IMPORTANTA PRECIZIEI SI A METODELOR DE MASURARE A REZISTENTEI DE DISPERSIE LA PRIZELE DE PAMANT

IMPORTANTA PRECIZIEI SI A METODELOR DE MASURARE A REZISTENTEI DE DISPERSIE LA PRIZELE DE PAMANT

Masurarea dispersiei prizei de pamant capata o noua abordare tinand cont de o

serie intreaga de factori cum ar fi :

tehnicile noi de masurare a prizei de pamant ;

noile generatii de echipamente pentru masurarea prizei de pamant ;

structura ariei in care se desfasoara masurarea prizei de pamant ;

cerintele noilor generatii de echipamente care trebuiesc legate la priza de pamant.

Toti acesti factori de multe ori sunt dublati de situatii particulare, fiind specifici

fiecarei masuratori, din care amintim cativa, fara a avea pretentia de a-i cuprinde

pe toti :

sisteme in care nu sunt indicate deconectare prizei de pamant la masurare ;

zone cu suprafata mare betonata sau asfaltata, unde trebuie masurata priza de pamant ;

zone in care nu se mai cunoaste configuratia prizei de pamant.

Factori care pot influenta corectitudinea si precizia masuratorilor:

zone cu interferente de tensiune de la alte prize de pamant ;

combinatii dintre prize de pamant realizate natural si prize de pamant realizate artificial;

sistem de prize de pamant legate in paralel cu valori diferite ale lor;

perioada din an cand se efectueaza masuratori.

Situatii care pot aparea la amplasarea electrozilor intr-o comexiune pentru

masurarea prizei de pamant si care pot genera erori:

amplasarea gresita a electrodului de injectie de curent ;

rezistenta de contact mare intre electrodul de injectie de curent si sol;

amplasarea gresita a electrodului sonda de tensiune .;

rezistenta de contact mare intre electrodul de tensiune si sol.

Un alt aspect important il reprezinta analiza si interpretarea datelor tinand cont de

multitudinea factorilor care concura la masuratori precum si de experienta

personalului care efectueaza masuratoarea .

Noile generatii de aparate pentru masurarea si testarea dispersiei prizei de pamant

beneficiaza de avantajele noilor tehnologii in electronica cu ajutorul carora s-au

putut obtine :

noi tehnici de masurare si testare cu precizie ridicata    a prizei de pamant;

informatii suplimentare si atentionari despre structura circuitului realizat pentru masurarea prizei de pamant;

informatii despre tensiunile si frecventele care pot afecta masuratorile;

memorarea informatiilor masurate pentru realizarea unei baze de date pentru urmarirea evolutiei in timp a prizei.

Realizarea unei masuratori de precizie impune trei conditii :

un ansamblu de metode de masura ;

un echipament performant pentru masurarea prizei de pamant;

o experienta in analiza si interpretarea rezultatelor.

Testarea rezistentei de impamantare in sisteme existente.

Metoda selectiva cu cleste de current

Nu este necesara deconectarea!

Aceasta metoda a fost creata pentru a masura rezistenta individuala a electrozilor de impamantare indiferent de sistemul de impamantare, incluzand retele de impamantare si cabluri de legatura in bucla, obisnuite in substatii, stalpi de inalta tensiune cu cabluri de impamantare. Prin utilizarea unui transformator specializat (cleste de curent), efectele rezistentelor paralele sunt eliminate din procesul de masurare si astfel nu influenteaza rezultatele masuratorilor. O metoda speciala de separare este utilizata pentru a izola sau a filtra digital curenti de alte frecvente, pentru a mari in mod semnificativ precizia eliminand perturbatiile.

Nu este necesara deconectarea de la retea a impamantarii testate!

C2/H

P2/S

E

Fig.1

Se conecteaza aparatul de testare al impamantarii ca in figura 1. Se apasa pe START si se citeste valoarea RE. Aceasta este valoarea reala a electrodului de impamantare (E) testat.

Pentru a testa precizia rezultatelor si a asigura faptul ca tarusii de impamantare sunt in afara sferelor de influenta, se repozitioneaza tarusul P2/S cu 1 m in orice directie si se face o noua masuratoare. Daca noua valoare masurata are o valoare apropiata cu cea precedenta, distantele dintre priza de pamant, P2/S si C2/H sunt suficiente. Daca exista o diferenta semnificativa intre valorile masurate (30%), atunci trebuie marita distanta dintre tija de impamantare testata (E), P2/S si C2/H, pana cand valorile masurate vor fi aproximativ egale. Masuratorile de rezistenta a impamantarii sunt deseori perturbate si/sau impiedicate de existenta curentilor de punere la pamant si armonicile lor. Pentru a preveni acest lucru, se foloseste un Sistem Automat de Control al Frecventelor (ACF), care selecteaza automat frecventa de testare cu cel mai mic zgomot, astfel realizandu-se o masuratoare mai precisa.

Masurarea "selectiva" a picioarelor stalpilor de inalta tensiune

Masurarea cu metoda clasica a rezistentelor electrozilor individuali de impamantare (sau a picioarelor) a stalpilor de inalta tensiune cu cabluri aeriene, necesita deconectarea acestor cabluri. Daca un stalp are mai mult de o impamantare (picior) la baza, acestea ar trebui deasemenea deconectate pentru a fi masurate individual. Aparatul dotat cu clestele de 31 cm in diametru poate masura rezistentele individuale ale fiecarui picior, fara deconectarea celorlalte picioare sau a cablurilor aeriene/ingropate.

Fig.2

In fig.2 se poate observa ca rezistenta totala de impamantare a unui stalp este suma tuturor rezistentelor de impamantare ale picioarelor, considerate in paralel. Stalpul are 4 impamantari si trebuie masurate toate patru pentru a obtine rezistentele individuale.

Testarea rezistentei de impamantare in sisteme existente.

Metoda fara tarusi

Aparatul masoara rezistentele individuale in sisteme multi-impamantare, folosind doi adaptori tip cleste. La aceasta metoda nu este necesara dezlegarea prizei de pamant de la instalatie si deasemenea nu este necesara amplasarea de tarusi. Aceasta metoda nu este universal aplicabila in orice situatie. De fapt cu aceasta metoda se masoara rezistenta serie a unei bucle.

Principiul de masurare este urmatorul:

La sisteme de impamantare cu mai multe elemente interconectate (notate R₁ . R_N) in figura 3, rezistenta echivalenta este nesemnificativa (mult mai mica) in comparatie cu elementele luate individual (in cazul in care aceasta conditie nu este indeplinita, aceasta metoda nu se poate aplica).

Inducand cu ajutorul unui cleste ampermetric (transformator de curent) un curent in una din laturile acestei retele, acest curent se va inchide prin celelalte laturi care sunt puse in paralel in aceasta situatie. Aceste laturi fiind puse in paralel, au o rezistenta echivalenta foarte mica (mult mai mica decat latura in care am injectat curentul). Astfel marimea curentului indus este determinat in principal de rezistenta laturii in care am injectat curentul.

Acest curent este masurat cu ajutorul unui alt cleste ampermetric si pe baza unui algoritm se calculeaza rezistenta serie a buclei.

Fig.3

Fig. 4

In figura 4 se vede schema echivalenta la masurare a unor tarusi de impamantare legate impreuna. In cazul in care nu avem o bucla inchisa (sau rezistenta acesteia este prea mare), aceasta metoda nu poate fi folosita

Testarea rezistentei de impamantare. Metoda cu 2-poli .Fig.5

In cazul platformelor industriale, unde suprafete mari sunt betonate, SATURN GEO X ne permite sa facem masuratori ale rezistentelor/continuitatii de impamantare cu 2-poli. SATURN GEO X realizeaza acest test in mod diferit de alte aparate de testare, prin accea ca functioneaza la o tensiune de curent alternativ relativ inalta si un curent de pana la 250 mA.

Pentru a realiza practic acest test, avem nevoie este necesara o impamantare bine cunoscuta (cum ar fi o conducta/teava metalica de apa) si care sa nu fie in zona de influenta a impamantarii pe care dorim sa o masuram. Deasemenea teava de apa trebuie sa aibe continuitate in pamant pe o distanta cat mai mare.

Fig.5

Masurarea impedantei impamantari

Atunci cand se doresc calcule legate de posibile scurt-circuite in centralele electrice sau in alte situatii care implica inalta tensiune, determinarea impedantei de impamantare complexe este importanta, deoarece sunt prezente atat inductanta, cat si rezistenta. Cand acestea sunt cunoscute, impedanta reala poate fi determinata folosind un calcul complex. Deoarece impedanta este dependenta de frecventa, SATURN GEO X foloseste un semnal de 55 Hz, pentru ca masurarea impedantei sa poata fi facuta in conditiile cat mai apropiate de cele reale, si in acelasi timp pentru a nu fi perturbat de componenta de 50 Hz.

Centralele (statiile) electrice (energetice), care testeaza liniile de transport de inalta tensiune, sunt interesate de 2 aspecte. Rezistenta de impamantare in cazul unui traznet (fulger) si impedanta intregului sistem in cazul unui scurt-circuit intr-un punct specific al liniei. Scurt-circuit in acest caz inseamna ca un cablu activ se rupe si atinge reteaua metalica a stalpului.

Masurarea rezistentei de impamantare in substatii Fig.6

Fig.6

Prima masuratoare care trebuie facuta este o masuratoare "fara tarusi". Se foloseste SATURN GEO X pentru masurare la toate conexiunile de impamantare. Exista trei tipuri separate de masuratori de impamantare, care sunt necesare a fi realizate atunci cand se face o revizie de impamantare la o substatie. In primul rand se determina natura sistemului de impamantare, adica suprafata de impamantare, tije, sistem de apa, combinatii, etc. Substatiile sunt formate in general din stalpi de inalta tensiune si transformatoare care sunt conectate intre ele si legate la o retea de impamantare. Se urmeaza regulile/indicatiile pentru instalarea tarusilor, pentru a se asigura ca masuratorile sunt precise si nu au fost influentate de efectele retelei. Se repozitioneaza P2/S cu aproximativ 1 m si se face o noua masuratoare. Daca exista o deviatie mai mare de 30% a valorii masurate, se repozitioneaza atat P2/S cat si C2/H mai departe de impamantarea testata si se repeta masuratoarea. Aceasta valoare trebuie inregistrata. Astfel de masuratori trebuie repetate cel putin 1 data pe an, pentru a detecta orice schimbare din reteaua de impamantare. Dupa ce s-a incheiat testul 3-poli pentru intreaga retea, trebuie masurate tijele de impamantare individuale si conexiunile lor in cadrul retelei, folosind metoda selectiva cu clampmetre. Se masoara fiecare conexiune separat, fara a fi necesara deconectarea. Scopul acestei metode este asigurarea faptului ca rezistentele din retea sunt cat se poate de uniforme.

O masuratoare care arata o deviatie mare fata de alte masuratori, este un indiciu probabil al unei probleme, care trebuie investigata. Pentru a realiza un test cu metoda selectiva, trebuie avut in vedere ca cerintele de distantare pentru tarusii de referinta sunt aceleasi ca in cazul metodei standard cu 3 poli cu masurarea diferentei de potential. E necesara lasarea unui spatiu de manevra sufficient pentru a se putea realiza deplasarea usoara de la o conexiune la alta. Rezultatele acestui test trebuie inregistrate, iar testul trebuie repetat cel putin o data pe an.

Masurarea rezistentei de impamantare in sediile centrale. Fig. 7

Fig. 7

1) Cand se realizeaza o revizie la un sediu central sunt cerute 3 sau 4 masuratori diferite. In primul rand se localizeaza BPP (bara principala de impamantare) din sediul central, pentru a determina tipul de impamantare. BPP va avea o legatura care duce la MPN (Multiimpamantarea neutra - fiderul de rezerva), un circuit de impamantare separat de la BPP la campul de impamantare, un alt circuit de impamantare de la BPP la conducta de apa si un circuit de impamantare conectat la armatura cladirii.

Prima masuratoare care trebuie efectuata este masuratoarea fara tarusi a tuturor impamantarilor individuale care pleaca din BPP. Scopul este de a asigura faptul ca toate impamantarile sunt conectate, in special BPP. Este important de stiut ca nu se masoara rezistentele individuale, ci mai degraba rezistenta buclei pe care este prins aparatul de masura. Se conecteaza SATURN GEO X si se masoara rezistenta buclei BPP ului, a campului de impamantare, a conductei de apa si a armaturii cladirii.

2) A doua masuratoare se face prin metoda cu 3 poli pentru intregul sistem de

impamantare. Se conecteaza BPP conform imaginii de mai jos, tinand cont de cerintele

instalarii tarusilor de impamantare, de referinta. Se inregistreaza masuratorile, iar acest test trebuie repetat cel putin 1 data pe an. Fig.8

Fig.8

3) Acum se masoara rezistentele individuale ale sistemului de impamantare, folosind metoda selectiva a SATURNULUI GEO X. Se conecteaza SATURN GEO X ca in imaginea de mai jos. Se masoara rezistenta MPN, valoarea fiind rezistenta acelui electrod specific al BPP. Apoi se masoara campul de impamantare, aceasta inregistrare fiind valoarea rezistentei reale a Campului de Impamantare a Sediului Central. Ulterior masuratorile se fac la teava de apa si la armatura cladirii. Precizia acestor masuratori poate fi verificata usor, cu ajutorul legii lui Ohm.

Aceasta este cea mai precisa metoda pentru masurarea unui sediu central, prin aceea ca ofera toate rezistentele individuale si comportarea lor reala intr-o impamantare in

serie. Se deconecteaza toate conductoarele la BPP si se masoara rezistenta. Acum se masoara rezistentele individuale. Masuratorile vor fi precise, dar nu vor arata cum functioneaza sistemul ca retea, pentru ca in practica, in cazul producerii unui fulger sau a unei caderi de curent, totul este conectat. Pentru a demonstra acest lucru se poate masura separat fiecare electrod deconectat prin metoda 3-poli si se inregistreaza fiecare masurare. Folosind din nou legea lui Ohm, aceste masuratori ar trebui sa fie

egale cu rezistenta intregului sistem. Din aceste calcule se observa ca exista o diferenta de 20 - 30% fata de valoarea totala RE. Ultima cale de masurare a rezistentei electrozilor a BPP, este "Metoda selectiva fara tarusi". Aceasta functioneaza similar cu metoda "Fara tarusi", dar difera prin faptul ca se folosesc cele 2 transformatoare de current speciale (TCS) separate. Se prinde pe TCS pentru inducerea tensiunii in jurul cablului care duce la BPP si deoarece BPP este conectat la sursa energetica paralela cu sistemul de legare la pamant, atunci a fost indeplinita cerinta respectiva.

Se ia TCS de citire a curentului si se prinde in jurul cablului de impamantare, care iese din campul de impamantare (figura de mai sus). Cand se masoara rezistenta, aceasta este rezistenta reala a campului de impamantare plus calea paralela a BPP, care trebuie sa aiba o valoare ohmica foarte scazuta, de aici rezultand faptul ca ea nu ar trebui sa aiba nici un efect real asupra masuratorilor inregistrate. Acest procedeu poate fi repetat pentru celelalte picioare ale BPP, respectiv conducta de apa si armatura structurala metalica. Pentru a masura BPP prin metoda selectiva fara tarusi, se prinde inductorul TCS in jurul legaturii care duce spre conducta de apa si cum aceasta trebuie sa aibe o rezistenta foarte scazuta, inregistrarea va fi valabila doar pentru MPN.

Masurarea rezistentei de impamantare la sistemele de protectie industriale / comerciale impotriva descarcarilor electrice atmosferice (paratraznet)

Fig 9 ,Fig 10 , Fig 11

Exista 3 masuratori de rezistenta a impamantarii, cerute in momentul realizarii unei revizii, al unui sistem de protectie impotriva intreruperilor de curent si a traznetelor. Majoritatea sistemelor de protectie de acest gen urmeaza modelul de impamantare al tuturor celor 4 colturi ale cladirii, iar acestea sunt conectate de obicei printr-un cablu de cupru. Numarul de tije de impamantare variaza in functie de marimea cladirii si valoarea

rezistentei care se incearca a fi obtinuta.1) Prima masuratoare este masuratoarea

"fara tarusi" a cladirii (vezi fig.9). Aceasta nu este o masuratoare reala de rezistenta a impamantarii din cauza retelei de impamantare. Deci este in primul rand un test de continuitate pentru a verifica daca exista impamantare, daca exista conectare

electrica si daca poate trece curentul electric.

Fig.9

2) Dupa terminarea verificarii "fara tarusi" a cladirii, se masoara rezistenta intregului sistem prin metoda 3-poli. A se avea in vedere regulile pentru instalarea tarusilor.

Aceasta masuratoare trebuie inregistrata si masuratorile trebuie efectuate de cel putin de 2 ori pe an. Fig.10

Fig.10

3) In final se masoara impamantarile individuale prin metoda selectiva. Prin aceasta se va verifica integritatea impamantarilor individuale, conexiunilelor si uniformitatea potentialului de impamantare. Se masoara rezistenta tuturor celor 4 colturi ale cladirii. Daca una dintre masuratori arata un grad de variabilitate mai mare decat a celorlalte, trebuie determinat motivul care duce la acest fenomen. Fig.11

Fig.11