Измерение сопротивления заземления: практические методы и приборы

Заземление применяют при проектировании электросистем. Его суть — соединение части электрической цепи с землёй.

Контур заземления состоит из проводника и электрода, погруженного в землю на значительную глубину. В электротехнике измерения сопротивления заземления традиционно проводятся при пуске и эксплуатации электрических сетей. Давайте рассмотрим процесс проведения этой важной процедуры.

Для чего необходимы измерения?

Для достижения блестящего решения указанных задач требуется идеальное нулевое сопротивление в заземляющей цепи.

Предотвратить возникновение напряжения в корпусах технологического оборудования.
Обеспечить высокий уровень работоспособности электроприборов.
Полностью устранить статические токи.

Электротехнический опыт свидетельствует: достичь идеального нуля результата не получится.

Измерение сопротивления заземляющей шины выполняется специальным прибором. Проведение таких измерений регламентируется графиком, утвержденным руководителем организации, осуществляющей обслуживание.

В любом случае, заземленный электрод демонстрирует некоторое сопротивление.

Конкретную величину resistance определяют:

Сопротивление электрода на месте соприкосновения с проводящей шиной.
Площадь соприкосновения заземлителя с землёй.
Сопротивление почвы варьируется в зависимости от её структуры.

По практике измерений сопротивления контура заземления первые два фактора можно не учитывать, если выполняются разумные условия.

Электрод заземления изготовлен из металла, обладающего высокой электропроводностью.
Электрод надежно закреплен в земле, а его металлическая часть очищена от загрязнений.

Третий фактор – сопротивление поверхности грунта, которое считается ключевым при расчёте сопротивления заземляющего контура.

Вычисляется же благодаря формуле:

R = pL / A,

Где ρ — удельное сопротивление грунта, L — условное заглубление, А — рабочая площадь.

Для обеспечения безопасности жильцов дома/квартиры все мощные бытовые приборы должны иметь заземление.

В жилых помещениях все приборы, работающие от электроэнергии, нужно соединять с отдельными или общественными системами заземления.

Чтобы подключить электроприборы к заземляющей системе, используйте розетки с заземляющими контактами. Контакты могут иметь выступающие медные скобы или третье отверстие для установки контакта штепселя с тремя штырями.

Все устройства для охлаждения (холодильники, морозильные камеры, МВП, электроплиты, стиральные машины) должны быть обязательно заземлены.

Подключитесь к заземляющему контуру по схеме, указанной производителем техники, применяя предлагаемые им инструменты.

Гидромассажную ванну требуется обязательно заземлить из-за использования в ней электроприборов.

Все типы сетевых устройств, от персональных компьютеров до серверов, требуют надежной заземляющей системы. К ним относятся также электрощиты для автоматических выключателей и устройств защитного отключения.

Требуется заземление всех моделей газовых котлов, работающих от электросети, независимо от типа установки – напольная или настенная.

Заземляющие линии укладываются по параллельному принципу, соединение в цепь с системой заземления запрещено.

В процессе проверки сопротивления изолируют каждую заземляющую линию. Сопротивление между заземляющим элементом и каждой непроводящей ток частью электрооборудования, которая может оказаться под напряжением, должно быть менее 0,1 Ом.

Обзор измерительных способов

Существуют различные способы измерению сопротивления. контура заземленияКаждый из них с точностью определяет искомую величину.

3-точечная система определения

Часто используется трёхточечная схема, основанная на эффекте падения потенциала.

Схематическое изображение трёхточечной системы, применяемой для измерения сопротивления заземляющего контура.

Измерения выполняют за три основных шага:

Замер напряжения на электроде Э1 и зонде Э2.
Измерили силу тока на электроде Э1 и зонде Э3.
Вычисление сопротивления заземляющего электрода по формуле R = E / I.

Точность измерений по данной методике логически зависит от места установки зонда Э3. Рекомендуется его размещать в грунте на расстоянии, оптимально за границу области эффективного сопротивления электродов Э1 и Э2.

Измерения по технологии «62%»

При однородной структуре грунта под заземляющим электродом методика «62%» для измерения сопротивлений контуров заземления дает хорошие результаты.

Схема основана на технологии измерений, которую называют «62%». Наименование заимствовано от оптимального расстояния между электродами, обеспечивающего удовлетворительный результат.

Способ подходит для схем с одним заземляющим электродом. Точность измерений зависит от возможности размещения рабочих зондов на прямых участках рядом с заземляющим электродом.

Точки инсталляции контрольных зондов

Заглубление электрода, м	Расстояние до зонда Э1, м	Расстояние до зонда Э2, м
1,8	13,7	21,9
2,4	15,25	24,4
3,0	16,75	26,8
3,6	18,3	29,25
5,5	21,6	35,0
6,0	22,5	36,6
9,0	26,2	42,65

Упрощённый двухточечный метод

Для применения этого метода измерения необходим дополнительный высококачественный заземляющий провод, помимо исследуемого. Данная методика полезна в районах с высокой плотностью населения, где часто отсутствует возможность использования большого количества вспомогательных рабочих электродов.

Упрощённая методика измерения выполняется по двухуровневой системе. Эта технология требует меньшего количества операций с приборами и вычислений, но точность расчетов ограничена.

Метод двухточечного измерения демонстрирует результаты для двух устройств заземления, соединенных последовательно. Требования к качеству второго заземления обусловлены необходимостью исключения его сопротивления из результатов измерения.

Чтобы произвести расчеты, измеряют сопротивление заземляющей шины. Полученное значение отнимают от результатов общего измерения.

Этот способ менее точен по сравнению с двумя предыдущими.
Важную роль играют расстояние между заземляющим электродом, сопротивление которого измеряется, и вторым заземлением. В стандарте эта методика не используется. Это альтернатива, применяемая, когда недоступны другие способы измерений.

Точные измерения по четырём точкам

Для измерения сопротивлений помимо двух- и трёхточечных методов часто используют четырёхточечную технологию. С такой возможностью измерения обладают приборы, такие как тестеры 4500 серии. Как следует из названия метода, на рабочей площадке в одну линию и на равных расстояниях устанавливаются четыре рабочих электрода.

Измерения по четырёхточечной схеме являются самыми точными. В работе применяются современные приборы, что позволяет проводить процедуры без разрыва заземляющей цепи.

Ток генератора прибора пропускается через крайние электроды, обеспечивая заданное его значение. Два внутренних рабочих электрода подключаются к другим клеммам прибора.

На этих клеммах видно напряжение падения. Измерения показывают сопротивление заземления, которое выражается в Омах и отображается на дисплее.

Приборы серии 4500 применяют для измерения напряжения прикосновения. С помощью специального модуля устройство создаёт напряжение малой величины в грунте, имитируя повреждение кабеля.

На шкале прибора показывается ток, проходящий по цепи заземления. Экрана показания принимаются за основу и умножаются на предполагаемую величину тока в земле. Таким образом вычисляют напряжение прикосновения.

Проверка состояния электротехнической аппаратуры и линий заземления с помощью измерительного прибора типа 4500.

Например, максимальный ток в поврежденном участке составляет 4000 ампер. На приборной панели показано значение 0,100. Таким образом, напряжение прикосновения будет равно 400 вольт (4000 * 0,100).

Измерение прибором С.А6415 (6410, 6412, 6415)

Данный способ позволяет проводить измерения без отключения заземляющей цепи.
В качестве дополнительного преимущества можно отметить возможность измерений общего сопротивления устройства заземления путём включения в цепь заземления резистивной составляющей всех соединений.

Принцип работы примерно следующий:

Специальным трансформатором в цепи создаётся ток.
Ток течёт в образованном контуре.
Синхронный детектор регистрирует измеряемый сигнал.
Полученный сигнал преобразуется АЦП.
Результат выводится на ЖК-дисплей.

Устройство комплектуется модулем (избирательным усилителем), который эффективно очищает полезный сигнал от помех – как низкочастотных, так и высокочастотных шумов.
В соединенном состоянии лапы клещей образуют возбуждаемый контур, охватывающий проводник заземления.

Инструкция измерения прибором С.А6415

Инструкция к устройству С.А6415 подробно объясняет порядок его использования.

Измерительные клещи позволяют сравнительно просто и легко определять сопротивление земляных контуров в разных ситуациях.

Может потребоваться измерить сопротивление заземления определённого электрического модуля, например трансформатора или электросчётчика.

Последовательность действий:

Чтобы получить доступ к заземляющей шине, нужно снять защитный кожух.
Пинцетом нужно схватить проводник (шина или электрод) заземления.
Установите режим измерения «А» (ток).

Прибор измеряет ток до 30 ампер. При превышении этого значения измерение невозможно. Необходимо снять прибор и попробовать замерить в другом месте.

Выполняется измерение с помощью приборов С.А6415 и 3770. Данные заносятся в таблицу и проверяются при очередном техническом обслуживании.

Если показания измерительного прибора по току попадают в заданный интервал, работа может продолжаться переключением его на измерение сопротивления.

На экране появится показатель общего значения сопротивления.

электрод и шину заземления;
контакт нейтрали с электродом заземления;
Соединение точек контакта на линии между нейтралью и заземляющим электродом.

При работе клещами важно помнить, что повышенные показания измерительного прибора по сопротивлению заземления обычно связаны с недостаточным контактом заземлителя с землей.

Высокое сопротивление может быть вызвано обрыва токоведущей шины.
Показание прибора также могут искажать высокие цифры сопротивления в точках соединения проводов.

Общие рекомендации по измерению УСГ

Прежде чем сооружать цепь заземленияНапример, при установке газового котла нужно выяснить состав почвы, где будет располагаться заземляющий провод. Определение значения «p» грунта часто производится с помощью справочных таблиц.

Данный вариант с таблицами предоставляет приблизительные сведения. Доверять им полностью не рекомендуется, так как реальные показатели сопротивления грунта могут существенно варьироваться.

Вариант #1: однослойный грунт

При однородной структуре грунта определяют удельное сопротивление методом «пробного электрода».

Измерить и вычислить сопротивление однородного грунта намного легче, чем в случае многослойных грунтов.

Процедура разделяется на две части.

Для контроля берут стержень, длина которого немного превышает глубину будущей закладки.
Зонд опускают в грунт вертикально до проектной глубины.
Для измерения сопротивления растеканию (Rr) применяют оставшуюся часть, выступающую над землёй.
Определяют УСГ по формуле p = Rr * Ψ.

Для получения точных показаний сопротивления земли рекомендуется проводить процедуру неоднократно в разных участках зоны работ.

Вариант #2: многослойный грунт

В данной ситуации замер усреднённой удельной проводимости (УСГ) осуществляется методом ступенчатого зондирования. Для этого контрольный зонд погружается до рабочей глубины поэтапно, и при каждой ступени производятся измерения удельного сопротивления. Расчёт среднего значения УСГ выполняется с помощью формул для каждого отдельного измерения.

Для расчета сопротивления при многослойном грунте необходимо определить сопротивление каждого слоя в отдельности, что требует больше времени и усилий.

На основании климатических характеристик региона определяются величины сезонных колебаний. Методом, отличающимся значительной сложностью, рассчитываются значения УСГ верхних слоёв. Нижележащие слои считаются неизменными в течение года, поэтому для них расчёт сводится к упрощённым измерениям и вычислениям.

Требования к исполнению работ

Работы такого рода выполняют специалисты из организаций с соответствующей квалификацией. Например, эксплуатация силовых щитков в жилых домах обычно возлагается на коммунальные службы. Измерения в этих местах проводятся только при обращении к ним.

Электрические цепи – опасные системы. Коммуникации бытового сектора рассчитаны на напряжение менее 1000В, но для человека это смертельно. При обращении с электрическим оборудованием необходимы все меры безопасности, которые часто остаются неизвестными обывателю.

Особенности обустройства заземления для ванной комнаты в квартире города расскажет… следующая статьяИнструкция с правилами и руководством для выполнения задачи.

Выводы и полезное видео по теме

Измерения с помощью прибора в реальности.

Проверка сопротивления заземления — обязательная процедура для всех объектов с электрооборудованием, вне зависимости от сложности электрической схемы и категории объекта. Многочисленные компании оказывают подобные услуги.

Оставьте ваши комментарии в разделе ниже. Возможно, вы обладаете простым и действенным методом измерения сопротивления контуров заземления, которого нет в статье. Уточняйте детали, предлагайте ценные сведения и иллюстрации на эту тему.