Обзор методов измерения сопротивления заземляющих систем

Заземление играет ключевую роль в реализации различных электрических проектов. Этот термин обозначает подключение определенного сегмента электрической цепи к Земле.

Система заземления включает в себя проводник и электрод, который безопасно установлен в грунте. В практической электротехнике измерение сопротивления заземляющих систем проводятся как для вновь вводимых в эксплуатацию, так и для уже действующих сетей. В данной статье мы обсудим, как осуществляется эта процедура и какие методы используются.

Существует несколько основных методов измерения сопротивления заземляющих систем, среди которых можно выделить метод падения напряжения, метод Вольтметр-Амперметр, а также метод трех проводников. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор конкретного способа зависит от условий измерения и требуемой точности.

Метод падения напряжения заключается в измерении напряжения, возникающего между двумя контактами, при протекании известного тока через заземляющий электрод. Этот метод позволяет получить достаточную точность, но требует отключения заземляемой системы во время измерений.

Метод Вольтметр-Амперметр также требует подключения внешнего источника тока и измерения, но в этом случае используется более сложная схема, которая позволяет избежать отключения системы. Он подходит для профессиональных измерений в сложных условиях.

Метод трех проводников применяется для более точного измерения сопротивления в условиях, когда могут возникнуть помехи от других заземляющих систем или электроприборов. В этом методе используется три электрода, что позволяет минимизировать влияние окружающей среды на результат измерения.

После проведения измерений результаты часто фиксируются в специальной документации, что позволяет отслеживать изменения сопротивления заземляющих систем во времени и обеспечивает безопасность эксплуатации электрических установок.

Цели измерений

Достижение абсолютного нулевого сопротивления в заземляющей цепи поможет решить следующие задачи:

1. Исключить наличие напряжения на корпусах оборудования.
2. Обеспечить стабильный опорный потенциал для электроаппаратуры.
3. Полностью устранить возникновение статических токов.

Однако на практике достичь идеального нуля невозможно.

Необходимость производить замеры заключается в использовании специального оборудования для определения сопротивления заземляющей системы, а сами измерения проводятся согласно графику, согласованному с руководством обслуживающей организации.

В любом случае заземленный электрод будет иметь какое-то значение сопротивления.

Определить конкретное значение сопротивления возможно благодаря следующим факторам:

• сопротивление электрода в точке соприкосновения с проводником;
• состояние контакта между заземляющим электродом и землей;
• свойства грунта, которые могут влиять на сопротивление.

Практика показывает, что первый и второй факторы могут быть учтены условно, при следующих условиях:

1. Электрод изготовлен из высокопроводящего материала.
2. Поверхность электрода тщательно очищена и надежно закреплена в грунте.

Третьим и важнейшим фактором остаётся резистивность грунта, который представляет собой основное преграждение для измерений сопротивления системы заземления.

Рассчитать сопротивление можно по формуле:

R = pL / A,

где: p – удельное сопротивление земли, L – глубина закладки, A – площадь контакта.

Чтобы обеспечить безопасность жильцов, все устройства с высоким энергопотреблением должны быть заземлены:

Галерея изображений

Каждое энергозависимое бытовое устройство, используемое в жилых помещениях, должно быть подключено к специализированным или общим системам заземления.

Для подключения электрических приборов к системе заземления необходимо использовать розетки, оснащенные заземляющими контактами, которые могут иметь либо выступающие медные контакты, либо третье отверстие для подключения штепселя с тремя зажимами.

Все приборы, относящиеся к холодильному оборудованию (такие как холодильники, морозильные камеры, микроволновые печи, электроплиты и стиральные машины), обязаны иметь надежное заземление.

Подключение к системе заземления должно выполняться в соответствии с инструкцией, предоставленной производителем оборудования, с использованием рекомендуемых им материалов.

Заземление гидромассажной ванны также является необходимостью, поскольку в ее функционировании задействованы электрические приборы.

Все виды сетевого оборудования, от домашних ПК до серверных шкафов и электрических щитов, требуют безусловного заземления.

Все модели газовых котлов, как настенных, так и напольных, также подлежат заземлению.

Линии заземления следует прокладывать параллельно, отказавшись от последовательного подключения к системе заземления.

Варианты заземляющих контактов
Штепсельная розетка с заземляющим контактом
Заземление кухонной бытовой техники
Подключение стиральной машины к заземляющей системе
Устройство заземления для гидромассажной ванны
Метод заземления сетевого оборудования
Заземление напольного газового котла
Присоединение заземляющих линий к шине

В процессе проверки сопротивления каждая заземляющая линия исследуется отдельно. Сопротивление между заземляющим элементом и каждой ненапряженной частью электрооборудования, которая может оказаться под напряжением, должно быть меньше 0,1 Ом.

Методы измерения

Существует несколько способов определения сопротивления заземляющих контуров, каждый из которых позволяет точно измерить искомое значение.

Метод трехточечной схемы

Одним из широко используемых подходов является трехточечная схема, основанная на эффекте падения напряжения.

Схема, иллюстрирующая метод трехточечной системы, часто применяется для измерения сопротивления заземляющего контура.

Процесс измерения включает три ключевых этапа:

1. Измерение напряжения на электроде Э1 и зонда Э2.
2. Измерение тока на электроде Э1 и зонда Э3.
3. Расчет сопротивления заземляющего электрода по формуле R = E / I.

Точность измерений зависит от правильности расположения зонда Э3. Рекомендуется размещать его в грунте на оптимальном расстоянии, за пределами области эффективного сопротивления электродов Э1 и Э2.

Метод «62%»

Метод «62%», подходящий для однородных грунтовых условий, обещает хорошее качество измерений сопротивлений заземляющих контуров.

Схема метода «62%» позволяет установить оптимальное расстояние между электродами, что способствует получению достоверных результатов.

Способ эффективен для схем с единичным заземляющим электродом, и его точность обеспечивается возможностью размещения зондов в одной линии относительно электрода.

Точки установки контрольных зондов

Упрощённая двухточечная схема

Этот метод измерений предполагает наличие другого надежного заземления, помимо анализируемого. Он особенно актуален для плотных застроек, где сложно использовать дополнительные рабочие электроды.

Упрощенная методика основывается на двухточечной схеме, что требует меньших затрат времени и экипировки, однако снижается точность результатов.

Двухточечный метод позволяет одновременно измерять сопротивление для двух заземляющих устройств, соединённых последовательно. Поэтому качество второго заземления критично, чтобы избежать учета его сопротивления.

Для вычислений также определяют сопротивление заземляющей шины, которое затем вычитают из общего значения.

Этот метод менее точен по сравнению с предыдущими двумя, и расстояние между заземляющим электродом и вторым заземлением играет значимую роль. Обычно данный способ применяется лишь в исключительных ситуациях, когда другие методики недоступны.

Четырехточечные измерения

Для большинства случаев измерений сопротивления наиболее предпочтительным вариантом, помимо 2-х и 3-х точечных, является метод четырехточечной схемы. Эта технология используется в приборах, подобных тестеру серии 4500. Как видно из названия, для измерения устанавливаются четыре электрона на равном расстоянии в одной линии.

Четырехточечный метод обеспечивает наивысшую точность замеров. Он использует современное оборудование и позволяет проводить измерения без отключения заземляющего контура.

Прибор подключается к крайним электродам, через которые протекает известный ток. На других выводах устройства находятся два внутренних рабочих электрода.

На этих контактах измеряется падение напряжения. Конечный результат представляет собой значение сопротивления заземляющего электрода (в Омах), отображаемое на дисплее прибора.

Приборы серии 4500 также часто применяются для измерений напряжения прикосновения. Устройство с помощью специального модуля создает в грунте малое напряжение, имитируя повреждение кабеля.

Одновременно на дисплее отображается ток, текущий через заземляющий контур. Эти показания умножаются на предполагаемую величину тока в земле для вычисления напряжения прикосновения.

Следует регулярно контролировать состояние электротехнических систем и линий заземления с использованием измерительного прибора типа 4500.

Например, максимальный ожидаемый ток на зоне повреждения может составлять 4000А. Если на приборе показано значение 0,100, тогда напряжение прикосновения равно 400В (4000*0,100).

Измерение с использованием приборов С.А6415 (6410, 6412, 6415)

Основная особенность данного метода заключается в том, что измерения могут проводиться без остановки работы заземляющей цепи. Также стоит отметить, что измерение общего сопротивления заземления возможно посредством включения в цепь резистивных элементов всех соединений.

Примерный алгоритм работы следующий:

1. В цепи с помощью специального трансформатора генерируется ток.
2. Ток проходит по образовавшемуся контуру.
3. Измеряемый сигнал фиксируется синхронным детектором.
4. Полученный сигнал обрабатывается посредством АЦП.
5. На ЖК-дисплее отображается результат измерения.

Прибор дополнен избирательным усилителем, что позволяет качественно очищать полезный сигнал от различных помех, таких как низкочастотные и высокочастотные шумы. За счёт конструкции клещей в их соединённом состоянии формируется возбуждаемый контур, который охватывает заземляющий проводник.

Рекомендации по эксплуатации прибора С.А6415

Подробное руководство по использованию устройства серии С.А6415 можно найти в приложенной инструкции, которая сопровождает этот уникальный прибор.

Данный измерительный инструмент — клещи, что позволяет достаточно легко и быстро измерять сопротивление заземляющего контура в самых разных условиях.

К примеру, если возникает необходимость оценить сопротивление заземления какого-либо электрического модуля (например, трансформатора или электросчётчика), алгоритм будет следующим:

1. Обеспечить доступ к заземляющей шине, сняв защитный кожух.
2. Установить клещи на проводник (шину или электрод), отвечающий за заземление.
3. Поставить режим измерения «А» (измерение тока).

Прибор способен измерять ток до 30А, поэтому, если этот предел превышается, проводить измерения нельзя. В таком случае следует сменить место установки прибора и попытаться сделать замеры заново.

Процесс замеров с использованием измерителей серии С.А6415 и 3770 фиксируется в таблице для дальнейшего анализа на следующем техническом обслуживании.

Если значение тока попадает в установленный диапазон, можно переключить прибор на режим измерения сопротивления «?».

Данные, отображаемые на дисплее, покажут общее сопротивление, которое включает в себя:

• электрод и заземляющую шину;
• контакт нейтрали с заземляющим электродом;
• соединительные контакты между нейтралью и заземляющим электродом.

При работе с клещами важно помнить, что завышенные показатели сопротивления заземления часто вызваны плохим контактом заземляющего электрода с почвой.

Кроме того, причиной высокой величины сопротивления может стать разрушенная токоведущая шина. Высокие значения сопротивлений в местах соединений проводников также могут отражаться на результатах прибора.

Общие советы по измерению УСГ

Прежде чем устанавливать заземляющую цепь, например, для газового котла, важно определить, в какие типы почвы будет закладываться заземляющий электрод. Обычно для оценки значений удельного сопротивления почвы предлагается использовать специальные таблицы.

Тем не менее, данное решение предоставляет лишь схематичные данные, поэтому полагаться исключительно на них не стоит. Реальные показатели сопротивления почвы могут значительно отличаться.

Способ #1: однородный грунт

Если грунт гомогенный, его удельное сопротивление измеряют по методике «пробного электрода».

В условиях однородного грунта процесс измерения и вычисления сопротивления значительно облегчён по сравнению с множеством слоев.

Данная методика включает выполнение двух этапов:

1. Используют контрольный зонд длиной чуть больше проектируемой глубины.
2. С строго вертикальным положением погружают зонд в землю до проектной отметки.
3. Конец зонда, который остаётся над поверхностью, применяют для замера сопротивления растекания (Rr).
4. Удельное сопротивление грунта определяется по формуле p = Rr * Ψ.

Рекомендуется сделать несколько замеров в разных частях рабочей зоны для получения более точных результатов.

Способ #2: многослойный грунт

В условиях многослойного грунта измерение УСГ осуществляется методом ступенчатого зондирования. Контрольный зонд опускается до необходимой рабочей глубины поэтапно, и в каждой позиции проводятся замеры удельного сопротивления. Среднее значение УСГ вычисляется на основе результатов каждого отдельных измерения.

Для многослойных грунтов расчёт сопротивления каждого слоя требует больше усилий.

Затем, учитывая климатические условия региона, определяются значения для сезонных изменений. Такой непростой метод позволяет получить расчетные значения УСГ для верхних слоев, в то время как нижние слои в этом случае считаются устойчивыми к сезонным изменениям и их оценка происходит посредством упрощенных замеров.

Требования к проведению работ

Подобные работы выполняются только квалифицированным персоналом, который представляет специализированные компании. Эксплуатация силовых щитов в жилых домах в большинстве случаев осуществляется коммунальными службами, и любые замеры в этих местах необходимо проводить через них.

Электрические цепи являются потенциально опасными. Несмотря на то, что обычные бытовые коммуникации рассчитаны на напряжение менее 1000В, это напряжение может угрожать жизни. При обращении с электрическим оборудованием крайне важно следовать всем установленным мерам безопасности, которые зачастую неизвестны большинству людей.

С особенностями установки заземления для ванной комнаты в городской квартире можно ознакомиться в следующем материале, где изложены правила и рекомендации по выполнению этой работы.

Заключение и полезные видеоматериалы

Практическое выполнение измерений с помощью прибора:

Работы по проверке сопротивления заземления обязательны независимо от сложности электрической схемы или категории объекта, где устанавливается или уже используется электрооборудование. Многие специализированные организации могут предоставить подобные услуги.

Пожалуйста, оставляйте свои комментарии в указанной ниже секции. Возможно, у вас есть простой и эффективный способ измерения сопротивления заземляющих контуров, который не упомянут в статье. Не стесняйтесь задавать вопросы, делиться полезной информацией и фотографиями по данной теме.

Видео:

Замер сопротивления контура заземления.