity měření zemního odporu zemniče klešťovým přístrojem

Tato metoda měření má několik hlavních výhod, ale také svoje limity. Pro správné vyhodnocení výsledku je důležité přesně porozumět tomu, co se touto metodou měří. Pak nebudou měřeny chybné nebo zavádějící hodnoty. Jedna z chybných interpretací může nastat, pokud je uzemňovací soustava kruhová – typu B. V tomto případě je místo zemního odporu měřena spojitost zemní smyčky.

Na obr. 2 je příklad aplikace, při které je třeba si uvědomit typ měřené uzemňovací soustavy. Při tomto připojení se měří spojitost, protože zkušební proud prochází uzavřenou smyčkou. Celkový zemní odpor této uzemňovací soustavy (obdobně při měření jednoduchého zemniče) by musel být klešťovou metodou měřen vůči známému uzemnění, kdy je možné nízký zemní odpor známého uzemnění zanedbat, případně výslednou hodnotu měřeného zemniče dopočítat.

Obr. 2. Uzavřená uzemňovací soustava

Výhodou klešťové metody je její rychlost a minimální pracnost. S měřením zemního odporu zemniče je také současně kontrolována spojitost celé uzemňovací soustavy a mohou tak být například odhaleny nefunkční svorky na střeše. Další současně měřená veličina je svodový proud. Jeho velikost napoví, zda uzemňovací soustava nefunguje jako vodič PEN. V elektrické instalaci může totiž dojít k uvolnění nebo přerušení vodiče PEN a uzemňovací soustava pak na sebe může nedobrovolně převzít jeho funkci. Při samotném rozpojování pak může dojít k úrazu elektrickým proudem anebo se rozpojením uzemňovací soustavy zavede nebezpečné dotykové napětí na živé části. Použitím klešťového přístroje tak obsluha získá celou řadu dalších informací, které nejsou k dispozici při zkoušce metodou poklesu potenciálu.

Přístroje pro měření zemního odporu zemniče dvojími kleštěmi, resp. kombinovaným přístrojem

K samotnému měření je možné použít sdružený revizní přístroj MFT1835 nebo nový model sdruženého testeru MFT1845 (obr. 3). Oba tyto modely umožňují kromě měření zemního odporu pomocí zkušebních elektrod (dvoupólové měření vůči známému uzemnění, třípólové měření, třípólové s jedněmi kleštěmi bez odpojení zemniče) také připojení proudových a napěťových kleští.

Ještě efektivnější je tester DET14C (obr. 4), resp. DET24C od Megger. Tyto modely sdružují proudovou a napěťovou cívku do jednoho přístroje a ještě více usnadňují práci díky absenci připojovacích kabelů. Unikátnost těchto dvou modelů DET_C je rozměr jejich kleští a další pokročilé funkce. Eliptický tvar kleští o vnitřním rozměru 39 × 55 mm zlepšuje přístup k zemnicím páskům až do 50 mm, díky čemuž jsou tyto testery vhodné pro použití v elektrárnách a rozvodnách při měření páskových zemničů. Úzký profil čelistí umožňuje měření i v místech s omezeným prostorem. Modely DET_C měří také svodový proud od 0,5 mA do 35 A, který je měřen z důvodu ochrany před úrazem elektrickým proudem, jak bylo popsáno dříve. Tyto klešťové testery Megger také vynikají stabilitou naměřeného výsledku i v místech rušivých signálů, které jsou v průběhu měření odfiltrovány a nezkreslují naměřený výsledek.

Obr. 4. Klešťový revizní přístroj pro měření zemního odporu a spojitosti smyčky DET14C

Univerzální pokročilý tester pro měření zemního odporu zemniče a rezistivity půdy

Tester DET2/3 od firmy Megger (obr. 5) je novým přírůstkem do sortimentu testerů pro měření zemních odporů a rezistivity půdy. V automatickém režimu volby frekvence, v rozsahu od 10 do 200 Hz, je vyhledána a doporučena nejvhodnější zkušební frekvence s nejnižším rušením. To má za následek nejmenší zkreslení a co možná nejlepší stabilitu výsledku již od hodnoty 1 mΩ a představuje tak ideální nástroj pro měření velkých uzemňovacích soustav. Z výstupních hodnot získaných pomocí přístroje DET2/3 lze také dopočítat nebezpečné dotykové a krokové napětí, což může být zohledněno při návrhu prostředků ochrany při poruše.

Touto vysokou přesností je možné měřit zemní odpor zemniče těmito metodami:
– měření dvěma kleštěmi,
– dvoupólové měření vůči známému uzemnění,
– třípólové měření,
– třípólové měření s jedněmi kleštěmi bez odpojení zemniče,
– čtyřpólové měření,
– čtyřpólové měření s jedněmi kleštěmi bez odpojení zemniče.

Obr. 5. Univerzální revizní přístroj DET2/3

Okamžitý výpočet rezistivity půdy

Použití nejnovějších technologií a velká interní paměť umožňují okamžitý výpočet rezistivity půdy volitelně Wennerovou nebo Schlumbergerovou metodou. K dispozici je také měření spojitosti od 0,01 Ω s funkcí kompenzace odporu měřicích vodičů a rozsah pro měření unikajícího proudu.

S výpočtem je také k dispozici online diagnostická křivka vykreslovaná v čase (obr. 6), spolu se zobrazením aktuálního rušení.

Jednoúčelové přístroje pro měření zemního odporu zemniče

V sortimentu nabízeném firmou Megger jsou také jednoúčelové přístroje DET3TD, DET3TC, DET4TD2, DET4TC2 (obr. 7 a obr. 8), které podle typu modelu umožňují tato měření:
– měření dvěma kleštěmi,
– dvoupólové měření vůči známému uzemnění,
– třípólové měření,
– třípólové měření s jedněmi kleštěmi bez odpojení zemniče,
– čtyřpólové měření,
– čtyřpólové měření s jedněmi kleštěmi bez odpojení zemniče,
– měření svodového proudu.

Obr. 7. Revizní přístroj DET3TD

Obr. 8. Revizní přístroj DET4TC2

Společnost Megger byla založena na konci 19. století a od té doby se po celá desetiletí zabývá navrhováním a výrobou zkušebních a měřicích přístrojů. Tento článek se zabýval pouze vybranými přístroji a metodami měření. Pro více informací o měřicí technice může zájemce navštívit webové stránky www.megger.cz, nebo YouTube kanál Megger CZ s. r. o., kde nalezne celou řadu video návodů. Pro osobní konzultaci je k dispozici pracovní tým firmy Megger.

---

Vyšlo v časopise Elektro č. 4-5/2020 na straně 36.
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.