Проверка сопротивления заземляющего устройства: методики измерения и нормы

Условие надлежащей работы системы заземления — низкое сопротивление заземляющего устройства.

От этого зависит безопасность эксплуатации системы электроснабжения, а значит жизни людей.

Каким должен быть данный параметр и как его измеряют.

Виды заземления

В зависимости от функционального назначения различают такие виды заземления:

1. рабочее. Призвано обеспечивать работу электроустановки или цепи. Так, соединение с землей используют в качестве обратного провода, также заземляют нейтральные точки трансформаторов и обмоток генераторов. Заземляемый элемент подключают к заземлителю непосредственно либо через резистор, разрядник, пробивной предохранитель;
2. заземление молниезащиты. Подключается к молниеприемникам и разрядникам для впитывания проходящих через них токов молнии;
3. защитное заземление. Состоит в подключении к заземлителю частей оборудования, в норме не проводящих ток, но которые могут в результате аварии оказаться под напряжением. Подобное происходит, например, при износе или разрушении грызунами изоляции внутри электроустановки, вследствие чего фаза замыкается на ее корпус. Сопротивление тела человека превосходит сопротивление заземления в 100 раз, потому при контакте пользователя с корпусом, через него протекает очень слабый ток;
4. сброс статического электричества. На взрыво- и пожароопасных объектах заземляют элементы, способные накапливать статический заряд. Подобное наблюдается, например, при перекачке или транспортировании бензина, солярки и прочих нефтепродуктов.

Факторы учета сопротивления

Система заземления состоит из вкопанного в грунт металлического заземлителя и шины, обеспечивающей электрический контакт заземлителя и заземляемого элемента.

Сопротивление системы зависит от таких факторов:

1. сопротивление материалов шины и электродов заземлителя. Используют сталь или медь, потому данная составляющая по определению низка и особого внимания не требует;
2. сопротивление зоны контакта шины с заземлителем. Соединение осуществляют болтами или сваркой. Чтобы поддержать сопротивление на низком уровне, предотвращают коррозию металла. К примеру, сварные швы обрабатывают специальным лаком;
3. удельное сопротивление грунта. В первую очередь зависит от влажности и наличия в грунте солей. Сопротивление замороженного грунта значительно возрастает, поэтому заземлитель погружают как минимум ниже глубины промерзания. Если это невозможно (каменистый грунт, вечная мерзлота), применяют горизонтальные электроды в виде перфорированной трубы, заполняемой солью. В трубу заливают воду, она растворяет соль и грунт вокруг трубы пропитывается электролитом, что понижает его температуру замерзания и увеличивает проводимость. Наибольшим сопротивлением обладает поверхностный грунт. С ростом глубины сопротивление сильно падает, потому целесообразно применять модульные наращиваемые электроды, погружаемые на глубины до 50-ти м. Зависимость сопротивления от глубины — нелинейная, но приблизительно принимают, что с удвоением глубины, сопротивление увеличивается на 40%;
4. взаимное расположение электродов. При близком расположении электроды перекрывают друг друга, отчего эффективность заземлителя падает. Оптимальное расстояние между электродами — 2,2 их длины;
5. сопротивление зоны контакта электродов заземлителя и грунта либо среды-посредника.

Снижения последнего параметра добиваются применением таких приемов:

• увеличивают площадь контакта за счет применения большего числа электродов либо увеличения их длины;
• не применяют окрашивание и прочие диэлектрические покрытия;
• предотвращают коррозию за счет нанесения на стальной электрод медного или цинкового покрытия.

Объект испытания

В ходе плановой проверки замеряют так называемое сопротивление рассеяния заземлителя. Проводников PE и PEN в виде отдельных жил испытания не касаются.

По способу расположения заземлители делятся на два вида:

1. горизонтальные. Укладываются в траншеи;
2. вертикальные. Забиваются в землю.

Если заземлитель состоит из нескольких электродов, их соединяют шиной. Зачастую применяют 3-электродный заземлитель с электродами, расположенными в виде равнобедренного треугольника. Для предприятий и многоквартирных домов заземлители выполняют в виде контура, окружающего здание. Стальные электроды без покрытия меняют при повреждении коррозией более 50% поверхности.

Тест на коррозию проводят избирательно, на наиболее поврежденных участках.

Также проверяются:

• заземление нейтралей;
• хотя бы 2% опор высотных линий.

Измерение

Сопротивление заземлителя замеряют специальными приборами. Действуют они подобно обычному мультиметру — определяют падение потенциала при протекании переменного тока между проверяемым электродом и вспомогательным.

Применяют несколько схем измерения:

1. трехпроводная (трехполюсная). Основной метод. Используются два вспомогательных электрода — токовый и напряжения. Электрод напряжения располагают в области нулевого потенциала на линии между тестируемым заземлителем и токовым электродом. Потенциал на нем должен измеряться вне пределов зоны эффективного сопротивления прочих электродов (токового и тестируемого) — тогда данные окажутся достаточно точными. Границы области нулевого потенциала прямо зависят от расстояния между вспомогательным электродом тока и проверяемым заземлителем. Чем это расстояние больше, тем шире границы области нулевого потенциала. Показания наиболее точны при установке электрода напряжения на расстоянии 0,62L от измеряемого заземлителя, где L — расстояние между заземлителем и электродом тока (метод 62%);
2. двухточечный. Применяется в городских условиях, где тесная застройка и асфальтовое покрытие зачастую не позволяют установить вспомогательные электроды на необходимом расстоянии. Для измерения используют расположенный поблизости заземлитель с известным сопротивлением. Метод основан на определении сопротивления обоих заземлителей, соединенных последовательно. Точность у данного метода ниже, чем у трехпроводного, и сильно зависит от расстояния между заземлителями. Потому его применяют только в том случае, когда использование трехпроводного метода невозможно;
3. четырехпроводная (четырехполюсная) схема. Используется при самых высоких требованиях к точности измерений. По этой схеме результат получается чистым — на него не влияет сопротивление проводов.

Поверку заземлителей проводят раз в 6 лет. Осмотр с частичным вскрытием элементов (откапывают грунт на небольшую глубину) — раз в год.

Приборы для измерения

Приборы для контроля сопротивления заземлителя выпускаются многими компаниями и в России, и за рубежом. На крышке изображается схема подключения измерителя.

Наиболее распространены:

1. МС-08. Основной прибор. Электроды прибора устанавливают на расстоянии в 25 м от тестируемого заземлителя. Источник переменного тока — ручной генератор. Преимущество такого решения — легко регулируется частота тока. При наличии в грунте посторонних токов (стрелка колеблется) меняют скорость вращения ручки, придерживаясь диапазона 90 – 150 об/мин. Таким образом, блуждающие токи на работу прибора влияния не оказывают;
2. Ф4103-M1. Прибор питается от 9-ти элементов А373 либо от внешнего источника постоянного тока напряжением от 11,5 до 15 В. Достоинства — небольшой вес (2,2 кг) и компактные размеры (305х125х155 мм);
3. М-416. Полупроводниковый прибор с фиксацией показаний на шкале. Источник тока — 3 батарейки по 1,5V;
4. ИСЗ-2016. Цифровой портативный измеритель. В комплекте имеется транспортная сумка;
5. Sonel. Особенность данного прибора — возможность тестирования без отсоединения заземлителя от системы заземления. Это особенно важно при поверке многоэлементных заземлителей — не требуется раскручивать множество резьбовых соединений или демонтировать сварные. Проверка осуществляется по трехполюсному методу, но измерение силы тока выполняют специальными клещами, охватывающими заземлитель. Вспомогательные проводники также не требуются. В измерительной головке прибора помещается первичная обмотка трансформатора, наводящая ток во вторичной обмотке. Последняя выступает проводником заземления. Сила тока измеряется клещами. Для вычисления сопротивления на нее делят ЭДС вторичной обмотки;
6. СА 6415. Еще один измеритель с клещами. Цифровой, результаты измерений выводятся на LCD-дисплей.

Расчет сопротивления

Сопротивление заземлителя рассчитывается по закону Ома для участка цепи: R = U/I, где:

• U — падение потенциала;
• I — сила тока в цепи «заземлитель – вспомогательные электроды».

Сопротивление многоэлементного заземлителя рассчитывают по формуле: RE = 1/ (1/ RE1 + 1/ RE2 + 1/ RE3 +…+ REN, где RE1, RE2, RE3 … REN — сопротивления смежных заземлителей.

Нормы

Нормы сопротивления заземлителей приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1: максимально допустимое значение Rз

Примечание: буквой «р» обозначено удельное сопротивление грунта.

Таблица 2: нормативы испытаний

Видео по теме

О сопротивлении заземляющего устройства и удельном сопротивлении в видео:

Исправная система заземления — гарантия безопасной эксплуатации электроснабжения. А если цепь защищается устройством защитного отключения, то при замыкании фазы на заземленный корпус, она тут же будет обесточена. Поэтому к поверке заземлителя следует относиться с большой ответственностью.