Измерение сопротивления заземляющих устройств

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта «Заметки электрика».

Сегодня я расскажу Вам, как произвести измерение сопротивления заземления или, если сказать точнее, то заземляющего устройства (ЗУ).

В прошлой статье я Вам подробно рассказывал про монтаж заземляющего устройства на примере жилого многоквартирного дома.

Так вот, после окончания монтажных работ, необходимо проверить качество выполнения этих работ. Доказательством тому является измерение сопротивления заземляющего устройства, которое должно быть не больше значений, указанных в нормативно-технической литературе: ПТЭЭП (п.26.4, табл. 35 и табл.36.) и ПУЭ (п.1.7.101 и Глава 1.8, табл.1.8.38).

Но как произвести измерение его сопротивления? Читайте ниже.

Подготовка к работе

Перед началом работ по измерению сопротивления заземляющего устройства по мере возможности и доступности необходимо произвести осмотр видимой его части без вскрытия грунта. При осмотре оценивается состояние контактных соединений, наличие антикоррозийного покрытия и отсутствие обрывов.

Качество сварных швов проверяется простукиванием молотком, а ослабление болтовых соединений — с помощью гаечных ключей.

Также во время осмотра нужно убедиться в том, что монтаж заземляющего устройства, сечения заземлителей и заземляющих проводников, монтаж шины ГЗШ и правильность подключения к ней заземляющего проводника и проводников системы уравнивания потенциалов (СУП) соответствуют проекту и требованиям ПУЭ.

Почитайте для информации о том, как правильно выполняется разделение PEN проводника на PE и N, т.е. как правильно перейти от системы заземления TN-C на систему заземления TN-C-S.

Знакомство с прибором М416 и его технические характеристики

Если при визуальном осмотре не выявились какие-либо замечания и нарушения, то можно приступать к проведению замера. Для этого в «парке приборов» нашей электролаборатории имеется переносной электроизмерительный прибор М416, который включен в Госреестр средств измерений РФ под номером 2746-71. Межповерочный интервал (МПИ) у него составляет 1 год.

Данный прибор применяется для замера сопротивления заземления, удельного сопротивления грунта и активного сопротивления. Принцип его работы основан на компенсационном методе измерения с использованием вспомогательного заземлителя и потенциального электрода (зонда).

Технические характеристики измерителя М416:

• предел измерений от 0,1 до 1000 (Ом)
• температура эксплуатации от -25°С до +60°С
• вес около 3 (кг)
• габаритные размеры 245х140х160 (мм)
• питание прибора осуществляется с помощью 3 элементов питания размером D (R20 или 373) напряжением 1,5 (В)

У меня даже сохранился «родной» экземпляр батарейки под названием «Элемент» от 1984 года выпуска.

С помощью комплекта элементов питания можно провести не меньше 1000 измерений.

Вот так выглядит лицевая панель измерителя М416, на которой расположены:

• переключатель диапазонов измерения
• ручка реохорда
• кнопка включения прибора
• выводы (1-2-3-4) для подключения соединительных проводов
• шкала

Корпус прибора М416 выполнен из пластмассы. Прибор имеет откидную крышку и специальный ремень для переноски.

Для измерений сопротивления ЗУ можно использовать и другие, более современные приборы, но к сожалению, пока в нашей электролаборатории их нет. Как только появится что-то новенькое, то я сразу же напишу о нем статью-обзор — подписывайтесь на новости сайта, чтобы не пропустить интересное.

Когда нужно проводить измерения сопротивления заземляющего устройства?

Чтобы при измерении сопротивления заземления получить достоверные показания, их необходимо проводить в период наибольшего высыхания (летом в сухую погоду) или промерзания грунта (зимой), т.е. при наибольшем удельном сопротивлении грунта (ПТЭЭП, п.2.7.13).

Если замер проводился в другие погодные условия, то в полученный результат необходимо внести поправочный сезонный коэффициент Кс. Об этом я расскажу Вам в отдельной статье — подпишитесь на новости сайта, чтобы не пропустить выход новых статей.

 

Проведение работ

Порядок проведения работ по измерению сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) с помощью измерителя М416.

1. Проверяем наличие, и в случае отсутствия устанавливаем, комплект элементов питания 3х1,5 (В), соблюдая полярность. Отсек питания расположен в нижней части прибора.

2. Устанавливаем прибор М416 на ровной поверхности строго в горизонтальном положении.

3. Производим калибровку прибора. Для этого переключатель диапазонов измерения необходимо поставить в положение «Контроль 5Ω». Затем нажать на красную кнопку и, вращая ручку реохорда, установить стрелку прибора на ноль. На шкале должно быть показание 5±0,3 (Ом). Если так, то продолжаем измерения, если нет, то перепроверяем заряд и полярность элементов питания. Если с ними все нормально, то отдаем прибор в ремонт.

4. Чтобы уменьшить влияние сопротивления соединительных проводов между выводами (1), (2) и Rх на результат измерения, прибор необходимо расположить как можно ближе к измеряемому заземлителю.

5. Выбираем необходимую схему подключения прибора.

Для грубых измерений сопротивления ЗУ или относительно больших сопротивлений (больше 5 Ом) выводы (1) и (2) соединяют перемычкой. Измеритель М416 при этом подключают по трехзажимной схеме. При такой схеме в результат измерения входит сопротивление соединяемого провода между Rx и выводом (1).

• Rх — измеряемое сопротивление заземлителя или заземляющего устройства
• Rз — зонд
• Rв — вспомогательный заземлитель

Если Вам необходимо более точно провести измерение сопротивления заземлителя (ЗУ меньше 5 Ом), то применяют четырехзажимную схему подключения прибора, сняв перемычку между выводами (1) и (2). При такой схеме исключается погрешность от соединительных проводов и контактных соединений.

• Rх — измеряемое сопротивление заземлителя или заземляющего устройства
• Rз — зонд (потенциальный электрод)
• Rв — вспомогательный заземлитель

Для подсказки, четырехзажимная схема подключения указана на крышке прибора.

Для заземлителей, выполненных в  виде сложных контуров с протяженными периметрами, применяются аналогичные схемы подключения измерителя М416, только между Rх и Rз должно быть расстояние не менее 5-кратного расстояния между двумя наиболее удаленными заземлителями плюс 20 (м).

Вот пример сложного контура заземления (обозначен на схеме зеленой пунктирной линией) одного из Торгового центра, где мы проводили измерения.

6. Стержни зонда и вспомогательного заземлителя нужно забивать в плотный не насыпной грунт на глубину не меньше, чем на 0,5 (м).

Расстояние между стержнями указаны на приведенных выше схемах.

В качестве Rз и Rв можно применять металлические стержни или трубы диаметром не менее 5 (мм).

Чтобы избежать значительного переходного сопротивления между заземлителем и забитыми стержнями, их необходимо забивать прямыми ударами без раскачивания. Для этого придется «потрудиться» с помощью вот такой кувалды.

В качестве соединительных проводов можно использовать медные провода сечением не менее 1,5 кв.мм.

7. Место соединения проводов к заземлителю необходимо очистить от краски, например, с помощью напильника.

К этому же напильнику с другой его стороны подсоединен медный провод сечением 2,5 кв.мм, т.е. напильник также является и щупом для соединения заземлителя с выводом (1) при трехзажимной схеме подключения прибора М416.

8. После выбора схемы и подключения прибора переходим к измерению. Переключатель диапазонов измерения ставим в положение «х1» (умножение на один). Нажимаем на красную кнопку и, вращая ручку реохорда, устанавливаем стрелку прибора на ноль.

Если сопротивление заземлителя больше 10 (Ом), то переключатель диапазонов необходимо установить в положение «х5», «х20» или «х100».

9. Результат находим путем умножения показания шкалы реохорда на установленное положение переключателя диапазонов «х1», «х5», «х20» или «х100».

В нашем примере переключатель прибора М416 установлен в положении «х1», а значит полученное значение 1,9 нужно умножить на 1, т.е. измеренное сопротивление заземлителя составляет 1,9 (Ом).

10. После завершения работ заносим полученные данные в протокол соответствующей формы.

Периодичность проведения измерений

Периодичность проверки сопротивления заземлителя или контура заземления производится по утвержденному графику предприятия, а также после ремонта или его реконструкции. Более подробно об этом Вы можете почитать в нормативно-технической литературе ПТЭЭП (п.2.7.8. — 2.7.15).

А Вы каким прибором измеряете сопротивление заземления? Хотелось бы услышать реальные отзывы, т.к. планирую в ближайшее время обновить М416 на что-нибудь более современное.

P.S. Если Вы самостоятельно не можете произвести измерения, то воспользуйтесь услугой электролаборатории.

zametkielectrika.ru

Цель проведения измерений.

Измерения сопротивления заземлителей и заземляющих устройств  проводят с целью проверки соответствия этих устройств требованиям ПУЭ, условиям безопасности людей и защиты электрооборудования в случае повреждения изоляции электроустановок.

2.   Меры безопасности.

2.1 Организационные мероприятия.

Работы по измерениям характеристик заземляющих устройств должны выполнятся в соответствии с действующими Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Работы по измерениям электрических характеристик заземляющих устройств должны выполнятся по нарядам или распоряжениям.

2.2 Технические мероприятия.

При измерениях на действующих РУ с использованием вынесенных токовых и потенциальных электродов должны приниматься меры по защите от воздействия полного напряжения на заземлителе при стекании с него тока однофазного КЗ на землю. Персонал, производящий измерения, должен работать в диэлектрических ботах, диэлектрических перчатках, пользоваться инструментом с изолированными ручками. При сборке измерительных схем следует сначала присоединять провод к вспомогательному электроду (токовому, потенциальному) и лишь затем к соответствующему измерительному прибору.

3.  
Подготовка к измерениям.

4.  

Измерение сопротивления заземляющих устройств должно производиться зимой или  летом, когда сопротивление земли (грунта) принимает наибольшее значение. При испытаниях вновь смонтированных установок результаты измерения сопротивления должны быть скорректированы повышающим коэффициентом, учитывающим высыхание или промерзание грунта.

При небольшом количестве оборудования в испытуемой электроустановке сопротивление заземляющего устройства проверяется непосредственно на корпус заземленного оборудования. При большом количестве оборудования и разветвленной заземляющей сети измерение производится раздельно: сопротивление заземлителя и сопротивление заземляющих проводников, т.е. металлической связи корпусов электрооборудования с контуром заземления. Для этого на некотором расстоянии от него располагается вспомогательный заземлитель,  подключаемый вместе с испытываемым заземлителем  к прибору EurotestXE 2,5 кВ MI 3102H с встроенным источником питания. Для измерения падения напряжения на испытываемом заземлителе  при прохождении через него тока в зоне нулевого потенциала располагается зонд. Точность измерения сопротивления заземлителей зависит от взаимного расположения испытываемого и вспомогательных заземлителей и от расстояния между ними.

За размер Д следует принимать:

·  для заземляющих сеток и для заземлителей, состоящих из контура из вертикальных электродов — длину большей диагонали;

·  для заземлителей, состоящих из вертикальных электродов, расположенных в ряд и объединенных горизонтальной полосой — длину полосы;

·  для заземлителей в виде одиночной горизонтальной полосы — длину полосы.

Если заземлители представляют собой железобетонные фундаменты зданий или стальные полосы, проложенные для выравнивания потенциалов, то в качестве Д следует принимать наибольший размер здания в плане.

Рисунок 1: Подключение стандартных измерительных проводов (20 м)

Направление разноса электродов нужно выбирать таким образом, чтобы электроды не оказались ближе 10 м от подземных металлических конструкций ( кабелей с металлическим оболочками, трубопроводов, заземлителей опор ВЛ и др.)

В некоторых случаях при наличии большого количества подземных коммуникаций может потребоваться несколько измерений при различных направлениях лучей и различных расстояниях между зондами. Из нескольких измерений в качестве действительного значения принимают наихудший результат.

Электроды следует забивать в плотный естественный (не насыпной) грунт на глубину не менее 0,5м. В грунтах с большим удельным сопротивлением места, где нужно забить вспомогательные заземлители, уплотняют либо увлажняют водой, раствором соли или кислоты. В качестве вспомогательных заземлителей могут быть использованы отрезки металлических труб, рельсов и другие металлические предметы, находящиеся в земле и не связанные с испытываемым  заземлителем.

4.  
Нормируемые величины.

Сопротивление заземлителя не должно превышать нормируемого значения в любое время года.

Максимально допустимые значения сопротивления заземляющих устройств указаны в ПУЭ 7 таблица 1.8.38 и ПТЭЭП приложении 3.

5.  
Применяемые приборы.

Измерение сопротивления заземлителей производится специальным прибором типа EurotestXE 2,5 кВ MI 3102H, используя 3-х проводный метод измерения.

Во время работы применяют инструмент, с помощью которого электроды забиваются в грунт на глубину не менее 0.5 м, а также обеспечивается надежное присоединение проводников от прибора к электродам.

Подключение прибора к корпусу электроустановки производится при помощи щупа в качестве которого используется квадратный напильник (для создания металлического контакта) с глухоприсоединенным медным проводом сечением 2.5 мм2 сопротивление которого при длине в единицы метров позволяет использовать 3-х зажимную схему измерения.

6.  
Методика проведения измерений.

6.1. При выполнении измерения сопротивления заземления следуйте следующим инструкциям:

􀂉 Потенциальный зонд (S) размещается между заземлителем (E) и вспомогательным токовым зондом (H) на контрольном участке

􀂉 Расстояние от заземлителя (E) до вспомогательного токового зонда (H) должно составлять, по крайней мере, пятикратную величину глубины заземляющего электрода или длины полосового электрода.

􀂉 При измерении сопротивления заземления комплексной системы заземления данное расстояние зависит от длины большей диагонали между отдельными заземлителями. Для получения дополнительной информации относительно измерения сопротивления заземления обратитесь к учебнику Metrel «Guide for testing and verificationoflowvoltageinstallations».

6.2. Порядок проведения измерения сопротивления заземления

Шаг 1 С помощью переключателя функций выберите функцию Заземление.

Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2 Установите следующий параметр измерения:

􀂉 Максимально допустимое сопротивление заземления.

Шаг 3 Для измерения сопротивления заземления подключите прибор к испытываемому объекту. При необходимости воспользуйтесь меню помощи. Измерительные провода подключите следующим образом:

􀂉 L/L1 черный измерительный провод присоединяется к вспомогательному токовому зонду (H).

􀂉 N/L2 синий измерительный провод присоединяется к заземлителю (E).

􀂉 PE/L3 зеленый измерительный провод присоединяется к

потенциальному зонду (S).

Шаг 4 Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата в виде «Соответствует / не соответствует» (если применяется).

Отображаемые результаты:

R………….сопротивление заземления,

RC ………..сопротивление вспомогательного токового зонда,

RP ………..сопротивление потенциального зонда.

Сохраните отображенные результаты с целью дальнейшего документирования. Примечания:

􀂉 При наличии между измерительными выводами напряжения, превышающего 30 В, измерение сопротивления заземления не будет выполнено.

􀂉 Если между измерительными выводами H и E или S присутствует напряжение шума выше, чем приблизительно 5 В, на дисплее появится предупреждающий символ “ ” (шум), сигнализирующий о том, что результат может быть некорректным!__

www.etlpro.ru

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.

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.

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 R_з. В идеале оно должно быть равно нулю, но на практике это невозможно.

Факторы учета сопротивления

Величина (R_з) 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 R_з. 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.

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 R_з для каждого вида заземлителя приводятся в ПУЭ и таблице.

Максимально допустимое значение R_з

Характеристика электроустановки	Удельное сопротивление грунта, Ом*м	Сопротивление 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:
660/380	до 100 | свыше 100	15 | 0,5*p
380/220	до 100 | свыше 100	30 | 0,3*p
220/127	до 100 | свыше 100	60 | 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.

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

ρ = 2πR_зl/[ln(4l/d)], где

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

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

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

3. 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.

На рисунке выше изображена принципиальная электрическая схема и как собираются схемы измерения R_з 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).

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.

4. 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.

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 R_з находится из системы уравнений:

U₁=I₁∙ R_з;

U₂=I₂∙ R_аб;

U₁= U₂;

I₁=I₂.

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

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

5. Замеры R_з с использованием калиброванного резистора. Электричество подаётся на ЗУ напрямую с фазы питания через охлаждаемый калиброванный резистор R_кр.

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

Падение напряжения на ЗУ находится по разности напряжений (рабочего и на резисторе): U_з = U_ф — U_кр.

Сопротивление заземляющего устройства находится из формулы: R_з = R_кр (U_ф — U_кр)/U_кр. 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.

6. Измерение R_з 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.

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

Сопротивление находится из соотношения R_з = 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.

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.

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.

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.

elquanta.ru

Принцип работы заземляющего устройства

В обычных условиях контур заземления, соединенный посредством РЕ-проводника с системой выравнивания потенциалов и с корпусом каждого находящегося в здании электроприбора, бездействует: кроме незначительных по величине фоновых, токи по нему не идут.

При нарушении изоляции электропроводки и аварийной ситуации на поверхности корпуса поврежденного электроприбора образуется опасное напряжение, которое по контуру заземления переходит на потенциал земли. Благодаря этому величина напряжения, попавшего на непроводящие элементы, снижается до абсолютно неопасного значения, не способного нанести травму соприкасающегося с корпусом поврежденного прибора через землю человеку.

При нарушении контура заземления либо РЕ-проводника пути для отвода напряжения нет, и ток будет протекать сквозь тело человека, находящегося между землей и потенциалами неисправного бытового электроприбора. Читайте также статью: → «Монтаж контура заземления в доме».

Почему заземляющее устройство становится неисправным?

При находящемся в работоспособном состоянии контуре ток по РЕ-проводнику переходит на токопроводящие электроды, находящиеся в контакте с почвой, а по ним постепенно переходит на потенциал земли. Весь поток делится на несколько составных частей.

При продолжительном пребывании в агрессивной среде грунта металлические поверхности тоководов окисляются, на них образуется окисная пленка. По мере развития коррозионных процессов прохождение тока ухудшается, электрическое сопротивление конструкции повышается. Возникающая на металлических элементах ржавчина, как правило, носит общий характер, хотя, местами можно увидеть ярко выраженные следы глубокой коррозии. Этот факт объясняется тем, что находящиеся в почве постоянно химически активные растворы щелочей, солей и кислот распределены неравномерно.

Частицы разрушенного коррозией металла отходят от тела проводника, ухудшая либо вовсе прекращая местный электрический контакт. Таких точек со временем возникает все больше, на фоне постепенно увеличивающегося сопротивления контура заземляющее устройство постепенно снижает проводимость и неспособно отвести в почву опасный потенциал. Своевременное выполнение замеров сопротивления заземления позволяет определить момент наступления критического состояния контура.

Максимально допустимое сопротивление заземления

Для каждого типа заземлителя сопротивление нормируется согласно ПУЭ (р — сопротивление грунта).

Характеристика электроустановки, В	Сопротивление грунта удельное, Ом∙м	Сопротивление заземления
660/380	<100 ˃100	15 0,5р
380/220	<100 ˃100	30 0,3р
220/127	<100 ˃100	60 0,6р

Приборы для измерения сопротивления

Для выполнения замеров сейчас используются преимущественно современные цифровые приборы, пришедшие на смену устаревшим аналоговым устройствам. Сама технология выполнения измерений намного упростилась, улучшилась точность.Так как замеры необходимо выполнять 1 раз в шестилетний период, для выполнения измерений сопротивления заземления частных домов из-за дороговизны приборов экономически выгодно пригласить специалистов, имеющих все необходимое оборудование.

Для выполнения замеров чаще всего применяются следующие специальные виды приборов:

• МС-08;
• М-416 на полупроводниках и питанием от батареи;
• Тестер СА-6415, оснащенный токовыми клещами.

Методика определения состояния ЗУ основывается на законе Ома для участка цепи. Для проверки через проверяемый элемент пропускается электроток от прошедшего калибровку источника напряжения, проводятся высокоточные замеры проходящего тока и определяется значение сопротивления. Читайте также статью: → «Расчет заземляющих устройств».

Способ амперметра и вольтметра

По причине того, что контур постоянно всем свои объемом работает в грунте, именно его необходимо оценивать при выполнении измерений. С этой целью в почву на расстоянии не менее 20 м от подлежащего контролю заземляющей системы погружаются основной электрод и дополнительный, на которые подается переменный ток.

 

По устроенной источником ЭДС, проводами и заглубленными в почву электродами цепи течет электрический ток, сила которого определяется при помощи амперметра. На поверхность заземляющего контура, очищенного во избежание малейшей погрешности, и контакты основного заземляющего электрода устанавливается вольтметр, замеряющий снижение напряжения на линии промеж контуром заземления и основным стержнем. При делении величин напряжения на силу тока определяется общее сопротивление исследуемой части цепи.

Если к точности измерений не предъявляется высоких требований, то можно ограничиться и этой величиной. При необходимости получения точных результатов, вычисленное значение следует откорректировать, вычтя из него сопротивление проводов и учтя воздействие диэлектрических свойств грунта на характер токов растекания в почве.

• Основными преимуществами такого метода являются простота и несложность выполнения замеров для частных домов.
• Недостаток — не обеспечивается требуемая точность измерений.

Трехпроводной способ измерения сопротивления

При выполнении работ по этому методу исходя из требований безопасности требуется отключение автоматического выключателя в вводном щитке питания либо снятия с заземлителя РЕ-проводника.

• Проводник подключается замеряющему прибору и струбцине. На определенном удалении в землю забиваются стержни заземлителя, на которые навешиваются катушки с проводниками, концы которых подключаются.
• Контакты проводов устанавливаются в разъемы измерительного устройства, проверяется работоспособность схемы к производству замеров и определяется напряжение помехи между электродами-штырями, значение которого должно быть менее 24В.
• При большем напряжении следует изменить точки установки электродов и перепроверить эту величину. Снимаются показания с экрана устройства.

Совет #1. В целях контроля правильности выполнения работы следует провести несколько измерений, переставляя потенциальный стержень на различные расстояния. Отличие полученных значений друг от друга допускается до 5%.

Метод пробного электрода

Измерения необходимо производить до установки ЗУ. Порядок выполнения работ следующий:

• перед проверкой в почву забивается немного возвышающийся над ней пробный стержень-заземлитель идентичный по длине будущему постоянному устройству;
• определяется сопротивления тестером;
• выполняется расчет удельного сопротивления грунта с учетом геометрических размеров пробного штыря.

Такой метод применим только при установке несложных заземляющих устройств, к примеру, при заземлении индивидуального дома. Читайте также статью: → «Для чего выполняется заземление крыши дома».

Четырехэлектродная схема измерения

Такая схема измерения, иначе называющаяся способом вертикального электрозондирования (ВЭЗ), дает достаточную точность результатов, так как при ней учитываются свойства всех слоев грунта — от глубинных до поверхностных. К внешним стержням (№1 и №2) подключается ЭДС, а на штырях, находящихся внутри (№3 и №4), определяется разность потенциалов.

Компенсационный способ выполнения замеров

При выполнении замеров таким способом потребуются промышленные высокоточные приборы. Пара стержней-электродов заглубляется в землю на единой линии так, чтобы охватить заземляющий контур. Основным средством измерения является зонд, подключающийся к стержням №1 и №2 на максимальном приближении к шине (2) заземляющего контура.

Через погруженные в почву дополнительные штыри, грунт, проводники и первичную обмотку трансформатора подается электродвижущая сила. На вторичной обмотке возникает ток (I₁). Реохордом (б) напряжения устанавливаются так, чтобы U₁=U₂, достигающееся обнулением показаний вольтметра, подключенного к реохорду посредством трансформатора.

Совет #2. Значение сопротивления заземления определяется установкой показаний вольтметра на ноль и кручением ручки реостата исходя из положения стрелки реохорда.

Применение калиброванного резистора

Через охлаждаемый резистор на заземляющее устройство электричество подается непосредственно с фазы питания. По известному значению сопротивления и определенному напряжению выявляется сила проходящего через заземлительное устройство тока. Измерения производятся при отсоединении РЕ-проводника от заземлителя, на который через калиброванное сопротивление 46 Ом подается фазное напряжение.

Преимущество данного метода, особенно эффективного в стесненных условиях города, заключается в следующем:

• нет нужды в заглублении тяжелых электродов;
• не требуется наличие многих метров проводов;
• все измерения выполняются на малой площади земли.

Использование токовых клещей

При работе с клещами нет необходимости в отключении цепи заземления. В цепь подается напряжение и по ней начинает протекать ток. Определив его силу клещами, становятся известны все значения, требующиеся для выполнения расчета сопротивления.

Что влияет на сопротивление заземления?

Сопротивление ЗУ находится в прямой зависимости от удельного сопротивления грунта, которое в разных условиях может иметь различные значения. Оно зависит от:

• состава грунта;
• температуры;
• времени года.

Типы почв	Сопротивление удельное, кОм·см
	Минимальное	Среднее	Максимальное
Зольные, засоленные, пустынные, шлаки	0,59	2,37	7,0
Глины, глинистые сланцы, илистая, суглинок	0,34	4,06	16,0
То же с песком или гравием	1,02	15,8	135,0
Гравий, песок, камни с небольшим количеством глины или суглинка	59,0	94,0	458,0

Сопротивление почвы значительно меняется при повышении влажности. Потому, перед монтажом заземления и выполнением замеров крайне важно четко определить тип, геологический состав почв, находящихся на участке.

Влажность, %	Сопротивление удельное, кОм·см
	Земля	Суглинок песчаный
0	>0,109	>0,109
2,5	250	150
5	165	43
10	53	18,5
15	19	10,5
20	12	6,3
30	6,4	4,2

Ошибки при выполнении замеров

Наиболее часто встречающимися ошибками являются:

• выбор для выполнения замеров на электроустановках точек не с максимальным воздействием коррозии, а в случайном порядке;
• пренебрежение проверки заземления нейтралей при сильной коррозии;
• размещение основного и дополнительного электродов слишком близко от заземляющего устройства при замерах методом амперметра и вольтметра.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Какие участки следует выбирать для контроля ВЛ?

Для выполнения замеров рекомендуется выбирать участки с наиболее агрессивными грунтами. При этом контролю подлежат не менее 2% опор.

Вопрос №2. Можно ли вместо высокоточных приборов использовать другие средства измерения?

В принципе, замеры можно произвести и мультиметром, но его применение чревато получением данных со слишком большой погрешностью.

Вопрос №3. Когда лучше всего проводить измерения?

Выполнять замеры лучше всего в разгар лета либо в середине зимы при благоприятной погоде и максимальном сопротивлении почвы.

Вопрос №4. Какова периодичность выполнения замеров?

Проверка производится сразу же после сдачи дома в эксплуатации. Согласно нормативам, периодичность замеров сопротивления должно проводиться каждые 6 лет, но для себя лучше выполнять их каждый год.

Вопрос №5. При выполнении нескольких замеров какой результат принимать окончательным?

Реальное значение сопротивления необходимо принимать по самому худшему результату.

electric-tolk.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.

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