Измерение сопротивления заземляющего устройства
Содержание
Существенно снизить опасность случайного воздействия высокого потенциала на людей и животных удаётся за счёт заземления особо опасных участков оборудования (корпусов, станин станков и других токопроводящих элементов конструкций). Для реализации такой защиты традиционно применяются специальные приспособления, называемые заземляющими устройствами (ЗУ). С общим их видом можно ознакомиться на приведённом ниже рисунке.
Типовое заземляющее устройство
Для нормального функционирования таких систем необходимо, чтобы они проходили периодические проверочные испытания, основная задача которых – определение сопротивления растеканию тока в почве.
Состав ЗУ
Перед тем, как проверить сопротивление заземления следует вспомнить, что классическое ЗУ состоит из следующих обязательных элементов:
- Медных гибких проводников с наконечниками под стандартное болтовое сочленение;
- Толстых медных шин, прокладываемых в земле или вдоль стен зданий от электрических щитков до погружённого в грунт заземлителя (особенности его обустройства будут рассмотрены чуть позже);
- Наконец, самого заземлителя, представляющего собой конструкцию, изготавливаемую из заранее сформованных стальных заготовок (прутьев, швеллеров и т. п.).
Конструкция заземляющего контура (он же – заземлитель с набором медных шин) может иметь самые различные исполнения, определяемые требованиями защиты конкретного объекта. Простейший вариант этого устройства может выглядеть так, как это представлено на рисунке ниже.
Простейший заземляющий контур
Такая конструкция обычно зарывается в грунт неподалеку от заземленного с её помощью объекта (станционного оборудования или частного жилого строения). В процессе эксплуатации осуществляется постоянный контроль её состояния, состоящий, помимо всего прочего, в измерении проводимости.
Периодичность измерения сопротивления определяется соображениями безопасности технической эксплуатации устройства, а срок их проведения устанавливается действующими нормативами.
Виды ЗУ
При решении непростого вопроса, касающегося того, как измерить сопротивление контура заземления, следует знать, что описываемые системы могут использоваться в различных целях. При ознакомлении с их конструкцией необходимо принимать во внимание основные отличия защитного и рабочего заземления, состоящие в следующем:
- Под рабочим понимается заземление задействованных в передаче тока цепей, в частности, нулевых или нейтральных точек станционных трансформаторов;
- Под понятием защитного заземления подразумевается электропроводная связь с грунтом элементов конструкций, не находящихся под опасным потенциалом (не являющихся токоведущими).
Понимание этих различий помогает специалистам организовать измерение сопротивления заземляющего устройства по специально разработанным методикам.
Контроль состояния ЗУ
Согласно положениям действующих нормативов, любой заземляемый контур должен поддерживаться в идеальном рабочем состоянии. Для этого он должен периодически проверяться на соответствие его основного рабочего параметра (переходного сопротивления Rз) установленным в ПУЭ нормам.
Такая проверка заземления должна проводиться не реже, чем один раз в 6 лет. Кроме этого, обязательными являются регулярные визуальные осмотры систем заземления, периодичность которых составляет не реже раза в полгода.
Для установления соответствия контура действующим нормативам производится замер величины его проводимости (1/Rз).
Профессиональная проверка сопротивления заземления заземлителя предполагает использование специального оборудования, состоящего из следующих компонентов:
- Соединительные провода;
- Дополнительные штыри;
- Сам прибор (М416, например), посредством которого осуществляется замер сопротивления Rз.
Общий принцип измерений
С порядком подключения и расшифровкой указанных на картинке обозначений можно ознакомиться в инструкции по применению прибора М 416.
Существует несколько способов, позволяющих провести измерение сопротивления заземления, каждый из которых применяется в тех или иных условиях. В следующих разделах все они будут рассмотрены подробно. Для более полного их понимания ознакомимся сначала с факторами, влияющими на измерение заземления.
Факторы, влияющие на величину Rз
Рассматриваемый показатель складывается из следующих составляющих:
- Сопротивление металлической конструкции заземлителя с учётом переходной зоны в месте контакта с подводящим проводником;
- Индивидуальный показатель сопротивления ЗУ зависит от проводимости перехода между погружаемыми в землю штырями и грунтом. На начальном этапе эксплуатации он близок к максимальному значению (вследствие хорошего контакта поверхности металла с землёй). Со временем он частично нарушается, так что над ним должен осуществляться постоянный контроль;
- Основное препятствие растеканию тока создаётся слоями почвы, прилегающими непосредственно к элементам конструкции заземлителя.
Именно эта величина определяет качество всей системы ЗУ и поддаётся контролю и влиянию извне. В особенности это касается близлежащих слоёв, при удалении от которых переходное сопротивление резко снижается и на заданном расстоянии практически обнуляется.
Неоднородность проводимости грунта в месте закладки заземляющего контура с трудом поддается теоретическому расчёту. Единственный выход в данной ситуации – замерить сопротивление заземления с помощью одной из используемых на практике методик.
Задаваясь вопросом о том, как измерить сопротивление заземления, желательно усвоить, что на простое ЗУ особое влияние оказывают верхние грунтовые слои, а на контурную систему – почвы, расположенные на глубине. При проведении контрольных процедур должна соблюдаться оговоренная в нормативах периодичность проверки для данного типа проводимых исследований.
Все полученные в результате испытаний замеры фиксируются в специальном журнале. С конкретными значениями Rз для различных типов ЗУ можно ознакомиться в сводных таблицах, приводимых в ПУЭ.
Способы измерения Rз
Все практически реализуемые методы измерения сопротивления контура заземления основаны на известном из физики законе Ома, согласно которому сопротивление – это результат деления напряжения на протекающий по цепи ток.
В этом случае придётся воспользоваться более точными измерительными приборами, способными замерять сопротивление с погрешностью до долей Ома.
Среди известных подходов к измерению сопротивления растеканию тока можно выделить следующие:
- Косвенные замеры, проводимые «методом дополнительного электрода»;
- Специальное зондирование, называемое вертикальным (ВЭЗ);
- Метод, предполагающий применение типовых измерителей (аналогового вольтметра и специального амперметра).
Рассмотрим каждый их этих подходов более подробно.
Известная методика измерения сопротивления заземляющих устройств с использованием пробного электрода предполагает проведение испытаний ещё до погружения конструкции в землю.
Порядок определения искомой величины приводится ниже.
Ещё до того, как проверить контур заземления, в грунт зарывается конструкция, называемая «пробный одиночный заземлитель» (он должен иметь ту же длину, что и проверяемый контур, и немного выступать над почвой).
После погружения одиночного стержня в землю проводятся замеры величины его Rз, а затем, в соответствии с его физическими размерами, с применением известных методик определяется удельное сопротивление почвы в данном месте.
Для понимания сути метода ВЭЗ советуем ознакомиться со схемой измерений, предполагающей использование 4-х электродов (смотрите фото ниже).
Метод ВЭЗ
Согласно этой методике, чтобы померить искомую величину (Rз) сначала внешняя ЭДС подводится к наружным штырям 1 и 2, и лишь после этого измеряется разность потенциалов между двумя внутренними стержнями 3 и 4.
Отметим, что замеренное по этому методу сопротивление оказывается более точным, чем в предыдущем случае, т. к. здесь учитываются глубинные характеристики грунта (в зоне расположения «очага» стекания тока).
Для реализации третьего способа сначала собирается цепь с измеряемым и пока ещё не известным Rз. Она состоит из забиваемых в грунт основного штыря, обозначаемого как «П», и дополнительного под обозначением «Т». Для понимания сути метода ознакомьтесь со следующим фото.
Применение измерителей тока и напряжения
После их размещения в грунте между ЗУ и «Т» прикладывается внешнее напряжение, а затем амперметром (А) измеряется проходящий в цепи ток. Одновременно с этим между контрольной точкой заземляющего контура и основным электродом «П» подключается хорошо откалиброванный измерительный прибор – аналоговый вольтметр (V), измеряющий напряжение на контролируемом участке. Искомое сопротивление определяется по закону Ома.
Измерить сопротивление защитного приспособления можно с помощью фиксированного по величине резистора, текущий через который ток берётся в качестве эталона (в этом случае он может измеряться посредством обычных клещей).
В заключение напомним, что для ответа на вопрос о том, как проверить заземление в частном доме, также следует ознакомиться с требованиями нормативов, касающимися погодных условий в момент испытаний. Для получения нужного результата работать с измерителями и другими приборами рекомендуется только в летний или зимний периоды.
