Измерение сопротивления заземляющего устройства

14 ноября 2017

izmerenie-soprotivleniya-izolyacii-ispytanie-kontura-zazemleniya

Заземляющее устройство (ЗУ) — это система заземлителей и проводников заземления

Заземлитель – система проводящих частей, которые находятся в электрическом контакте с землей напрямую либо через какую-либо проводящую среду.

Защитный проводник (РЕ) – проводник, используемый для обеспечения электробезопасности.

Заземляющий проводник соединяет заземляющую точку с заземлителем.

Проводящая часть – часть ЗУ, проводящая электрический ток.

Основная цель устройства заземления - обеспечение электробезопасности и отвод напряжения от установок, которые потенцилиально могут оказаться под высоким напряжением.

Попадание молнии, появление напряжения на корпусе в случае выходаиз строя защиты устройства или повреждения изоляции, вынос потенциалов или вторичная индукция - все это может привести к резкому скачку V (напряжение) на корпусе электрического прибора.

 

При наличии исправного заземляющего устройства, ток через заземляющий контур уходит в землю, а напряжение на нетоковедущих элементах снижается до допустимого уровня безопасности.

В случае неисправностей в заземляющем контуре, человек вступив в телесный контант с наэлектризованным корпусом, послужит проводником электрического тока из-за меньшего R.

Для человека величина тока в 15-25 миллиампер представляет серьезную опасность, а 50 миллиампер может привести к летальному исходу.

Поэтому кроме проведения правильного расчета необходимо регулярно проверять исправность контура заземления во время эксплуатации электрических установок и регулярные электрические замеры уровня сопротивления заземляющих устройств.

Исправность механических соединений

Периодически проверяется стойкость контакта проводников заземления между собой и с заземляемыми частями электрооборудования. Контроль механического состояния контактов проводки заземления предшествует измерениям характеристик заземляющего устройства. Делается это легкими простукиваниями молотком, и если соединения достаточно прочные, то значит механические повреждения отсутствуют.

Причины возникновения неисправностей ЗУ

При исправном заземляющем устройстве электрический ток, появившись на РЕ-проводнике, проходит через контактирующие с землей площади поверхности электродов и равномерно расходится по земле.

Но вследствие долгого пребывания в агрессивных условиях почвы, металлические токотводы окисляются -  коррозия уменьшает электропроводимость металлов, в результате повышается показатель сопротивления (R) контактов всего контура. Площадь пораженной ржавчиной площади контура зависит от состава и распределения химических элементов в почве.

Корродированные части отслаиваются от поверхности металла, создавая местную электроизоляцию. По истечении некоторого времени таких очагов становится все больше и больше и они начинают влиять на общее R контура, увеличивая его. В результате происходит потеря проводимости ЗУ, и оно перестает выполнять свои функции.

Предотвратить переход контура в критическое состояние поможет лишь регулярное измерение заземляющих устройств.

Проверка на соответствие нормативным документам

Для обеспечения безопасности людей от воздействия электрического тока при повреждении защитной системы оборудования или порчи изоляции, необходимо проводить измерение сопротивления растекания тока ЗУ в соответствии с правилами нормативных документов которые указаны в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) и Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) .

Факторы учета сопротивления

На показатель R влияют следующие факторы:

  • R материала непосредственно вкопанного электрода и сопротивление в точке контакта с проводником. Данными показателями можно пренебречь в случае надежного соединения или достаточного уровня электропроводимости состава электродов и контактов (сталь с медным покрытием, медь или сплавы).
  • R в местах соединения грунта и штыря. Данное значение также можно не учитывать если электрод посажен достаточно плотно, а контактная площадь не окрашена и не покрыта другими диэлектриками. Следует учитывать, что со временнем сталь будет подвергаться коррозирующему воздействию теряя свойство электропроводимости. В связи с этим, есть смысл использовать омедненные стержни, а также регулярно проводить измерения сопротивления растеканию тока. Также для уменьшения коррозии, следы от сварки покрывают лаком. Когда коррозия металла достигает 50% и выше, элементы подлежат обязательной замене.
  • R грунта и близко расположенных слоев - основной фактор при расчете сопротивления ЗУ. Этот показатель обратно пропорционален расстоянию, а после определенной дистанции и вовсе принимается за нулевое.
  • Неоднородность электропроводности грунта. Поэтому замеряют фактическое Rз. В случае монтажа одинарной простой конструкции заземлителя, большее влияние оказывают поверхностные грунтовые слои, а когда используется контурная – глубинные.

Обоснование проведения измерений

Теоретической базой измерения заземляющих устройств служит закон Ома. Необходимо через измеряемый элемент провести I (сила тока) отнормированного источника, а затем точно измерить проходящий I чтобы узнать показатель сопротивления R.

Измерения сопротивления заземляющих устройств - Google Chrome.jpg

Требуется создать дополнительную электросеть, через которую будет проходить напряжение. Рядом с местонахождением измеряемого контура заземления требуется смонтировать вспомогательное заземляющее устройство - электрод, параллельным способом подключенный к источнику. Изменение разности потенциалов  (V) измеряется потенциальным электродом в районе нулевого потенциала.

Использование вольт- и амперметра

Оценивается вся контактная площадь в земле. На расстоянии около 20 метров от контрольного ЗУ углубляют основной и дополнительный электрод и от калиброванного источника на них подается переменное напряжение.

Затем амперметром делают измерение I, текущего по созданной цепи из источника электричества, проводов-соединителей, электродов и грунта.

Также подключают вольтметр одним контактом к металлической части контура ЗУ и другим к контакту заземлителя. Вольтметр регистрирует изменение уровня напряжения (V) на отрезке между ними. Делением V на полученное значение I вычисляется R измеряемого участка.

Расчет приблизительный и его можно использовать лишь для грубых подсчетов. Если нужны более точные данные, необходимо учесть влияние сопротивления проводников соединения и диэлектрических свойств грунта, и вычесть из этой величины R измеряемого участка.

Этот метод измерения заземляющего устройства самый простой, но недостаточно точный. Поэтому существует другая технология проведения измерений с более качественными результатами.

Компенсационный метод

Особенность данного метода заключается в том, что при измерении ЭДС используются специальные метрологические приборы. Они обеспечивают высокую точность благодаря отсутствию влияния помех на конечные показатели.

Также используют монтаж основного и вспомогательного электрода в грунт:

  • Их вкапывают в грунт на одной линии на глубине 10-20 метров. Зонд для измерений подключается рядом с контактом шины заземляющего устройства. Для соединения клемм установки и установленных заземляющих электродов используют проводники.

схема измерения ЭДС компенсационный метод

Значение Электродвижующей силы (ЭДС) поступает через углублённые в грунт электроды, землю, соединения проводниками и обвивку преобразователя тока первичного типа. На вторичной обмотке происходит появление I1.

I1 проходя через грунт на отрезке между заземлителем и контуром, создает на данном отрезке сети уменьшение напряжения U1. Расчет U1 делается с помощью формулы:

U1 = I 1rx

Ток I2 на участке реостата Rаб создает на данном отрезке сети уменьшение напряжения U2. Расчет U1 делается с помощью формулы:

U2 = I2rаб

Во время проведения измерения перемещают контакт по струне реохорда до достижения отклонения стрелки прибора к нулю. В таком положении стрелки достигается равенство: U1=U2.

Исходя из указанного выше равенства, получаем также, что I1rx равно I2rаб.

Теперь, поскольку I1 равно I2, наблюдаем равенство rx и rаб.

Показатель R отрезка сети аб в таком случае показан положением указателя прикрепленного к ручке потенциометра на градуированной шкале.

Изолирующий преобразователь ИТ и специальная конструкция прибора позволяют достичь достаточного уровня защиты показаний от блуждающих токов.

Использование измерительных приборов, использующих данный метод, позволяет получать высокую точность измерений R отдельных частей.

Калиброванный резистор

Подача I на ЗУ проводится прямо от фазы через откалиброванный резистор.

Сила I высчитывается по результату измерения напряжения на резисторе и известной величине сопротивления. Изменение уровня V высчитывается отличием рабочего V и показаний резистора. Погрешность данного способа до 10%, частично потому, что в расчет не берут следующие значения сопротивления: проводников и заземления нейтрали преобразователя V на подстанции.

Для измерения отключают провод PE сети. Зачем через калиброванное R подаётся на заземлитель напряжение фазы. Резистор при этом нуждается в водном охлаждении.

Достоинством данного способа является простота: для измерения не нужно использовать тяжёлые и длинные элементы, а сам процесс можно производить на ограниченной площади. Хорошо подходит когда требуется монтаж заземляющих устройств для условий многоквартирных домов.

Токовые клещи

токовые клещи

Измерение устройства с помощью токовых клещей позволяет не отключать заземляющую цепь и обеспечивает удобность и точность, учитывая влияние R соединений.

В цепь Rз проводится подача заданного напряжения Е с определенной силой тока которая измеряется клещами.

Имея эти данные Rз высчитывается соотношением Rз = E/I.

Измерительные приборы

Помимо достаточно старых, но все еще используемых аналоговых измерителей МС-08, М416, Ф4103-М1, все чаще применяются цифровые приборы- они точнее и проще в эксплуатации, а также обладают памятью для хранения результатов.

Проведение замеров следует производить исключительно в благоприятных погодных условиях в разгар летнего периода или зимы. В эти периоды грунт наиболее плотный, что увеличивает его удельное сопротивление.

Измерения в частном домовладении необходимо проводить каждые полтора года. Периодичность же проверок промышленного оборудования и перечень необходимых мероприятий выполняются только по четко определенному графику.

Фиксация результатов

Когда измерение заземляющего устройства завершено, следует надлежащим образом документально зафиксировать результаты замера. Для этого оформляется специальный протокол на стандартном бланке, который подписывается руководством.

В особый протокол вносятся данные измерений переходных сопротивлений - потенциальные потери I, связанные с разного типа соединениями по всему контуру. Измеряют этот показатель микроомметром.

 

 

 

 

 

 

 

 

 



« вернуться