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:

Ток I2, проходящий по участку реостата R «аб» с сопротивлением rаб, формирует падение напряжения U2, определяемое выражением:

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

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!

Источник

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:

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:

Порядок проведения измерений.

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).

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 растеканию тока заземлителя

Заземление — это намеренное электрическое соединение частей и узлов электрооборудования с заземляющим устройством. При помощи такого устройства осуществляют защиту от поражения электрическим током путем снижения напряжения до безопасного значения при прикосновении человека или животного. Измерение сопротивления растеканию тока заземлителя необходимо для определения соответствия устройства защиты техническим нормам.

Принцип проведения измерения

Измерение сопротивления заземляющих устройств проводят с периодичностью, установленной на предприятии, но не реже одного раза в 12 лет. Для более точного измерения создают искусственную электрическую сеть.

Рядом с испытуемым контуром в грунт встраивают вспомогательное устройство, которое называют токовым электродом, и его тоже подключают к сети. А также устанавливают электрод, по которому определяют падение напряжения в сети.

Чтобы измерить и получить более достоверные данные, в момент проведения процесса должны быть оптимальные погодные условия. То есть сопротивление почвы в этот момент должно быть максимальным. При этом должны быть выполнены следующие условия:

Кроме того, дополнительно проводят замеры сопротивления изоляции.

Применяемые приборы

В связи с тем, что бытовой тестер не способен обеспечить высокое напряжение, его использовать для этой процедуры нельзя. Обычно используют приборы, которые давно выпускает промышленность, но существуют и новые модели, работающие по новым электронным технологиям. Все они характеризуются низким потреблением тока от встроенного питания. Среди них стоит отметить следующие модели:

Помимо этого, можно отметить следующие модели: MRU-101, ИС-20/1, ИС-10 и др.

Порядок выполняемых работ

Чтобы измерить сопротивление заземления, кроме прибора, следует подготовить два отрезка арматуры или трубы. Они будут выполнять роль токового и потенциального электрода. Кроме того, необходимо подготовить провода соответствующей длины. Замер проводят, учитывая особенность сборки конструкции контура, а именно применяют две схемы:

В качестве аппарата для измерения используют прибор М-416, так как он является самым распространенным и надежным. Его работа основана на принципе компенсационного метода, он должен быть проверен и иметь соответствующую запись в паспорте.

Сначала прибор необходимо отрегулировать, установив переключатель в положение 5 Ом. Затем, управляя реохордой, отрегулировать стрелку ближе к нулю. Затем отсоединяют контур от заземляющего проводника, а прибор подключают к соответствующим электродам.

Окончание заземлителя, который будут проверять, тщательно зачищают, чтобы исключить посторонние помехи при проверке, а затем к нему подсоединяют прибор. В зависимости от получения показаний сопротивления прибор подсоединяют двумя или четырьмя проводами.

В первом случае предполагают регулировку сопротивления более 5 Ом, а во втором оно должно быть ниже этого значения. Как правильно подключать проводники прибора к заземлению, показано в его паспорте.

После подключения проводников нажимают соответствующую кнопку, предварительно обнулив показания. В итоге на шкале реохорда будет отражено значение сопротивления заземлителя.

Оформление результатов

Обязательно после проведенных измерений оформляют соответствующий документ. Все записи проводятся на специальном бланке определенной формы. В нем указываются:

Кроме того, в соответствующей графе указывают наименование прибора, которым осуществлялись все замеры.

Они указывают на возможные потери при прохождении тока, связанные со сварочными, болтовыми и другими видами соединения всего контура заземления. Эту процедуру выполняют обычно специальным прибором — микроомметром.

Проводить все эти измерения и выдавать результаты показаний может только специальная лаборатория, зарегистрированная в органах стандартизации. Эта организация выдает решение по дальнейшему использованию заземляющего устройства.

Источник

Измерение сопротивления растеканию тока заземляющего устройства

Измерение сопротивления растеканию тока заземляющего устройства выполняется с целью проверки элементов имеющихся на объекте заземляющих устройств на соответствие проектным техническим условиям и требованиям нормативной документации. Такие работы выполняются при проведении всех видов испытаний электрооборудования.

Средства и метод измерения сопротивления заземлителей

Для проведения данных работ чаще всего применяется измерители сопротивления заземлителя Ф4103-М1, М416 или ИС-20. Замеры проводится по компенсационному методу, где применяются вспомогательные заземлители и потенциальные электроды-штыри (зонды).

Геометрические размеры имеющихся заземлителей определяются методом прямых измерений. Их состояние оценивается визуально после вскрытия контура. Для учёта текущей проводимости грунта вводятся поправочные коэффициенты.

Проведение измерений по компенсационным методам

Такие диагностические работы выполняются по трех- или четырехпроводному методу.

При применении четырехроводного метода используются четыре электрода-штыря (два токовых и два потенциальных), установленных через определенное расстояние (разнос).

Применение такого количества электродов исключает влияние на результат измерений переходного сопротивления в местах подключения измерительных кабелей, а также их сопротивление. Это особенно важно в тех случаях, когда измеряемое сопротивление является малой величиной.

При трехпроводном методе используется только один потенциальный и два токовых штыря. В этом случае измеренная величина заземляющего устройства будет включать в себя величину сопротивления измерительного кабеля потенциального электрода-штыря.

Во время проведения измерений отсоединение грозозащитных тросов оболочек кабелей и других естественных заземлителей не требуется. Измерительные кабеля не должны располагаться рядом с массивными металлоконструкциями и находиться параллельно линии электропередач.

Другие методы измерений

Для определения величины сопротивления заземлителей существуют другие методы:

Оформление результатов

Измерение сопротивления растеканию тока заземляющего устройства, результаты обработки данных и вычислений оформляется соответствующим протоколом. В этом протоколе обязательно указываются: схема расположения заземляющих электродов, план контура заземления, метод определения сопротивления.

Если по результатам изменение сопротивления заземляющего устройства велико, намечаются пути снижения этого сопротивления (обработка грунта солями, добавления в него влагозадерживаюших веществ, увлажнение грунта, изменение заземляющего контура и другие).

Источник