Измерение сопротивления заземляющего устройства


Измерение сопротивления заземляющих устройств

Что такое заземление

Наряду с изоляцией, заземление является важнейшим средством защиты от поражения током, определяющим электробезопасность. На первый взгляд может показаться странным в буквальном смысле этого слова «закапывать деньги в землю». Но когда речь идет о здоровье и жизни человека, то любые затраты, позволяющие предотвратить несчастный случай или смягчить его последствия, будут оправданы! Для этого применяется рабочее заземление, заземление молниезащиты и защитное заземление.

Рабочее заземление — это преднамеренное соединение с землей определенных точек электрической цепи (например, нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, а также при использовании земли в качестве обратного провода). Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановок в нормальных и аварийных условиях и осуществляется непосредственно или через специальные устройства (пробивные предохранители, разрядники, резисторы).

Заземление молниезащиты — это преднамеренное соединение с землей разрядников и молниеприемников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Защитное заземление — это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (согласно п. 1.7.29 Правил устройства электроустановок издания 7, далее — ПУЭ) т.е. намеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением и предназначенное для защиты людей от поражения током при случайном прикосновении. Кроме того заземляющие устройства выполняют другие функции, связанные с безопасностью: снимают заряд статического электричества на взрыво- и пожароопасных объектах (например, на АЗС). Опасное напряжение на любой проводящей ток поверхности может оказаться по различным причинам: заряды статического электричества, вынос потенциала, разряд молнии, наведенное напряжение и пр.

На практике чаще всего встречается случайное замыкание фазы на корпус из-за механического повреждения токоведущих проводников или нарушении изоляции кабеля. Прикосновение к корпусу такой неисправной установки фактически является режимом однофазного прикосновения, хотя при этом человек не нарушает правил техники безопасности. Напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся к корпусу на рисунке 1 при малых значениях емкости линии определяется формулой Uпр = Ih∙Rh. При равенстве сопротивлений изоляции фазных проводов, протекающий через тело Rh = 1кОм ток, будет определяться состоянием изоляции относительно земли Ih = 3Uф / (3Rh + Riso). Рис. 1. Поражение током при замыкании фазы на изолированный от земли корпус

измерение сопротивления проводников присоединения к земле и выравнивания потенциалов (металлосвязь) (2p); измерение сопротивления заземляющих устройств по трёхполюсной схеме (3p); измерение сопротивления заземляющих устройств по четырехполюсной схеме (4p); измерение сопротивления многократных заземляющих устройств без разрыва цепи заземлителей (с применением токоизмерительных клещей); измерение сопротивления заземляющих устройств методом двух клещей; измерение сопротивления молниезащит (громоотводов) по четырехполюсной схеме импульсным методом; измерение переменного тока (ток утечки); измерение удельного сопротивления грунта методом Веннера с возможностью выбора расстояния между измерительными электродами; высокая помехоустойчивость;

Защитное заземление на рисунке 2 в такой ситуации снизит напряжение прикосновения до безопасного за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и выравнивания потенциала основания, на котором стоит человек, до значения близкого к потенциалу заземленной установки Uкорп = Uз = Iз∙rз. Сопротивление заземления rз примерно в 100 раз меньше сопротивления тела человека, поэтому напряжение прикосновения будет низким.

Рис. 2. Схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью

Заземление обеспечивает безопасность в ситуации, когда силы тока замыкания на землю не достаточно для срабатывания автоматического выключателя, и поэтому является основным видом защиты от поражения током в системах электроснабжения с изолированной нейтралью трансформатора или генератора. В сети с глухозаземленной нейтралью на рисунке 3 ток замыкания на землю Iз = Uф/(r0 + rз) определяется только соотношением сопротивлений заземлений r0 и rз и не зависит от состояния изоляции. При равенстве r0 и rз напряжение на заземленном корпусе будет опасным для человека Uкорп = Uз = 0,5∙Uф, что доказывает неэффективность заземления, в этом случае для защиты от поражения электрическим током применяют зануление или УЗО.

Рис. 3. Защитное заземление в сети с глухозаземленной нейтралью (система TT)

Защитное действие заземления основано на нескольких принципах:

  • уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым устройством и другими проводниками, имеющими естественное заземление.
  • отвод тока утечки при появлении напряжения в цепи заземляемого устройства. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию устройства защитного отключения (УЗО) и обесточиванию участка сети. Предельно допустимое время отключения по ГОСТ Р МЭК 60755-2012 составляет 0,3 с (0,5 с для селективных), но в действительности современные качественные УЗО имеют быстродействие порядка 20-30 мс.
  • в системах с глухозаземлённой нейтралью — инициирование срабатывания автоматического выключателя при попадании фазы на заземлённую поверхность. Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения в такой системе согласно п. 1.7.79 ПУЭ составляет соответственно 0,4/0,2 с для напряжений 220/380 В.

В электротехнике различают понятия естественного и искусственного заземления.

К естественному заземлению относятся токопроводящие конструкции, постоянно находящиеся в земле, например, водопроводные трубы. Поскольку их сопротивление не нормируется, такие конструкции естественного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. При появлении опасного потенциала на водопроводной трубе возникает угроза жизни неограниченному числу людей. Поэтому пункт 1.7.123 ПУЭ запрещает использование в качестве PE проводников обычные коммуникации или инженерные системы. Для гарантированного обеспечения условий безопасности в зданиях и сооружениях применяется система уравнивания потенциалов, предусматривающая электрическое соединение всех металлоконструкций и нулевого защитного проводника.

Искусственное заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Заземляющее устройство состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть с заземлителем. Конструкция заземления может быть очень разнообразна: от простого металлического стержня до сложного комплекса элементов специальной формы (рис. 4).

a б в
Рис. 4. Конструкция заземления: а) штыревое, б) контурное, в) многоэлементное

Качество заземления определяется значением сопротивления растеканию тока через заземление (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта, например, увеличивая количество заземляющих электродов или их глубину.

Система заземления должна подвергаться периодическим поверкам во время эксплуатации, чтобы коррозия или изменения удельного сопротивления грунта не могли значительно повлиять на ее параметры. Заземляющее устройство может долгое время не показывать своей неисправности до тех пор, пока не наступит опасная ситуация.

В Российской Федерации требования к заземлению и его устройство описаны в главе 1.7 ПУЭ. Наибольшие допустимые значения сопротивления заземляющих устройств для различных условий указаны в таблице 1.8.38 ПУЭ и в таблице 36 приложения 3.1 Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (далее — ПТЭЭП), а периодичность измерений приведены в таблице 26 приложения 3 ПТЭЭП. Сопротивление заземлителя не должно превышать нормируемого значения в любое время года.

Согласно п.1.17.118 ПУЭ опознавательный знак размещают у мест ввода заземляющих проводников в здания. Размеры и вид знака «Заземление» установлены в ГОСТ 21130-75 «Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры».

Рис. 5. Знак «Заземление»

Системы заземления

Для электроустановок напряжением до 1 кВ в соответствии с ГОСТ Р 50571.1-2009 применяются следующие типы заземления систем переменного и постоянного тока:

  • TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
  • TN-С — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем протяжении. Это наиболее распространенная в старом жилом фонде экономичная и простая подсистема, не рекомендованная для новых построек. Главным недостатком TN-С является то, что при аварийном обрыве PEN проводника электроприборы могут оказаться под линейным напряжением. Отсутствие отдельного проводника защитного заземления РЕ снижает безопасность, поэтому нередко при такой системе делается зануление в качестве крайней меры, рассчитанной на срабатывание автоматического выключателя при коротком замыкании. Рис. 6. Система TN-С
  • TN-S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем протяжении. Это наиболее современная и безопасная схема заземления, рекомендуемая для строительства новых зданий. Обеспечивает хорошую защиту человека и оборудования, но требует прокладки от трансформаторной подстанции пятижильного провода в трехфазной сети или трехжильного кабеля в однофазной сети; Рис. 7. Система TN-S
  • TN-C-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников в какой-то части совмещены в одном проводнике. Подсистема TN-C-S технически легко выполнима и рекомендована для широкого применения. Недостатком является то, что при обрыве PEN проводника до точки разделения, электроприборы могут оказаться под линейным напряжением; Рис. 8. Система TN-C-S
  • ТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи устройства, электрически независимого от заземленной нейтрали источника. Помимо индивидуального жилищного строительства эта схема используется для временных сооружений (ларьки, павильоны). Такая система требует качественного повторного заземления и допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Рис. 9. Система TT
  • IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены. Такая схема заземления применяется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых проводятся опыты и работы с чувствительной аппаратурой, для сведения к минимуму токов и электромагнитных полей;
Рис. 10. Система IT

Первая буква обозначает состояние нейтрали источника питания относительно земли:

  • Т — заземленная нейтраль (лат. Terra);
  • I — изолированная нейтраль (англ. Isolation).

Вторая буква обозначает состояние открытых проводящих частей относительно земли:

  • Т — открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
  • N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие после N буквы обозначают совмещение в одном проводнике или разделение функций для нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

  • S — нулевые рабочий N и защитный РЕ проводники разделены (англ. Separated);
  • С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном PEN-проводнике (англ. Combined);
  • N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник (англ. Neutral);
  • РЕ — защитный проводник (нулевой защитный или заземляющий проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов) (англ. Protective Earth);
  • PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ. Protective Earth and Neutral).

Теория измерения заземления и удельного сопротивления грунта

На сопротивление одноэлементного заземлителя оказывают влияние несколько факторов:

  • сопротивление металла заземлителя и сопротивление контакта проводника со штырем. Искусственный заземлитель изготавливают из меди, черной или оцинкованной стали (пункт 1.7.111 ПУЭ) и используют присоединяющий проводник соответствующего размера и сечения (таблица 1.7.4 ПУЭ), поэтому при наличии надежного контакта с заземляющим проводником величиной этих сопротивлений можно пренебречь;
  • сопротивление контакта штыря с грунтом. Если штырь плотно вбит в грунт на достаточную глубину и не имеет на своей подземной поверхности следов краски, масла и значительной коррозии, то сопротивление контакта с грунтом также можно не учитывать;
  • сопротивление земли (грунта). Представим штырь заземлителя на рис.11 в виде электрода, окруженного концентрическими слоями грунта одинаковой толщины.
Рис. 11. Штыревой заземлитель

Прилегающий к электроду слой имеет наименьшую поверхность, но наибольшее сопротивление. По мере удаления от электрода поверхность слоя увеличивается, а его сопротивление уменьшается. Вклад сопротивления удаленных слоев в общее сопротивление грунта быстро становится незначительным. Область, за пределами которой сопротивлением слоев земли можно пренебречь, называется областью эффективного сопротивления. Ее размер зависит от глубины погружения электрода в грунт. При вычислении сопротивления земли удельное сопротивление грунта считают неизменным. Сопротивление заземления для случая одного электрода определяется по формуле Дуайта:

R = ρ/2πL ∙ ((ln4L)-1)/r

где R — сопротивление заземления, Ом. L — глубина погружения электрода под землю, м. r — радиус электрода, м.

ρ — среднее удельное сопротивление грунта в Ом•м.

Анализ формулы Дуайта показывает, что увеличение диаметра штыря уменьшает сопротивление заземления незначительно, в частности удвоение диаметра снижает сопротивление меньше, чем на 10%. Гораздо сильнее влияет глубина залегания электрода. Теоретически при удвоении глубины сопротивление заземления уменьшается на 40%. Главный фактор, который в итоге определяет сопротивление заземления и глубину заземления штыря, требуемую для обеспечения заданного сопротивления — это удельное сопротивление грунта. В значительной степени оно зависит от содержания в почве электропроводящих минералов и электролитов, т.е. воды с растворенными в ней солями. Удельное сопротивление грунта сильно изменяется в зависимости от района земного шара и времени года. Сухая почва пустыни или вечная мерзлота имеют высокое сопротивление.

Из-за зависимости удельного сопротивления грунта от температуры и содержания влаги, сопротивление устройства заземления также меняется в течение года. Поскольку стабильность температуры и содержание влаги в грунте повышаются по мере удаления от поверхности, то система заземления будет эффективна круглый год, если заземлитель помещен на значительную глубину, превышающую максимальную глубину промерзания.

Необходимость измерения удельного сопротивления грунта и сопротивления заземляющего устройства возникает уже на этапе проектирования и монтажа. Для измерения сопротивления заземления используют специальные приборы, использующие принцип падения потенциала, созданного переменным током, протекающим между вспомогательным и проверяемым электродом.

Рис. 12. Схема измерения по принципу падения потенциала

Трехполюсная или трехпроводная (3p) схема измерения сопротивления на рис.12 является основной и заключается в установке в грунт двух измерительных электродов (токовый электрод H и электрод напряжения (потенциальный) S) вблизи заземляющего устройства (E) по однолучевой схеме. Электрод напряжения (S) помещают на одной линии между проверяемым заземляющим устройством (E) и токовым электродом (H) в области нулевого потенциала. Для точного измерения необходимо чтобы потенциал на вспомогательном электроде напряжения измерялся за пределами зон эффективного сопротивления, как заземляющего устройства, так и вспомогательного электрода тока. Область нулевого потенциала также расширяется с увеличением расстояния между измеряемым заземлением и вспомогательным электродом тока. На практике используется метод 62%, обеспечивающий наибольшую точность при условии однородности грунта. Пользуясь этим методом можно легко найти место установки вспомогательного электрода напряжения (точку нулевого потенциала), при расположении электродов вдоль прямой.

Рис.13. Определение точки нулевого потенциала методом 62% Рис.13. Определение точки нулевого потенциала методом 62%

Прибор измеряет величину протекающего тока в созданной цепи и напряжение между исследуемым заземлителем и электродом напряжения. Результатом измерения является рассчитанное по закону Ома значение сопротивления заземляющего устройства. В городских условиях трудно найти место для установки двух вспомогательных электродов на требуемом расстоянии. Но при хорошо развитой инфраструктуре, рядом с измеряемым заземлителем (N) может оказаться еще одно заземление (M) с известным сопротивлением, рис. 14. В этом случае применяют двухточечный метод измерения (2p), который показывает сопротивление двух устройств заземления, включенных последовательно. Поэтому второе заземление должно быть настолько хорошим, чтобы его сопротивлением можно было пренебречь. Кроме того, необходимо дополнительно определить сопротивление измерительных проводов и вычесть его из полученного результата. Такой упрощенный метод применяется как альтернативный способ, и он не такой точный, как стандартный 3-проводный (метод 62%), поскольку сильно зависит от расстояния между измеряемым и вспомогательным заземлением.

Рис. 14. Применение упрощенного метода (2p)

В том случае, когда требуется исключительно высокая точность измерения, используют четырехполюсную или четырехпроводную (4p) схему, исключающую влияние сопротивления измерительных проводов.

Рис. 15. Схема (4p) с компенсацией влияния измерительных проводов

Все вышеперечисленные способы на время измерения требуют отключения исследуемого заземлителя от общей системы заземления (раскручивания резьбового соединения/демонтаж сварного соединения). Для многоэлементного заземления такой процесс является очень трудоемким, поэтому в приборах Sonel существует возможность проведения измерения без отсоединения исследуемого заземлителя. При этом методе (3p+клещи) токовый электрод (Н) и электрод напряжения (S) помещаются в грунт также как при классическом трехполюсном методе, но ток измеряется при помощи клещей, устанавливаемых на исследуемом заземлителе. Прибор определяет сопротивление заземлителя, на котором установлены токовые клещи (рассчитывает сопротивление по величине тока через исследуемый заземлитель и игнорирует ток, протекающий через смежные заземлители).

Рис. 16. Измерение сопротивления одного элемента сложного заземления

После измерения значения сопротивлений отдельных элементов заземления RE1, RE2, RE3...REN, общую величину сопротивления RE на рисунке 16 рассчитывают по формуле:

Измерение сопротивления заземляющих устройств на территории мегаполисов представляет собой огромные трудности. Особенно в центре города, где особенно плотная застройка, из-за дорожного покрытия или тротуарной плитки невозможно установить вспомогательные электроды. В случае сложной системы заземления, элементы которой не соединены под землей, применяют метод двух клещей. Если заземления соединены под землей, этот метод позволяет установить только отсутствие обрыва в цепи. Передающие клещи за счет электромагнитной индукции возбуждают ток в измеряемом контуре, а дополнительные клещи измеряют его. Не имеет значения, какие из них находятся вверху, важно обеспечить минимальное расстояние между ними (>3см), чтобы исключить влияние передающих клещей на токоизмерительные клещи.

Рис. 17. Измерение сопротивления с помощью двух клещей

После измерения прибор покажет величину сопротивления RE, которое для четырехэлементного заземления на рисунке 17 можно также рассчитать по формуле:

Как следует из приведенного выше соотношения, величина RE будет суммой значения измеренного сопротивления заземлителя и результата параллельного соединения остальных заземлителей. Поэтому полученная величина сопротивления заземления будет немного завышена (дополнительная погрешность измерения). Это неустранимая ошибка метода. Поскольку результирующая величина параллельного соединения остальных элементов заземления будет тем меньше, чем больше будет таких заземлителей, рекомендуется выполнять измерения этим методом только в многоэлементных системах.

Как следует из формулы Дуайта, удельное сопротивление грунта непосредственно влияет на конструкцию устройств заземления (глубину залегания заземлителя при заданном сопротивлении и количество элементов). При разработке систем заземления большого размера, важно найти области наименьшего сопротивления грунта, чтобы сконструировать наиболее экономичный вариант с минимальным числом элементов.

Для измерения удельного сопротивления грунта по методу Веннера, реализованному в приборах Sonel, используют четыре электрода, размещенных линейно на равных расстояниях, рисунок 18. Значение удельного сопротивления грунта автоматически рассчитывается в процессе измерения по формуле: ρ = 2πd ∙ U/I [Ом∙м].

Рис. 18. Измерение удельного сопротивления грунта (метод Веннера)

Характерной особенностью метода Веннера является прямо пропорциональная зависимость расстояния между электродами и глубиной, на которой протекает ток. Предельное значение глубины проникновения тока в землю составляет 0,7∙d. Выполняя серию измерений удельного сопротивления, при одновременном изменении расстояния между электродами, можно приблизительно оценить на какой глубине находится наименьшее ее значение. Затем следует развернуть электроды под прямым углом к линии, на которой проводились измерения и повторить всю серию. Если прибор покажет значительный разброс результатов, затрудняющий выполнение измерений, то вероятно наличие в данном месте подземных коммуникаций (трубы водопровода, металлоконструкции и т.п.). В таком случае необходимо переставить электроды на несколько метров в сторону от места, где наблюдались неоднородные показания, и повторить измерение удельного сопротивления грунта. Близкие результаты свидетельствуют об однородности грунта и правильности проведения измерений.

Полученные данные используются для геофизического изучения залегающих пород с целью определения зон и глубины залегания. Кроме того, по величине сопротивления грунта можно оценить скорость коррозии подземных трубопроводов. Значительное уменьшение сопротивления грунта приводит к усилению процесса коррозии и требует специальной защитной обработки подземных металлических поверхностей.

Выводы:

1. Измерение сопротивления заземляющего устройства проводят в сухой период года. 2. Растворенные в воде соли и минералы придают почве свойства электролита, поэтому для измерения сопротивления заземления необходимо использовать переменный ток. 3. Чтобы избежать влияния токов промышленной частоты и их высших гармоник, применяют не кратную 50 Гц (60 Гц) частоту измерительного напряжения. 4. Наилучшую точность измерения заземления обеспечивает схема 4p по методу 62%. 5. Измерение сопротивления с помощью двух клещей имеет методическую погрешность, поэтому его рекомендуется применять только в многоэлементных системах заземления.

6. Метод Веннера позволяет быстро и просто измерить удельное сопротивление грунта.

Молниезащита

В рассматриваемых выше системах заземления, которые предназначены в основном для защиты от поражения током, важно поведение токов низкой частоты.

Задачей грозозащитного заземления является отвод в землю удара молнии. Импульсный характер этого разряда определяет существенное влияние индуктивной составляющей заземления, поэтому эффективно используется для отвода тока молнии лишь часть заземления, расположенная в непосредственной близости от места разряда. Заземление с низким статическим сопротивлением, гарантирующее хорошую основную защиту, не обеспечит достаточных параметров молниезащиты — особенно в случае обширных систем заземлений, которые обладая низким статическим сопротивлением, могут иметь многократно превосходящий динамический импеданс. В Российской Федерации в настоящее время кроме нормативных документов, устанавливающих требования к молниезащите зданий: «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87 и «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153-343.21.122-2003, в 2011 году выпущены две первые части ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 «Менеджмент риска. Защита от молнии», которые представляют собой переводы стандарта МЭК 62305, состоящего из четырёх частей. К сожалению, ни одна из указанных инструкций не освещает вопроса практического применения устройств защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.

Прибор компании Sonel MRU-200 позволяет провести измерение динамического импеданса (Zd), который представляет собой отношение пикового напряжения к пиковому току, используя импульсный метод в соответствии со стандартом EN—62305.

Рис. 19. Форма сигнала при импульсном методе

Прибор MRU-200 генерирует импульс, имитирующий разряд молнии (рисунок 19): где t — амплитуда тока, T1 — длительность фронта, T2 — время полуспада импульса. Можно задать три вида тестовых импульсов с параметрами T1/ T2 (4/10 мкс, 8/20 мкс, 10/350 мкс).

Определенный стандартом динамический импеданс является условной величиной, т. к. пики напряжения и тока возникают в разное время. Динамический импеданс считается показателем эффективности заземления для условий усиленной или специальной защиты.

Рис. 20. Измерение импеданса заземления импульсным методом

При измерении импеданса группового заземления импульсным методом, измерительный импульс оказывает воздействие только в непосредственной близости от точки приложения, что позволяет измерить сопротивление заземления без отключения контрольных соединений, и отключения выравнивающих потенциалы соединений, т.е. без необходимости отключения питания объекта.

Рис. 21. Измерение сопротивления заземления опоры ЛЭП

Импульсный метод также используется для измерения сопротивления заземления высоковольтных опор, позволяя определить сопротивление заземления всей опоры (включающее в себя систему заземлителей и добавочное сопротивление), без отключения линии высокого напряжения и демонтажа частей заземления.

Использование приборов серии MRU

Для исключения влияния сторонних токов промышленной частоты 50 Гц и их высших гармоник генерируемый измерительными приборами серии MRU ток имеет частоту 128 Гц (MRU-100, MRU-101, MRU-105) или 125 Гц (MRU-120, MRU-200). Пользователь самостоятельно выбирает величину измерительного напряжения 25 В или 50 В. Прибор определяет напряжение помех до 100 В и частоту помех от 15 до 450 Гц, блокируя измерение при напряжении помех свыше 24 В и силы тока более 3 А при использовании клещей. Сравнительные параметры измерительных приборов серии MRU приведены в таблице:

Самый современный измеритель параметров заземляющих устройств MRU-200 GPS — это единственный в мире прибор, использующий все известные методы измерения и оснащенный встроенным модулем GPS, позволяющим определить текущие координаты.

Кроме классических методов — 2p, 3p, 4p, и метода измерения с помощью дополнительных токоизмерительных клещей (3p+клещи), используется метод двух клещей, позволяющий при измерении многоэлементных заземлений обойтись без вспомогательных электродов и импульсный метод для измерения динамического импеданса системы молниезащиты. Разрешение прибора составляет 0,001 Ом. С помощью MRU-200 GPS также легко измерить удельное сопротивление грунта, проверить исправность защитных и выравнивающих потенциал соединений, измерить ток утечки (с применением клещей, в том числе и гибких серии F), определить напряжение и частоту наведенных помех и передать результаты в компьютер.

Влагозащищенный прорезиненный и ударопрочный корпус ярко оранжевого цвета с логотипом Sonel не даст потерять свой прибор среди травы. Продуманная эргономика позволяет перемещать крышку вокруг прибора на полный оборот, зафиксировать ее в нужном положении или полностью снять. В приборе используется достаточно большой графический дисплей с подсветкой и рабочей температурой до минус 10 градусов. В любом режиме на дисплее есть возможность получения помощи через нажатие F4, на экране также отображается схема подключения прибора к измеряемому объекту с обозначением входов. В процессе измерения на дисплее отображается строка состояния, которая постепенно заполняется от нуля до 100%. С ее помощью легко отследить оставшееся время до завершения. Работать с прибором не сложно, достаточно размотать катушки с проводами из стандартной комплектации, вбить в грунт вспомогательные электроды, подключить зажим «крокодил» или струбцину к заземлению, выбрать переключателем требуемый режим, а затем собрать схему, отображаемую на дисплее и нажать кнопку START на панели прибора. Все вычисления произойдут автоматически, а результат измерения отобразится на дисплее.

Рис. 22. Прибор MRU-200 с принадлежностями

Сопротивление измерительных электродов RH и RS не должно превышать 50 кОм. В противном случае на дисплее отображается соответствующее предупреждение (для уменьшения сопротивления необходимо увеличить проводимость грунта вблизи электродов). Если сопротивление электродов окажется слишком велико, то измеренное сопротивление заземления будет иметь дополнительную погрешность, особенно при измерении малых величин заземляющего устройства и высоких значениях сопротивлений измерительных зондов (такая ситуация возможна, когда глубинный заземлитель имеет отличные параметры заземления, в то время как верхний слой грунта сухой и имеет плохую проводимость). При этом отношение сопротивления измерительных электродов к сопротивлению исследуемого заземлителя очень большое. Дополнительная погрешность при измерениях, рассчитывается по приведенной в технических параметрах формуле и отображается на дисплее. Никаких дополнительных расчетов проводить не нужно.

Следует иметь в виду, что согласно п. 4.3 ГОСТ Р МЭК 61557-5-2008 (IEC 61557-5:1997): «максимальная приведенная погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения в пределах диапазона измерений не должна превышать ± 30 % измеренного значения, принятого в качестве нормирующего». Специалист, который проводит измерения и знает эти границы, всегда может решить: когда результату измерения можно однозначно доверять, а когда следует с осторожностью отнестись к полученным данным.

Из практических соображений рекомендуется измерять сопротивление заземляющих устройств в наиболее жаркие и сухие или самые холодные дни года, когда грунт имеет наименьшую влажность и высокое удельное сопротивление. Если полученные результаты измерения не превысят допустимого значения сопротивления, то и в остальное время года сопротивление заземляющего устройства будет удовлетворять нормативным требованиям.

Более подробную информацию о технических характеристиках и особенностях применения измерителей сопротивления заземляющих устройств серии MRU можно получить из руководства по эксплуатации на сайте http://www.sonel.ru/.

Список литературы:

Правила устройства электроустановок, издание 7. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей, введены с 2003 года. ГОСТ Р МЭК 61557-5-2008 «Электробезопасность. Аппаратура для испытания, измерения или контроля средств защиты. Часть 5. Сопротивление заземлителя относительно земли» ГОСТ Р 50571.1-2009 Электроустановки низковольтные, часть 1 «Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения». ГОСТ Р МЭК 60755-2012 «Общие требования к защитным устройствам, управляемым дифференциальным (остаточным) током». ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 «Менеджмент риска. Защита от молнии», ч.1 и ч.2 «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87. «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153-343.21.122-2003.

А.В. Сакара. «Организационные и методические рекомендации по проведению испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей» Москва, ЗАО «Энергосервис», 2004.

www.sonel.ru

Измерение сопротивления заземляющего устройства

Главная > Советы электрика > Измерение сопротивления заземляющего устройства

Надёжная защита от поражения электрическим током, в частном доме и на предприятии, обеспечивается электроизоляцией токопроводящих частей и заземлением металлических конструкций. Кроме того, заземление требуется, чтобы электроустановки работали нормально. Периодически проверяется его сопротивление растеканию тока в грунте (Rз).

Как измеряется сопротивление заземления

Виды заземления

  1. Рабочее – заземление определённых мест, например, нейтральных точек трансформаторов. Служит для правильной эксплуатации электроустановок.
  2. Защита от молний – заземление приёмников молний для стока возникающих токов на металлоконструкции, в жилом доме или другом строении.
  3. Защитное – заземление корпусов бытовых приборов или не токопроводящих частей электроустановок. Защищает от поражения электрическим током при случайном прикосновении к деталям, не предназначенным для пропускания электрического тока.

Заземляющие устройства (ЗУ) должны снимать заряды с частей электроустановок, на которых не должно быть напряжения, образующегося в следующих случаях:

В качестве устройства (очага) заземления, выступает закопанный в грунт контур из металлических стержней, вместе с подключёнными к нему проводниками. Место соединения с ЗУ провода от защищаемого оборудования называется точкой заземления.

Заземление должно обеспечивать необходимые электрические параметры при минимуме затрат. Оно делается по всем правилам, как в частном доме, так и на электроустановке.

В большей степени напряжение появляется, когда нарушается изоляция или повреждаются проводники. В обычных условиях контур защитного заземления контактирует с корпусами бытовых приборов и не работает, пока на нём по какой-либо причине не появится потенциал.

Когда цепи исправны, через него не проходят никакие токи, кроме фоновых. Как только на металлическом корпусе бытового электроприбора появляется потенциал, начинается его стекание на землю, через заземляющий контур.

При этом на нетоковедущих частях из металла, напряжение должно снижаться до более низкого уровня. Если нарушается целостность контура заземления или соединённых с ним проводов, напряжение на них остаётся высоким со стороны источника тока, что представляет значительную опасность для человека.

Контур заземления следует поддерживать в рабочем состоянии.

Периодичность замеров сопротивления защитного заземления регламентируется ПТЭЭП (1 раз в 6 лет). Кроме того, делается регулярная проверка его исправности.

Для проверки соответствия ЗУ, нормативным требованиям, производится замер его сопротивления растеканию тока Rз. В идеале оно должно быть равно нулю, но на практике это невозможно.

Факторы учета сопротивления

Расчёт заземления и его особенности

Величина (Rз) складывается из нескольких составляющих:

  1. Сопротивление металла, закопанного в грунт электрода и на его контакте с проводником. В связи с хорошей проводимостью применяемых материалов (сталь с медным покрытием или медь), а также при надёжном соединении с проводом, величинами сопротивлений обычно пренебрегают.
  2. Сопротивление между грунтом и штырём, которым можно пренебречь, если электрод сидит плотно, а его место контакта свободно от краски и других диэлектрических покрытий. Со временем сталь корродирует, и электропроводность электрода снижается. Поэтому целесообразно использовать омедненные стержни и периодически измерять сопротивление растеканию. Места сварки покрываются лаком, чтобы уменьшить коррозию.
  3. Сопротивление грунта – это основной фактор, который следует учитывать. Особенно это относится к близлежащим слоям. По мере удаления их, сопротивление снижается, и на определённом расстоянии принимается за нулевое.
  4. Неоднородность электрических характеристик грунта трудно учесть. Поэтому важным является замер фактического Rз. На одиночную простую конструкцию заземлителя, преимущественно влияют поверхностные слои грунта, а на контурную – глубинные.

Объект испытания

Проверке подвергаются искусственные ЗУ, которые выполняются в виде одиночных электродов или контуров. К ним не относятся PEN,-и PE-проводники, входящие в виде отдельной жилы в состав кабеля.

Искусственные ЗУ выполняются в виде:

  1. Углублённого заземлителя из горизонтальных стальных полос или круга, уложенных на дно котлована.
  2. Вертикального заземлителя из угловой стали – вбиваемых стержней или труб. Они размещаются в грунте на дистанции не меньше их длины и объединяются в контур горизонтальными полосами или круглым стержнем на глубине около 0,5 м. Распространённой конструкцией в частном доме, и не только в нём, является треугольная. Обвязка для заземляющих электродов учитывается в расчётах.

Периодичность проверки заземляющего устройства должна обязательно выполняться, а результаты замеров заносятся в документы.

Элементы меняются, если их коррозия превышает 50%. На электроустановках проверка производится выборочно, где действие коррозии максимально. Там обязательно проверяются заземления нейтралей. На ВЛ контролируется не менее 2% опор. При этом выбираются участки с наиболее агрессивным грунтом.

Значения Rз для каждого вида заземлителя приводятся в ПУЭ и таблице.

Максимально допустимое значение Rз

Характеристика электроустановкиУдельное сопротивление грунта, Ом*мСопротивление заземляющего устройства, Ом
Искусственный заземлитель, к которому присоединяются нейтрали генератора и трансформаторов, а также повторные заземлители нулевого провода (в том числе во вводах помещения) в сетях с заземленной нейтралью на напряжение, В:
660/380до 100 | свыше 10015 | 0,5*p
380/220до 100 | свыше 10030 | 0,3*p
220/127до 100 | свыше 10060 | 0,6*p
Примечание: p - удельное сопротивление грунта.

Измерение сопротивления заземлителя

Методика основана на законе Ома для определённого места электроцепи. Величина сопротивления вычисляется, если к ЗУ от источника напряжения подать ток и замерить его с высокой точностью. В принципе это можно сделать мультиметром, но погрешность здесь будет высокая. Поэтому применяются только приборы высокой точности.

Что представляет собой заземление дома

Методы измерения сопротивления заземлителя:

  1. Метод пробного электрода. Замеры производят до монтажа заземляющего устройства.

Перед тем как проверить заземление, на испытуемом участке в грунт забивают одиночный пробный заземлитель, равный по длине будущему устройству и выступающий над землёй.

Затем тестером измеряют Rз, после чего по его величине и геометрическим размерам стержня рассчитывают удельное сопротивление земли (ρ), в Ом:

ρ = 2πRзl/[ln(4l/d)], где

  • l – длина стержня, м;
  • d – диаметр стержня, м.

Полученное значение ρ применяется при проектировании несложных устройств, например, контурного заземления в частном доме.

  1. Метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). На рисунке ниже изображена четырёхэлектродная схема измерения.

Четырёхэлектродная схема измерения

К наружным стержням (1) и (2) подключают ЭДС, а разность потенциалов замеряют на расположенных внутри стержнях (3) и (4).

Результаты получаются точными, поскольку учитываются свойства грунта от глубинных слоёв до поверхности.

  1. Метод вольтметра и амперметра. При измерениях собирается цепь из заземляющих устройств, основного (потенциального, П) и дополнительного (токового, Т) электродов, забиваемых в грунт.

Затем к ЗУ и Т прикладывается стабилизированное напряжение с последующим измерением амперметром (А) проходящего тока. К зачищенной поверхности контура защитного заземления и потенциальному электроду подключается вольтметр (V), которым измеряется падение напряжения между ними.

Электрод П располагается в зоне нулевого потенциала грунта и должен находиться на достаточно большом расстоянии от ЗУ и электрода Т.

Сопротивление заземления находится как частное, от деления измеренного значения напряжения на величину тока. Полученный результат можно принять как окончательный, в первом приближении. Уточнённый расчёт получится, если учитывать сопротивление соединительных проводов.

Методика определения сопротивления контура Rз путём замеров напряжения и тока: а) принципиальная электрическая схема; б), в) как собираются схемы измерения Rз с прибором МС-08

На рисунке выше изображена принципиальная электрическая схема и как собираются схемы измерения Rз с прибором МС-08. Первая из них отличается большей точностью, а во второй следует из показаний прибора вычесть сопротивления проводников, соединяющих заземлитель с клеммами (I1) и (E1).

Расстояния до дополнительных стержней зависят от конструкции испытуемого устройства. 

Размещение измеряемого и вспомогательных заземлителей при измерении Rз: а), б) – одиночный заземлитель; в), г) – контур заземления

Как видно из схем на рисунке выше, расстояния между заземлителями требуются большие и не всегда в городских условиях метод можно применить. Кроме того, показания прибора искажают металлические коммуникации.

В частном доме подобные замеры производить несложно.

  1. Компенсационный метод. Для измерений применяют высокоточные промышленные приборы.

Общим с предыдущим методом является аналогичное заглубление двух электродов. Их размещают на одной линии, захватывая исследуемый контур заземления.

В качестве прибора используется измерительный зонд, который подключают к дополнительным электродам 1 и 3, а также как можно ближе к шине 2 контура заземления.

Замер Rз устройства заземления компенсационным методом

Переменная ЭДС подаётся через заглублённые в грунт, дополнительные стержни, землю, соединительные проводники и первичную обмотку трансформатора тока (ТТ). На его вторичной обмотке появляется ток (I1). Реохордом «б» выставляется равенство напряжений U2 = U1. Оно достигается путём установки на ноль показаний прибора V, подключённого к реохорду через трансформатор ИТ.

Искомая величина Rз находится из системы уравнений:

U1=I1∙ Rз;

U2=I2∙ Rаб;

U1= U2;

I1=I2.

После решения системы устанавливается, что Rз=Rаб. Остаётся определить величину Rаб. Для этого на подвижной части ручки устанавливается стрелка, служащая указателем значения Rаб, на неподвижной шкале.

Таким образом, путём вращения ручки реостата и установки показаний прибора V на ноль, по положению стрелки реохорда можно найти Rз.

Измерительные устройства являются высокоточными приборами, благодаря наличию защиты от помех.

  1. Замеры Rз с использованием калиброванного резистора. Электричество подаётся на ЗУ напрямую с фазы питания через охлаждаемый калиброванный резистор Rкр.

Измерение Rз через калиброванный резистор

Ток через ЗУ определяется по измеренному напряжению Uкр на резисторе и известной величине сопротивления.

Падение напряжения на ЗУ находится по разности напряжений (рабочего и на резисторе): Uз = Uф — Uкр.

Сопротивление заземляющего устройства находится из формулы: Rз = Rкр (Uф — Uкр)/Uкр. Здесь не учитываются сопротивления проводников, а также сопротивление заземления нейтрали трансформатора на подстанции, поскольку их значениями можно пренебречь. Погрешность метода составляет около 10%.

Измерения производят путём отключения провода PE сети от заземлителя, на который затем подаётся фазное напряжение через калиброванное сопротивление типа НР-64/220 (46 Ом). Выделяемая мощность составляет сотни ватт, что требует его водяного охлаждения.

Преимуществом метода является его простота: не требуются тяжёлые электроды и многометровые провода, а измерения производятся на небольшом участке земли. Он является эффективным в городских условиях, например, в многоэтажном доме, где проходит множество коммуникаций.

  1. Измерение Rз с применением токовых клещей. Современный метод измерения производится без отключения заземляющей цепи.

Он удобен и в доме, и на предприятии. При этом учитываются сопротивления соединений, что повышает точность замеров. На рисунке ниже представлена схема измерения и её эквивалентная схема.

Схема измерения сопротивления заземления с помощью клещей: а) схема измерения, б) её эквивалентная схема

В цепь Rз подаётся напряжение Е и по ней проходит ток. Измерив его величину клещами, можно получить все исходные данные для расчёта Rз.

Сопротивление находится из соотношения Rз = E/I. Напряжение Е известно, а сопротивление находится по данной формуле, если измерить величину тока с помощью клещей.

Приборы для измерения

С развитием энергетики, приборы измерения совершенствуются в плане удобства использования и получения более точных результатов. Практически все аналоговые приборы заменены на цифровые с микропроцессорами.

Для чего нужно заземление

Процессы замеров стали проще, точность повысилась, а результаты сохраняются в памяти. Стоимость приборов высокая. Периодичность измерений составляет 1 раз в 6 лет, и приобретать для этого прибор не стоит.

Когда требуются измерения в частном доме, целесообразно пригласить специалистов с необходимым оборудованием.

Кроме характеристик измерительных приборов, важно качественно подготовить шинопровод к подключению контактирующих с ним проводников. Места соединения очищаются от коррозии, а также применяют струбцины с винтовыми зажимами, чтобы продавить верхний слой металла в месте контакта проводника с электродом.

Измерения выполняются с отключением главного автомата щита управления или отсоединением от заземлителя РЕ-проводника. Иначе, может возникнуть аварийный режим с прохождением тока короткого замыкания через тестер и ЗУ.

Одним замером ограничиваться нельзя. Измерения повторяют несколько раз, переставляя потенциальный электрод на небольшие расстояния. При этом значения сопротивления не должны отклоняться более чем на 5%. 

Прибор МС-08 применяется для замеров, методом амперметра и вольтметра, где устанавливаются 2 электрода на расстоянии более 25 м от заземлителя. Ток в цепи создаётся генератором, приводимым во вращение вручную через редуктор.

После сборки схемы и подключения прибора, сопротивления вспомогательных заземлителей компенсируются. Если этого сделать не удаётся, вокруг дополнительного заземлителя увлажняется грунт. Измерения производят на разных диапазонах, пока тестер не даст заметные показания. Они не должны колебаться после окончательной установки.

Прибор М-416 удобен для измерений, так как имеет небольшой вес, шкалу с вращением и фиксацией измеренных значений, собран на полупроводниках с автономным питанием.

Тестер СА 6415 с токовыми клещами и ЖК-дисплеем позволяет измерять заземление без применения дополнительных электродов. При этом нет необходимости отключать РЕ-проводник от электродов. Трудоёмкость метода значительно меньше по сравнению с другими.

Измерение сопротивления. Видео

Как проводится измерение сопротивления контура заземления опоры, рассказывается в этом видео.

Измерение сопротивления заземления должно производиться при благоприятных погодных условиях. Это делается в середине лета или зимы, когда грунт обладает максимальным сопротивлением. Периодичность измерения Rз в частном доме и на предприятиях определяется в соответствии с ПТЭЭП.

elquanta.ru

Как выполняется измерение сопротивления заземления

Безопасность пользования электрической энергией зависит не только от правильного монтажа электроустановки, но и от соблюдения требований, заложенных нормативной документацией в ее эксплуатацию. Контур заземления здания, как составная часть защитного электрического оборудования, требует периодического контроля своего технического состояния.

Как работает заземляющее устройство

В нормальном режиме электроснабжения контур заземления РЕ-проводником соединен с корпусами всех электроприборов, системой выравнивания потенциалов здания и бездействует: через него, грубо говоря, не проходят никакие токи, за исключением небольших фоновых.

Как заземление защищает человека

При возникновении аварийной ситуации, связанной с пробоем слоя изоляции электропроводки, опасное напряжение появляется на корпусе неисправного электроприбора и по РЕ-проводнику через контур заземления стекает на потенциал земли.

За счет этого величина прошедшего на нетоковедущие части высокого напряжения должна снизиться до безопасного уровня, неспособного причинить электротравму человеку, контактирующему с корпусом неисправного оборудования через землю.

Когда РЕ-проводник или контур заземления нарушены, то отсутствует путь стекания напряжения и ток станет проходить через тело человека, оказавшегося между потенциалами поврежденного бытового прибора и землей.

Поэтому при эксплуатации электрооборудования важно поддерживать в исправном состоянии контур заземления и периодическими электрическими замерами контролировать его состояние.

Как возникает неисправность у заземляющего устройства

В новом исправном контуре электрический ток аварии по РЕ-проводнику поступает на токоотводящие электроды, контактирующие своей поверхностью с грунтом и через них равномерно уходит на потенциал земли. При этом основной поток равномерно разделяется на составляющие части.

В результате длительного нахождения в агрессивной среде почвы металл тоководов покрывается поверхностной окисной пленкой. Начинающаяся коррозия постепенно ухудшает условия прохождения тока, повышает электрическое сопротивление контактов всей конструкции. Ржавчина, образующаяся на стальных деталях, обычно носит общий, а на отдельных участках ярко выраженный местный характер. Связано это с неравномерным наличием химически активных растворов солей, щелочей и кислот, постоянно находящихся в почве.

Образующиеся частицы коррозии в виде отдельных чешуек отодвигаются от металла и этим прекращают местный электрический контакт. Со временем таких мест становиться столько, что сопротивление контура увеличивается и заземляющее устройство, теряя электрическую проводимость, становится неспособным надежно отводить опасный потенциал в землю.

Определить момент наступления критического состояния контура позволяют только своевременные электрические замеры.

Принципы, заложенные в измерение сопротивления заземляющего устройства

В основу метода оценки технического состояния контура заложен классический закон электротехники, выявленный Георгом Омом для участка цепи. С этой целью достаточно через контролируемый элемент пропустить ток от калиброванного источника напряжения и с большой степенью точности замерить проходящий ток, а потом вычислить величину сопротивления.

Метод амперметра и вольтметра

Поскольку контур работает в земле всей своей контактной поверхностью, то ее и следует оценивать при замере. Для этого в почву на небольшом удалении (порядка 20 метров) от контролируемого заземляющего устройства заглубляют электроды: основной и дополнительный. На них подают ток от стабилизированного источника переменного напряжения.

По цепи, образованной проводами, источником ЭДС и электродами с подземной токопроводящей частью грунта начинает протекать электрический ток, величина которого замеряется амперметром.

На очищенную до чистого металла поверхность контура заземления и контакт основного заземлителя подключается вольтметр.

Он замеряет падение напряжения на участке между основным заземлителем и контуром заземления. Разделив значение показания вольтметра на измеренный амперметром ток, можно вычислить общее сопротивление участка всей цепи.

При грубых замерах им можно ограничиться, а для вычисления более точных результатов потребуется скорректировать полученное значение вычитанием величины сопротивления соединительных проводников и влияния диэлектрических свойств почвы на характер токов растекания в грунте.

Уменьшенное на эту величину и замеренное по первому действию общее сопротивление и даст искомый результат.

Описанный способ является довольно простым и неточным, имеет определенные недостатки. Поэтому для выполнения более качественных измерений, производимых специалистами электротехнических лабораторий, разработана более усовершенствованная технология.

Компенсационный метод

Замер основан на использовании уже готовых конструкций метрологических приборов высокого класса точности, выпускаемых промышленностью.

При этом способе тоже используется установка основного и вспомогательного электродов в почву.

Их разносят по длине около 10÷20 метров и заглубляют на одной линии, захватывающей испытываемый контур заземления. К шине заземлительного устройства подключают измерительный зонд, стараясь разместить прибор поближе к контакту шины. Соединительными проводниками соединяют клеммы прибора с установленными в землю электродами.

Источник переменной ЭДС выдает в подключенную схему ток I1, который проходит по замкнутой цепи, образованной первичной обмоткой трансформатора тока ТТ, соединительным проводам, контактам электродов и землей.

Вторичная обмотка трансформатора ТТ воспринимает ток I2, равный первичному и передает его на сопротивление реостата R, позволяющего реохордом «б» выставлять баланс между напряжениями U1 и U2.

Изолирующий трансформатор ИТ транслирует проходящий по его первичной обмотке ток I2 в свою вторичную цепь, замкнутую на измерительный прибор V.

Ток I1, протекающий по грунту на участке между основным заземлителем и контуром заземления, образует на замеряемом нами участке падение напряжения U1, которое вычисляется по формуле:

U1=I1∙rx.

Ток I2, проходящий по участку реостата R «аб» с сопротивлением rаб, формирует падение напряжения U2, определяемое выражением:

U2=I2∙rаб.

Во время выполнения замера перемещают ручку реохорда таким образом, чтобы отклонение стрелки прибора V установилось на ноль. В этом случае будет выполнено равенство: U1=U2.

Тогда получим: I1∙rx=I2∙rаб.

Поскольку конструкция прибора выполнена так, что I1=I2, то соблюдется соотношение: rx=rаб. Остается только узнать сопротивление участка аб. Но, для этого достаточно ручку потенциометра сделать побольше и на ее подвижную часть вмонтировать стрелку, которая будет перемещаться по неподвижной шкале, проградуированной заранее в единицах сопротивления реостата R.

Таким образом, положение стрелки-указателя реостата при компенсации падений напряжений на двух участках позволяет замерить сопротивление заземляющего устройства.

Используя изолирующий трансформатор ИТ и специальную конструкцию измерительной головки V, добиваются надежной отстройки прибора от блуждающих токов. Высокая точность измерительного механизма способствует малому влиянию переходных сопротивлений зонда на результат замера.

Приборы, работающие по компенсационному методу, позволяют точно замерять сопротивления отдельных элементов. Для этого достаточно на один конец измеряемой цепи подключить проводник, снятый с точки 1, а на второй — измерительный зонд (точка 2) и провод с точки 3 от вспомогательного электрода.

Приборы для измерения сопротивления заземляющего устройства

За время развития энергетики измерительные приборы постоянно совершенствовались в вопросах облегчения использования и получения высокоточных результатов.

Еще несколько десятилетий назад широко применялись только аналоговые измерители производства СССР таких марок, как МС-08, М4116, Ф4103-М1 и их модификации. Они продолжают работать и в наши дни.

Сейчас их успешно дополняют многочисленные приборы, использующие цифровые технологии и микропроцессорные устройства. Они несколько упрощают процесс замера, обладают высокой точностью, хранят в памяти результаты последних вычислений.

Методика выполнения замера сопротивления заземлительного устройства

После доставки прибора на место проведения замера и извлечения его из транспортировочного кейса готовят шинопровод к подключению контактного проводника: отчищают от следов коррозии место для подключения зажима типа крокодил напильником или устанавливают струбцину с винтовым зажимом, продавливающим верхний слой металла.

Замер сопротивления трехпроводным методом

Требования безопасной работы требуют выполнять измерения при отключенном автоматическом выключателе во вводном щите питания здания либо снятом с заземлителя РЕ-проводнике. Иначе при возникновении аварийного режима ток утечки пойдет через контур и прибор или тело оператора.

Соединительный проводник подключают к прибору и струбцине.

На установленной дистанции молотком забивают в грунт электроды заземлители. Навешивают на них катушки с соединительными проводниками и подключают их концы.

Устанавливают контакты проводов в гнезда прибора, проверяют готовность схемы к работе и величину напряжения помехи между установленными электродами. Она не должна превышать 24 вольта. Если это положение не выполнено, то придется менять места установки электродов и перепроверять этот параметр.

Остается только нажать кнопку выполнения автоматического замера и снять вычисленный результат с дисплея.

Однако, успокаиваться после получения результата первого замера нельзя. Чтобы проверить свою работу необходимо выполнить небольшую серию контрольных измерений, переставляя потенциальный штырь на небольшие дистанции. Расхождение всех полученных значений сопротивлений не должны расходиться более чем на 5%.

Замер сопротивления четырехпроводным методом

Для использования способов вертикального электрического зондирования измерители сопротивления контура заземления можно использовать по четырехпроводной схеме, расставляя приемные электроды по методике Веннера или Шлюмберже.

Этот способ больше подходит для глубинных исследований и вычисления удельного электрического сопротивления грунта.

Вариант подключения прибора марки ИС-20/1 по этой схеме показан на картинке.

Замер сопротивления заземлителя с применением токоизмерительных клещей

При использовании метода необходимо иметь фоновый ток от электроустановки здания в контур заземления. Его величина у большинства приборов, работающих по этому типу, не должна превышать 2,5 ампера.

Замер сопротивления контура без разрыва цепи заземлителей с применением измерительных клещей

Используя измеритель ИС-20/1м можно выполнить электрическую оценку состояния заземлительного устройства здания по следующей схеме.

Замер сопротивления контура без вспомогательных электродов с применением двух измерительных клещей

При этом способе не требуется устанавливать дополнительные электроды в землю, а можно выполнить работу пользуясь двумя токовыми клещами. Их потребуется разнести по шинопроводу заземлительного устройства на расстояние большее чем 30 сантиметров.

Выбор методики проведения замера зависит от конкретных условий эксплуатации оборудования и определяется специалистами лаборатории.

Оценку состояния заземлительного устройства можно выполнять в разное время года. Однако, следует учитывать, что в период большого нахождения влаги в почве во время осенне-весенней распутицы условия для растекания токов в земле наиболее благоприятные, а в сухую жаркую погоду — наихудшие.

Летние замеры при высушенном грунте наиболее качественно отражают реальное состояние контура.

Некоторые электрики рекомендуют для снижения значения сопротивления проливать почву около электродов растворами солей. Следует понимать, что это мера временная и неэффективная. С уходом влаги состояние проводимости вновь ухудшится, а ионы растворенной соли будут разрушать металл, расположенный в почве.

В заключение

Всем внимательным читателям и опытным электрикам предлагается посмотреть на прилагаемую ниже картинку, демонстрирующую простой, на первый взгляд, способ реализации измерения сопротивления заземляющего устройства, который не нашел широкого практического применения в лабораториях.

Объясните в комментариях какие электротехнические процессы происходят при таком способе и как они влияют на точность измерения. Проверьте свои знания, удачи! 

electrik.info

Измерение сопротивления заземляющего устройства - Все о канализации

Надёжная защита от поражения электрическим током, в частном доме и на предприятии, обеспечивается электроизоляцией токопроводящих частей и заземлением металлических конструкций. Кроме того, заземление требуется, чтобы электроустановки работали нормально. Периодически проверяется его сопротивление растеканию тока в грунте (Rз).

Как измеряется сопротивление заземления

Виды заземления

  1. Рабочее – заземление определённых мест, например, нейтральных точек трансформаторов. Служит для правильной эксплуатации электроустановок.
  2. Защита от молний – заземление приёмников молний для стока возникающих токов на металлоконструкции, в жилом доме или другом строении.
  3. Защитное – заземление корпусов бытовых приборов или не токопроводящих частей электроустановок. Защищает от поражения электрическим током при случайном прикосновении к деталям, не предназначенным для пропускания электрического тока.

Заземляющие устройства (ЗУ) должны снимать заряды с частей электроустановок, на которых не должно быть напряжения, образующегося в следующих случаях:

  • статическое электричество;
  • наведение напряжения;
  • вынос потенциала;
  • электрический разряд.

В качестве устройства (очага) заземления, выступает закопанный в грунт контур из металлических стержней, вместе с подключёнными к нему проводниками. Место соединения с ЗУ провода от защищаемого оборудования называется точкой заземления.

Заземление должно обеспечивать необходимые электрические параметры при минимуме затрат. Оно делается по всем правилам, как в частном доме, так и на электроустановке.

В большей степени напряжение появляется, когда нарушается изоляция или повреждаются проводники. В обычных условиях контур защитного заземления контактирует с корпусами бытовых приборов и не работает, пока на нём по какой-либо причине не появится потенциал.

Когда цепи исправны, через него не проходят никакие токи, кроме фоновых. Как только на металлическом корпусе бытового электроприбора появляется потенциал, начинается его стекание на землю, через заземляющий контур.

При этом на нетоковедущих частях из металла, напряжение должно снижаться до более низкого уровня. Если нарушается целостность контура заземления или соединённых с ним проводов, напряжение на них остаётся высоким со стороны источника тока, что представляет значительную опасность для человека.

Контур заземления следует поддерживать в рабочем состоянии.

Периодичность замеров сопротивления защитного заземления регламентируется ПТЭЭП (1 раз в 6 лет). Кроме того, делается регулярная проверка его исправности.

Для проверки соответствия ЗУ, нормативным требованиям, производится замер его сопротивления растеканию тока Rз. В идеале оно должно быть равно нулю, но на практике это невозможно.

Факторы учета сопротивления

  1. Сопротивление металла, закопанного в грунт электрода и на его контакте с проводником. В связи с хорошей проводимостью применяемых материалов (сталь с медным покрытием или медь), а также при надёжном соединении с проводом, величинами сопротивлений обычно пренебрегают.
  2. Сопротивление между грунтом и штырём, которым можно пренебречь, если электрод сидит плотно, а его место контакта свободно от краски и других диэлектрических покрытий. Со временем сталь корродирует, и электропроводность электрода снижается. Поэтому целесообразно использовать омедненные стержни и периодически измерять сопротивление растеканию. Места сварки покрываются лаком, чтобы уменьшить коррозию.
  3. Сопротивление грунта – это основной фактор, который следует учитывать. Особенно это относится к близлежащим слоям. По мере удаления их, сопротивление снижается, и на определённом расстоянии принимается за нулевое.
  4. Неоднородность электрических характеристик грунта трудно учесть. Поэтому важным является замер фактического Rз. На одиночную простую конструкцию заземлителя, преимущественно влияют поверхностные слои грунта, а на контурную – глубинные.

Объект испытания

Проверке подвергаются искусственные ЗУ, которые выполняются в виде одиночных электродов или контуров. К ним не относятся PEN,-и PE-проводники, входящие в виде отдельной жилы в состав кабеля.

Искусственные ЗУ выполняются в виде:

  1. Углублённого заземлителя из горизонтальных стальных полос или круга, уложенных на дно котлована.
  2. Вертикального заземлителя из угловой стали – вбиваемых стержней или труб. Они размещаются в грунте на дистанции не меньше их длины и объединяются в контур горизонтальными полосами или круглым стержнем на глубине около 0,5 м. Распространённой конструкцией в частном доме, и не только в нём, является треугольная. Обвязка для заземляющих электродов учитывается в расчётах.

Периодичность проверки заземляющего устройства должна обязательно выполняться, а результаты замеров заносятся в документы.

Элементы меняются, если их коррозия превышает 50%. На электроустановках проверка производится выборочно, где действие коррозии максимально. Там обязательно проверяются заземления нейтралей. На ВЛ контролируется не менее 2% опор. При этом выбираются участки с наиболее агрессивным грунтом.

Значения Rз для каждого вида заземлителя приводятся в ПУЭ.

Измерение сопротивления заземляющего устройства Измерение сопротивления заземляющего устройства Надёжная защита от поражения электрическим током, в частном доме и на предприятии, обеспечивается электроизоляцией токопроводящих частей и

Источник: elquanta.ru

Метод амперметра-вольтметра

Для проведения измерительных работ необходимо искусственно собрать электрическую цепь, в которой ток течет через испытуемый заземлитель и токовый электрод (его еще называют вспомогательным). Также в этой схеме задействуется потенциальный электрод, назначение которого – замер падения напряжения во время протекания электрического тока по заземлителю. Потенциальный электрод нужно расположить одинаково далеко от токового электрода и испытуемого заземлителя, в зоне с нулевым потенциалом.

Чтобы измерить сопротивление методом амперметра-вольтметра необходимо воспользоваться законом Ома. Итак, по формуле R=U/I находим сопротивление контура заземления. Такой метод хорошо подходит для измерений в частном доме. Чтобы получить нужный измерительный ток можно воспользоваться сварочным трансформатором. Также подойдут и другие виды трансформаторов, вторичная обмотка которых электрически не связана с первичной.

Использование специальных приборов

Сразу отметим, что даже для измерений в домашних условиях многофункциональный мультиметр не сильно подойдет. Чтобы измерить сопротивление контура заземления своими руками используются аналоговые приборы:

Рассмотрим, как измерить сопротивление прибором М-416. Сначала нужно убедиться, что у прибора есть питание. Проверим наличие батареек. Если их нет, нужно взять 3 элемента питания напряжением 1,5 В. В итоге получим 4,5 В. Готовый к использованию прибор нужно поставить на ровную горизонтальную поверхность. Далее калибруем прибор. Ставим его в положение «контроль» и, удерживая красную кнопку, выставляем стрелку на значении «ноль». Для измерения будем пользоваться трехзажимной схемой. Вспомогательный электрод и стержень зонда забиваем не менее чем на полметра в грунт. Подсоединяем к ним провода прибора по схеме.

Переключатель на приборе устанавливается в одно из положений «Х1». Зажимаем кнопку и крутим ручку, пока стрелка на циферблате не сравняется с отметкой «ноль». Полученный результат необходимо умножить на ранее выбранный множитель. Это и будет искомое значение.

Также могут быть использованы более современные цифровые приборы, которые намного упрощают работы по замерам, более точны и сохраняют последние результаты измерений. Например, это приборы серии MRU – MRU200, MRU120, MRU105 и др.

Работа токовыми клещами

Сопротивление контура заземления можно измерять также токовыми клещами. Их преимущество в том, что нет необходимости отключать заземляющее устройство и применять вспомогательные электроды. Таким образом, они позволяют достаточно оперативно вести контроль за заземлением. Рассмотрим принцип работы токовых клещей. Через заземляющий проводник (который в данном случае является вторичной обмоткой) протекает переменный ток под воздействием первичной обмотки трансформатора, которая находится в измерительной головке клещей. Для расчета величины сопротивления необходимо разделить значение ЭДС вторичной обмотки на величину тока, измеренную клещами.

В домашних условиях можно использовать токовые клещи С.А 6412, С.А 6415 и С.А 6410. Более подробно узнать о том, как пользоваться токоизмерительными клещами, вы можете в нашей статье!

Какая периодичность измерений?

Проводить визуальный осмотр, измерения, а также при необходимости частичное раскапывание грунта нужно согласно графику, который установлен на предприятии, но не реже чем один раз в 12 лет. Получается, что, когда производить замеры заземления – решать вам. Если вы живете в частном доме, то вся ответственность лежит на вас, но не рекомендуется пренебрегать проверкой и замерами сопротивления, так как от этого напрямую зависит ваша безопасность, при пользовании электрооборудованием.

При проведении работ необходимо понимать, что в сухую летнюю погоду можно добиться наиболее реальных результатов измерений, так как грунт сухой и приборы дадут наиболее правдивые значения сопротивлений заземления. Напротив, если замеры будут проведены осенью либо весной в сырую, влажную погоду, то результаты будут несколько искажены, так как мокрый грунт сильно влияет на растекаемость тока, что, в свою очередь, дает большую проводимость.

Если вы хотите, чтобы измерения защитного и рабочего заземления проводили специалисты, то необходимо обратиться в специальную электротехническую лабораторию. По окончании работы вам будет выдан протокол измерения сопротивления заземления. В нем отображается место проведения работ, назначение заземлителя, сезонный поправочный коэффициент, а также на каком расстоянии друг от друга находятся электроды. Образец протокола предоставлен ниже:

Вот мы и рассмотрели существующие методики измерения сопротивления заземления в домашних условиях. Если вы не обладаете соответствующими навыками рекомендуем воспользоваться услугами специалистов, которые все сделают быстро и качественно!

Измерение сопротивления заземления: методики и периодичность Приборы и методики измерения сопротивления контура заземления. Узнайте, как выполнить замеры сопротивления заземляющего контура в домашних условиях.

Источник: samelectrik.ru

Заземление – это намеренное соединение частей и узлов электрооборудования, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением с электродом, установленном в земле. При этом необходимо обозначить такое понятие как сопротивления растеканию.

При замыкании на землю, по мере удаления от электрода потенциал будет падать и, в конце концов, станет нулевым. Таким образом, сопротивление растеканию заземлителя – это параметр характеризующий сопротивление земли в месте установки электрода. Понятие сопротивления растеканию особенно актуально в сетях выше 1000 В.

Для чего нужно заземление.

Заземление необходимо для предотвращения поражения человека воздействием электрического тока, в случае его появления там, где при нормальных условиях его не должно быть. При касании корпуса прибора, находящимся под напряжением, сила тока, проходящего через тело человека, может оказаться смертельной.

Необходимостью снижения разности потенциалов и обусловлено применение защитного заземления. Кроме этого, замыкание на землю приводит к увеличению силы тока и, как следствие, к срабатыванию защитных устройств. Нормы сопротивления защитного заземления регламентируются ПУЭ, а также документом называемым «Правила и нормы испытания электрооборудования».

Конструкция заземления.

Заземление – это комплекс технических устройств защитного типа, состоящий из:

  1. Заземлителя — одного или нескольких вертикальных проводников (стержней), имеющих электрический контакт с землей и связанных между собой.
  2. Заземляющего проводника (путь для тока замыкания), соединяющего заземляемый объект и заземлитель.

На каждое заземление составляется паспорт. В паспорт заносится схема заземляющего устройства (длина, и схема расположения электродов контура), тип, удельное сопротивление грунта, а также результаты замера сопротивления заземления. Обязательным приложением к паспорту является акт на скрытые работы. Данный акт необходим в связи с тем, что большая часть заземляющего устройства находится под землей и этот акт представляет собой схему расположения элементов заземляющего устройства. В случае, если паспорт на заземление отсутствует, эксплуатация объекта запрещена.

Методика измерения сопротивления защитного заземления.

Для проверки сопротивления заземления используется метод амперметра-вольтметра, заключающийся в том, что через измеряемое сопротивление течет ток определенной величины и одновременно измеряется падение напряжения. Разделив значение тока на величину падения напряжения, получаем значение сопротивления. В принципе, под понятием измерения сопротивления заземления, подразумевается измерение сопротивления растеканию. Правила и нормы испытаний электрооборудования задают минимальное сопротивление заземления, рассчитанные с точки зрения безопасности. Нормы различаются в зависимости от типов электроустановок (глухозаземленная или изолированной нейтралью). Класс использованного напряжения также влияет на нормы сопротивления.

Приборы для измерения заземления.

Бытовой тестер для такой проверки использовать нельзя, так как он не способен генерировать достаточно высокое напряжение. Для измерений используется, как приборы уже давно выпускающиеся (МС-08, М-416 и др.), так и новые средства измерения, выполненные на современной электронной базе и характеризующиеся малым потреблением тока от источника питания. В настоящее время измерение защитного заземления можно выполнить также цифровым мультиметром или специальным тестером.

Порядок проведения измерения заземления (сопротивления растеканию заземлителя).

Для проведения проверки необходимо помимо прибора иметь два электрода (токовый и потенциальный) с проводами достаточной длины, как образец, можно предложить отрезок гладкой арматуры или трубы круглого сечения.

В зависимости от сложности конструкции заземлителя, измерение сопротивления проводят по двум разным схемам:

  1. Простой (одиночный) заземлитель.

Применяется «линейная» схема подключения электродов. Потенциальный электрод устанавливают на расстоянии не менее 20 м. от заземлителя, а токовый не менее, чем в 10-12 м. от потенциального.

Используется, когда простая схема неприменима, ввиду того, что при расчетах сопротивление заземления она не будет соответствовать минимально допустимым нормам. Представляет собой несколько вертикальных стержней вбитых в землю, электрически связанных между собой (электросваркой, чтобы снизить переходное сопротивление). Такое устройство называется контуром заземления. В этом случае необходимо определить наибольшее расстояние (диагональ) защитного контура заземления. Потенциальный электрод нужно вбивать на расстоянии равным пяти диагоналям от места присоединения заземляющего проводника. Токовый зонд забивается не менее, чем в 20 м. от потенциального. Измерительный прибор необходимо располагать как можно ближе к выводу заземления.

Порядок проведения измерений.

Так как в настоящее время самый распространенный прибор для проведения измерения является измеритель сопротивления заземления М-416, в дальнейшем, как образец, будет рассматриваться именно это средство измерений. Данный прибор относится к системе, в которой принцип измерений основан на компенсационном методе.

Запрещается для проверки пользоваться приборами, не имеющих действующего клейма о поверке, результаты которой должны заноситься в паспорт на средство измерения.

  1. Проверить наличие элементов питания в батарейном отсеке, убедившись, что их напряжение находится в пределах нормы;
  2. Откалибровать прибор, установив переключатель диапазонов в положение 5 Ом (контроль), ручкой реохорда установить стрелку как можно ближе к нулевой отметке. При этом на шкале должны быть показания 5 Ом;
  3. Отсоединить контур от заземляющего проводника;
  4. Присоединить прибор к соответствующим электродам;
  5. Тщательно зачистив вывод измеряемого заземлителя (для того чтобы исключить влияние, которое может оказать на конечный результат переходное сопротивление), присоединить к нему прибор.

Примечание: В зависимости от планируемых показателей сопротивления заземления измерение прибор нужно подключать по двух- или четырехпроводной схеме. Первая применяется, если предполагаемое сопротивление более 5 Ом, а вторая для измерения более низких значений (при этом разделяются пути прохождения тока и измерения разности потенциалов, для исключения влияния сопротивления присоединяемых проводов при измерении). В этом случае присоединение к заземлителю осуществляется двумя проводниками. Паспорт прибора содержит наглядные рисунки, которые позволят произвести подключения без ошибок.

  1. Установить переключатель диапазонов в положение, соответствующее наибольшей чувствительности (Х1), нажав кнопку «Измерение», регулятором установить стрелку на нуль. При этом на шкале реохорда будет отражен искомый результат проверки сопротивления заземлителя. Если стрелка не устанавливается на нуль, необходимо переключателем выбрать другой диапазон и показания реохорда умножить на соответствующий множитель.

Примечание: Если измерение проводится тестером или мультиметром, необходимость выбора множителя отпадает — эти приборы обладают функцией автоматического выбора предела шкалы.

ВАЖНО! После проведения измерений, если сопротивление заземления в пределах нормы необходимо вновь присоединить заземляющий проводник к заземлителю!

Оформление результатов измерений (протокол).

После окончания измерений нужно оформить протокол результата замера. Протокол представляет собой бланк определенной формы, в котором отражаются наименование объекта, схема установки заземляющих стержней и их соединений (для этого понадобится паспорт объекта и акт на скрытые работы). Также протокол должен отражать схему контура заземления и метод, по которому проводилось измерение. В протокол необходимо включить графу, в которой указан прибор или тестер (его тип, заводской номер и пр.), которым проводилось испытание. Результаты, полученные при измерении, заносятся в паспорт заземляющего устройства.

Отдельно представляется протокол испытания переходных сопротивлений. Переходное сопротивление (также, его еще называют металлосвязью) – это возможные потери на пути прохождения тока, связанные со сварочными, болтовыми и др. соединениями всего контура заземления. Это испытание проводится специальным тестером – микроомметром.

ВАЖНО! Проводить испытания и выдавать протокол измерения сопротивления заземления может только испытательная лаборатория, аккредитованная в системе органов стандартизации.

После окончания измерений составляется соответствующий акт, и заземляющее устройство считается годным к эксплуатации.

Сопротивление заземления: что это такое, чем и как его измерять С точки зрения безопасности электроустановок особую важность имеет такой параметр, как сопротивление заземления. В статье представлено пошаговое руководство по измерению сопротивления заземляющих устройств.

Источник: electry.ru

Установка заземления—это очередной фактор, повышающий безопасность вашего дома или иного помещения. Обустройство данной конструкции принято проводить не только при помощи специальных организаций и опытных сотрудников, но еще и своими руками. Для собственноручной работы требуется лишь знание навыков в работе и обращении с электрическими сетями. После сооружения данного приспособления потребуется провести измерение сопротивления заземляющего устройства, зачастую здесь и возникают сложности.

Важно! Измерение сопротивления заземления требуется проводить исключительно после капитального ремонта, профилактических проверок либо первоначального строения.

Принцип проведения измерения

Чтобы не упустить важные моменты, стоит провести точное измерение. Для этого понадобится создать искусственную электрическую сеть, по которой будет протекать напряжение. После, неподалеку от контура заземления, который будет подвергаться эксперименту нужно расположить вспомогательное заземляющее устройство. Чаще его называют токовым электродом, он аналогично основному заземлению подключается к напряжению. Также в области нулевого потенциала, стоит расположить еще и потенциальный электрод, при помощи которого можно измерить падение напряжения сети.

Обратите внимание, получить высокоточные и достоверные результаты удастся лишь при оптимальных погодных условиях, а также на момент максимального удельного сопротивления почвы. Более эффективной оказывается методика замеров, основанная на нескольких полюсах.

Действуйте строго по следующим правилам:

  • располагайте потенциальный зонд между заземляющим приспособлением и вспомогательным электродом;
  • старайтесь учитывать глубину закладки заземлителя, так как расстояние от заземления, проходящего испытание до вспомогательного электрода должно до пяти раз превышать глубину;
  • если вам требуется провести измерение сопротивления системы заземлителей, в этих случаях отталкиваются от диагонали с наибольшей длиной.

Важно! Иногда необходимо проводить еще и дополнительные мероприятия, касающиеся измерений сопротивления заземлений. Такой вариант характерен для сложных подземных коммуникаций.

Схема защитного заземления

Помимо всех проведенных манипуляций рекомендуется проводить замеры сопротивления изоляции.

Способы и инструкция измерения сопротивления заземляющих устройств

Ответы на вопрос, как замерить сопротивление заземления, могут быть самыми неожиданными и многочисленными. Из нашей статьи вы узнаете не только точность проведения операции, но еще и некоторые важные рекомендации.

Изначально, как и во всех других проверках в сфере электричества проводятся подготовительные этапы. В них относят: визуальный осмотр целостности устройств, связанных с заземлением, прочность сварочных швов, если они на месте, расстояние от помещения, наличие всех крепежных деталей; а самое главное, подтверждают отсутствие утечек тока с шины.

Для проведения испытаний в домашних условиях обычно используют измеритель сопротивления заземления, данный этап мы будем рассматривать на примере прибора М416.

Внимание! Значения, полученные в процессе замеров, должны соответствовать нормам ПУЭ.

  • Делаем проверку напряжения, если оно отсутствует—можно установить комплект питательных элементов, например, аккумуляторов или батареек. Важно, чтобы они имели параметры 3х1,5, при этом, соблюдайте полярность.
  • Берем в руки прибор и ставим его на ровную горизонтальную плоскость. Обязательно, чтобы все углы и вершины аппаратуры находились на одном уровне.
  • Далее, следует процедура калибровки М416. На панели инструментов приспособления имеется переключатель диапазона. Ставим его в положение «контроля». Теперь зажимаем красную кнопку и при помощи вращающейся ручки приводим стрелку циферблата к нулевому значению. Шкала должна показать 5±0,3. В противном случае прибор подлежит ремонту.

Измерение сопротивления заземления в домашних условиях

Схема контура заземления для дома

Важно! Для дополнительного заземлителя и зонда можно использовать гладкие прутья диаметром от 5 мм.

В ходе забивания, применяйте только ровные удары, это позволит снизить сопротивление между основным и вспомогательным заземлителями. Продолжим нашу инструкцию.

  • Провода, примыкающие к заземлению, очищаются от всех примесей грязи, краски и пыли. Для этого используется напильник, на который с обратной стороны крепится кабель, имеющий сечение заземляющего проводника 2, 5 кв. мм.
  • После того, как все действия выполнены: выбрана схема и рабочее положение прибора, переходим к практическим действиям, то есть вычислениям.

Схема измерения сопротивления прибором

Данный эксперимент показывает, что сопротивление заземляющего устройства составляет 1, 8, значит умножаем это число на один, и получаем сопротивление 1, 8 Ом. В итоге, обязательно нужно занести данные в специальный акт.

Внимание! Работая с прибором, обязательно нужна спец одежда и резиновые перчатки.

Как измерить сопротивление контура заземления мультиметром?

Сразу, хотелось бы заверить, что использование даже самого многофункционального мультиметра не предназначено для столь масштабных проверок, как измерение заземления.

Однако, для домашних работ и при использовании стандартных методов замеров, подтвержденных нормативными актами, прибор остается полезным.

Перед работой, как обычно, выполняется калибровка и выявление неисправностей. Сюда же относят ревизию заряда батареи. Важно учитывать, что слишком низкая емкость питания, приведет к увеличению погрешностей на шкале. Для изучения всех подробностей вычисления сопротивления заземляющего устройства прилагаем схему.

Цели проведения измерений

Схема вычислений сопротивления заземлителей прибором

Замер сопротивления заземляющего устройства принято проводить в первую очередь с целью безопасности. Известно много случаев, при которых даже с рабочим заземлением происходило поражение человека электрическим током.

Кроме того, значение исследований показывает возможность возникновения пожарной опасности, и, конечно же, проверка сопротивления доказывает, соответствует ли конструкция нормам и стандартам ПУЭ.

Важно! Измерение сопротивления защитного и рабочего заземления должно проводится, опираясь на факторы окружающей среды.

Рабочее и защитное заземление

Каждая разновидность грунта является отличным проводником электрического тока. Устройство заземления, которое принято монтировать на определенную глубину грунта спасает человека от неблагоприятного воздействия со стороны электрической системы домашнего обслуживания.

Данный тип измерений обязательно проводится сложным методом, поэтому для него одних навыков будет недостаточно, следовательно, требуется привлечение профессиональной рабочей силы. Рассмотрим, что представляют из себя оба вида заземлений.

Схема устройства заземляющего приспособления

  1. Рабочее заземление—устройство, которое при наступлении чрезвычайного происшествия в электрической сети, выполняет защитную роль. За счет этого, работа бытовых приборов и оборудования стабилизируется, следовательно, снижается риск выхода их из строя. Существует и постоянное рабочее заземляющее устройство, однако его приемлемо использовать в сетях промышленного масштаба. Для пользования бытовой техникой достаточно произвести установку заземлителей в розетку.
  2. Защитное заземление—это приспособление, которое способно предотвратить поражение человека электрическим током, кроме того напрямую защищает оборудование от возгорания. Неоднократно случаются пробои электрического тока на корпус аппаратуры, в этом случае защитный заземлитель предупредит поломку и даст знать о нарушении изоляции, спасет от сверхтоков и короткого замыкания.

Мультиметр для измерения сопротивления в домашней электросети

Чем лучше вычислить сопротивление заземления? Технические характеристики прибора

Каждый уважающий себя хозяин беспокоится о безопасности в собственном доме, и чтобы обеспечить ее полностью, требуется еще и защитить все электрооборудование. Для этого, как мы знаем, сооружается заземлительное устройство, однако оно требует регулярных проверок, рассмотрим прибор, который хорошо справляется с этой задачей.

Fluke 1625-2 GEO—это измеритель нового поколения, предназначенный для использования в бытовых и отраслевых условиях. Преимуществом подобного прибора считается его возможность хранить данные и передавать их на компьютер. Также аппарат способен проводить вычисление сопротивления заземления, используя только зажимы. Плюсом является возможность работы без дополнительной установки электродов.

Приспособление будет работать безошибочно, если имеется полностью укомплектованная система заземления. Если в вашем доме имеется заземление, созданное из одного контура, беспроводной способ не подойдет в качестве замера.

Технические особенности

  • Внутренняя память устройства позволит сохранить данные в пределах до 15 тыс. единиц.
  • Обладает жидкокристаллическим дисплеем с улучшенными качествами графики.
  • Имеется поворотный механизм и клавиши управления функциями.
  • Работает при диапазоне температур от -10 до +50°С.
  • В функции безопасности включается возможность дополнительной изоляции.
  • В базовую комплектацию входят 6 батареек мощностью 1,5 В на основе щелочного состава.
  • Погрешность прибора в измерениях составляет ±5%.
  • Аппарат выполняет не менее четырех вычислений в секунду.
  • Внутреннее сопротивление составляет 1,5 Ом.
  • Автоматический выбор диапазонов для проведения вычислительных работ.

Прибор для измерения сопротивления М416

Заключение и выводы

Вычисление приборами следует выполнять исключительно в условиях подходящих погодных условий. Целесообразно это делать в середине летнего периода и в середине зимы. Считается, что в эти моменты, грунт считается наиболее плотным, а значит и увеличивается его удельное сопротивление.

В домашних условиях следует проводить замеры с периодичностью один раз в полтора года. Для предприятий, мероприятия по вычислению выполняются строго по установленному графику и все результаты заносятся в техническую документацию, которая заверяется печатью и подписью руководства.

Как правильно сделать измерение сопротивления заземляющего устройства? Если в вашем доме есть заземление, целесообразно регулярно проводить измерение сопротивления заземляющего устройства.

Источник: prokommunikacii.ru

Безопасность пользования электрической энергией зависит не только от правильного монтажа электроустановки, но и от соблюдения требований, заложенных нормативной документацией в ее эксплуатацию. Контур заземления здания, как составная часть защитного электрического оборудования, требует периодического контроля своего технического состояния.

Как работает заземляющее устройство

В нормальном режиме электроснабжения контур заземления РЕ-проводником соединен с корпусами всех электроприборов, системой выравнивания потенциалов здания и бездействует: через него, грубо говоря, не проходят никакие токи, за исключением небольших фоновых.

Как заземление защищает человека

При возникновении аварийной ситуации, связанной с пробоем слоя изоляции электропроводки, опасное напряжение появляется на корпусе неисправного электроприбора и по РЕ-проводнику через контур заземления стекает на потенциал земли.

За счет этого величина прошедшего на нетоковедущие части высокого напряжения должна снизиться до безопасного уровня, неспособного причинить электротравму человеку, контактирующему с корпусом неисправного оборудования через землю.

Когда РЕ-проводник или контур заземления нарушены, то отсутствует путь стекания напряжения и ток станет проходить через тело человека, оказавшегося между потенциалами поврежденного бытового прибора и землей.

Поэтому при эксплуатации электрооборудования важно поддерживать в исправном состоянии контур заземления и периодическими электрическими замерами контролировать его состояние.

Как возникает неисправность у заземляющего устройства

В новом исправном контуре электрический ток аварии по РЕ-проводнику поступает на токоотводящие электроды, контактирующие своей поверхностью с грунтом и через них равномерно уходит на потенциал земли. При этом основной поток равномерно разделяется на составляющие части.

В результате длительного нахождения в агрессивной среде почвы металл тоководов покрывается поверхностной окисной пленкой. Начинающаяся коррозия постепенно ухудшает условия прохождения тока, повышает электрическое сопротивление контактов всей конструкции. Ржавчина, образующаяся на стальных деталях, обычно носит общий, а на отдельных участках ярко выраженный местный характер. Связано это с неравномерным наличием химически активных растворов солей, щелочей и кислот, постоянно находящихся в почве.

Образующиеся частицы коррозии в виде отдельных чешуек отодвигаются от металла и этим прекращают местный электрический контакт. Со временем таких мест становиться столько, что сопротивление контура увеличивается и заземляющее устройство, теряя электрическую проводимость, становится неспособным надежно отводить опасный потенциал в землю.

Определить момент наступления критического состояния контура позволяют только своевременные электрические замеры.

Принципы, заложенные в измерение сопротивления заземляющего устройства

В основу метода оценки технического состояния контура заложен классический закон электротехники, выявленный Георгом Омом для участка цепи. С этой целью достаточно через контролируемый элемент пропустить ток от калиброванного источника напряжения и с большой степенью точности замерить проходящий ток, а потом вычислить величину сопротивления.

Метод амперметра и вольтметра

Поскольку контур работает в земле всей своей контактной поверхностью, то ее и следует оценивать при замере. Для этого в почву на небольшом удалении (порядка 20 метров) от контролируемого заземляющего устройства заглубляют электроды: основной и дополнительный. На них подают ток от стабилизированного источника переменного напряжения.

По цепи, образованной проводами, источником ЭДС и электродами с подземной токопроводящей частью грунта начинает протекать электрический ток, величина которого замеряется амперметром.

На очищенную до чистого металла поверхность контура заземления и контакт основного заземлителя подключается вольтметр.

Он замеряет падение напряжения на участке между основным заземлителем и контуром заземления. Разделив значение показания вольтметра на измеренный амперметром ток, можно вычислить общее сопротивление участка всей цепи.

При грубых замерах им можно ограничиться, а для вычисления более точных результатов потребуется скорректировать полученное значение вычитанием величины сопротивления соединительных проводников и влияния диэлектрических свойств почвы на характер токов растекания в грунте.

Уменьшенное на эту величину и замеренное по первому действию общее сопротивление и даст искомый результат.

Описанный способ является довольно простым и неточным, имеет определенные недостатки. Поэтому для выполнения более качественных измерений, производимых специалистами электротехнических лабораторий, разработана более усовершенствованная технология.

Замер основан на использовании уже готовых конструкций метрологических приборов высокого класса точности, выпускаемых промышленностью.

При этом способе тоже используется установка основного и вспомогательного электродов в почву.

Их разносят по длине около 10÷20 метров и заглубляют на одной линии, захватывающей испытываемый контур заземления. К шине заземлительного устройства подключают измерительный зонд, стараясь разместить прибор поближе к контакту шины. Соединительными проводниками соединяют клеммы прибора с установленными в землю электродами.

Источник переменной ЭДС выдает в подключенную схему ток I1, который проходит по замкнутой цепи, образованной первичной обмоткой трансформатора тока ТТ, соединительным проводам, контактам электродов и землей.

Вторичная обмотка трансформатора ТТ воспринимает ток I2, равный первичному и передает его на сопротивление реостата R, позволяющего реохордом «б» выставлять баланс между напряжениями U1 и U2.

Изолирующий трансформатор ИТ транслирует проходящий по его первичной обмотке ток I2 в свою вторичную цепь, замкнутую на измерительный прибор V.

Ток I1, протекающий по грунту на участке между основным заземлителем и контуром заземления, образует на замеряемом нами участке падение напряжения U1, которое вычисляется по формуле:

Ток I2, проходящий по участку реостата R «аб» с сопротивлением rаб, формирует падение напряжения U2, определяемое выражением:

Во время выполнения замера перемещают ручку реохорда таким образом, чтобы отклонение стрелки прибора V установилось на ноль. В этом случае будет выполнено равенство: U1=U2.

Поскольку конструкция прибора выполнена так, что I1=I2, то соблюдется соотношение: rx=rаб. Остается только узнать сопротивление участка аб. Но, для этого достаточно ручку потенциометра сделать побольше и на ее подвижную часть вмонтировать стрелку, которая будет перемещаться по неподвижной шкале, проградуированной заранее в единицах сопротивления реостата R.

Таким образом, положение стрелки-указателя реостата при компенсации падений напряжений на двух участках позволяет замерить сопротивление заземляющего устройства.

Используя изолирующий трансформатор ИТ и специальную конструкцию измерительной головки V, добиваются надежной отстройки прибора от блуждающих токов. Высокая точность измерительного механизма способствует малому влиянию переходных сопротивлений зонда на результат замера.

Приборы, работающие по компенсационному методу, позволяют точно замерять сопротивления отдельных элементов. Для этого достаточно на один конец измеряемой цепи подключить проводник, снятый с точки 1, а на второй — измерительный зонд (точка 2) и провод с точки 3 от вспомогательного электрода.

Приборы для измерения сопротивления заземляющего устройства

За время развития энергетики измерительные приборы постоянно совершенствовались в вопросах облегчения использования и получения высокоточных результатов.

Еще несколько десятилетий назад широко применялись только аналоговые измерители производства СССР таких марок, как МС-08, М4116, Ф4103-М1 и их модификации. Они продолжают работать и в наши дни.

Сейчас их успешно дополняют многочисленные приборы, использующие цифровые технологии и микропроцессорные устройства. Они несколько упрощают процесс замера, обладают высокой точностью, хранят в памяти результаты последних вычислений.

Методика выполнения замера сопротивления заземлительного устройства

После доставки прибора на место проведения замера и извлечения его из транспортировочного кейса готовят шинопровод к подключению контактного проводника: отчищают от следов коррозии место для подключения зажима типа крокодил напильником или устанавливают струбцину с винтовым зажимом, продавливающим верхний слой металла.

Замер сопротивления трехпроводным методом

Требования безопасной работы требуют выполнять измерения при отключенном автоматическом выключателе во вводном щите питания здания либо снятом с заземлителя РЕ-проводнике. Иначе при возникновении аварийного режима ток утечки пойдет через контур и прибор или тело оператора.

Соединительный проводник подключают к прибору и струбцине.

На установленной дистанции молотком забивают в грунт электроды заземлители. Навешивают на них катушки с соединительными проводниками и подключают их концы.

Устанавливают контакты проводов в гнезда прибора, проверяют готовность схемы к работе и величину напряжения помехи между установленными электродами. Она не должна превышать 24 вольта. Если это положение не выполнено, то придется менять места установки электродов и перепроверять этот параметр.

Остается только нажать кнопку выполнения автоматического замера и снять вычисленный результат с дисплея.

Однако, успокаиваться после получения результата первого замера нельзя. Чтобы проверить свою работу необходимо выполнить небольшую серию контрольных измерений, переставляя потенциальный штырь на небольшие дистанции. Расхождение всех полученных значений сопротивлений не должны расходиться более чем на 5%.

Замер сопротивления четырехпроводным методом

Для использования способов вертикального электрического зондирования измерители сопротивления контура заземления можно использовать по четырехпроводной схеме, расставляя приемные электроды по методике Веннера или Шлюмберже.

Этот способ больше подходит для глубинных исследований и вычисления удельного электрического сопротивления грунта.

Вариант подключения прибора марки ИС-20/1 по этой схеме показан на картинке.

Замер сопротивления заземлителя с применением токоизмерительных клещей

При использовании метода необходимо иметь фоновый ток от электроустановки здания в контур заземления. Его величина у большинства приборов, работающих по этому типу, не должна превышать 2,5 ампера.

Замер сопротивления контура без разрыва цепи заземлителей с применением измерительных клещей

Используя измеритель ИС-20/1м можно выполнить электрическую оценку состояния заземлительного устройства здания по следующей схеме.

Замер сопротивления контура без вспомогательных электродов с применением двух измерительных клещей

При этом способе не требуется устанавливать дополнительные электроды в землю, а можно выполнить работу пользуясь двумя токовыми клещами. Их потребуется разнести по шинопроводу заземлительного устройства на расстояние большее чем 30 сантиметров.

Выбор методики проведения замера зависит от конкретных условий эксплуатации оборудования и определяется специалистами лаборатории.

Оценку состояния заземлительного устройства можно выполнять в разное время года. Однако, следует учитывать, что в период большого нахождения влаги в почве во время осенне-весенней распутицы условия для растекания токов в земле наиболее благоприятные, а в сухую жаркую погоду — наихудшие.

Летние замеры при высушенном грунте наиболее качественно отражают реальное состояние контура.

Некоторые электрики рекомендуют для снижения значения сопротивления проливать почву около электродов растворами солей. Следует понимать, что это мера временная и неэффективная. С уходом влаги состояние проводимости вновь ухудшится, а ионы растворенной соли будут разрушать металл, расположенный в почве.

Всем внимательным читателям и опытным электрикам предлагается посмотреть на прилагаемую ниже картинку, демонстрирующую простой, на первый взгляд, способ реализации измерения сопротивления заземляющего устройства, который не нашел широкого практического применения в лабораториях.

Объясните в комментариях какие электротехнические процессы происходят при таком способе и как они влияют на точность измерения. Проверьте свои знания, удачи!

Как выполняется измерение сопротивления заземления Безопасность пользования электроэнергией зависит не только от правильного монтажа электроустановки, но и от соблюдения требований, заложенных нормативной документацией в ее эксплуатацию. Кон

Источник: electrik.info

Читайте также  Защитное заземление его назначение и устройство Поделитесь статьей в соц. сетях:

vse-o-kanalizacii.ru


Смотрите также