Földelési ellenállásmérő lakatfogók használata
2008/6. lapszám | Pástyán Ferenc | 5052 |
Figylem! Ez a cikk 16 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A földelésiellenállás-mérő lakatfogók használata egyre jobban elterjed az iparban, mivel alkalmazásuk gyors és pontos földelési ellenállásmérést tesz lehetővé, továbbá az ár is elfogadható értékre mérséklődött.
Azonban, mint minden mérési módszernél, ennél is megvannak azok a szempontok, amelyeket figyelembe kell venni, hogy azt a leghatékonyabban lehessen használni.
Az eszköz működési elve nagyon egyszerű, ellenállás = feszültség/áram, azaz ha egy áramkörre ismert feszültséget kapcsolunk, és mérjük az áramkörben folyó áramot, ki tudjuk számítani az áramkör ellenállását. A mérés galvanikus kapcsolat nélküli megoldását a földelési ellenállásmérő lakatfogó adja, melynek elvi elrendezése az 1. ábrán látható.
Az „Ng”-jelű vasmagon átmenő vezetékben (védőföld-vezeték) az „e” feszültség-generátor egy, a földelési hurok ellenállásától függő áramot indukál. (Ebben az ellenállásban benne van a földelési ellenállás, az esetleges csavaros kötések átmeneti ellenállása és a kábel ellenállása.) Az „Nr”-jelű vasmagos tekercsben (amely lényegében egy hagyományos felépítésű lakatfogó) indukálódó áram pedig egyenesen arányos a földelő hurkon átfolyó árammal. A feszültséggenerátor feszültségéből és a mért áram értékéből egy ellenállásmérő áramkör állítja elő a mért értéket.
A gyakorlatban a két vasmagos tekercs egy nyitható mérőfejben foglal helyet, ezzel egy hagyományos lakatfogó-kialakítást biztosítva. Nagyon fontos, hogy az azonos fejben helyet foglaló két lakatfogó egymástól mágnesesen is jól el legyen választva, hogy az árammérő lakatfogó egység ténylegesen csak az áramkörben folyó áramot mérje.
A működési elvből következően egy nagyon fontos következtetés vonható le az eszköz alkalmazására vonatkozóan, nevezetesen az, hogy az eszköz csak zárt áramkörben használható, vagyis a mért áramkörnek hurkot kell alkotnia, melynek egyik eleme a földelések közötti talaj ellenállása.
A második fontos következtetés az, hogy az áramkörbe nem csak a talaj ellenállása számít bele, hanem az áramkör összes eleme, azaz a kábelek, csavaros kötések átmeneti ellenállása, a földelések ellenállása is. Legrosszabb esetben két földelés és az azokat összekötő kábel adja a zárt áramkört. Ha a földeléseket összekötő kábel ellenállását nullának vesszük, és mérünk pl. 40 ohm-ot, nem tudjuk megmondani, hogy melyik földelésnek mennyi a tényleges ellenállása, csak az áramkör (földelések) eredő ellenállását fogjuk megismerni.
Ez nagyon fontos, mivel az elektrotechnikai iparban nagyon sok alkalmazásban az egyik földelés a transzformátort hordozó oszlopnál, a másik pedig a következő oszlopnál van. A mért értékből nem tudjuk megmondani az egyes földelések ellenállását, mindig csak az eredő ellenállást mérjük. Ha azonban a mért érték a vonatkozó szabványok által megadott érték alatt van, biztosak lehetünk benne, hogy mindkét földelés eleget tesz a követelményeknek. Ha pl. a követelmény 8 ohm, és mi mérünk 5,8 ohm-ot, biztosak lehetünk benne, hogy egyik földelés ellenállása sem haladja meg ezt az értéket.
Ha a két földelést összekötő kábel a földben halad, a mérő lakatfogótól távolabb eső földelés valamivel kevesebb ellenállásértéket mutat, mint a valóságos ellenállása, és így a mért földelés mért értékének pontosságát növeli.
Egy másik, a pontosságot javító tényező az, hogy általában egy kétpontos földelés egy többpontos földelés része. Ebből mi egy földelést mérünk, miközben a többi földelés párhuzamosan kapcsolódik egymással. A párhuzamosan kapcsolódó ellenállások eredő ellenállása kisebb lesz, mint az egyes földelések ellenállása, és ezzel a mérési pontosság nő. Minél több földelési pont van, a mért földelési ellenállás értéke annál pontosabbá válik. Megmérve mindegyik földelési ponton a földelési ellenállást, a rossz földelés egyszerűen felderíthető.
Az eszköz igen jól használható villámvédelmi rendszerek ellenállásának mérésére is. Ebben az esetben a földelés biztosan hurkot képez, amennyiben az egyes földbe menő levezetések egymással is össze vannak kötve. Az, hogy a méréshez a csavaros kötéseket nem kell megbontani, külön előny. A mérés gyorsan és pontosan végezhető el minden egyes levezető elemre.
A mérendő hálózatot analizálva azt is felfedezhetjük, hogy a földelési ellenállásmérő lakatfogó által kibocsátott jel a földhálózaton kívül egy másik úton is haladhat, amit az egyik transzformátor primer tekercse, a fázisvezetékek, a másik transzformátor tekercse és annak földelése alkot. Ez természetesen meghamisítaná a mérést, ez azonban nem történhet meg, mert a kibocsátott jel frekvenciája általában 1500-2000 Hz között van, és ezen a frekvencián a lakatfogó a transzformátort szakadásnak látja, így annak nincs hatása a mérésre. A méréskor figyelembe kell vennünk a földeléseket összekötő kábelek ellenállását is. A gyakorlatban alkalmazott kábeleket és az oszlopok távolságát figyelembe véve ez általában nem okoz problémát, ha pedig a rendszer többpontos földeléssel rendelkezik, akkor, mint arról már volt szó, csak a mért körben lesz valamekkora hatása a kábel ellenállásának. Még ebben az esetben is elmondható azonban az, hogy ha a mért érték megfelel az előírásnak, a földelési ellenállás értéke biztosan kisebb, mint a követelmény, tehát megfelelő. Más a helyzet pl. optikai kábelek árnyékolása földelési ellenállásának mérésekor. Itt két földelési pont közötti ellenállás elérheti az 5-6 ohm-ot is, ami már jelentősen befolyásolja a mérést és annak kiértékelését. Ha a földelési pontok még nagyobb távolságra vannak (pl. kilométerekre), a mérés kiértékelhetetlenné válik.
Utolsó szempontként a mérőjel frekvenciáját és a földeléseket összekötő kábel felépítését kell figyelembe vennünk, különösen akkor, ha ez eltemetett kábel. Ebben az esetben a mérés pontosságát befolyásolják a különböző kapacitív csatolások. Jól ismert az a tény, hogy minél nagyobb a jel frekvenciája, annál nagyobb a kapacitív csatolásokon elfolyó áram, amely a mérőkört kikerülve folyik vissza a talajon és a levegőn keresztül a jelforrás földpontjához. Azaz hosszú kábelt mérve a lakatfogóval, a mérőjel nagy frekvenciája miatt a szórt kapacitásokon elfolyó áram miatt kisebb ellenállást fogunk mérni, mint annak tényleges értéke. Az erősáramú technikában ennek a jelentősége általában kisebb, mint pl. a kommunikációs hálózatok földelésének mérésekor.
Összegezés
Jóllehet a mért érték tartalmazza a földelő hurok minden elemének ellenállását, általában a földelési ellenállás értéke mellett a többi befolyásoló elem értéke elhanyagolható. A módszer több előnyös tulajdonsággal rendelkezik a hagyományos földelési ellenállás mérésével szemben. Ezek:
- a mérés gyorsan elvégezhető, legfeljebb néhány másodpercet vesz igénybe,
- a földeléseket nem kell szét-, majd a mérés után újra összeszerelni,
- nincs szükség szondákra, azokat nem kell leverni (majd kiszedni és megtisztítani!),
- nincs szükség mérőkábelekre,
- nem kell távolságot mérni, ill. tartani,
- nem kell vigyázni arra, hogy a szondák egy egyenesen helyezkedjenek el,
- a készülék jóval kisebb, könnyebb, kezelése egyszerűbb,
- egy ember azonos idő alatt jóval több mérést tud elvégezni,
- a zavaró áramok/feszültségek hatása lényegesen kisebb.
A 2. pont biztonsági szempontból különösen fontos. Mivel a méréshez nem kell megbontani a földelő hurkot, így azt a mérés befejezésével nem kell összeszerelni. A hagyományos módszernél az összeszerelés után nem tudjuk ellenőrizni, hogy a kötés átmeneti ellenállása megfelelő-e. Ennél a módszernél erre nincs szükség, így biztosak lehetünk benne, hogy ha a mérés megfelelő eredményt adott, a földelés a mérés után is biztosan ellátja feladatát.
