Измерение сопротивления заземления зимой

Измерение сопротивления заземления

Что такое заземление.

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.
2. Сложный заземлитель.
   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.

Источник

Измерение сопротивления контура заземления

При использовании электрических приборов всегда существует риск поражения электрическим током. Эта вероятность происходит из свойств упорядоченного потока заряженных частиц: он проходит через тот участок цепи, в котором сопротивление имеет минимальное значения. В разное время производители приборов и комплектующих пытались бороться с этим и обезопасить человека от вредного или даже смертельного воздействия тока. Но в конечном итоге наиболее простым и надежным остается заземление.

Заземление применяется на промышленных предприятиях и в загородных домах. Особую роль оно играет в случае, когда мощность прибора превышает критические значения. Человеку достаточно получить удар силой 0.1 ампера, чтобы гарантированно погибнуть. Также не стоит забывать, что даже исправное оборудование может служить источником опасности. Это может случиться из-за разряда молнии и по некоторым другим причинам. Следовательно, к вопросу установки заземления стоит подходить ответственно и учитывать все нюансы.

Испытания заземления

Существует множество споров по поводу монтажа заземления и норм растекания тока по нему. Но в одном специалисты сходятся абсолютно единогласно — проверять качество установленного контура должен проверять специалист. Эта процедура позволит быть уверенным с правильном монтаже заземления в доме и позволит обезопасить себя и близких от опасного воздействия электрического тока. Испытания проводятся как на предприятиях, где часто работают генераторы и двигатели высокой мощности, так и в частных домах — измерение сопротивления заземления делается одним и тем же способом.

Существует две основных разновидности испытаний: приемо-сдаточные и эксплуатационные. Первые проводятся в случаях, когда установка (или участок сети) уже полностью смонтированы и готовы к непосредственному использованию. Перед тем, как измерить сопротивление заземления, определяют, готов ли контур к поглощению токов в случае необходимости и соответствуют ли его параметры заявленным требованиям. Помимо всего прочего, необходимо регулярно контролировать, чтобы установленное заземление не теряло своих свойств с течением времени. Для этого проводятся эксплуатационные испытания — специалист проверяет готовый участок сети, который уже используется. Для осуществления такой процедуры нужно освободить сеть от потребителей, так что весь процесс требует небольшой подготовки.

Чем измеряют заземление

Для измерения этой величины применяется омметр — прибор, который изменяет сопротивление. При этом устройств для определения сопротивления заземления должны иметь определенные характеристики. Самая главная: очень низкая проводимость на входе. Диапазон измерений у таких приборов крайне небольшой: обычно он составляет от 1 до 1000 Ом. Точность измерения в аналоговых приборах не превышает 0.5–1 Ом, а в цифровых — до 0.1 Ома.

Несмотря на повальное распространение китайских и европейских приборов, самым популярным остается М416, разработанный еще в СССР. Устройство имеет четыре диапазона измерения: от 0 до 10 Ом, от 0.5 до 50, от 2 до 200 и от 100 до 1000. Работает прибор от трех «пальчиковых» батареек. Несмотря на это, мобильным его назвать трудно — размеры корпуса не слишком комфортны.

Более продвинутой версией является Ф4103 — промышленный омметр с большим входным сопротивлением. Он еще менее транспортабельный, но имеет большее количество диапазонов измерения. Большой плюс такого прибора: работа с огромным диапазоном сигналов (от постоянного и пульсирующего тока — до переменного с частотой 300 Гц). Также порадует пользователя и диапазон рабочих температур: от –25 до 55 градусов по Цельсию.

Как нужно измерять сопротивление

Существует два документа, которые регламентируют нормы сопротивления заземления в контуре и другие показатели. Первый — ПУЭ (Правила устройства электроустановок), на которые опираются при проведении приемо-сдаточного контроля. Эксплуатационные замеры же должны соответствовать Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

В обеих сводах правил существует разделение контуров на несколько типов — их нужно учесть до того, как измерить сопротивление заземления. Они отличаются в зависимости от напряжения, которое используется в сети и разновидности цепи. Всего имеется три типа контуров:

1. Для подстанций и пунктов распределения, в которых напряжение не превышает 1000 вольт (вне зависимости от того, используется в сети переменный ток или постоянный).
2. Для воздушных ЛЭП (линий электропередач), которые передают ток напряжением менее 1000 вольт.
3. Для электроустановок с таким же максимально допустимым напряжением, использующимся в промышленных или бытовых целях.

Нормы для каждого из типов

Для того, чтобы понять, какие нормативные и эксплуатационные показатели должны быть для каждого из типов:

1. Для электрических установок. Проводить измерения сопротивления заземления нужно в непосредственной близости к подстанции. В зависимости от нагрузки, этот показатель может составлять 60, 30 или 15 Ом. Также стоит учитывать естественные заземлители — для них эти величины должны равняться 8, 4 или 2 Ома соответственно. Все три величины зависят от напряжения в сети. 60 и 8 Ом допускаются для однофазной сети в 200 вольт. 30 и 4 Ом — для трехфазной с напряжением 380 вольт. Минимальные значения (15 и 2 Ома) — для 660 вольт. В ходе эксплуатации сопротивление заземляющего контура также не должно падать ниже показателей, описанных в абзаце выше.
2. Для пункта распределения или подстанции. Для установок с напряжением выше 100 киловольт (100 тысяч вольт) проводимость заземления при сдаче сети и при ее эксплуатации также остается неизменной и составляет 0.5 Ома. При этом обязательными требованиями при проверке являются глухой тип заземления и подключенная к нейтральному контуру. Также существуют нормы и для менее мощных установок, в которых напряжение лежит в пределах между 3 и 35 киловольт. В таком случае нужно 250 делить на расчетный ток замыкания в землю — результирующее значение будет необходимым сопротивлением в Омах. Показатель, согласно ПТЭЭП, не должен превышать 10 Ом в любом случае.
3. Для воздушных линий электропередач. Рассчитывается в зависимости от проводимости грунта, на котором стоят опоры ЛЭП:

• для грунта с удельным сопротивлением менее 100 Ом на метр — 10 Ом;
• с удельным сопротивлением 100…500 Ом на метр — 15 Ом;
• с удельным сопротивлением 500…1000 Ом на метр — 20 Ом;
• с удельным сопротивлением 1000…5000 Ом на метр — 30 Ом.

Для ЛЭП с напряжением тока менее 1000 вольт — до 30 Ом (для опор с защитой от попадания молнии). В ином случае сопротивление должно быть 60, 30 или 15 Ом для сетей с напряжением до 660, 380 или 220 вольт соответственно.

От чего зависит сопротивление заземления

Как уже говорилось выше, у тока есть одна важная особенность — он течет по тому участку цепи, который меньше всего этому сопротивляется. Сама величина сопротивления зависит от множества факторов:

1. Материала. Ряд материалов имеет особую (атомарную) структуру, которая подразумевает наличие большого числа свободных электронов. Если такие материалы попадают в действие любого магнитного поля или покдлючаются к источнику питания, то легко проводят электрический ток. В своем большинстве это утверждение относится к металлам. Другие материалы не имеют свободных электронов и их сопротивление току крайне высоко. Если напряжение (сила, «толкающая» электроны) ниже допустимого значения, то проводимость будет равняться нулю или крайне малым значениям. При превышении показателя произойдет пробой и образовавшийся нагар будет иметь свойства проводника. Логично, что материалом для заземления могут быть именно только представители первой группы материалов — именно она обеспечивает минимальное сопротивление.
2. Его температуры. Темпатура определяет, насколько быстро электроны передвигаются внутри материала. Следовательно, чем ниже она у проводника, тем лучше он проводит заряд. Обратная зависимость тоже носит характер прямой пропорции — после ее повышения его сопротивление будет падать. Расчет сопротивления заземления должен производиться с учетом этого параметра.
3. Наличия примесей. Основная часть проводников делается из меди. Старые провода изготавливаливались из алюминия, но такие решения имеют сразу несколько недостатков. К сожалению, кабеля и провода из этого материала быстрее перегреваются и плавятся, да и сопротивление промышленно добываемого алюминия ниже, чем таковое у меди. Химически чистый же металл является лучшим проводником, превосходя по проводимости даже серебро. Дело в примесях: они имеют гораздо более высокие показатели сопротивления. Этот же момент стоит учитывать при расчете заземления.

Понятное дело, что в идеале сопротивление должно быть минимальным — для этого нужно использовать медный контур большого сечения. Но дело в том, что медь быстро окисляется, да и стоимость такого решения будет крайне высокой. Следовательно, были разработаны нормы для минимального порога заземления. Этот показатель не нужно превышать для того, чтобы в нужный момент под нагрузкой контур выполнил возложенную на него функцию и отвел заряд в землю.

Формула расчета

Формула расчета сопротивления заземления одиночного вертикального заземлителя:

где:
ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м)
L — протяженность заземлителя (в метрах)
d — ширина заземлителя (в метрах)
T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах)

Для электролитического заземления:

Формула расчета сопротивления заземления одиночного горизонтального электрода с добавлением поправочного коэффициента:

ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м);
L — протяженность заземлителя (в метрах);
d — ширина заземлителя (в метрах);
T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах);
С — относительное содержание электролита в окружающем грунте.

Коэффициент C варьируется от 0.5 до 0.05. Со временем он уменьшается, так как электролит проникает в грунт на больший объем, при это повышая свою концентрацию. Как правило, он составляет 0.125 через 6 месяцев выщелачивания солей электрода в плотном грунте и через 0.5–1 месяц выщелачивания солей электрода в рыхлом грунте. Процесс можно ускорить путем добавления воды в электрод при монтаже.

Расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом×м) — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Итоги и выводы

Заземление — важный элемент электрической цепи, который обеспечивает защиту от коротких замыканий, поражения током или попадания молнии в один из ее участков. Ключевым показателем здесь является сопротивление: чем оно меньше, чем больше тока «уведет» контур и тем ниже будет вероятность серьезного удара или повреждения оборудования. Сопротивление заземления регламентируется двумя документами: ПУЭ и ПТЭЭП. Первый используется для приема только что сданного участка сети, второй — для контроля уже эксплуатируемого участка.

Нельзя пренебрегать нормами контроля, которые призваны проверить качество заземления и работу контура в условиях полной нагрузки. Процедуры производятся как непосредственно после создания цепи, так и в процессе ее использования. Частота проверок зависит от нагрузки на сети и целей, для которых используется контур. Нормы сопроивления при этом вовсе не отличаются. Различают три типа норм: для линий электропередач, трансформаторов и электрических установок. С повышением рабочего напряжения по экспоненте возрастает максимальная величина сопротивления. Также учитывается и ряд специфических показателей (например, удельная проводимость грунта). Исходя из нее можно получить максимальное регламентированное сопротивление.

Основными способами для увеличения эффективности работы заземлителя является использование разных конфигураций проводника. Ключевая задача заключается в том, чтобы предельно повысить площадь прямого контакта контура с землей. Для этого используется один или несколько проводников. В последнем случае их могут соединять как последовательно, так и параллельно.

Также для замера сопротивления контура заземления важно знать и поправочные коэффициенты — например, при вычислении минимально допустимого сопротивления заземления учитывается также удельное содержание материала в грунте и сопротивление повторного заземления. Для получения этого показателя нужно использовать специальное оборудование.

Видео по теме

Источник