Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » В помощь начинающим электрикам, Промышленное электрооборудование » Как выполняется измерение сопротивления заземления
Количество просмотров: 183709
Комментарии к статье: 15


Как выполняется измерение сопротивления заземления


Защитное действие заземления всецело связано с величиной его сопротивления, а последнее зависит от многих факторов, метеорологических и гидрологических, не говоря уже о состоянии самих заземлителей и заземляющих проводов.

Поскольку величина сопротивления заземления подвержена большим колебаниям, становится ясным то громадное значение с точки зрения безопасности, которое приобретает испытание заземления, выражающееся главным образом в измерении сопротивления, заземления. При этом важно не только начальное испытание перед сдачей в эксплуатацию, но и периодические испытания, через определенные промежутки времени.

Безопасность пользования электрической энергией зависит не только от правильного монтажа электроустановки, но и от соблюдения требований, заложенных нормативной документацией в ее эксплуатацию. Контур заземления здания, как составная часть защитного электрического оборудования, требует периодического контроля своего технического состояния.

Содержание статьи

Как работает заземляющее устройство

В нормальном режиме электроснабжения контур заземления РЕ-проводником соединен с корпусами всех электроприборов, системой выравнивания потенциалов здания и бездействует: через него, грубо говоря, не проходят никакие токи, за исключением небольших фоновых.

Как заземление защищает человека

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.

Путь тока через контур заземления при пробое изоляции

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.

Путь тока через человека при пробое изоляции

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.

Равномерное распределение тока аварии по контуру заземления

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.

Коррозия металла контура заземления

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.

Принцип замера электрического сопротивления контура заземления вольтметром и амперметром

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.

Принцип замера сопротивления заземлительного устройства

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:

U1=I1∙rx.

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

U2=I2∙rаб.

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.

Аналоговые приборы измерения сопротивления заземлительных устройств

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.

Современные приборы

Методика выполнения замера сопротивления заземлительного устройства

После доставки прибора на место проведения замера и извлечения его из транспортировочного кейса готовят шинопровод к подключению контактного проводника: отчищают от следов коррозии место для подключения зажима типа крокодил напильником или устанавливают струбцину с винтовым зажимом, продавливающим верхний слой металла.

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.

Подключение прибора к контуру заземлительного устройства

На установленной дистанции молотком забивают в грунт электроды заземлители. Навешивают на них катушки с соединительными проводниками и подключают их концы.

Установка основного и дополнительного электродов

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.

Подключение проводников к прибору и замер

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.

Принцип замера сопротивления зазаемлительного устройства четырехпроводным методом

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.

Принцип замера без разрыва цепи заземлителей

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 заземления с помощью токоизмерительных клещей

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.

Замер сопротивления заземления с помощью двух токоизмерительных клещей

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.

Измерение сопротивления контура заземления

Объясните в комментариях какие электротехнические процессы происходят при таком способе и как они влияют на точность измерения. Проверьте свои знания, удачи! 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Промышленное электрооборудование

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Какие бывают измерители сопротивления заземления
  • Практика монтажа и особенности модульного заземления
  • Как сделать заземление в квартирах и частных домах
  • Как выполнить расчет заземления для контура частного жилого здания
  • Заземляем домашнюю электропроводку, контур заземления в частном доме
  • Как устроены и работают приборы для измерения сопротивления
  • На каком принципе основаны защитные функции заземления
  • Система заземления TT - устройство и особенности использования
  • Что такое "Искусственная земля"?
  • Как пользоваться мегаомметром - правила безопасности, подключение, порядок ...
  • Категория: В помощь начинающим электрикам, Промышленное электрооборудование

    Уроки для электриков, Электрические измерения, Контур заземления, Сопротивление изоляции, Измерители сопротивления

      Комментарии:

    #1 написал: Армен Григорян |

    Здравствуйте! Дико коробит "заземлительное устройство". 

      Комментарии:

    #2 написал: Виктор |

    На последней схеме смущает источник постоянного тока. Возможно из-за наличия в земле солей и прочих химикатов, в сочетании с различными металлами заземлителя и правого электрода, возможно искажение измерений. Если уж измерять сопротивление заземлителя под постоянным током, то наверное нужно делать два замера с разной полярностью источника тока. И если замеры окажутся разными, то принимать среднее значение.

      Комментарии:

    #3 написал: Анатолий |

    Да-а, не фонтан. Похоже, автор сам слабо разбирается в механизме работы защитного заземления. И в способах измерения сопротивления заземляющих устройств.

    1. Заземление электрооборудования может служить основным способом защиты от поражения электрическим током только в сетях с изолированной нейтралью. В сетях с заземленной нейтралью защитное заземление эффективно только совместно с УЗО.

    2. Состояние подземной части заземляющих устройств проверяется через каждые 12 (двенадцать!) лет, так как чем старше ЗУ и чем сильнее коррозия, тем меньше сопротивление заземления. Ремонт производится, если остаточное сечение менее 50% первоначального.

    3. Последняя схема позволяет определить суммарное сопротивление ЗУ и вспомогательного электрода. Для определения сопротивления ЗУ таким образом следует  установить второй вспомогательный электрод и определить три значения  суммарных сопротивлений. После чего решить систему трех уравнений с тремя неизвестными: R1+R2=A, R1+R3=B, R2+R3=C, где R - сопротивления трех заземлителей, А, B, C - результаты измерений (U/I).

      Комментарии:

    #4 написал: Микола |

    А может ли мне кто досконально объяснить что значат,например,  эти сопротивления 3,5,8 или 20 Ом? Чего-то я не могу врубить, для чего нужен вспомогательный электрод, казалось бы, последняя схема самое то?

      Комментарии:

    #5 написал: Петр |

    "На установленной дистанции молотком забивают в грунт электроды заземлители. Навешивают на них катушки с соединительными проводниками и подключают их концы." Какая частота измерительного тока? Какое сопротивление у катушек с проводом? Если надо померить точно, катушки надо разматывать полностью.

      Комментарии:

    #6 написал: Сергей |

    Источник питания переменного тока надо (последний рисунок).

      Комментарии:

    #7 написал: Макс |

    Мне кажется что последний рисунок даст одно и то же показание. Хотя нет вру))) 

      Комментарии:

    #8 написал: Игорь Геннадьевич |

    Автор Молодец. Постарался на пальцах рассказать основные принципы измерения сопротивления заземлителя (и земли). На критикантов обращайте по меньше внимания, лично я бы лучше описать не смог. В моем понимании на картинке производится измерение сопротивления земли, а не заземлителя. Пользуясь случаем хочу поблагодарить автора за статьи, в некоторых из них подчерпнул для себя полезные вещи... Спасибо Вам.

      Комментарии:

    #9 написал: Вик |

    А почему нельзя просто фазу подсоединить к заземлителю через какой-нить утюг и посмотреть падение напряжения? Недостающие омы - вот они и будут сопротивлением заземления. Что не так в таком подходе?

      Комментарии:

    #10 написал: Александр |

    Автор на самом деле не очень понимает что он измеряет и не знает методики измерения сопротивлений. Кратко:

    1. Сопротивления заземляющих устройств измеряется только переменным напряжением

    2. Измерение проводится по стандартной четырехпроводной схеме, где сопротивление измерительных проводов не важно.

    3. Измерение с исрользованием клещей возможно в очень редких ЗУ.

    4. Совершенно не подняты важные  вопросы расстояний от токового электрода до ЗУ  и расположение потенциального электрода

    5. и т.д.

    Ужастно. Бегло пробежался по интернету, все завалено подобными дилетантскими статейками.

      Комментарии:

    #11 написал: Стебасло |

    Александр,
    вот же, ничего нигде нет про эти параметры.

      Комментарии:

    #12 написал: Сергей |

    Способ, приведенный в последнем примере, не может применяться при измерении сопротивления грунта, так как при воздействии постоянного тока возникает электролиз, и сопротивление грунта многократно увеличивается. Для измерительных целей необходимо использовать переменный ток повышенной частоты (200 - 1000 Герц).

      Комментарии:

    #13 написал: Роберт |

    Надлежащее заземление в электрических сетях является одним из основных элементов безопасной передачи и использования электроэнергии. Кроме того, это также влияет на эффективность защиты от поражения электрическим током, перенапряжения и молнии. Без эффективной системы заземления можно подвергнуться риску поражения электрическим током, не говоря уже о возможном повреждении оборудования. Если ток короткого замыкания не имеет надлежащего пути для протекания, он найдет другой путь через подключенные устройства или, в крайнем случае, через человека. Измерения сопротивления заземления проводятся для проверки технического состояния установки. Для его проведения необходимы специальные инструменты и приспособления.

      Комментарии:

    #14 написал: Опытный электрик |

    Измерение сопротивления заземления проводится для проверки эффективности заземления электрической системы. Правильное заземление важно для обеспечения безопасности работы электрических устройств и защиты от перенапряжений.

    Для измерения сопротивления заземления используется мультиметр или заземлительный тестер, который позволяет измерить сопротивление между заземляющим проводником и землей. Обычно для измерения используются два метода:

    Метод трех точек

    • Подключите заземляющий проводник к измерительному прибору (мультиметру или заземлительному тестеру).
    • Установите прибор в режим измерения сопротивления.
    • Подключите зажимы прибора к заземляющему проводнику и двум точкам на поверхности земли на расстоянии 3-4 метров друг от друга.
    • Произведите измерение и зарегистрируйте результаты.

    Метод двух точек

    • Подключите заземляющий проводник к измерительному прибору.
    • Установите прибор в режим измерения сопротивления.
    • Подключите зажимы прибора к заземляющему проводнику и к точке заземления.
    • Произведите измерение и зарегистрируйте результаты.

    При выполнении измерений необходимо убедиться, что измерительный прибор имеет достаточную точность и разрешающую способность. Результаты измерений должны соответствовать требованиям нормативных документов и рекомендациям производителей электрооборудования.

    Если результаты измерений сопротивления заземления не удовлетворительны, необходимо провести дополнительные мероприятия для улучшения заземления, такие как установка дополнительных заземляющих проводников или замена имеющихся проводников на более качественные.

    Цитата: Вик
    А почему нельзя просто фазу подсоединить к заземлителю через какой-нить утюг и посмотреть падение напряжения? Недостающие омы - вот они и будут сопротивлением заземления. Что не так в таком подходе?

    Подход, описанный в вашем вопросе, не является правильным для измерения сопротивления заземления. Есть несколько причин, почему этот метод не подходит:
    • Опасность для человека. Подключение фазы к заземлению через утюг может привести к опасным электрическим ударам, поэтому такой подход может привести к серьезным травмам или даже смерти.
    • Неправильность измерения. Метод измерения, который вы описали, не обеспечивает точного измерения сопротивления заземления, так как в нем нет возможности контролировать силу тока, протекающего через заземляющий проводник. Поэтому результаты измерения с помощью утюга и фазы могут быть неточными и недостоверными.
    • Нарушение правил электробезопасности. Подключение фазы к заземлению через утюг является нарушением правил электробезопасности и может привести к пожарам, разрушению оборудования и другим негативным последствиям.

    Вместо подключения фазы к заземлению через утюг, необходимо использовать специальные измерительные приборы, которые предназначены для выполнения измерений сопротивления заземления. Эти приборы обеспечивают безопасность при работе с электрическими сетями и позволяют получить точные результаты измерений.

    Александр, Комментатор прав в некоторых аспектах, но не совсем корректен в оценке автора вопроса.

    • Сопротивления заземляющих устройств действительно измеряются только переменным напряжением, это связано с тем, что заземление должно обеспечивать электробезопасность в случае короткого замыкания на землю в системе электроснабжения.
    • Измерение проводится по стандартной четырехпроводной схеме, чтобы исключить влияние сопротивления измерительных проводов на результаты измерения. Однако, сопротивление измерительных проводов все же важно и должно быть учтено при расчетах.
    •  Использование клещей для измерения сопротивления заземления возможно, но не во всех случаях. Например, это может быть затруднено в случае, когда заземление находится на большой глубине.
    • Действительно, важным является расстояние между токовым и потенциальным электродами при измерении сопротивления заземления. Они должны быть разнесены на достаточное расстояние, чтобы исключить влияние друг на друга. Также важно учитывать расположение заземления относительно объектов, которые могут влиять на его электрические свойства.
    ПетрДля измерения сопротивления заземления применяют переменный ток частотой 50 Гц или 60 Гц, который инжектируется в заземляющий электрод. Обычно используют стандартные синусоидальные генераторы для создания этого тока.

    Чтобы измерить сопротивление заземления, используется метод четырех проводов, который позволяет уменьшить влияние сопротивления измерительных проводов на точность измерения. Катушки, которые навешивают на заземляющие электроды, имеют низкое сопротивление, чтобы они не вносили существенного вклада в общее сопротивление цепи. Обычно это сопротивление составляет несколько миллиом или микроом.

    Если нужно выполнить более точное измерение сопротивления заземления, необходимо использовать специальное оборудование, например, калибровочные катушки или точные мультиметры. В таких случаях катушки обычно разматывают полностью, чтобы уменьшить влияние индуктивности катушки на точность измерения.



     

     

     

     

     

     

      Комментарии:

    #15 написал: Сергей |

    Для проведения измерений сопротивления заземляющих устройств используются специальные измерительные устройства. Рекомендуется проводить измерения сопротивления заземления в определенных условиях и с определенными инструментами. При измерении сопротивления заземляющих устройств важно учесть такие факторы, как вид почвы, степень увлажнённости грунта, степень коррозионного разрушения конструктивных элементов заземления и другие.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.