Как измерить сопротивление заземления; Сайт для электриков – советы, примеры, схемы

Как измерить сопротивление заземления; Сайт для электриков – советы, примеры, схемы

Как выполняется измерение сопротивления заземления

Защитная эффективность системы заземления полностью зависит от величины ее сопротивления, а это зависит от многих факторов, метеорологических и гидрологических, не говоря уже о состоянии заземляющих электродов и самих заземляющих проводов.

Поскольку значение сопротивления заземления подвержено большим колебаниям, становится ясно, что с точки зрения безопасности большое значение имеет испытание заземления, которое в основном состоит из измерения сопротивления заземления. Важны не только пусконаладочные испытания, но и регулярные периодические испытания.

Безопасное использование электроэнергии зависит не только от правильной установки установки, но и от соблюдения требований, установленных в правилах, касающихся ее эксплуатации. Схема заземления здания как элемент защитного электрооборудования требует периодического осмотра его технического состояния.

Содержание статьи

Как работает заземляющее устройство

При нормальной работе электрической сети контур заземления соединен заземляющим проводом с корпусами всех устройств, системой уравнивания потенциалов здания, и не работает: через него примерно не протекает ток, за исключением небольших фоновых токов.

Как заземление защищает людей

В случае выхода из строя, вызванного разрывом изоляционного слоя электроустановки, на корпус поврежденного устройства подается опасное напряжение, которое по проводнику PE течет к потенциалу земли.

Это гарантирует, что высокое напряжение, подводимое к непроводящим частям, должно упасть до уровня, который не повредит человеку, который контактирует с телом поврежденного оборудования через заземление.

В случае обрыва PE-проводника или контура заземления путь напряжения отсутствует, и ток проходит через тело человека между потенциалом поврежденного устройства и заземлением.

Поэтому при эксплуатации электроприборов важно поддерживать контур заземления и периодически проверять его состояние с помощью электрических измерений.

Как выходит из строя заземлитель?

В новом функциональном контуре ток короткого замыкания протекает через проводник защитного заземления к разрядным электродам, которые своими поверхностями контактируют с землей и через них равномерно разряжаются до потенциала земли. В этом случае основной ток равномерно делится на составные части.

В результате длительного нахождения в агрессивной почвенной среде металл токоведущих проводов покрывается поверхностным слоем оксида. Начавшаяся коррозия постепенно ухудшает условия протекания тока, увеличивает электрическое сопротивление контактов всей конструкции. Ржавчина на стальных компонентах обычно носит общий характер, а в некоторых местах явно носит локальный характер. Это связано с неравномерным присутствием в почве химически активных растворов солей, оснований и кислот.

Частицы коррозии, сформированные в виде отдельных чешуек, удаляются от металла и тем самым нарушают локальный электрический контакт. Со временем этих мест становится так много, что сопротивление цепи увеличивается, а заземляющее устройство теряет свою электрическую проводимость и больше не может безопасно отводить опасный потенциал на землю.

Только своевременные электрические измерения позволяют определить точку, в которой наступает критическое состояние цепи.

Принципы измерения сопротивления заземлителя

Методика оценки технического состояния цепи основана на классическом электротехническом законе, открытом Георгом Омом для участка цепи. Для этого достаточно пропустить ток от калиброванного источника напряжения через контролируемый элемент и с высокой точностью измерить ток, а затем рассчитать значение сопротивления.

Метод амперметра и вольтметра

Поскольку цепь работает в земле всей площадью контакта, это следует оценить во время измерения. Для этого основной и вспомогательный электроды закапывают в почву на небольшом расстоянии (примерно 20 метров) от контролируемого заземляющего электрода. Они питаются током от источника стабилизированного переменного напряжения.

Цепь, образованная проводами, источником ЭДС и электродами с подземной проводящей частью земли, начинает проводить электрический ток, величина которого измеряется амперметром.

Вольтметр подключается к чистой металлической поверхности заземления и главному контакту заземления.

Это позволит измерить падение напряжения на расстоянии между основной землей и заземляющим электродом. Разделив значение показания вольтметра на ток, измеренный амперметром, можно рассчитать общее сопротивление участка всей цепи.

Для грубых измерений это значение можно уменьшить, но для расчета более точных результатов это значение можно скорректировать, вычтя сопротивление соединительных проводов и влияние диэлектрических свойств земли на природу токов утечки.

Суммарное сопротивление, уменьшенное на это значение и измеренное первой операцией, даст желаемый результат.

Описанный метод довольно прост, неточен и имеет ряд недостатков. Поэтому была разработана более совершенная методика, позволяющая проводить более точные измерения специалистами в электрических лабораториях.

Метод компенсации

Измерение основано на использовании готовых конструкций метрологических приборов высокого класса точности, выпускаемых промышленностью.

В этом методе также используется установка основного и вспомогательного электродов в землю.

Они расположены на расстоянии примерно 10-20 метров в длину и расположены в одну линию, охватывающую тестируемую цепь заземления. Зонд подключают к шине заземления, стараясь разместить устройство близко к контакту рельса. Соедините клеммы устройства с электродами в земле с помощью соединительных проводов.

Источник переменного электромагнитного поля посылает ток I1 в подключенную цепь, который протекает через замкнутую цепь, образованную первичной обмоткой ТТ, соединительными выводами, контактами электродов и землей.

Повторитель TK принимает ток I2, равный первичному току, и передает его на сопротивление реостата R, которое позволяет регулировать равновесие между напряжениями U1 и U2 с реохордом «b».

Разделительный трансформатор IT переводит ток I2 через свою первичную обмотку во вторичную цепь, замкнутую на V-метр.

Ток I1, протекающий через землю между основным заземляющим электродом и кольцевым заземляющим электродом, создает падение напряжения U1 вдоль измеряемого участка, которое рассчитывается по формуле:

Ток I2, протекающий через участок реостата R «Ab» с сопротивлением Gab, создает падение напряжения U2, определяемое выражением:

Во время измерения отрегулируйте ручку реостата так, чтобы отклонение стрелки на приборе V было равно нулю. В этом случае будет выполнено равенство U1 = U2.

Читайте также:  Чем отличается перфоратор от перфоратора: в чем разница и что лучше выбрать для дома

Тогда получаем: I1 ∙ rx = I2 ∙ rx.

Поскольку конструкция устройства такова, что I1 = I2, выполняется следующее уравнение: rx = rxab. Осталось только узнать, каково сопротивление секции Ab. Однако для этого достаточно увеличить ручку потенциометра и прикрепить к ее подвижной части стрелку, которая будет двигаться по фиксированной шкале, запрограммированной в единицах сопротивления реостата R.

Таким образом, положение стрелки, указывающей реостат при компенсации падения напряжения в двух областях, позволяет измерить сопротивление заземления.

Благодаря использованию изолирующего трансформатора IT и специальной конструкции V-измерительной головки достигается надежная настройка прибора на паразитные токи. Высокая точность измерительного механизма способствует небольшому влиянию переходного сопротивления зонда на результат измерения.

Устройства, работающие по компенсационному методу, позволяют точно измерять сопротивление отдельных элементов. Для этого достаточно подключить провод от точки 1 к одному концу измеряемой цепи, а измерительный зонд (точка 2) и провод от точки 3 от вспомогательного электрода к другому концу.

Оборудование для измерения сопротивления заземляющего устройства

На протяжении всего развития энергетики измерительные приборы постоянно совершенствовались с точки зрения простоты использования и получения высокоточных результатов.

Всего несколько десятилетий назад широкое распространение получили аналоговые счетчики советского производства таких марок, как МС-08, М4116, Ф4103-М1 и их модификации. Они используются до сих пор.

В настоящее время их успешно дополняют многочисленные устройства, использующие цифровые технологии и микропроцессорные устройства. Они немного упрощают процесс измерения, отличаются высокой точностью и сохраняют результаты последних вычислений в памяти.

Методика измерения сопротивления заземлителя

После того, как прибор доставлен на место измерения и извлечен из переносного ящика, рельсовый проводник готовится к подключению контактного провода: с помощью напильника очистите следы коррозии в месте подключения зажима типа «крокодил» или установите винтовой зажим, стягивающий верхний слой металла.

Измерение сопротивления методом трех выводов

По соображениям безопасности измерения следует проводить при выключенном главном выключателе в распределительном устройстве здания или при отключенном защитном проводе PE от заземляющего электрода. В противном случае в случае аварии ток утечки будет протекать через цепь и устройство или тело оператора.

Подключите соединительный шнур к прибору и зажиму.

Заземляющие электроды вбиваются в землю на фиксированном расстоянии. Зацепите на них катушки с соединительными проводами и соедините их концы.

Установите контакты провода в розетки прибора, проверьте готовность схемы к работе и величину напряжения помех между установленными электродами. Оно не должно превышать 24 В. Если это условие не выполняется, необходимо будет поменять места электродов и еще раз проверить этот параметр.

Осталось только нажать кнопку, чтобы выполнить автоматическое измерение и прочитать результат расчета с дисплея.

Однако не расслабляйтесь после получения результата первого измерения. Чтобы проверить свою работу, вам нужно провести небольшую серию контрольных измерений, быстро сдвинув пик потенциала. Расхождение всех полученных значений сопротивления не должно превышать 5%.

Измерение сопротивления методом четырех выводов

Для использования методов вертикального электрического датчика можно использовать измерители импеданса контура заземления по четырехпроводной схеме, располагая съемные электроды в соответствии с методологией Веннера или Шлюмберже.

Этот метод больше подходит для глубоких исследований и расчета электрического сопротивления почвы.

Подключение прибора ИС-20/1 по данной схеме показано на рисунке ниже.

Измерение сопротивления заземления токоизмерительными клещами

При использовании этого метода обязательно, чтобы фоновый ток от электрической системы здания был подключен к контуру заземления. Его величина в большинстве устройств этого типа не должна превышать 2,5 ампера.

Измерьте сопротивление цепи, не прерывая цепь заземляющего электрода, с помощью клещей.

С помощью счетчика IS-20 / 1м можно выполнить электрическую оценку системы заземления здания в соответствии со схемой ниже.

Измерение сопротивления контура без вспомогательных электродов с помощью двух измерительных клещей.

Этот способ не требует установки дополнительных электродов в землю, но позволяет выполнять работы с помощью двух токовых клещей. Они должны располагаться на расстоянии более 30 сантиметров вдоль провода заземления.

Выбор метода измерения зависит от конкретных условий эксплуатации прибора и определяется специалистами лаборатории.

Состояние заземления можно оценить в разное время года. Однако следует учитывать, что при повышенной влажности почвы при осенне-весенних оттепелях условия для протекания токов в грунте наиболее благоприятные, а в жаркую, засушливую погоду – худшие.

Измерения летом, когда земля сухая, лучше всего отражают фактическое состояние цепи.

Некоторые электрики рекомендуют присыпать почву возле электродов солевыми растворами для снижения значения сопротивления. Обратите внимание, что это временная и неэффективная мера. С потерей влаги проводимость снова ухудшится, и растворенные ионы соли разрушат металл в почве.

подведение итогов

Всем внимательным читателям и опытным электрикам предлагается ознакомиться с приведенным ниже рисунком, демонстрирующим простой, на первый взгляд, метод измерения сопротивления заземления, не нашедший широкого практического применения в лабораториях.

Объясните в комментарии, какие электротехнические процессы происходят в этом методе и как они влияют на точность измерения. Проверьте свои знания, удачи!

Измерение сопротивления контура заземления

При использовании электрических инструментов всегда существует риск поражения электрическим током. Эта вероятность обусловлена ​​свойством упорядоченного потока заряженных частиц: он проходит через ту часть контура, где сопротивление минимально. В разное время производители устройств и компонентов пытались противодействовать этому и защитить людей от вредного и даже фатального воздействия электричества. Однако в конечном итоге самое простое и надежное решение – заземление.

Заземление применяется на промышленных предприятиях и в загородных домах. Особую роль он играет, когда мощность устройства превышает критические значения. Для обеспечения жизни человеку достаточно удара током 0,1 ампер. Также стоит помнить, что даже исправное оборудование может быть источником опасности. Это может произойти из-за удара молнии и ряда других причин. Поэтому необходимо ответственно подойти к вопросу монтажа заземления и учесть все нюансы.

Читайте также:  Как сделать забор рабица - пошаговая инструкция!

Испытания заземления

Существует много споров о заземляющих установках и стандартах на ток утечки через них. Но в одном специалисты абсолютно единодушны – чтобы проверить качество установленной схемы, ее необходимо проверить у специалиста. Эта процедура позволит вам быть уверенным в правильной установке заземления в своем доме и позволит обезопасить себя и своих близких от опасного воздействия электрического тока. Испытания проводятся как на рабочих местах, где часто работают генераторы и мощные двигатели, так и в частных домах – измерение сопротивления заземления производится одинаково.

Существует два основных типа тестирования: приемочное тестирование и эксплуатационное тестирование. Первый выполняется, когда установка (или сетевой участок) полностью установлена ​​и готова к немедленному использованию. Перед измерением сопротивления земли необходимо определить, подготовлена ​​ли цепь к поглощению токов в случае необходимости и соответствуют ли ее параметры заявленным требованиям. Помимо прочего, необходимо регулярно проверять, не теряет ли установленное заземление со временем своих свойств. Для этого проводится эксплуатационная проверка – специалист проверяет готовый участок сети, который уже используется. Для этой процедуры необходимо освободить Интернет от потребителей, поэтому весь процесс требует небольшой подготовки.

Чем измеряют заземление

Для измерения этого значения используется омметр – прибор, изменяющий сопротивление. При этом приборы для определения сопротивления заземления должны обладать определенными свойствами. Самый важный из них: очень низкая входная проводимость. Диапазон измерения таких устройств очень мал: обычно от 1 до 1000 Ом. Точность измерения в аналоговых приборах не превышает 0,5-1 Ом, а в цифровых – до 0,1 Ом.

Несмотря на массовое распространение китайских и европейских инструментов, M416, разработанный в СССР, остается самым популярным. Прибор имеет четыре диапазона измерения: от 0 до 10 Ом, от 0,5 до 50, от 2 до 200 и от 100 до 1000. Питание прибора осуществляется от трех батареек «пальчикового» типа. Несмотря на это, мобильным его назвать сложно – размеры корпуса не очень удобные.

Более продвинутая версия – F4103 – промышленный омметр с высоким входным сопротивлением. Он еще менее удобен, но имеет большее количество диапазонов измерения. Большим преимуществом такого устройства является его работа с широким диапазоном сигналов (от постоянного и пульсирующего тока до переменного с частотой 300 Гц). Также пользователя порадует диапазон рабочих температур: от -25 до 55 градусов Цельсия.

Как нужно измерять сопротивление

Есть два документа, регламентирующих нормы сопротивления заземления в цепи и других показателей. Первый – ПУЭ (Правила устройства электроустановок), на котором основаны приемочные испытания. Производственные измерения должны соответствовать Правилам технической эксплуатации электроустановок получателей (ПТЭУ).

Оба набора нормативов делят цепи на несколько типов – их следует учитывать перед измерением сопротивления заземления. Они различаются в зависимости от напряжения, используемого в сети, и типа схемы. Всего существует три типа схем:

Для подстанций и распределительных пунктов, где напряжение не превышает 1000 В (независимо от того, используется ли в сети переменный или постоянный ток). Для воздушных линий электропередачи (ЛЭП), передающих токи с напряжением менее 1000 В. Для электрических установок с таким же максимально допустимым напряжением, используемым в промышленных или бытовых целях.

Нормы для каждого из типов

Чтобы понять, какими должны быть нормативные и эксплуатационные значения для каждого типа:

Для электроустановок. Измерение сопротивления заземления следует проводить в непосредственной близости от подстанции. В зависимости от нагрузки это значение может составлять 60, 30 или 15 Ом. Также следует учитывать электроды естественного заземления – для них эти значения должны быть соответственно 8, 4 или 2 Ом. Все три значения зависят от сетевого напряжения. Допускается 60 и 8 Ом для однофазной сети 200 В. 30 и 4 Ом для трехфазной фазы с напряжением 380 В. Минимальные значения (15 и 2 Ом) составляют 660 В. Во время работы сопротивление цепи заземления также не должно быть ниже значения, указанного в предыдущем параграфе. Для точки распределения или подстанции. Для установок с напряжением выше 100 кВ (100 тысяч вольт) проводимость земли во время пуска и эксплуатации также остается постоянной и составляет 0,5 Ом. Обязательные требования для этой проверки – глухой вид заземления и подключение к нейтральному контуру. Существуют также стандарты для установок меньшей мощности, где напряжение составляет от 3 до 35 киловольт. В этом случае разделите 250 на рассчитанный ток замыкания на землю – полученное значение будет требуемым сопротивлением в Ом. Согласно PTEEP, это значение ни в коем случае не должно превышать 10 Ом. Для ВЛ. Его следует рассчитывать в зависимости от проводимости грунта, на котором расположены башни:

    Для грунта с удельным сопротивлением менее 100 Ом на метр – 10 Ом; при удельном сопротивлении 100 … 500 Ом на метр – 15 Ом; при сопротивлении 500 … 1000 Ом на метр – 20 Ом; при удельном сопротивлении 1000 … 5000 Ом на метр – 30 Ом.

Для воздушных линий электропередачи напряжением ниже 1000 В – до 30 Ом (для опор с молниезащитой). В противном случае сопротивление должно быть 60, 30 или 15 Ом для линий питания 660, 380 или 220 В соответственно.

Читайте также:  Освещение в ванной: фото примеры, правила организации

От чего зависит сопротивление заземления

Как упоминалось выше, у тока есть одна важная особенность – он течет по той части цепи, которая дает ему наименьшее сопротивление. Сам иммунитет зависит от многих факторов:

Материал. Многие материалы имеют особую (атомную) структуру, подразумевающую наличие большого количества свободных электронов. Если такие материалы подвергаются воздействию магнитного поля или подключены к источнику питания, они легко проводят электричество. В большинстве случаев это касается металлов. Другие материалы не имеют свободных электронов, и их сопротивление току очень велико. Если напряжение (сила, которая «толкает» электроны) ниже допустимого значения, проводимость будет нулевой или очень низкой. Если это значение будет превышено, произойдет отказ, и результирующее загрязнение будет иметь свойства проводника. Логично, что материалом для заземления могут быть только представители первой группы материалов – именно он обеспечивает минимальное сопротивление. Его температура. Температура определяет, насколько быстро электроны движутся через материал. Следовательно, чем ниже он в проводнике, тем лучше он проводит заряд. Обратное тоже прямая пропорция – при его увеличении сопротивление будет уменьшаться. Расчет сопротивления заземления следует производить с учетом этого параметра. Наличие примесей. Основная часть направляющей сделана из меди. Старые кабели изготавливались из алюминия, но такие решения имеют одновременно несколько недостатков. К сожалению, кабели и провода из этого материала перегреваются и плавятся быстрее, а сопротивление промышленно добываемого алюминия ниже, чем у меди. Химически чистый металл – лучший проводник, превосходящий даже серебро по проводимости. Дело в загрязняющих веществах: у них гораздо более высокие значения сопротивления. Этот же момент необходимо учитывать при расчете заземления.

Понятно, что в идеале сопротивление должно быть минимальным – для этого следует использовать медный контур большого сечения. Однако дело в том, что медь быстро окисляется, и стоимость такого решения была бы чрезвычайно высокой. Поэтому были разработаны стандарты, определяющие минимальный порог заземления. Это значение не должно быть превышено, чтобы схема выполняла свою функцию в нужный момент под нагрузкой и направляла нагрузку на землю.

Формула расчета

Формула для расчета сопротивления заземления одиночного вертикального заземляющего электрода:

Где:
ρ – сопротивление заземления на единицу длины (Ом × м)
L – длина заземляющего электрода (в метрах)
d – ширина заземляющего электрода (в метрах)
T – расстояние от поверхности земли до центра заземляющего электрода (в метрах)

Для электролитического заземления:

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

ρ – сопротивление заземления на единицу длины (Ом × м);
L – длина заземляющего электрода (в метрах);
d – ширина заземляющего электрода (в метрах);
T – расстояние от поверхности земли до центра заземляющего электрода (в метрах);
C – относительное содержание электролита в окружающей почве.

Коэффициент C варьируется от 0,5 до 0,05 и со временем уменьшается по мере того, как электролит проникает в больший объем почвы с одновременным увеличением его концентрации. Обычно он составляет 0,125 после 6 месяцев выщелачивания электродной соли в плотных грунтах и ​​от 0,5 до 1 месяца вымывания электродной соли в рыхлых грунтах. Этот процесс можно ускорить, добавив воду к электроду во время установки.

Вычисленное электрическое сопротивление земли (Ом × м) – это параметр, который определяет уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть насколько хорошо электрический ток будет течь от заземляющего электрода в такой среде.

Это измеримая величина, которая зависит от состава почвы, размера и плотности ее частиц, влажности и температуры почвы, а также от концентрации в ней растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Итоги и выводы

Заземление – важный элемент электрической схемы, обеспечивающий защиту от короткого замыкания, поражения электрическим током или молнии в одном из ее участков. Ключевым параметром здесь является сопротивление: чем оно ниже, тем больший ток «истощит» цепь и тем меньше вероятность серьезного поражения электрическим током или повреждения оборудования. Сопротивление заземления регламентируется двумя документами: ПУЭ и ПТЭЭП. Первый из них используется для приема только что запущенного участка сети, второй – для управления уже действующим участком.

Нельзя пренебрегать стандартами проверки, разработанными для проверки качества заземления и работы цепи в условиях полной нагрузки. Процедуры выполняются как сразу после создания схемы, так и во время ее использования. Частота проверок зависит от нагрузки на сеть и целей, для которых схема используется. Значения сопротивления совершенно не отличаются. Есть три типа стандартов: для линий электропередач, трансформаторов и электроустановок. По мере экспоненциального увеличения рабочего напряжения максимальное значение сопротивления увеличивается. Также учитывается ряд конкретных значений (например, проводимость почвы). Отсюда можно определить максимально допустимое сопротивление.

Основной способ повысить эффективность заземления – использовать самые разные конфигурации проводов. Главное – увеличить площадь прямого контакта цепи с землей. Для этого используются один или несколько проводов. В последнем случае их можно подключать последовательно или параллельно.

При измерении сопротивления контура заземления также важно знать поправочные коэффициенты – например, при расчете минимально допустимого сопротивления контура заземления также учитываются состав грунта и сопротивление повторного заземления. Для получения этого значения необходимо использовать специальное оборудование.

Видео по теме

Оцените статью
Добавить комментарий