Verificarea parametrilor unei instalatii de legare la pamant

1. Verificarea unei instalatii de legare la pamant trebuie sa se efectueze numai prin masurari pentru determinarea principalilor parametrii cum sunt:

a) rezistenta de dispersie R_p;

b) tensiunea totala U_p, tensiunile de atingere U_a, tensiunile de pas U_pas, tensiunile prin cuplaj

rezistiv;

c) continuitatile electrice a legaturilor dintre elementele instalatiei de legare la pamant cum

sunt:

- legaturile la prizele de pamant;

- legaturile in reteaua conductoarelor principale de legare la pamant;

- legaturile de ramificatie de la elementele care trebuie legate la conductoarele principale

de legare la pamant;

- legaturile intre prizele de pamant ale obiectivelor din incinta;

- legaturile conductoarelor de protectie ale LEA la prizele de pamant ale statiilor de la

capete.

2. Pentru efectuarea masurarilor privind rezistentele electrice de dispersie a prizelor de pamant, precum si privind determinarea tensiunilor U_p, U_a, U_pas si a coeficientilor de atingere k_a si de pas k_pas trebuie realizate totdeauna doua prize de pamant de masurare ajutatoare si anume :

- o priza de pamant auxiliara P_A pentru inchiderea circuitului curentului de masurare;

- o priza sonda P_S pentru realizarea unui punct de referinta pentru tensiunile de masurare.

In cazul trecerii unui curent electric I printr-o priza de pamant, solul din vecinatatea electrozilor prizei respective opune practic rezistenta electrica totala la trecerea acestui curent rezistenta electrica a electrozilor prizei este neglijabila fata de rezistenta electrica a solului prin care se inchide curentul disipat de priza de pamant respectiva.

Daca se considera densitatea de curent j, exprimata prin raportul dintre curentul electric I si sectiunea S prin care acesta trece , densitatea de curent este maxima in imediata apropiere a electrozilor si scade pe masura indepartarii de electrozii prizei, deoarece sectiunea S din sol creste continuu. La o anumita distanta de electrozii prizei densitatea de curent j devine practic egala cu zero se considera ca se anuleaza, cand sectiunea din sol este practic foarte mare.

Zona in care densitatea de curent este practic nula se considera zona de potential nul. In conformitate cu pct.1.4.1 din STAS 8275-87 zona de potential nul (sau pamantul de referinta) este zona in care tensiunea intre doua puncte ale suprafetei solului este mai mica de 0,3 % din tensiunea totala a prizei la trecerea curentului de defect prin aceasta.

Rezistenta electrica pe care o opune solul la trecerea curentului prin priza de pamant, numita rezistenta de dispersie a acesteia, este cuprinsa intre suprafetele electrozilor prizei de pamant prin care trece curentul in pamant si zona de potential nul.

Prin notiunea de priza de pamant se intelege atat electrodul (sau electrozii) acesteia cat si solul din vecinatatea suprafetei electrodului (electrozilor) pana in zona de potetial nul.

Punctele de pe suprafata solului cuprinse in acest interval (intre electrozii prizei si zona de potential nul) au potentialele electrice diferite. Potentialele cele mai mari vor fi chiar la electrozii prizei si devin practic egale cu zero in zona de potential nul. Diferentele de potentiale reprezinta tensiuni pe rezistenta electrica constituita din solul cuprins intre suprafata electrozilor prizei si zona de potential nul.

In cazul trecerii curentului printr-o priza de pamant, tensiunea totala a acesteia U_p reprezinta produsul dintre rezistenta electrica a pamantului R_p (numita rezistenta de dispersie a prizei) si curentul de punere la pamant I_p:

U_p = R_p . I_p

Se neglijeaza rezistenta electrica proprie a electrozilor din care este constituita priza de pamant deoarece rezistivitatea acestora este mult mai mica decat rezistivitatea solului. Rezistivitatea otelului din care se executa in cele mai dese cazuri electrozii prizelor este r_ol Wm. Rezistivitatea solurilor cel mai des intalnite este r_s Wm. Rezulta un raport de ordinul 10⁹ intre cele doua categorii de rezistivitati.

In cazul unui contact bun intre electrozi si solul inconjurator, rezistenta de dispersie a prizei R_p este practic determinata de rezistivitatea solului si dimensiunile electrozilor, respectiv suprafata laterala a acestora prin care se disipeaza curentul.

Dupa cum s-a aratat mai sus, solul din imediata apropiere a electrozilor prizei prezinta rezistenta cea mai mare, deoarece curentul se inchide prin suprafete relativ mici si anume cele oferite de suprafetele laterale ale electrozilor. Datorita acestui fapt densitatile de curent cele mai mari sunt in apropierea electrozilor. Pe masura indepartarii de acestia, solul ofera suprafete din ce in ce mai mari astfel incat densitatile de curent scad continuu. In aceiasi masura scad si potentialele diferitelor puncte ale solului, acestea fiind proportionale cu densitatile de curent. La o anumita distanta de electrozii prizei se ajunge in zona unde potentialele sunt practic nule.

Daca se masoara potentialele la suprafata solului si se trec in diagrama se obtine o curba a potentialelor. Multimea acestor curbe in jurul unei prize formeaza o suprafata de forma unui hiperboloid; este numita palnia potentialelor.

Ordonata unui punct de pe curba potentialelor reprezinta valoarea potentialului unui punct corespunzator de pe suprafata solului. Potentialul maxim este cel al electrodului prizei si reprezinta chiar tensiunea totala a prizei U_p. Aceasta tensiune se masoara practic intre electrodul prizei si un punct din zona de potential.

Pentru identificarea zonei de potential nul se procedeaza astfel:

se citesc tensiunile pe voltmetrul U avand o borna legata la electrodul prizei, iar a doua la o sonda care se muta la diferite distante de electrodul prizei. Pe masura indepartarii de acesta, valorile citite vor creste continuu, insa din ce in ce mai incet. La depasirea unei anumite distante, cresterile sunt foarte mici sau nesensibile astfel incat valorile citite sunt practic constante: inseamna ca s-a intrat in zona de potential nul, iar valoarea citita reprezinta tensiunea totala a prizei U_p = R_p I_p. In conformitate cu standardul 8275-87 in esenta zona de potential nul se defineste ca zona in care potentialele electrice, la trecerea unui curent prin priza de pamant sunt neglijabile fata de potentialul electrodului (electrozilor) acesteia (condiderat ca potentialul cu valoarea cea mai mare).

3. Masurarea rezistentei de dispersie

Pentru masurarea rezistentei de dispersie a prizei de pamant R_p este necesara realizarea unui circuit electric de masurare constituit din priza de pamant care se masoara R_p prin care trece in sol curentul de masura, o alta priza de pamant prin care trebuie sa se inchida curentul de masura, numita priza auxiliara, notata cu R_A. Deci montajul de masurare trebuie sa cuprinda intotdeauna o sursa de energie electrica, priza de pamant supusa masurarii R_p si o priza de pamant auxiliara R_A.

Sursa de energie are tensiunea U. Tensiunea prizei de pamant care se masoara se noteaza cu U_p si reprezinta diferenta de potential dintre potentialul electrodului (electrozilor) prizei si potentialul considerat nul din zona de potential nul.

Tensiunea prizei auxiliare se noteaza cu U_A si reprezinta diferenta de potential dintre potentialul electrodului (electrozilor) prizei auxiliare si potentialul nul din zona de potential nul.

Distanta dintre priza de pamant care este supusa masurarii R_p si priza auxiliara R_A trebuie sa fie suficient de mare astfel incat intre cele doua prize de pamant (electrozii si solul din vecinatatea acestora) sa se afle o zona de potential nul in care potentialele sa fie neglijabile fata de potentialul electrozilor prizei R_p cat si fata de potentialul electrozilor prizei R_A.

In acest mod tensiunea U_p a prizei supuse masurarii este tensiunea pe rezistenta de dispersie a acesteia R_p, iar U_A a prizei auxiliare care este tensiunea pe rezistenta de dispersie a acesteia din urma R_A . Suma celor doua tensiuni U_p si U_a este tensiunea sursei U (daca se neglijeaza in suma caderile de tensiune pe conductoarele de legatura a circuitului de masura in care se stabileste curentul de masura I_p).

U = U_P +U_A unde : U_p = R_p . I_p si U_A = R_A . I_p

Suprafata solului din jurul electrozilor prizei de pamant pana in zona de potential nul se numeste zona de influenta a prizei de pamant. Intinderea acestei zone difera mult de la o priza la alta si depinde de forma, dimensiunile si adancimile de ingropare a electrozilor prizei de pamant.

Daca se continua masurarea potentialelor spre priza auxiliara A (deplasandu-se sonda S din zona de potential nul) se intra in zona de influenta a prizei auxiliare A.

Raportul dintre tensiunea totala U_p a prizei supuse masurarii (cand priza sonda P_s se afla in zona de potential nul) si curentul de masura I_p reprezinta rezistenta de dispersie a prizei de pamant R_p:

Deci pentru determinarea valorii rezistentei de dispersie R_p se va avea in vedere ca voltmetrul sa se conecteze intre electrodul (electrozii) prizei supuse masurarii si sonda S introdusa in zona de potential nul.

In cazul in care nu se stabileste cu exactitate zona de potential nul, valorea obtinuta pentru rezistenta de dispersie R_p va fi eronata. Eroarea va fi cu atat mai mare cu cat sonda S se introduce in sol la o distanta mai mare fata de zona de potential nul astfel:

a) - daca se introduce sonda S intr-un punct k din zona de influenta a prizei de pamant R_pm supusa masurarii, valorile obtinute vor fi mai mici decat cea reala R_p deaorece pe voltmetru se va citi valoarea U_p - U_k unde U_k este potentialul punctului k.

, unde:

R_k - este portiunea de rezistenta electrica a solului cuprinsa intre punctul k si zona

de potential nul.

b) daca se introduce sonda S intr-un punct k din zona de influenta a prizei auxiliare, valorile obtinte R_pm vor fi mai mari decat cele reale deoarece pe voltmetru se va citi valoarea U_p + U_k, unde U_k este potentialul punctului k.

, unde:

R_k - este aici portiunea de rezistenta electrica a solului cuprins intre punctul k din zona

de influenta a prizei auxiliare A si zona de potential nul.

Erorile cele mai mari vor rezulta cand rezistenta de dispersie R_p este mult mai mica decat cea a prizei auxiliare A. De exemplu daca R_ps este de ordinul ohmilor (19 ohmi) si R_A este de ordinul sutelor de ohmi (100900 ohmi) intrarea cu sonda S chiar foarte putin in zona de influenta a prizei auxiliare A eroarea poate fi deosebit de mare, de ordinul ohmilor. De exemplu, daca valorile reale sunt R_p = 3 ohmi si R_A = 300 ohmi, iar sonda S se introduce in zona de influenta a prizei auxiliare A intr-un punct k care ar conduce la R_k = 30 ohmi, ceea ce reprezinta doar 10% din R_A. Intr-un astfel de caz ar rezulta la masurare:

R_pm = R_p + R_k = 3 + 30 = 33 ohmi,

ceea ce reprezinta o valoare deosebit de mare fata de cea reala de 3 ohmi; eroarea va fi de 1000%, ceea ce este cu totul neacceptabil. Astfel de erori pot apare cu usurinta in special in cazul prizelor de pamant cu electrozii dispersati pe intindere de teren mare cum este cazul stalpilor de JT ale caror prize de pamant sunt legate intre ele prin conductorul de nul al LEA de JT se are in vedere cazul in care valoarea rezistentei de dispersie R_A este mult mai mare decat cel al valorii rezistentei de dispersie echivalente R_p a prizelor supuse masurarii.

Orice montaj electric pentru masurarea rezistentei de dispersie a unei prize de pamant trebuie sa cuprinda:

- o sursa de energie electrica pentru stabilirea unui curent de masura prin priza de pamant

supusa masurarii;

- o priza auxiliara P_A pentru inchiderea curentului de masura I_p;

- o priza sonda P_S pentru masurarea diferentelor de potentiale fata de punctul de referinta din

zona de potential nul

- aparate de masura pentru urmatoarele doua variante:

a) - citirea curentului de masura I_p cu ajutorul unui ampermetru si a diferentei de potential (tensiunea prizei) U_p cu ajutorul unui voltmetru; in acest caz se determina valoarea rezistentei de dispersie R_p din raportul: , cu metoda cunoscuta sub denumirea de metoda volt - ampermetru;

b) - citirea directa a valorii rezistentei de dispersie R_p, in cazul aparatelor speciale pentru masurarea rezistentelor de dispersie, cu patru borne, din care doua pentru stabilirea curentului de masura (o borna pentru priza supusa masurarii si o borna pentru priza auxiliara) si doua borne de potential (o borna pentru electrozii prizei supuse masurarii si o borna pentru priza sonda S).

4. Determinarea potentialelor U_k a tensiunilor de atingere U_a si de pas U_pas

Pentru determinarea potentialelor U_k si a tensiunilor de atingere U_a si de pas U_pas este necesar sa se determine modul de distributie a potentialelor la suprafata solului in zona de influenta a prizei de pamant supuse masurarii. Se foloseste in acest scop acelasi montaj (expus mai sus) pentru determinarea rezistentei de dispersie R_p.

Valorile potentialelor U_k se pot determina in doua variante:

a) - masurarea diferentei de potential (tensiunea) fata de zona de potential nul U_c = U_k;

b) - masurarea diferentei de potential fata de un punct al electrozilor prizei de pamant cand U_c = U_p - U_k U_p = U_c + U_k.

Prin U_c s-a notat tensiunea citita pe voltmetru.

In varianta a) de mai sus valoarea U_c (cea citita pe voltmetru) reprezinta chiar valoarea potentialului U_k in punctul de pe sol, deoarece s-a masurat diferenta de potential fata de punctul de referinta din zona de potential nul.

In varianta b) de mai sus voltmetrul este racordat la electrozii prizei de pamant supuse masurarii care are potentialul U_p si la o sonda introdusa in punctul k de pe suprafata solului care are potentialul U_k care trebuie determinat cu relatia U_k = U_p - U_c.

Potentialul U_p reprezinta practic tensiunea fata de zona de potential nul si deci reprezinta tensiunea U_p a prizei supuse masurarii determinata prin citirea pe voltmetru cand acesta este racordat la priza sonda S aflata in zona de potential nul.

Rezulta ca: U_c = U_p - U_k , iar U_k = U_p - U_c

Daca se determina valorile potentialelor U_k in diferite puncte de pe sol k, fata de zona de potential nul (intr-un numar suficient de mare) se poate desigur obtine diagrama de distributie a potentialelor la suprafata solului. Se va putea obtine curba de variatie a potentialelor pe o anumita directie, repectiv pe o linie dreapta intre un punct de pe suprafata electrozilor prizei de pamant si un punct din zona de potential. Din curbele pe diferite directii se vor putea obtine curbele de acelasi potential pe suprafata solului din vecinatatea prizei de pamant cuprinsa intre suprafata terenului ocupata de aceasta din urma si zona de potential nul.

Tensiunea de atingere U_a la care poate fi supus un om se va determina cu relatia :

U_a = U_p - U_k, unde:

k - fiind punctul considerat de pe suprafata solului in care sta omul cand atinge un

obiect legat la priza de pamant.

Tensiunea de pas U_pas la care poate fi supus un om se va determina din relatia:

U_pas = U_k1 - U_k2,

k₁ si k₂ - fiind doua puncte de pe suprafata solului aflate la o distanta egala cu

lungimea pasului considerat;

Coeficientul de atingere k_a prin definitie este:

Coeficientul de pas k_pas prin definitie este:

unde notatiile sunt cele de mai sus.

Pentru masurarea potentialelor U_k la suprafata solului fata de zona de potential nul, este necesar ca voltmetrul sa se lege intre punctul k si un punct din zona de potential nul, masurandu-se astfel diferenta de potential dintre punctul k si un punct de referinta din zona de potential nul.

Pentru determinarea tensiunii efective la care este supus omul U_h trebuie sa se tina seama atat de distributia potentialelor la suprafata solului cat si de rezistenta de trecere a curentului prin talpile omului I_h la atingerea cu picioarele solul. Aceasta rezistenta se noteaza cu R_d si depinde de rezistivitatea solului.

In cazul determinarii tensiunii de atingere, R_{d a} = 1,5r

In cazul determinarii tensiunii de pas R_{d pas} = 6 r

Rezistenta corpului omului se considera R_h = 3000 W

Prin definitie raportul se numeste coeficient de amplasament la atingere si se noteaza cu : .

Prin definitie raportul se numeste coeficient de amplasament de pas si se noteaza cu :

Valoarea tensiunii la care este supus omul la atingere va fi :

, iar la pas:

Instalatia de legare la pamant este corespunzatoare daca U_{h a} £ U_a si U_{h pas} £ U_pas, unde U_a si U_pas sunt valorile maxime admise de reglementarile in vigoare la noi in tara.

Pentru determinarea valorilor U_{h a} si U_{h pas} se pot folosi doua variante de montaje la masurari

a) metoda indirecta

b) metoda directa

Varianta a) metoda indirecta

Aceasta metoda impune realizarea montajului voltmetru-ampermetru pentru determinarea urmatorilor parametrii

- rezistenta de dispersie R_p

- tensiunea totala a prizei de pamant U_p considerand curentul maxim de defect la priza

respectiva I_{p max} U_p = R_p I_{p max};

- coeficientul de atingere maxim k_a si cel de pas maxim k_pas din distributia potentialelor la

suprafata solului obtinuta conform celor aratate mai sus.

Pentru determinarea coeficientilor de amplasament a_a si a_pas se foloseste fie

- calculul acestora in functie de rezistivitatea solului :

si

- valorile indicate in standardul STAS 12604/5-90 in cazul acoperirii cu straturi izolante

(pietris, beton, asfalt) astfel

a_a = 2 si a_pas pentru piatra sparta (balast) de 15 cm grosime

a_a = 3 si a_pas pentru dale de beton

a_a = 5 si a_pas = 17 pentru asfalt de 2 cm grosime.

Pentru determinarea tensiunii U_{h a} si U_{h pas} se folosesc relatiile

si

Varianta b) Metoda directa

Aceasta metoda impune ca montajul de masurare sa cuprinda urmatoarele elemente

- sursa de energie electrica

- un ampermetru pentru controlul permanent a intensitatii curentului

- un voltmetru pentru masurarea (citirea) directa a tensiunilor U_{h a} si U_{h pas} pentru curentul I_d

de masura

- doi electrozi din placa metalica care simuleaza talpile picioarelor omului avand urmatoarele

dimensiuni

* la placa rotunda F = 160 mm;

* la placa patrata a = 150 mm;

* grosimea placilor g = 10 mm;

* pe fiecare placa trebuie o greutate de 35 kg care simuleaza greutatea corpului omului;

- o rezistenta R_h = 3000 W, care simuleaza rezistenta corpului omului curentul rezistentei

se determina in functie de curentul I_p de masura.

In vederea determinarii tensiunilor U_{h a} si U_{h pas} pentru curentul maxim de defect I_{p max} prin priza supusa masurarii este necesar ca valorile masurate cu metoda directa sa se multiplice cu raportul astfel :

si

U_a si U_pas fiind limitele maxime admise de reglementarile in vigoare (standardele STAS 2612 - 87 si STAS 12604/5-90).

Folosirea unui ampermetru pentru masurarea directa a curentului I_h in circuitul rezistentei R_h, care simuleaza rezistenta corpului omului, ar putea introduce erori mari la masurari, dat fiind ca in numeroase cazuri rezistenta interioara a ampermetrului r_a este comparabila cu valoarea rezistentei R_h.

Este necesar ca valoarea curentului I_h sa se obtina indirect prin masurarea tensiunii U^{`</sup><sub>h</sub> pe rezistenta R<sub>h</sub> si calcularea raportului tensiunii U<sup>`}_h/R_h , respectiv I_h = U^`_h/R_h.

Rezistenta interioara a voltmetrului r_v trebuie sa fie mult mai mare decat rezistenta R_h r_v >> R_h pentru o masurare corecta in acest scop este de preferat folosirea unui voltmetru electronic cu o rezistenta interioara r_v foarte mare, fata de care valoarea rezistentei R_h este neglijabila.

Pentru masurarile prin metoda directa pe langa aparatele de masura trebuie pregatite urmatoarele accesorii

a) - rezistenta R_h care simuleaza rezistenta corpului omului este necesara folosirea unei rezistente cu valoarea fixa impusa de masurare si anume 3000 W (in cazul reglementarilor din tara noastra). Rezistenta R_h a fost dimensionata, incat sa fie stabila la curentul de masura pe durata masurarii.

Rezistenta folosita trebuie sa fie verificata cu un aparat de clasa 1 sau mai mica si considerata astfel cu o rezistenta etalon pentru masurari.

b) - placile care simuleaza talpile picioarelor omului care sta pe sol, se pot folosi doua tipuri de placi

- placa rotunda cu diametrul d=0,16 m;

- placa patrata cu latura a=0,15 m.

Este indicat ca sub aceste placi (intre placa si suprafata solului) sa se prevada o placa din plumb deformabila care sa poata urmari eventualele denivelari ale suprafetei solului pe care se aseaza.

Fiecare placa se compune astfel din doua componente

- partea superioara confectionata din placa din otel, sau alt material de exemplu cupru, cu dimensiunile d=0,16 m la forma circulara a = 0,15 m la forma patrata grosimea minima trebuie sa fie g=0,01m pe aceste placi se fixeaza o borna pentru realizarea legaturilor electrice prin insurubare asigurata cu saibe si piulite

- partea inferioara confectionata din tabla de plumb material avand aceleasi dimensiuni cu placa superioara din otel sau cupru cu exceptia grosimii care are valoarea g=1,52mm (maxim) pentru a realiza un contact electric bun atat cu suprafata solului cat si cu placa superioara.

Tehnica de executare a masurarilor la instalatiile de legare la pamant pentru determinarea rezistentelor de dispersie R_p a tensiunilor totale U_p si atensiunilor de atingere U_a si de pas U_pas, respectiv coeficientii de atingere k_a si de pas k_pas, foloseste de regula surse electrice de joasa tensiune cum sunt

- sursa de c.c. sau sursa cu generator propriu actionat manual in cazul aparatelor de

masura specializate pentru determinarea rezistentelor de dispersie ale prizelor de

pamant

- sursa separata de curent, folosindu-se un transformator de separare sau un grup

electrogen, in cazul masurarilor cu metoda volt-ampermetru.

In cazuri speciale pot fi determinate tensiunile U_P , U_a si U_pas respectiv k_a si k_pas la trecerea prin priza de pamant a curentului de defect la tensiunea de lucru a instalatiei respective aceasta constituie o proba pe ²viu²

In toate cazurile se efectueaza masurarea rezistentei de dispersie a instalatiilor de legare la pamant R_ps si a tensiunilor U_p, U_a si U_pas in corelare cu determinarea distributiei potentialelor in punctele unde tensiunile de pas pot fi cele mai mari cum sunt cele de la extremitatile instalatiei de legare la pamant; pe suprafata retelei de dirijare a potentialelor in general U_pas < U_a.

Pentru efectuarea masurarilor cu metoda volt-ampermetru trebuie folosit intr-o prima etapa un aparat, specializat pentru masurarea rezistentelor de dispersie a instalatiilor de legare la pamant. Cu ajutorul unui astfel de aparat se determina rezistentele de dispersie a prizei de pamant care se verifica R_p, a prizei de pamant auxiliare R_pA si a prizei sonda R_ps. Cu valorile obtinute cu aparatul de masurare a rezistentelor de dispersie se poate aprecia curentul de masura in masurarile cu metoda volt - ampermetru.

Metoda de masurare volt- ampermetru necesita totdeauna o sursa de joasa tensiune, de masurare care trebuie sa fie independenta si izolata galvanic de sursele de energie locale, care alimenteaza in exclusivitate montajul electric de masurare.

In cazul folosirii montajului voltmetru - ampermetru sursele de energie pot fi

- un transformator de separare de tensiune si putere corespunzatoare prin definitie un

transformator de separare alimenteaza un singur circuit electric in cazul de fata

circuitul de masurare

- un grup electrogen de j.t. (120, 220 sau 380 V) (care alimenteaza in exclusivitate

montajul electric de masurare) de o putere corespunzatoare;

- un transformator (sau mai multe transformatoare in serie) de sudura care au

infasurarile primare separate de cele secundare

- un grup convertizor la care generatorul electric este separat galvanic de motorul de

antrenare.

Prin definitie un transformator de separare alimenteaza un singur circuit electric in cazul de fata circuitul de masurare.

Alegerea sursei de energie electrica se face tinand seama de urmatoarele

- tensiunea nominala a sursei U

- valoarea estimativa a impedantei echivalente a circuitului de asura Z_m

compus din impedanta echivalenta a conductorului dintre sursa de energie folosita si priza auxiliara Z_C, rezistenta de dispersie a prizei de pamant supusa masurarii R_p, si rezistenta de dispersie a prizei auxiliare R_A, impedanta proprie a sursei de alimentare Z_m = Z_C + R_p + R_A, R_p si R_A fiind determinate conform celor aratate mai sus cu ajutorul aparatului specializat pentru masurarea rezistentelor,de dispersie a prizelor de pamant.

Valoarea impedantei echivalenta a circuitului de masura Z_m depinde apreciabil de valoarea rezistentei de dispersie a prizei auxiliare R_A.

Valoarea curentului de masura se poate evalua (ca ordin de masura) din relatia I_pm = U / Z_m unde U este tensiunea sursei de energie electrica. Valorile masurate depind direct de valoarea curentului de masura I_pm. Se are in vedere obtinerea unui curent de masura cat mai mare posibil pentru obtinerea unor valori masurate cat mai mari, respectiv a unor valori indicate de aparate cu erori cat mai mici posibile.

Valorile masurate ale tensiunilor U_pm, U_am si U_pasm se vor multiplica cu raportul K dintre curentul de calcul de punere la pamant I si curentul de masura I_pm (K = I_p / I_pm). Valorile de calcul a tensiunilor sunt

U_p = KU_pm

U_a = KU_am

U_pas = Ku_pasm

Trebuie astfel sa se raporteze valorile determinate ale tensiunilor de atingere si de pas la valorile calculate ale curentilor de punere la pamant in cazul unui defect cu punere la pamant.

Marimile de curent si tensiune trebuie masurate cu aparate (voltmetre si ampermetre) de clasa 1 certificate metrologic si validate de catre S.C. Electrica - S.A. si / sau C.N. Transelectrica - S.A.

Efectuarea masurarilor printr-o proba ²pe viu² cu un curent efectiv de defect la tensiunea liniei ofera rezultatele cele mai apropiate de realitate deoarece se pune in evidenta valoarea rezistentei de dispersie reale care este totdeauna mai mica decat la masurarea cu metoda volt - ampermetru cu sursa de joasa tensiune. La curenti mari se strapung cu arc electric toate spatiile dintre suprafata electrozilor si solul inconjurator rezultand o rezistenta de dispersie mai mica decat in cazul masurarilor cu curenti de la o sursa de joasa tensiune.

Astfel in cazul cand pentru curentul prin priza de pamant I_pm se foloseste o punere la pamant intentionata la priza de pamant supusa verificarii folosindu-se ca sursa de alimentare linia respectiva se pune in evidenta avantajul obtinerii unor masurari cu erorile cele mai mici, in special pentru determinarea rezistentei de dispersie R_P si deci si a tensiunilor U_p, U_a si U_pas.

Masurarile in acest caz (al sursei de energie de inalta tensiune) trebuie efectuate totdeauna cu instalatii de inregistrare a marimilor masurate din urmatoarele motive

- timpul masurarii este foarte scurt (0,2s0,5s), dat fiind valoarea mare a curentului de

punere la pamant

- necesitatea inregistrarii concomitenta a marimilor ce trebuie masurate, data fiind variatia

in timp a curentului de masura I_pm, variatia in timp a rezistentelor de dispersie a prizelor

de pamant R_P si R_pA variatia tensiunii retelei de alimentare a punerii la pamant voite si

variatia tensiunilor U_p, U_a si U_pas.

La masurarile cu sursa de inalta tensiune totdeauna trebuie folosite reductoare de curent si de tensiune si transformatoare de separare (de izolare) pentru marimile care se inregistreaza pe oscilograf sau perturbograf digital.

Pentru efectuarea masurarilor cu aparatul specializat de masurat rezistenta de dispersie a prizelor de pamant trebuie folosita o priza de pamant auxiliara de curent P_A si o priza sonda S de potential ca punct de referinta in zona de potential nul. Se procedeaza in acelasi mod ca si la metoda volt-ampermetru. A se vedea cele aratate mai sus privind determinarea zonei de potential nul si de amplasare a prizelor de pamant auxiliare P_A si a prizelor sonda S de potential (care constituie punctul de referinta din zona de potential nul).

In general aparatele specializate pentru masurarea rezistentei de dispersie a prizelor de pamant au la fiecare aparat 4 borne astfel

- doua borne de curent C₁ si C₂

- doua borne de tensiune P₁ si P₂.

La borna de curent C₁ se racordeaza conductorul de legatura cu priza de pamant care se verifica.

La borna de curent C₂ se racordeaza conductorul de legatura cu priza de pamant auxiliara P_A.

La borna de potential P₁ se racordeaza conductorul de legatura cu priza de pamant care se verifica.

La borna de potential P₂ se racordeaza conductorul de legatura cu priza sonda S de potential din zona de potential nul.

In cazul in care la verificari se folosesc pentru legaturile conductoarelor de legatura, de lungime relativ mica (de ~ 50 m) la prizele auxiliare P_A si S, de regula bornele C₁ si P₁ ale aparatului se sunteaza, fiind astfel necesar un singur conductor de legatura a aparatului cu priza de pamant care se verifica.

La unele aparate de constructie simplificata destinate pentru prize de pamant cu un electrod sau cu un numar mic de electrozi, din fabricatie exista o singura borna accesibila pentru legatura cu priza de pamant care se verifica, legaturile C₁ si P₁ fiind suntate in interiorul aparatului. Aparatul folosit trebuie sa fie certificat metrologic si validat de catre S.C. ELECTRICA - S.A.

Cu ajutorul aparatului specializat de masurarea rezistentelor de dispersie a prizelor de pamant trebuie sa se verifice si prizele de pamant auxiliare P_A si S astfel incat valorile rezistentelor de dispersie ale acestora sa fie compatibile cu rezistenta de dispersie a prizei de pamant in cauza.

Un aparat specializat de performanta (de regula cu afisaj digital) trebuie sa furnizeze informatii (deosebit de importante privind rigurozitatea rezultatelor masurarilor) prin indicarea urmatoarelor

- depasirea valorii limita a rezistentei de dispersie a prizei auxiliare P_A, respectiv a bunei

legaturi electrice cu aceasta

- depasirea valorii limita a rezistentei de dispersie a prizei sonda S de potential, respectiv a

bunei legaturi electrice cu aceasta

- existenta unei tensiuni, respectiv a unui curent perturbator, peste limita admisa pentru

corecta functionare a aparatului

- descarcarea bateriei (acumulatorului) de alimentare a circuitului de masurare, respectiv

scaderea tensiunii de alimentare, sub limita admisa pentru functionarea corecta a

aparatului;

- intrepatrunderea zonelor de influenta ale prizelor.

In cazul in care nu se dispune de un astfel de aparat, este necesar ca inainte de efectuarea masurarilor sa se verifice ca sunt asigurate conditiile pentru buna functionare a aparatului si pentru obtinerea unor rezultate corecte la efectuarea masurarilor.

In toate cazurile este necesar ca, inainte de realizarea legaturilor electrice la bornele aparatului specializat pentru masurarea rezistentelor de dispersie a prizelor de pamant, sa se determine cu un voltmetru valoarea tensiunii perturbatoare U_P0 pe priza de pamant care se verifica, folosindu-se ca punct de referinta priza sonda S amplasata in zona de potential nul.

In cazul in care valoarea tensiunii perturbatoare U_P0 masurate este mai mare decat cea admisa, in vederea efectuarii in bune conditii a masurarilor de verificare a prizelor de pamant este indicat sa se scoata de sub tensiune instalatia respectiva, sau sa varieze frecventa sursei circuitului de masurare.

Cu o aproximatie acceptabila, cu aparatul specializat pentru masurarea rezistentei de dispersie a prizelor de pamant, se poate determina curba de potentiale ale prizei de pamant care se verifica, precum si coeficientii de atingere k_a si de pas k_pas.

Se considera valabile valorile r_p citite la aparat cand priza sonda S de potential se afla in diferite puncte din zona de influenta a prizei de pamant care se verifica.

Se are in vedere ca la masurari cu aparatul specializat pentru masurarea directa a rezistentelor de dispersie ale prizelor de pamant, curentul de masura I_m, cu o aproximatie accesibila, se poate considera constant. In acest caz, deoarece , rezulta ca valoarea citita pe aparat cand sonda S se afla intr-un punct k de pe suprafata solului din zona de influenta a prizei de pamant care se verifica, este .

Pentru diferite puncte k₁, k₂ k_m rezulta ca se poate considera valoarea citita r_pkn direct proportionala cu potentialul U_kn deoarece practic se poate accepta ca i_m este constant in timpul masurarilor.

In acest caz se poate scrie relatiile pentru coeficientii de atingere k_a si de pas k_pas astfel

si

Conscandu-se valoarea rezistentei de dispersie a prizei de pamant care se verifica R_ps si curentul maxim de defect prin priza I_p se determina tensiunea totala de calcul a prizei U_p cu relatia U_p = R_ps I_p.

Determinandu-se coeficientul de atingere maxim k_a si de pas k_pas conform celor aratate mai sus se determina tensiunea maxima de atingere U_a si de pas U_pas cu relatiile

U_a = k_a U_p si U_pas = k_pas U_p   

Pentru determinari riguroase se pot folosi placi de contact cu solul in punctele k, folosindu-se schema de masurare obisnuita, unde in locul sursei de alimentare a circuitelor de masurare se considera aparatul specializat pentru masurarea rezistentei de dispersie a prizelor de pamant.

Dupa efectuarea masurarilor este necesar ca la determinarea rezistentei de dispersie R_p sa se tina seama de starea de umiditate a solului in timpul masurarii.

In conformitate cu standardul STAS 12604/5 - 90 anexa D, coeficientul care tine seama de umiditatea solului in timpul masurarii se noteaza cu y si are valorile din tabelul acestui standard, in functie de adancimea de ingropare a electrozilor prizei de pamant se considera electrozii care au cea mai mare pondere la determinarea rezistentei de dispersie R_p a prizei de pamant.

In cazul unui defect cu curent de punere la pamant I_p prin priza de pamant, in conditiile de a se folosi o sursa independenta de energie, separata galvanic, exista doar pericolul sa apara o tensiune, in circuitul de tensiune, mai mare decat valoarea maxim admisa prin aparatele de masurare a tensiunii, ceea ce va determina afectarea acestora.

Pentru protectia personalului care participa la masurari este suficienta masura de a folosi cizme electroizolante.

La masurarile cu sursa de inalta tensiune trebuie sa se foloseasca reductoare de tensiune si de curent corespunzator alese. A se vedea cele indicate privind folosirea de transformatoare de separare (de izolare) pentru marimile care se inregistreaza pe oscilografe sau perturbografe digitale.

Dupa realizarea completa a circuitelor de masurare si de inregistrare si inainte de inchiderea intreruptorului de inalta tensiune pentru stabilirea curentului I_pm, la masurare se va retrage, respectiv se va indeparta de punctul de injectare a curentului si de aparatele folosite la masurari.

Dupa o perioada de cel mult 0,3 0,5 s, se va da comanda de deschidere a intreruptorului printr-un programator special de comanda de la distanta introdus in circuitul de masurare, prin care se va intrerupe curentul I_pm, bineinteles daca nu a avut loc inainte declansarea intreruptorului prin protectia de curent din statia de alimentare.

5. In statiile electrice de inalta tensiune de intindere relativ mare tehnica de executare a masurarilor trebuie sa cuprinda urmatoarele doua etape:

ETAPA I lucrarile preliminare in care sa fie realizate urmatoarele :

a) masurarea tensiunii perturbatoare U₀ pe instalatiile de legare la pamant

b) masurarea tensiunii perturbatoare U₀ pe prizele de pamant ale ale stalpilor aferente statiei electrice, respectiv care sunt legate la priza de pamant complexa a acesteia din urma de regula, prin conductorul (conductoarele) de protectie al LEA

c) masurarea rezistentei de dispersie ale prizelor de pamant R_p, R_pA si R_pS cu un aparat de masura specializat pentru determinarea rezistentelor de dispersie ale prizelor de pamant; certificat metrologic si validat de catre S.C. ELECTRICA - S.A sau C.N. Transelectrica S.A;

d) de masura in functie de valorile tensiunilor perturbatoare U₀, folosind una din urmatoarele pregatirea masurarilor cu metoda volt-ampermetru, respectiv stabilirea solutiei pentru injectarea curentului variante

- de la un transformator de separare sau de la un grup electrogen folosind o priza de pamant auxiliara de curent R_pA legata la un conductor (conductoarele) unei LEA de MT (fara conductor de protectie) ;

- de la un transformator de separare sau de la un grup electrogen folosind o priza de

pamant auxiliara amplasata in exteriorul statiei la o distanta suficient de mare si legata

la acesta printr-un conductor special destinat acestui scop; se va evita folosirea unui

transformator de servicii interne Tsi, deoarece este deosebit de dificil de a fi izolat

electric sigur (fara nici un cuplaj rezistiv) fata de elementele legate la instalatia de legare

la pamant care se verifica prin masurari.

e) analiza si stabilirea solutiei in cazul in care pentru injectarea curentului se impune executarea unor probe de scurtcircuit monofazat la tensiunea de lucru a retelei (proba pe ²viu²

ETAPA II lucrarile pentru executarea masurarilor asupra instalatiei de legare la pamant supusa verificarii astfel

- masurarea rezistentei de dispersie a instalatiilor de legare la pamant R_pS si a tensiunilor U_p, U_a si U_pas prin metoda volt-ampermetru in corelare cu determinarea distributiei potentialelor in punctele unde tensiunile de pas pot fi cele mai mari cum sunt cele de la extremitatile instalatiei de legare la pamant; pe suprafata retelei de dirijare a potentialelor in general U_pas < U_a

- verificarea continuitatii instalatiilor de legare la pamant prin metoda de injectie a curentului de la un transformator de separare de putere corespunzatoare; se pot folosi transformatoare de sudura care sunt practic transformatoare de separare in acest caz se leaga in serie doua sau mai multe transformatore de sudura in functie de tensiunea U care trebuie obtinuta la masurari

- verificarea continuitatii intre doua instalatii de legare la pamant separate prin metoda de injectie a curentului de la un alt transformator de separare, respectiv de la un aparat de sudura.

De regula probele si masurarile pentru determinarea experimentala a rezistentei de dispersie R_p si a tensiunilor U_p, U_a si U_pas, trebuie facuta la un curent pentru care tensiunea masurata pe priza de pamant U_p respecta conditia U_p > 10 U₀ (cu o eroare acceptabila la masurari de 5 %). In cazul in care la masurarea rezistentei de dispersie R_pS si a U_a si U_pas nu se poate respecta conditia ca U_p >10 U₀ atunci trebuie procedat la deconectarea surselor care determina aparitia supratensiunii U₀ sau probele si masurarile sa fie executate cu inregistrarea marimilor analogice (tensiune, curent) cu tehnica digitala de calcul pentru a aprecia faza tensiunii perturbatoare.

Se pot folosi urmatoarele relatii de corectie daca U_p > 10 U₀

a) Cazul folosirii pentru sursa de energie de joasa tensiune un transformator de separare (transformatoare de sudura) cu doi poli

, unde U_p1 si U_p2 sunt tensiunile citite pe voltmetru cand sunt conexiunile stabilite initial, respectiv cand conexiunile se inverseaza la sursa de energie de joasa tensiune.

b) Cazul folosirii unui grup electrogen trifazat

, unde U_p1, U_p2 si U_p3 sunt tensiunile citite pe voltmetru la trei masurari folosind pe rand tensiunile faza-neutru la conexiunile cu cele trei faze ale generatorului.

In etapa I se foloseste un aparat, specializat pentru masurarea rezistentelor de dispersie cu ajutorul caruia se determina cu o aproximatie acceptabila rezistentele de dispersie a prizei de pamant care se verifica R_p, a prizei de pamant auxiliare R_pA si a prizei sonda R_pS. Cu valorile obtinute cu aparatul de masurare a rezistentelor de dispersie se poate aprecia curentul de masura in masurarile cu metoda volt - ampermetru.

Metoda de masurare (volt- ampermetru) necesita o sursa de joasa tensiune care poate fi

- un transformator de separare de tensiune si putere corespunzatoare ;

- un grup electrogen de j.t. (120, 220 sau 380 V) (care alimenteaza in exclusivitate

montajul electric de masurare) de o putere corespunzatoare;

- un transformator (sau mai multe transformatoare in serie) de sudura care au

infasurarile primare separate de cele secundare

- un grup convertizor la care generatorul electric este separat galvanic de motorul de

antrenare.

Sursa de energie electrica din montajul electric de masurare trebuie sa fie independenta si izolata galvanic de sursele de energie locale, care alimenteaza in exclusivitate montajul electric de masurare.

In cazul folosirii montajului voltmetru - ampermetru se pot determina valori acoperitoare si are avantajul important ca se poate considera ansamblul instalatiei verificate de legare la pamant practic echipotentiata deoarece nu intervin impedantele homopolare.

Prin definitie un transformator de separare alimenteaza un singur circuit electric in cazul de fata circuitul de masurare. Dupa cum s-a aratat mai sus se va evita folosirea unui transformator de servicii interne din statie deoarece este extrem de dificil sa poata avea rolul unui transformator de separare.

Alegerea sursei de energie electrica se face tinand seama de urmatoarele

- tensiunea nominala a sursei U

- valoarea estimata a impedantei echivalente a circuitului de masura Z_m

compus din impedanta echivalenta a conductorului dintre sursa de energie folosita si priza auxiliara Z_C, rezistenta de dispersie a prizei de pamant supusa masurarii R_p, si rezistenta de dispersie a prizei auxiliare R_A, impedanta proprie a sursei de alimentare Z_m = Z_C + R_p + R_A, R_p si

R_A fiind determinate conform celor aratate mai sus cu ajutorul aparatului specializat pentru masurarea rezistentelor, de dispersie a prizelor de pamant.   

Trebuie analizate doua tipuri de scheme pentru injectia curentului prin instalatiile de legare la pamant de la sursa de curent

- schema bloc folosindu-se conductoarele LEA de MT simplu circuit si fara conductor de

protectie pentru legarea la o priza de pamant auxiliara indepartata;

- schema bloc folosindu-se o priza de pamant auxiliara amplasata in exteriorul statiei.

De regula iesirea liniei de MT din statie se face cu cablu armat in acest caz exista posibilitatea sa nu se poata realiza izolarea galvanica a mantalei cablului si deci exista posibilitatea unei circulatii de curent si prin aceasta din urma existand riscul denaturarii grave a rezultatelor masurarilor.

Din acest motiv intr-o astfel de situatie pentru masurarea rezistentei de dispersie a tensiunii de atingere U_a si a celei de pas U_pas se poate folosi schema cu o priza de pamant auxiliara amplasata in exteriorul statiei.

Amplasarea prizei de pamant auxiliara P_A trebuie facuta la o distanta de peste 300 m distanta de gardul statiei, intr-o zona cu teren viran (fara constructii in apropiere), iar amplasarea prizei sonda S (de potential) trebuie facut la peste 150 m distanta de gardul statiei, respectand insa o distanta de cel putin 150 m intre prizele P_A si S. Deosebit de important este sa nu se intre cu priza sonda S in zona de influenta a prizei auxiliare P_A.

La masurarea tensiunilor U_p (la determinarea rezistentei de dispersie R_p, respectiv a tensiunii U_c la verificarile continuitatilor electrice) totdeauna legatura voltmetrului la elementul verificat se va face direct la punctul de injectare a curentului de masura. Mai exact conductorul voltampermetrului se va lega la punctul de injectare a curentului si nu in alt punct al conductorului prin care trece curentul I_pm. In acest mod se evita includerea in valoarea citita pe voltmetru si caderea de tensiune pe portiunea conductorului de curent pana la punctul de injectie in elementul verificat.

Astfel discontinuitatile, respectiv legaturile defectuoase, se identifica la punctele in care valoarea tensiunii citite U_pc este mai mare decat cea considerata ca valoare U_p de calcul pentru determinarea rezistentei de dispersie R_p a prizei de pamant care se verifica. Curentul de injectie (intrare) in priza de pamant supusa masurarii este

- in cazul sursei de energie electrica de joasa tensiune este curentul dat de aceasta sursa acesta constituie curentul de masura si se noteaza I_pm

- in cazul sursei de energie electrica de inalta tensiune, este chiar curentul de scurtcircuit monofazat dat de aceasta sursa in locul de punere la pamant (respectiv intr-un punct al prizei de pamant supusa masurarii) si se noteaza in general se realizeaza schema de alimentare astfel incat curentul la locul de punere la pamant sa fie mai mare de 1000 A, dar totdeauna mai mic decat valoarea de calcul . Pentru determinarea valorilor de calcul la un defect maxim, toate marimile masurate (curenti si tensiuni U_a, U_pas si U_R) trebuie multiplicate cu un coeficient de corectie numit coeficient de multiplicare.

Coeficientul de multiplicare se noteaza cu litera K si reprezinta urmatorul raport de multiplicare

- in cazul sursei de energie electrica de joasa tensiune

- in cazul sursei de energie electrica de inalta tensiune

, unde

- este valoarea de calcul al curentului de scurtcircuit monofazat max. pentru statia

respectiva ;

I_pm - curentul prin priza de pamant de masura cu sursa de joasa tensiune

- curentul de scurtcircuit monofazat de maasura cu sursa de inalta tensiune.

I_P - este curentul de punere la pamant efectiv prin instalatia de legare la pamant a

statiei la un scurtcircuit monofazat :

I_p = - (I_N + I_CP);

I_N - componenta din curentul de scurtcircuit monofazat care se inchide prin

neutrele transformatoarelor legate la pamant in statiei;

I_CP - componenta din curentul de scurtcircuit monofazat care se inchide prin

conductoarele de protectie ale liniilor electrice aeriene legate direct sau indirect la

instalatia de legare la pamant a statiei.

Pentru curentii , I_{P ,} I_N si I_CP valorile de calcul sunt cele determinate prin calcul si sunt specifice statiei care face obiectul verificarii.

Daca nu se cunosc curentii I_{P ,} I_N si I_CP (determinati) pentru statia in cauza se pot considera acoperitoare urmatoarele valori pentru curentii I_N si I_CP:

I_N = 0,1 si I_CP = 0,1

Rezulta pentru I_P urmatoarea relatie: I_P = 0,8