Como medir a resistência ao aterramento

Segurança uso de energia elétrica depende não apenas da instalação correta da instalação elétrica, mas também do cumprimento dos requisitos estabelecidos na documentação regulamentar para sua operação. O circuito de aterramento de um edifício, como parte do equipamento elétrico de proteção, requer monitoramento periódico de sua condição técnica.

Como o dispositivo de aterramento

No modo de fonte de alimentação normal, loop de aterramento Condutor PE conectado às caixas de todos os aparelhos elétricos, ao sistema de equalização de potencial do edifício e é inativo: através dele, grosso modo, nenhuma corrente passa, exceto as pequenas de fundo.

Como o aterramento protege os seres humanos

No caso de uma emergência relacionada à quebra da camada de isolamento da fiação, uma voltagem perigosa aparece no corpo do aparelho com defeito e flui através do condutor PE através do loop de aterramento para o potencial de aterramento.

Devido a isso, a magnitude da alta tensão transmitida às partes não condutoras deve diminuir para um nível seguro, que não possa causar ferimentos elétricos a uma pessoa que esteja em contato com o caso de equipamento defeituoso no solo.

Quando o condutor PE ou o loop de aterramento é interrompido, não há caminho de drenagem de tensão e corrente passará pelo corpo humanoentre os potenciais de um aparelho danificado e o solo.

Portanto, ao operar equipamentos elétricos, é importante manter o circuito de aterramento em boas condições e monitorar sua condição com medições elétricas periódicas.

Como ocorre um mau funcionamento no dispositivo de aterramento

Em um novo circuito que pode ser reparado, a corrente elétrica do acidente através do condutor PE entra nos eletrodos coletores que entram em contato com sua superfície com o solo e através deles atinge uniformemente o potencial de terra. Nesse caso, a corrente principal é dividida igualmente em suas partes constituintes.

Como resultado da exposição prolongada a solo hostil, o metal dos eletrodos atuais é revestido com um filme de óxido de superfície. A corrosão incipiente piora gradualmente as condições para a passagem de corrente, aumenta a resistência elétrica dos contatos de toda a estrutura. A ferrugem formada nas peças de aço é geralmente geral e, em algumas áreas, um caráter local pronunciado. Isso ocorre devido à presença desigual de soluções quimicamente ativas de sais, álcalis e ácidos que estão constantemente no solo.

As partículas de corrosão resultantes na forma de flocos separados se afastam do metal e, assim, interrompem o contato elétrico local. Com o tempo, existem tantos locais que a resistência do circuito aumenta e o dispositivo de aterramento, perdendo a condutividade elétrica, torna-se incapaz de remover com segurança um potencial perigoso no solo.

Somente medições elétricas oportunas permitem determinar o momento do estado crítico do circuito.

Os princípios estabelecidos na medição da resistência do dispositivo de aterramento

O método de avaliar a condição técnica do circuito é baseado na lei clássica da engenharia elétrica, identificada por Georg Om para a seção do circuito. Para isso, basta passar uma corrente através de um elemento controlado a partir de uma fonte de tensão calibrada, medir a corrente transmitida com um alto grau de precisão e calcular o valor da resistência.

Método Amperímetro e Voltímetro

Como o circuito trabalha no solo com toda a superfície de contato, ele deve ser avaliado durante a medição. Para fazer isso, a uma pequena distância (cerca de 20 metros) do dispositivo de aterramento monitorado, os eletrodos são enterrados: o principal e o adicional.Eles são fornecidos com corrente de uma fonte estabilizada de tensão alternada.

Uma corrente elétrica começa a fluir ao longo de um circuito formado por fios, uma fonte de CEM e eletrodos com uma parte condutora subterrânea do solo, cujo valor é medido por um amperímetro.

Um voltímetro é conectado à superfície do loop de terra limpa em metal puro e ao contato do eletrodo de terra principal.

Ele mede a queda de tensão na área entre o interruptor de aterramento principal e o circuito de aterramento. Dividindo o valor da leitura do voltímetro pela corrente medida pelo amperímetro, você pode calcular a resistência total da seção de todo o circuito.

Com medições grosseiras, elas podem ser limitadas e, para calcular resultados mais precisos, será necessário corrigir o valor obtido subtraindo o valor de resistência dos condutores de conexão e a influência das propriedades dielétricas do solo na natureza das correntes de espalhamento no solo.

Reduzida por esse valor e medida pela primeira ação, a resistência total dará o resultado desejado.

O método descrito é bastante simples e impreciso, tem certas desvantagens. Portanto, para realizar melhores medições feitas por especialistas de laboratórios elétricos, uma tecnologia mais avançada foi desenvolvida.

Método de compensação

A medição é baseada no uso de projetos prontos de instrumentos metrológicos de alta precisão fabricados pela indústria.

Com este método, também é utilizada a instalação dos eletrodos principais e auxiliares no solo.

Eles são transportados ao longo de um comprimento de cerca de 10 × 20 metros e são enterrados na mesma linha, capturando o loop de terra testado. Uma sonda de medição é conectada ao barramento do dispositivo de aterramento, tentando colocar o dispositivo mais próximo do contato do barramento. Os condutores de conexão conectam os terminais do dispositivo com os eletrodos instalados no terra.

A fonte da variável EMF fornece uma corrente I1 ao circuito conectado, que passa por um circuito fechado formado pelo enrolamento primário do transformador de corrente do TC, conectando fios, contatos do eletrodo e terra.

O enrolamento secundário do transformador CT percebe a corrente I2 igual à primária e a transfere para a resistência do reostato R, o que permite ao reocorda "b" definir o equilíbrio entre as tensões U1 e U2.

Um transformador de isolamento IT converte a corrente I2 que passa através de seu enrolamento primário em seu circuito secundário, que é fechado para o dispositivo de medição V.

A corrente I1 que flui ao longo do solo na área entre o eletrodo de aterramento principal e o loop de aterramento forma uma queda de tensão U1 na área que medimos, calculada pela fórmula:

U1 = I1 × rx.

A corrente I2 que passa pela seção do reostato R "ab" com resistência rab forma uma queda de tensão U2, definida pela expressão:

U2 = I2 ∙ rab.

Durante a medição, mova o botão Rechord para que o desvio da seta do instrumento V seja definido como zero. Nesse caso, a igualdade vale: U1 = U2.

Então temos: I1 x rx = I2 ∙ rab.

Como o design do dispositivo é tal que I1 = I2, a relação é observada: rx = rab. Resta apenas descobrir a resistência da trama ab. Mas, para isso, basta aumentar o manípulo do potenciômetro e montar uma flecha em sua parte móvel, que se moverá em uma escala fixa, graduada antecipadamente nas unidades de resistência do reostato R.

Assim, a posição do ponteiro de seta do reostato ao compensar quedas de tensão em duas seções permite medir a resistência do dispositivo de aterramento.

Usando um transformador de isolamento de TI e um design especial da cabeça de medição V, eles conseguem um desligamento confiável do dispositivo contra correntes dispersas. Mecanismo de medição de alta precisão contribui para baixo impacto resistências transitórias sonda para o resultado da medição.

Os dispositivos que operam pelo método de compensação permitem uma medição precisa da resistência de elementos individuais.Para fazer isso, basta conectar um condutor do ponto 1 a uma extremidade do circuito medido e uma sonda de medição (ponto 2) e um fio do ponto 3 do eletrodo auxiliar à outra extremidade.

Dispositivos para medir a resistência do dispositivo de aterramento

Durante o desenvolvimento do setor de energia, os instrumentos de medição foram constantemente aprimorados em termos de facilitar o uso e obter resultados altamente precisos.

Apenas algumas décadas atrás, apenas medidores analógicos da URSS de marcas como MS-08, M4116, F4103-M1 e suas modificações foram amplamente utilizados. Eles continuam trabalhando hoje.

Agora, eles são complementados com sucesso por vários dispositivos usando tecnologia digital e dispositivos de microprocessador. Eles simplificam um pouco o processo de medição, têm alta precisão e armazenam na memória os resultados dos cálculos mais recentes.

Método para medir a resistência do dispositivo de aterramento

Depois que o dispositivo é entregue no local de medição e removido da caixa de transporte, o barramento está preparado para conectar o condutor de contato: eles limpam o local para conectar o clipe de crocodilo com uma lima de corrosão ou instalam um grampo com um grampo de parafuso forçando a camada superior de metal.

Medição de resistência de três fios

Os requisitos para uma operação segura exigem que as medidas sejam tomadas quando o disjuntor estiver desligado no painel de energia de entrada do edifício ou quando o condutor PE for removido da chave de aterramento. Caso contrário, em caso de emergência, a corrente de fuga passará pelo circuito e pelo dispositivo ou pelo corpo do operador.

O condutor de conexão está conectado ao dispositivo e ao grampo.

A uma distância especificada, os eletrodos de terra são martelados no chão com um martelo. As bobinas com os condutores de conexão estão penduradas nelas e as extremidades estão conectadas.

Defina os contatos dos fios no soquete do dispositivo, verifique a prontidão do circuito para operação e a magnitude da tensão de interferência entre os eletrodos instalados. Não deve exceder 24 volts. Se essa posição não for cumprida, será necessário alterar o local de instalação dos eletrodos e verificar novamente este parâmetro.

Resta apenas pressionar o botão para realizar a medição automática e remover o resultado calculado da tela.

No entanto, é impossível se acalmar depois de receber o resultado da primeira medição. Para testar seu trabalho, você precisa executar uma pequena série de medições de controle, reorganizando o pino em potencial a curtas distâncias. A discrepância de todos os valores de resistência obtidos não deve divergir em mais de 5%.

Medição de resistência a quatro fios

Para usar os métodos de detecção elétrica vertical, os medidores de resistência do circuito de aterramento podem ser usados ​​em um circuito de quatro fios, organizando os eletrodos receptores de acordo com o método de Wenner ou Schlumberger.

Este método é mais adequado para estudos aprofundados e para o cálculo da resistividade elétrica do solo.

A opção de conexão para o dispositivo IS-20/1 de acordo com este esquema é mostrada na figura.

Medindo a resistência do eletrodo terra usando medidores de pinça

Ao usar o método, é necessário ter uma corrente de fundo desde a instalação elétrica do edifício até o circuito de aterramento. Seu valor na maioria dos dispositivos que operam nesse tipo não deve exceder 2,5 amperes.

Medição da resistência do circuito sem interromper o circuito do eletrodo terra usando braçadeiras de medição

Usando o medidor IS-20 / 1m, é possível realizar uma avaliação elétrica do estado do dispositivo de aterramento do edifício de acordo com o esquema a seguir.

Medição da resistência do circuito sem eletrodos auxiliares usando dois grampos de medição

Com esse método, não é necessário instalar eletrodos adicionais no solo, mas você pode executar o trabalho usando dois braçadeira atual. Eles precisarão ser transportados ao longo do barramento do dispositivo de aterramento a uma distância de mais de 30 centímetros.

A escolha da metodologia de medição depende das condições operacionais específicas do equipamento e é determinada pelos especialistas do laboratório.

A avaliação da condição do dispositivo de aterramento pode ser realizada em diferentes épocas do ano. No entanto, deve-se ter em mente que, durante o período de grande presença de umidade no solo durante o degelo da primavera-outono, as condições para a propagação de correntes no solo são mais favoráveis ​​e no clima quente e seco - o pior.

As medições de verão com solo seco refletem mais qualitativamente o estado real do contorno.

Alguns eletricistas recomendam reduzir o valor da resistência para derramar o solo perto dos eletrodos com soluções salinas. Deve-se entender que essa medida é temporária e ineficaz. Com a saída da umidade, o estado de condutividade piora novamente e os íons do sal dissolvido destruirão o metal localizado no solo.

Em conclusão

Todos os leitores atentos e eletricistas experientes são convidados a olhar para a figura abaixo, que demonstra um método simples, à primeira vista, de medir a resistência do dispositivo de aterramento, que não encontrou ampla aplicação prática em laboratórios.

Explique nos comentários quais processos elétricos ocorrem com esse método e como eles afetam a precisão da medição. Teste seus conhecimentos, boa sorte!