Lekcja 1. Podstawy wykonywania pomiarów instalacji elektrycznych

Wstęp

W tej lekcji omówiono podstawowe zasady wykonywania pomiarów instalacji elektrycznych. Pomiary są jednym z najważniejszych elementów oceny stanu technicznego instalacji, ponieważ pozwalają sprawdzić, czy instalacja pracuje prawidłowo i czy jej użytkowanie jest bezpieczne.

W praktyce samo podłączenie miernika i odczytanie wartości nie wystarcza. Każdy pomiar powinien być poprzedzony przygotowaniem stanowiska, doborem właściwej metody pomiarowej, wyborem odpowiedniego przyrządu pomiarowego oraz sprawdzeniem warunków bezpieczeństwa.

W kolejnych lekcjach zostaną omówione wybrane grupy pomiarów: pomiary parametrów sieci niskiego napięcia, pomiary małych rezystancji, pomiar impedancji pętli zwarcia, pomiary rezystancji uziemień i rezystywności gruntu oraz pomiary napięć rażeniowych i sprawdzanie działania wyłączników różnicowoprądowych. Ta lekcja stanowi wprowadzenie do tych zagadnień.

Cele lekcji

Osoba ucząca się:

• wyjaśnia, jaki jest cel wykonywania pomiarów instalacji elektrycznych,
• rozróżnia podstawowe etapy postępowania pomiarowego,
• wskazuje znaczenie oględzin przed wykonaniem pomiarów,
• stosuje podstawowe zasady bezpiecznej organizacji stanowiska pomiarowego,
• rozróżnia metodę pomiarową, przyrząd pomiarowy i wynik pomiaru,
• opisuje, jak przygotować prostą dokumentację pomiarową,
• formułuje podstawowy wniosek na podstawie wyniku pomiaru.

1. Po co wykonuje się pomiary instalacji elektrycznych?

Pomiar polega na wyznaczeniu wartości określonej wielkości fizycznej, na przykład napięcia, prądu, rezystancji, impedancji albo częstotliwości. W instalacjach elektrycznych pomiary wykonuje się po to, aby ocenić stan techniczny instalacji oraz sprawdzić, czy spełnia ona wymagania bezpieczeństwa.

Pomiary mogą być wykonywane między innymi:

• przed oddaniem instalacji do użytkowania,
• po wykonaniu prac montażowych,
• po modernizacji lub naprawie instalacji,
• podczas okresowej kontroli instalacji,
• po wystąpieniu awarii lub nieprawidłowości,
• przed ponownym dopuszczeniem urządzenia lub instalacji do pracy.

Wyniki pomiarów pozwalają odpowiedzieć na pytania:

• czy instalacja jest zasilana prawidłowym napięciem,
• czy przewody ochronne zachowują ciągłość,
• czy rezystancja połączeń ochronnych jest odpowiednio mała,
• czy uziemienie spełnia wymagania przyjęte dla danego układu,
• czy zastosowane środki ochrony przeciwporażeniowej działają skutecznie,
• czy urządzenie elektryczne może być bezpiecznie użytkowane.

Pomiary są więc nie tylko czynnością techniczną, ale również podstawą do podjęcia decyzji, czy instalacja albo urządzenie może być eksploatowane.

2. Kolejność postępowania pomiarowego

W praktyce pomiary powinny być wykonywane według określonej kolejności. Pozwala to uniknąć błędów, ogranicza ryzyko uszkodzenia przyrządu pomiarowego i zwiększa bezpieczeństwo osoby wykonującej pomiar.

Typowa kolejność postępowania pomiarowego obejmuje:

1. Zapoznanie się z dokumentacją, schematem albo instrukcją stanowiskową,
2. Ustalenie celu pomiaru,
3. Rozpoznanie rodzaju instalacji lub urządzenia,
4. Wykonanie oględzin,
5. Dobór metody pomiarowej,
6. Dobór przyrządu pomiarowego i przewodów pomiarowych,
7. Sprawdzenie stanu przyrządu oraz zakresu pomiarowego,
8. Przygotowanie stanowiska i zastosowanie zasad bezpieczeństwa,
9. Wykonanie pomiaru,
10. Zapisanie wyniku,
11. Porównanie wyniku z wymaganiami, dokumentacją albo wartością odniesienia,
12. Sformułowanie wniosku.

Taka kolejność pokazuje, że pomiar nie zaczyna się od naciśnięcia przycisku na mierniku. Najpierw trzeba wiedzieć, co ma być mierzone, dlaczego wykonuje się pomiar i jak ocenić otrzymany wynik.

3. Oględziny przed wykonaniem pomiarów

Przed wykonaniem pomiarów należy przeprowadzić oględziny. Oględziny polegają na wzrokowej ocenie instalacji, urządzenia, osprzętu, przewodów i stanowiska pracy. Dzięki nim można wykryć widoczne uszkodzenia oraz nieprawidłowości, które mogłyby wpływać na bezpieczeństwo lub wynik pomiaru.

Podczas oględzin należy zwrócić uwagę między innymi na:

• stan przewodów i izolacji,
• stan obudów, gniazd, wtyczek i zacisków,
• oznaczenia przewodów i aparatów,
• widoczne ślady przegrzania, nadpalenia albo uszkodzeń mechanicznych,
• poprawność połączeń ochronnych,
• obecność wymaganych osłon i zabezpieczeń,
• porządek na stanowisku pomiarowym,
• możliwość bezpiecznego dostępu do punktów pomiarowych.

Jeżeli podczas oględzin zostanie stwierdzone uszkodzenie, które może powodować zagrożenie, pomiaru nie należy wykonywać do czasu usunięcia nieprawidłowości albo uzyskania zgody osoby nadzorującej.

Przykład:

Jeżeli przewód pomiarowy miernika ma uszkodzoną izolację, nie wolno używać go do pomiaru napięcia. Taki przewód należy wycofać z użytkowania i zastąpić sprawnym przewodem pomiarowym.

4. Dobór metody i przyrządu pomiarowego

Metoda pomiarowa określa sposób wykonania pomiaru. Obejmuje między innymi układ połączeń, kolejność czynności oraz sposób odczytu wyniku. Dla różnych wielkości stosuje się różne metody pomiarowe.

Przykładowo:

• napięcie mierzy się przez równoległe podłączenie przyrządu do badanego elementu lub punktów instalacji,
• prąd mierzy się za pomocą miernika włączanego szeregowo albo za pomocą cęgów pomiarowych,
• rezystancję izolacji mierzy się przy wyłączonym napięciu roboczym, używając specjalnego miernika rezystancji izolacji,
• ciągłość przewodów ochronnych sprawdza się przyrządem umożliwiającym pomiar małych rezystancji,
• parametry sieci niskiego napięcia można mierzyć miernikiem wielofunkcyjnym albo analizatorem parametrów sieci.

Przyrząd pomiarowy powinien być dobrany do rodzaju pomiaru, zakresu mierzonej wielkości oraz warunków pracy. Przed użyciem przyrządu należy sprawdzić:

• czy przyrząd jest przeznaczony do danego pomiaru,
• czy wybrano właściwy zakres pomiarowy,
• czy przewody pomiarowe są sprawne,
• czy przyrząd ma odpowiednią kategorię pomiarową,
• czy stan baterii albo zasilania przyrządu umożliwia wykonanie pomiaru,
• czy przyrząd ma aktualne sprawdzenie, wzorcowanie albo wymagane potwierdzenie sprawności, jeżeli jest ono wymagane.

Nieprawidłowo dobrany przyrząd może spowodować błędny wynik, uszkodzenie miernika albo zagrożenie dla osoby wykonującej pomiar.

5. Bezpieczeństwo podczas pomiarów

Pomiary instalacji elektrycznych mogą być związane z pracą w pobliżu elementów znajdujących się pod napięciem. Z tego powodu należy bezwzględnie przestrzegać zasad bezpieczeństwa oraz instrukcji stanowiskowych.

Przed rozpoczęciem pomiarów należy:

• zapoznać się z instrukcją stanowiskową,
• sprawdzić, czy stanowisko jest uporządkowane,
• upewnić się, że dostępne są wymagane środki ochrony,
• sprawdzić stan przyrządu i przewodów pomiarowych,
• dobrać właściwy zakres pomiarowy,
• nie dotykać nieosłoniętych części czynnych,
• wykonywać czynności spokojnie i w ustalonej kolejności,
• przerwać pracę w przypadku zauważenia nieprawidłowości.

Do podstawowych zasad bezpiecznego wykonywania pomiarów należą:

• używanie tylko sprawnych przyrządów i przewodów pomiarowych,
• stosowanie przewodów pomiarowych odpowiednich do napięcia i kategorii pomiarowej,
• unikanie przypadkowego zwarcia końcówkami pomiarowymi,
• zachowanie ostrożności przy pomiarach napięcia,
• odłączanie zasilania tam, gdzie pomiar tego wymaga,
• przestrzeganie poleceń prowadzącego lub osoby nadzorującej,
• niedopuszczanie do pracy na stanowisku osób nieupoważnionych.

W pomiarach instalacji elektrycznych szczególnie ważne jest rozróżnienie pomiarów wykonywanych przy wyłączonym zasilaniu oraz pomiarów wykonywanych przy obecności napięcia. Część pomiarów, na przykład pomiary rezystancji izolacji albo ciągłości przewodów ochronnych, wykonuje się przy odłączonym napięciu roboczym. Inne pomiary, na przykład pomiary napięcia lub parametrów sieci, wymagają obecności napięcia i dlatego muszą być wykonywane z zachowaniem szczególnej ostrożności.

7. Dokumentacja pomiarowa

Dokumentacja pomiarowa jest zbiorem informacji potwierdzających wykonanie pomiarów oraz przedstawiających ich wyniki. W prostych zadaniach dydaktycznych dokumentacja może mieć formę karty pomiarowej. W praktyce zawodowej wyniki pomiarów zapisuje się najczęściej w protokole.

Dokumentacja pomiarowa powinna zawierać między innymi:

• nazwę badanego obiektu, instalacji albo urządzenia,
• datę wykonania pomiarów,
• zakres wykonanych pomiarów,
• zastosowane metody pomiarowe,
• zastosowane przyrządy pomiarowe,
• wyniki pomiarów,
• jednostki mierzonych wielkości,
• uwagi dotyczące warunków pomiaru,
• ocenę wyników,
• wniosek końcowy.

Wniosek powinien wynikać z otrzymanych wyników. Nie powinien być przypadkowy ani ogólny. Powinien odpowiadać na pytanie, czy wynik pomiaru wskazuje stan prawidłowy, czy wymaga dalszej kontroli, naprawy lub ponownego sprawdzenia.

Przykłady wniosków:

• Wynik pomiaru mieści się w wymaganym zakresie. Badany obwód można uznać za sprawny w zakresie wykonanego pomiaru.
• Wynik pomiaru odbiega od wartości oczekiwanej. Należy sprawdzić połączenia i powtórzyć pomiar.
• Stwierdzono brak ciągłości przewodu ochronnego. Obwód nie powinien być użytkowany do czasu usunięcia nieprawidłowości.

8. Interpretacja wyniku pomiaru

Interpretacja wyniku pomiaru polega na ocenie, co oznacza uzyskana wartość. Wynik pomiaru należy porównać z wymaganiami, dokumentacją techniczną, instrukcją stanowiskową, wartością odniesienia albo wynikiem oczekiwanym dla danego układu.

Podczas interpretacji należy zadać pytania:

• czy wynik jest zgodny z oczekiwaniami,
• czy wynik mieści się w dopuszczalnym zakresie,
• czy wynik nie wskazuje uszkodzenia albo przerwy w obwodzie,
• czy wynik nie może być skutkiem błędnego podłączenia przyrządu,
• czy pomiar należy powtórzyć,
• jaki wniosek można zapisać w dokumentacji.

Nie każdy nietypowy wynik oznacza od razu uszkodzenie instalacji. Czasem przyczyną może być niewłaściwy zakres miernika, zły punkt pomiarowy, luźny przewód pomiarowy albo błąd w odczycie. Dlatego przy wynikach wątpliwych należy najpierw sprawdzić warunki pomiaru i powtórzyć pomiar.

9. Przykład prostego postępowania pomiarowego

Rozważmy sytuację, w której należy sprawdzić ciągłość przewodu ochronnego PE w wybranym obwodzie odbiorczym.

Kolejność postępowania może być następująca:

1. Zapoznać się ze schematem obwodu albo opisem stanowiska,
2. Ustalić cel pomiaru: sprawdzenie ciągłości przewodu ochronnego PE,
3. Wykonać oględziny przewodów, zacisków i punktów pomiarowych,
4. Odłączyć zasilanie obwodu, jeżeli wymaga tego instrukcja pomiaru,
5. Dobrać miernik do pomiaru małych rezystancji albo ciągłości przewodów,
6. Sprawdzić stan przewodów pomiarowych,
7. Podłączyć przyrząd zgodnie z instrukcją,
8. Wykonać pomiar,
9. Zapisać wynik z jednostką,
10. Ocenić wynik i sformułować wniosek.

Przykładowy zapis w karcie pomiarowej:

Taki zapis jest czytelny, ponieważ zawiera informację o badanym elemencie, mierzonej wielkości, wyniku, jednostce oraz wniosku.

Podsumowanie lekcji

W tej lekcji przedstawiono podstawowe zasady wykonywania pomiarów instalacji elektrycznych. Pokazano, że pomiar nie polega jedynie na odczytaniu wartości z miernika, lecz obejmuje przygotowanie stanowiska, dobór metody pomiarowej, dobór przyrządu, wykonanie pomiaru, zapis wyniku oraz jego interpretację.

Wyjaśniono znaczenie oględzin wykonywanych przed pomiarami. Oględziny pozwalają wykryć widoczne uszkodzenia instalacji, przewodów, osprzętu albo przyrządu pomiarowego. Dzięki temu można ograniczyć ryzyko wykonania pomiaru w warunkach niebezpiecznych lub uzyskania błędnego wyniku.

Omówiono również podstawowe zasady bezpieczeństwa. Szczególną uwagę zwrócono na konieczność stosowania sprawnych przyrządów i przewodów pomiarowych, właściwy dobór zakresu pomiarowego, przestrzeganie instrukcji stanowiskowej oraz rozróżnianie pomiarów wykonywanych przy odłączonym napięciu i przy obecności napięcia.

W dalszej części lekcji przedstawiono zasady zapisu wyników oraz przygotowania dokumentacji pomiarowej. Wynik powinien być zapisany razem z jednostką, nazwą mierzonej wielkości, miejscem pomiaru i wnioskiem. Dopiero taki zapis umożliwia ocenę stanu instalacji albo urządzenia.

Lekcja przygotowuje do kolejnych części kursu, w których zostaną omówione konkretne grupy pomiarów: pomiary parametrów sieci niskiego napięcia, pomiary małych rezystancji i ciągłości przewodów ochronnych, pomiary rezystancji uziemienia i napięć rażeniowych oraz badanie bezpieczeństwa użytkowania urządzeń elektrycznych.