Заземление — важнейшая часть любой электроустановки. От него зависит безопасность работы электрооборудования и уровень защиты людей от поражения током. Основная задача заземляющего устройства — перенаправить в землю опасный ток при поломках, некорректной работе техники или ударах молнии. Для эффективной работы заземляющей системы важно правильно рассчитать и регулярно измерять сопротивление заземления.
Рассмотрим, что входит понятие «измерение сопротивления заземления», зачем устраивают заземляющие системы и каких видов они бывают. Разберем основные методы, как замерить сопротивление заземления, и факторы, которые влияют на измерения.
Содержание
Для чего используют заземляющие системы
Заземление выполняет несколько важных функций. Основная его задача — защита людей и техники от опасных воздействий тока. Если в системе происходит короткое замыкание или утечка тока, заземление создает безопасный путь для отвода избыточного электричества в землю. Это минимизирует риск поражения человека током и снижает вероятность выхода оборудования из строя.
Заземляющие системы защищают оборудование от перенапряжений, вызванных внешними и внутренними факторами. Молнии, например, могут вызвать мощные импульсы напряжения, которые, попадая на незащищенные устройства, способны привести к серьезным повреждениям. Заземление помогает безопасно распределить и рассеять эти импульсы в земле, предотвращая разрушения оборудования и пожары.
Заземление также служит для стабилизации напряжения в электрических сетях, помогая поддерживать правильный баланс фаз и обеспечивать более устойчивую работу электроприборов. В результате снижается уровень помех в сети и повышается эффективность работы оборудования.
Виды заземления
Системы заземления могут быть естественными или искусственными. Естественное — использует уже существующие конструкции, которые постоянно расположены в земле. К ним относятся трубопроводы, арматура в железобетонных изделиях, металлоконструкции зданий и сооружений.
Искусственное заземление — это специально созданная система, которая состоит из заземлителей и проводников, рассчитанных для безопасного отвода тока в землю.
По назначению заземление делят на такие виды:
- Рабочее. Предназначено для поддержания стабильной работы электрического оборудования. В таких системах определенные токоведущие части (например, нейтрали трансформаторов или другого оборудования) соединяются с землей, чтобы отводить нежелательные токи.
- Защитное. Обеспечивает электробезопасность и защиту людей. Здесь заземлитель подключают к корпусам или конструкциям оборудования с целью предотвращения риска поражения током при замыканиях или утечках.
- Молниезащитное. Защищает здания и объекты от ударов молнии. Включает молниеотводы, заземляющие шины и токоотводы, которые направляют ток грозового разряда в землю.
При проектировании заземляющих систем также учитывают характеристики нейтрали, которые бывают глухозаземленными, эффективно заземленными или изолированными, и категорию электроустановок (до или более 1000 В). С учетом этих характеристик подбирается соответствующий тип заземления для систем постоянного и переменного тока.
Конструктивно системы заземления могут быть простыми и многоэлементными.
Измерение сопротивления контура заземления: для чего и как часто проводится
Сопротивлением заземления называют отношение напряжения на заземляющем устройстве (ЗУ) к току, который стекает с заземлителя в землю. Это основной показатель ЗУ, от которого зависит его работоспособность.
Обратите внимание: понятие «заземляющее устройство» включает в себя и заземлитель, и заземляющие проводники. Это значит, что в процессе измерений следует определить сопротивление всей цепи, составляющей ЗУ, — весь «контур заземления».
Измерять сопротивление контура заземления требуется для проверки эффективности заземляющей системы. Цель этой процедуры — убедиться, что сопротивление контура достаточно низкое для безопасного отвода тока в землю.
Процедура измерения проводится с использованием специализированных измерительных приборов. Проводить ее нужно после ввода здания или объекта в эксплуатацию. В последующем проверка заземления проводится на основании п. 2.7.9. ПТЭЭП по плану проверок на объект. Измерять сопротивление заземления следует минимум один раз в 3 года, а для электроустановок со специальными назначениями срок может сокращаться до полугода. Осмотр заземляющего контура необходимо проводить каждые полгода.
Методы измерения
Есть несколько методов. Выбор подходящего варианта зависит от типа объекта, сложности системы заземления и доступного оборудования.
Методика трехпроводного измерения
Один из самых популярных. Относится к классическим методам для оценки качества заземляющих устройств. Проводится с помощью амперметра, вольтметра и вспомогательных штырей.
Суть трехпроводного метода — в подключении измерительного прибора тремя проводами к следующим элементам:
- исследуемому заземлению (через зажим на основном заземлителе);
- потенциальному стержню;
- токовому стержню.
Перед началом измерения сопротивления ЗУ отключают от электроустановки. Затем потенциальный электрод размещают в грунте на расстоянии около 20 м от заземлителя, а токовый — на расстоянии 40 м. Дистанция между электродами может варьироваться в зависимости от размеров диагонали заземляющего контура, но важно, чтобы все элементы располагались на одной прямой линии.
Клеммы подключаются к ЗУ и обоим электродам, после чего передается ток. Вольтметром измеряют напряжение между заземлителем и потенциальным электродом, а сопротивление рассчитывают по закону Ома.
Преимущество трехпроводного метода — простота и меньшее количество проводов по сравнению с четырехпроводным методом. Однако при низком сопротивлении (меньше 5 Ом) трехпроводной метод может давать погрешность из-за влияния сопротивления проводов, поэтому его лучше использовать для объектов с сопротивлением заземления выше этого значения.
Четырехпроводный метод
Более точный. Особенно полезен при проверке объектов с низким сопротивлением заземления, так как минимизирует погрешности, которые могут возникнуть из-за дополнительного сопротивления соединительных кабелей.
Для проведения измерений по четырехпроводному методу используются четыре провода, подключаемые к следующим элементам:
- основному заземлителю (исследуемый заземляющий электрод);
- потенциальному стержню, расположенному на определенном расстоянии от заземлителя;
- токовому стержню, установленному по прямой линии с заземлителем и потенциальным стержнем;
- дополнительному зажиму, подключенному к заземлителю для подачи тестового тока, который не участвует в измерении напряжения.
Начиная измерения, ЗУ отключают от электроустановки. Потенциальный и токовый штыри размещают на расстоянии, аналогичном трехпроводному методу. К заземляющему устройству подключаются четыре провода: два — к штырям для подачи тока, два — к точкам для измерения напряжения. Таким образом, ток передается по одной паре проводов, а напряжение измеряется по другой.
Метод двух клещей
Также называется безэлектродным. Подходит для ситуаций, когда применение электродов невозможно, например, в условиях плотной застройки или на объектах, где нельзя вбивать штыри в грунт. Также используется, когда нет возможности отключить заземляющее устройство от электроустановки в процессе измерений
В основе метода лежит использование передающих и измерительных клещей. Передающие клещи возбуждают ток в заземляющем контуре с помощью электромагнитной индукции, а измерительные — фиксируют значение сопротивления на заземлителе.
Недостаток двухклещевого метода заключается в том, что его можно напрямую применять только в системах ТТ и TN с ячеистым заземлением. В стандартных системах TN потребуется временно установить перемычку между нейтралью и заземлением. А для этого при измерении необходимо отключить питание в здании, где установлена заземляющая система, из-за чего преимущество перед классическим методом теряется.
Другие методы измерения
Существуют и другие методы, но они практически не применяются из-за своей сложности, необходимости в дополнительном оборудовании, недостаточной точности результатов. К таким методам относятся: двухпроводный, компенсационный, мостовой.
Нормы сопротивления
Какое сопротивление должно быть у заземления? В идеале — нулевое, то есть никакого сопротивления при пропускании электротоков быть не должно. Но достичь идеальных значений невозможно, поэтому электрическое оборудование и устройства производятся с учетом нормированных показателей, например, 2, 4 или 30 Ом и более.
Вот ориентировочные нормы, согласно ПТЭЭП:
- Для частных домов, подключенных к одно- или трехфазной сети — до 30 Ом.
- Если локальное заземление подключено к нейтрали источника тока в системе TN — до 4 Ом.
- Для заземляющей системы, используемой для подключения молниеприемников, — до 10 Ом.
- Для генератора или трансформатора — до 2, 4 или 8 Ом при линейных напряжениях 660/380, 380/220 и 220/127 В источника трехфазного/однофазного тока.
- Для подстанции 110 кВ — до 0,5 Ом.
Эти нормы справедливы для нормальных грунтов, у которых удельное сопротивление не выше 100 Ом·м.
Факторы, влияющие на результаты измерений
Удельное сопротивление грунта
Этот параметр характеризует способность грунта проводить электрический ток. Его величина зависит от состава, влажности, температуры и плотности почвы. Например, влажная глинистая почва обладает низким удельным сопротивлением, а сухая песчаная или каменистая — более высоким.
Удельное электросопротивление (УЭС) земли оказывает значительное влияние на результаты измерений. На участках с высоким УЭС грунта минимальные показатели нормативного сопротивления заземления могут повышаться. Например, при песчаных грунтах с УЭС 500 Ом·м минимальное сопротивление заземления дома с системой TN-C-S повышается до 150 Ом.
Сезонные изменения
Сопротивление ЗУ подвержено сезонным колебаниям: зависит от влажности и температуры почвы, которые меняются в течение года. Летом, когда грунт может пересыхать, сопротивление заземления повышается, особенно в поверхностных слоях. Зимой, в условиях низких температур, замерзший грунт также увеличивает сопротивление, так как замерзшая вода теряет проводящие свойства.
Эти сезонные колебания необходимо учитывать при измерениях и проектировании заземляющих систем. Чтобы обеспечить стабильную работу заземления, рекомендуют устанавливать электроды на глубину, где изменения температуры и влажности менее значительны, то есть ниже уровня сезонного промерзания. Регулярные замеры сопротивления заземляющего устройства в разное время года помогут выявить такие изменения и принять меры для их минимизации — например, добавлением новых заземлителей или увеличением их глубины.
Требования к приборам для измерений и результатам оформления
Для выполнения измерений сопротивления заземляющих устройств применяются сертифицированные приборы, прошедшие обязательную поверку. Это подтверждает их точность и пригодность для эксплуатации в России. Поверка таких приборов проводится ежегодно.
По ГОСТ результаты измерений должны быть оформлены в виде протокола. К протоколу рекомендуется прикладывать копии свидетельств об аттестации лаборатории, которая проводила измерения, и поверке прибора.
Будьте уверены в высоком уровне безопасности электрической сети на вашем объекте — доверьте проведение измерений сопротивления и осмотр заземления профессионалам. Опытные специалисты «ЛабЭлектро» качественно и оперативно проведут все необходимые виды замеров и испытаний, а еще дадут практические советы по повышению электробезопасности вашей электроустановки. Позвоните нам — обсудим задачу.
