Co mierzymy podczas udaru?

Rezystancja statyczna a impedancja udarowa

W warunkach statycznych przydatność uziemienia opisuje się rezystancją mierzoną przy przepływie prądu stałego lub przemiennego o małej częstotliwości. Podczas wyładowania atmosferycznego prąd narasta znacznie szybciej — w skali mikrosekund.

Tak gwałtowna zmiana prądu wywołuje spadki napięcia na indukcyjności uziemienia. W długich przewodnikach dochodzą do tego zjawiska falowe. Dlatego pomiar metodą udarową może dać wynik wyższy od rezystancji statycznej tego samego uziemienia.

W metodzie stosowanej w miernikach ATMOR impedancję udarową wyznacza się jako stosunek szczytowej wartości spadku napięcia do szczytowej wartości prądu. Oba maksima nie muszą wystąpić w tej samej chwili.

Dlaczego dłuższy uziom nie zawsze pomaga?

Prąd piorunowy nie wykorzystuje od razu całej długości rozległego uziemienia. Sygnał przemieszcza się wzdłuż przewodnika z ograniczoną prędkością. Część uziomu skutecznie uczestniczącą w odprowadzaniu udaru określa się jako długość efektywną.

Zależy ona m.in. od czasu czoła impulsu, indukcyjności uziomu i konduktywności gruntu. W opracowaniu zespołu ATMOR dla udarów o czasach czoła rzędu pojedynczych mikrosekund omawiano długości efektywne około 20–70 m, zależnie od właściwości gruntu.

Połączenie z bardzo rozległym układem może wyraźnie obniżyć rezystancję statyczną, a jednocześnie w niewielkim stopniu poprawić zachowanie przy szybko narastającym prądzie. Sam niski wynik statyczny nie opisuje więc całej odpowiedzi uziemienia na udar.

Uziemienia budynków i zbiorników

W pomiarze udarowym badany jest układ uczestniczący w odprowadzaniu wyładowania do gruntu. Pozostawienie połączeń instalacji pozwala uwzględnić współpracujące ze sobą części uziemienia.

WG-307 W wykorzystuje impuls o czasie czoła 4 µs. Pomiar wymaga sondy prądowej i napięciowej; rozmieszczenie sond oraz przewodów wpływa na wynik. Szczegółowe warunki, sposób podłączenia i ograniczenia zastosowania określa instrukcja przyrządu.

Uziemienia słupów linii energetycznych

W odprowadzaniu prądu piorunowego uczestniczy zarówno sztuczny uziom, jak i fundament słupa. Badanie samego uziomu po odłączeniu od konstrukcji nie uwzględnia współpracy tych elementów.

Pomiar udarowy umożliwia ocenę połączonego układu. Krótki czas czoła 1 µs, zastosowany w WG-307 S, ogranicza wpływ bocznikowania przez uziemienia sąsiednich słupów. Na ten wpływ oddziałuje również długość przęsła i układ przewodów odgromowych.

Wynik należy interpretować w odniesieniu do rzeczywistej konfiguracji linii. W publikacjach zespołu zestawiono wyniki symulacji komputerowych oraz badań terenowych pokazujących udział fundamentów i sąsiednich słupów.

Pomiary impedancji udarowej

Autorzy: M. Wołoszyk, M. Galewski, S. Wojtas. Pełne opracowanie obejmuje definicje, uziomy rozległe, porównanie metod statycznych i udarowych, przykłady pomiarów oraz metody zmniejszania rezystancji wypadkowej.

Opracowanie ma charakter historyczny. Przytoczone w nim normy i kryteria dopuszczalnych wartości dotyczą daty publikacji.