A földelési ellenállás mérésének célja, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a villamos rendszer (otthon, ipari telep, középület stb.) biztonsági földelése megfelelően kiépített és hatékony. Más szóval, kritikus fontosságú, hogy áramütés vagy zárlat esetén a felesleges vagy veszélyes áram a föld felé, gyorsan és elegendően kis ellenállású úton távozhasson, minimalizálva az emberi életre és vagyonra leselkedő veszélyt. Ebben a cikkben az alapfogalmakat, a mérési módszereket, a gyakorlati lépéseket és a vonatkozó szabványokat tekintjük át röviden.
Miért fontos a földelés?
A villamos hálózatok biztonsági földelésének feladata, hogy zárlat vagy szivárgás esetén biztos útvonalat nyújtson az áramnak a talaj (föld) felé, elkerülve, hogy a készülékek fém burkolatai, vezetékei, csőhálózatok (stb.) veszélyes feszültség alá kerüljenek. Ha a földelési rendszer ellenállása túl magas, előfordulhat, hogy nem vagy késve old le a túláramvédelem, illetve az áramütésveszély megnő. A szabványos méréssel ellenőrizhető, hogy a földelések – például földelő szonda, földelő hálózat, fém szerkezetek – valóban kellően kis ellenállással rendelkeznek.
Földelési ellenállás – alapfogalmak
Földelési ellenállás (RE): Azt a mértékadó ellenállást jelenti, amivel a földelő (szonda, lemez, körgyűrű, stb.) a talajon keresztül összeköttetésbe kerül a „nagy” földdel (Föld bolygóval). Hagyományosan ohm (Ω) mértékegységben fejezik ki. Minél alacsonyabb ez az érték, annál hatékonyabb a földelő. A szabványok sokszor korlátozzák (pl. RE ≤ 10 Ω vagy ≤ 200 Ω), de valójában a megengedett érték függ a védelmi eszközöktől (kismegszakítók, áramvédő kapcsolók) és a rendszer kialakításától (TT, TN, IT).
Talaj fajlagos ellenállása (ρ): A talaj típusa, nedvességtartalma, hőmérséklete mind befolyásolja, milyen ellenállást jelent a leásott földelő felé. Különbözik homokos, agyagos, köves, nedves, száraz talaj esetén – ezért eltérő lehet, hány méter mélyre kell a földelőt leütni, vagy mekkora a körgyűrű átmérője.
Földelési ellenállás mérési módszerek
1. Kétpólusú (kétvezetékes) mérés
Egyszerű, de kevésbé pontos. Kétpólusú multiméterrel és földelt nullavezetővel hasonlítjuk össze a földelő ellenállását. Ezt a módszert jellemzően nem hivatalos minősítő mérésre használják, inkább gyors, közelítő tesztnek. Előnye, hogy kevés eszköz kell hozzá, hátránya, hogy a hálózati nullavezető is hibát vihet a mérésbe.
2. Hárompólusú (klasszikus) földelésmérés – szonda elosztós módszerrel
Ez a legelterjedtebb és szabványos mód. Két segédszondát (P és C) ütünk le a talajba, a mért földelő (E) pedig a vizsgált földelés. A műszer feszültséget gerjeszt a C szondán, a P szondán pedig a potenciált méri. A kapott eredményekből számítja ki a műszer a földelő ellenállását. Ez a módszer az MSZ 4851 szabvány alapján „szükséges” a hivatalos méréshez.
- Elhelyezed a műszert a földelési pont közelében (fémcsap, E).
- Leütsz két további szondát (P és C) a talajba a javasolt távolságokra (például 20 m és 40 m, a talajtól függően).
- Összekötöd a műszert E, P, C kapcsokkal (kábelekkel).
- Elindítod a mérést: a műszer általában szinuszos vagy váltakozó jelet küld, és megméri a feszültség- és áramadatokat.
A kijelzőn megjelenik az ellenállás értéke (RE). Ha stabil és nem túl zajos a jel, ez adja a hivatalos mérési eredményt.
3. Négypólusú mérés
Hasonló a hárompólusúhoz, de külön vezetéken méri az áramot és a feszültséget, kiküszöbölve a kábelek ellenállásának hatását. Precízebb, labor- és minősítő mérésnél gyakran előny. A gyakorlatban az ipari telepeknél, nagy földelő hálózatok vizsgálatánál alkalmazzák.
4. Lakathurok-módszer (csíptetős mérés)
Ez a módszer az úgynevezett lakatfogós mérőműszert használja, amely képes a szonda beszúrása nélkül megbecsülni a földelés ellenállását. Egyszerű és gyors, ám bizonyos feltételekhez kötött: zárt hurok kell, azaz a földelő hurkon keresztül visszatérő út. Ha csak egyetlen földelőpálca van, és nincs más összeköttetés, akkor ez a módszer nem ad pontos eredményt. Kiváló viszont a kiegészítő földelések gyors ellenőrzésére, például oszlopföldelések, nagy hálózatoknál, ahol a földelések párhuzamosan vannak kötve.
A mérési eredmények értékelése
Egységes, univerzális szabály nincs arra, hogy „kell-e 10 ohm vagy 5 ohm.” A különféle szabványok eltérnek: az MSZ HD 60364 szerint például a TT rendszerben a földelés és az áram-védőkapcsoló kapcsolata is meghatározó. Előfordul, hogy ha van 30 mA-es RCD, a földelő ellenállás bizonyos esetekben 200 ohmig is elfogadható – de ez külön szabványértelmezés és biztonsági tényezőktől függ. Az iparban gyakran 10 ohm alatti értéket céloznak, a távközlésnél, informatikánál néha 1–2 ohm is cél lehet a berendezések zavartalan működése miatt.
- Kisfeszültségű hálózatban (TT rendszer): Általában 50 V-os érintésvédelmi feszültség alapján számolják a maximális RE-t. Például 50 V / 0,03 A = ~1667 Ω, de a gyakorlatban 200 Ω alatt javasolják tartani, sőt sok helyen inkább 50–100 Ω alatt.
- Nagyobb biztonság kívánalmai: Sokszor 10 Ω vagy annál kisebb értéket szeretnek látni, főképp iparban és kritikus létesítményeknél (például kórház, adatközpont).
A lényeg: mindig a védelmi rendszer (kismegszakító, RCD) és a telepített hálózat (TN, TT, IT) igényeihez kell igazítani, mit tekintünk elfogadható földelési ellenállásnak.
Gyakorlati lépések a mérések előtt
- Dokumentáció és előkészület: Tekintsd át a földelés tervrajzát (hol a földelőszonda, milyen mélyen, van-e körgyűrű?), és a helyszíni körülményeket (talaj, hozzáférés). Készítsd elő a szükséges műszert (hárompólusú, négypólusú, lakathurok- mérő).
- Talajelőkészítés: Ha lehet, nedvesítsd kicsit a talajt a szondák leütése körül, ha nagyon száraz. Vigyázz a biztonságra, nézd meg, nincs-e alattad rejtett közmű, kábel.
- Műszer kalibrálása: Az áramkör megnyitása, a műszer ellenőrzése nullteszttel. Megbizonyosodsz arról, hogy a műszer rendben működik, és a mérőzsinórok nem okoznak nagy plusz ellenállást.
- Szondák leütése (hárompólusú mérésnél): A segédszondákat a talajba ütsd a szükséges távolságra (általában E–C és E–P távolság 20–30 m, a C–P közti távolság is legalább 10 m, de a szabvány ajánlásai szerint is eltérhet).
Fontosabb szabványok és előírások
- MSZ HD 60364-6: A villamos berendezések felülvizsgálatáról szól, tartalmazza az érintésvédelem, földelés mérések követelményeit.
- MSZ 4851: Földelési ellenállás mérési módszerek.
- MSZ 274-1: Zárlati áramok meghatározása, illetve a védelmi módok (közvetve érintkezés elleni védelem) összefüggéseit tárgyalja, kihat a földelés mérési szabályokra is.
A villamos szakma gyakorlói az Érintésvédelmi szabványossági felülvizsgálat (ÉV) keretében is rendszeresen végeznek földelésmérést. Ha e téren kötelező minősítésről van szó (például új épületnél, munkavédelmi felülvizsgálatnál), a hivatalos protokoll betartása elengedhetetlen.
Pszichológiai és menedzsmenti szempontok
Gyakran felmerül, hogy a földelésmérést miért kell rendszeresen (például 6 évente a lakóépületeknél, iparban 3 évente vagy még sűrűbben) megismételni. A pszichológiai aspektus az, hogy a megrendelők, ingatlantulajdonosok biztonságérzete nagyban függ attól, mennyire bizonyosak abban, hogy a villamos hálózatuk rendben van. A menedzsment oldalról pedig a jogi felelősség (munkavédelem, biztosítás) és a cég brandjének védelme is szerepet játszik. Egy esetleges baleset vagy tűz kapcsán az első, amit ellenőriznek, a földelési rendszer állapota.
Összefoglalás
A földelési ellenállás mérése a villamos biztonság egyik alappillére: segít megbizonyosodni arról, hogy zárlat vagy áramütés helyzetben az áram veszélytelen úton távozik a talaj felé, kellően gyorsan működésbe hozva a védelmi berendezéseket. A hárompólusú (segédszondás) és a négypólusú módszer, illetve a lakathurok mérőeszközök különböző helyzetekben praktikusak. A szabványos mérést ajánlatos megfelelő távolságban és helyen elvégezni a segédszondákkal, míg a lakathurok módszer gyorsabb, de bizonyos körülmények között pontatlanabb. Az eredmények kiértékelésénél fontos a rendszer típusa, a védelmi eszközök, és a szabványok előírásai. A mérési jegyzőkönyv pedig a minősítés egyik alapeleme, amelyet később a hatóságok vagy biztosítók is kérhetnek. Végül: egy jól megtervezett és felülvizsgált földelési rendszer nem csak műszakilag elvárt, de életet is menthet.
