Заземление является важным элементом в различных электрических системах. Этот процесс можно описать как соединение определённого участка электрической цепи с землёй, которая служит нулевым потенциалом.
Системы заземления состоят из проводника и электрода, который помещается в землю на значительную глубину. В практике электротехники измерение сопротивления заземления обычно производится как на вновь создаваемых, так и на действующих сетях. В данной статье мы ознакомим вас с процессом проведения таких измерений.
Для обеспечения надёжной работы электрических систем необходимо периодически проверять состояние заземления и проводить измерения сопротивления. Существуют различные методы измерения, среди которых можно выделить:
- Метод «трёхколенный» (или «три точки»). Этот метод основывается на регистрации потенциала в трёх точках: двух на заземляющем устройстве и одной в удалении от него. Этот способ позволяет получить точные результаты, но требует использования специального оборудования.
- Метод «Клипа» (или «клипса»). Он предполагает измерение сопротивления заземления с помощью амперметра и вольтметра, подключённых к заземляющему элементу и земле. Этот метод прост в реализации и даёт возможность быстро получать данные.
- Метод «лунной формы» (или «метод Боди»). Этот метод заключается в использовании специальных электродов, которые располагаются в определённом порядке и позволяют производить измерения даже в сложных грунтовых условиях.
При проведении измерений важно учитывать несколько факторов, таких как влажность почвы, температура и наличие различных загрязняющих веществ, которые могут влиять на результаты. Кроме того, необходимо помнить о соблюдении техники безопасности и использования профессионального оборудования для получения точных и надёжных данных.
Правильное исполнение процесса измерения сопротивления заземления способствует уменьшению риска возникновения аварийных ситуаций и повышает общую безопасность электрических систем.
Краткое содержание статьи
Для чего необходимы измерения?
Для успешного решения перечисленных ниже задач требуется обеспечить нулевое сопротивление в контуре заземления:
- Предотвратить возникновение напряжения на корпусах оборудований и машин.
- Обеспечить стабильный опорный потенциал для электрических устройств.
- Полностью исключить статические электростатические заряды.
Тем не менее, практика показывает, что добиться идеального нуля сопротивления невозможно.
Измерения осуществляются при помощи специального прибора для определения сопротивления заземляющей шины и проводятся по установленному графику, согласованному с руководством обслуживающей организации.
Каждый заземлённый электрод, как правило, будет иметь определённое сопротивление.
Такое сопротивление может зависеть от:
- Сопротивления электрода в точке его контакта с проводящей шиной;
- Контактной площади между электродом и землёй;
- Свойств грунта, которые влияют на величину сопротивления.
Измерения сопротивления контура заземления показывают, что первичные два фактора можно учитывать при соблюдении следующих условий:
- Электрод выполнен из материи с высоким уровнем электропроводимости.
- Тело электрода тщательно очищено и установлено в грунт надежно и плотно.
Третий фактор — резистивность поверхности почвы. Он является ключевым параметром при расчёте сопротивления заземляющего контура.
Для вычисления используется формула:
R = pL / A,
где: p — удельное сопротивление грунта, L — условная глубина, A — площадь сечения.
Для обеспечения безопасности жильцов квартиры или дома все виды мощного электрооборудования должны быть оснащены заземлением:
Галерея изображений
Все устройства, работающие от электроэнергии и используемые в жилье, должны быть подключены к индивидуальным или общим системам заземления.
При соединении электроприборов с системой заземления необходимо устанавливать розетки с заземляющими контактами, которые могут быть выполнены в виде медных скоб или третьего отверстия, предназначенного для заземляющего штыря.
Кроме того, заземлению подлежат все виды холодильников, морозильников, микроволновых печей, электроплит и стиральных машин.
Подключение к заземляющей системе должно выполняться согласно инструкции, предоставленной производителем оборудования, и с использованием его рекомендованных средств.
Следует также обеспечить заземление гидромассажных ванн, поскольку в их работе применяются электроприборы.
Все сетевые машины, включая стационарные компьютеры и серверные установки, требуют безусловного заземления, так же как и электрические щиты для автоматов, УЗО и газовые котлы любых моделей.
Линии заземления должны быть выполнены по параллельной схеме, последовательное соединение с системой заземления не допускается.
Варианты заземляющих контактов
Штепсельная розетка с заземляющим контактом
Заземление кухонной бытовой техники
Подключение стиральной машины к заземляющему контуру
Устройство заземления для гидромассажной ванны
Способы заземления сетевого оборудования
Заземление напольного газового котла
Подключение линий заземления к шине
При проверке сопротивления каждая заземляющая линия должна быть тестирована отдельно. Сопротивление между заземляющим элементом и любой частью электрического оборудования, которая может оказаться под напряжением, должно быть менее 0,1 Ом.
Обзор измерительных способов
Существует несколько методов для измерения сопротивления заземляющего контура, каждый из которых точно определяет искомое значение.
Трёхточечная система измерения
Одним из самых распространённых подходов является трёхточечная схема, основанная на эффекте падения напряжения.
На графическом представлении трёхточечной системы показано, как можно аккуратно измерить сопротивление заземляющего контура.
Измерения выполняются в три основных этапа:
- Определение напряжения на электроде Э1 и зонде Э2.
- Измерение тока на электроде Э1 и зонде Э3.
- Вычисление сопротивления заземляющего электрода по формуле R = E / I.
Точность измерений при использовании этой методики зависит от расположения зонда Э3. Его рекомендуется закопать на оптимальном расстоянии за пределами области эффективного сопротивления электродов Э1 и Э2.
Измерение по технологии «62%»
Если структура грунта в месте установки заземляющего электрода однородная, метод «62%» обеспечивает надежные результаты при измерении заземления.
Схема измерения в технологии «62%» основана на принципе оптимального расстояния между электродами для достижения точного результата.
Метод подходит для систем с единственным заземляющим электрода, и его точность обусловлена тем, что рабочие зонды могут располагаться в одной плоскости по отношению к заземляющему электроду.
Расположение контрольных зондов
| Глубина 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 данного метода необходимо наличие ещё одного качественного заземления, помимо того, которое будет тестироваться. Этот подход особенно актуален в местах с высокой плотностью застройки, где сложно использовать дополнительные рабочие электроды.
Метод упрощённого измерения осуществляется по двухточечной схеме, требуя преуменьшенного количества манипуляций с оборудованием и расчетами, но не обеспечивая высокой точности.
Данный метод одновременно показывает результат измерений для двух заземляющих устройств, соединенных последовательно, что требует качественного исполнения второго заземления, чтобы не учитывать его сопротивление.
Для расчёта также измеряется сопротивление заземляющей шины, и полученные данные вычитаются из общего результата.
Точность данного метода оставляет желать лучшего по сравнению с ранее упомянутыми. Важно учитывать расстояние между заземляющим электродом и вторым заземлением, и стандартно такой метод не рекомендуется. Это скорее альтернатива для ситуаций, когда другие методы недоступны.
Точные измерения с использованием четырёх точек
Для большинства случаев самый оптимальный вариант измерения состоит в использовании четырёхточечной системы. Такое измерение доступно с помощью приборов, подобных тестеру серии 4500. Как можно догадаться из названия метода, на рабочей поверхности по линии и на равных расстояниях располагаются четыре рабочих электрода.
По четырёхточечной технологии результаты измерений оказываются наиболее точными, при этом современное оборудование позволяет выполнить работы без отключения заземляющего контура.
Генератор тока подключен к крайним электродам, создавая ток известной величины между ними. На других клеммах прибора устанавливают два рабочих электрода.
На этих клеммах фиксируется значение падения напряжения. В итоге, полученный результат измерений указывает сопротивление заземления (в Омах), и это значение отображается на экране прибора.
Приборы 4500 серии часто применяются для измерения напряжения прикосновения. Устройство с использованием специального модуля создает в грунте малое напряжение, имитируя повреждение кабеля.
Одновременно на дисплее прибора отображается ток, протекающий через цепь заземления. Эти данные умножаются на ожидаемое значение тока в земле для вычисления напряжения прикосновения.
Измерительные мероприятия для мониторинга состояния электротехнического оборудования и систем заземления осуществляются с использованием прибора типа 4500.
Например, максимальное значение тока на потенциальном поврежденном участке достигает 4000А. Если на экране прибора появляется значение 0,100, тогда напряжение прикосновения составляет 400В (4000*0,100).
Измерение с помощью устройства С.А6415 (6410, 6412, 6415)
Этот метод обладает уникальной особенностью — возможностью выполнения замеров без отключения заземляющей цепи. Также стоит учитывать важное преимущество, которое заключается в том, что для измерения общего сопротивления системы заземления можно применять метод, включающий резистивные элементы всех соединений в цепь заземления.
Работа устройства осуществляется по следующему принципу:
- В цепи с помощью особого трансформатора генерируется ток.
- Этот ток проходит через созданный контур.
- Синхронный детектор фиксирует измеряемый сигнал.
- Полученная информация преобразуется с помощью АЦП.
- Итоговые данные отображаются на ЖК-дисплее.
Прибор оснащён модулем (избирательный усилитель), который позволяет эффективно фильтровать полезный сигнал от различных помех, таких как низкочастотные и высокочастотные шумы. Концы клещей, находясь в соединенном состоянии, образуют возбуждаемый контур, охватывающий заземляющий проводник.
Руководство по измерению с помощью прибора С.А6415
Шаги, которые необходимо предпринять при использовании устройства серии С.А6415, подробно изложены в приложенной инструкции к этому инновационному прибору.
Уникальные измерительные клещи позволяют с лёгкостью и комфортом определять сопротивление заземляющего контура в различных условиях.
К примеру, может возникнуть необходимость измерить сопротивление заземляющей системы какого-то электрического устройства (например, трансформатора или электросчётчика).
- Открыть доступ к заземляющей шине, убрав защитный кожух.
- Захватить заземляющий проводник (шину или электрод) при помощи клещей.
- Выбрать режим измерения «А» (контроль тока).
Допустимое максимальное значение тока прибора равно 30А, и при превышении этой величины проводить измерения недопустимо. В таком случае необходимо снять прибор и повторить замеры в другой точке.
Процесс замеров с использованием приборов, таких как С.А6415 и 3770. Результаты фиксируются в таблице для дальнейшего сравнения при следующем техническом обслуживании.
Если значение тока на дисплее находится в допустимых пределах, можно переключить прибор в режим измерения сопротивления «?».
Показания на экране продемонстрируют общее значение сопротивления, которое включает в себя:
- электрод и заземляющую шину;
- контакт нейтрали с заземляющим электродом;
- контакты соединений, расположенные на линии между нейтралью и заземляющим электродом.
При использовании клещей нужно учитывать, что завышенные показания по сопротивлению заземления зачастую возникают из-за плохих соединений электрода с грунтом.
К высокой величине сопротивления также могут привести поврежденные токоведущие шины. Высокие значения сопротивления в точках соединений проводников также могут искажать показания устройства.
Общие рекомендации по измерению УСГ
Прежде чем устанавливать заземляющую цепь, например, для газового котла, важно выяснить, в каких условиях будет закладываться заземляющий электрод. Часто рекомендуется обращаться к существующим таблицам для определения значений «p» грунта.
Однако использование таблиц предоставляет лишь ориентировочные данные, поэтому не стоит полагаться только на них. Реальные значения сопротивления грунта могут значительно отличаться.
Пример #1: однородный грунт
Если грунт однороден, его удельное сопротивление можно измерить с помощью метода «пробного электрода».
Структура однородного грунта. В таких условиях проводить измерения и вычисления значительно проще, чем в случае многослойных грунтов.
Метод включает в себя выполнение двух этапов:
- Используют контрольный зонд длиной чуть больше глубины планируемой закладки.
- Вставляют зонд в землю строго вертикально на нужную глубину.
- Остающийся над уровнем земли конец используют для определения сопротивления растекания (Rr).
- Удельное сопротивление грунта рассчитывается по формуле p = Rr * Ψ.
Рекомендуется проводить процедуру несколько раз в различных точках, чтобы получить более точные результаты измерений сопротивления грунта.
Пример #2: многослойный грунт
В этом случае измерение удельного сопротивления выполняется методом ступенчатого зондирования. Контрольный зонд погружается на рабочую глубину постепенно, и на каждом этапе проводятся измерения удельного сопротивления. Среднее значение определяется по формуле, применяя результаты каждого конкретного замера.
Для многослойного грунта необходимо рассчитывать сопротивление отдельных слоёв, а такие вычисления требуют больше усилий.
Далее, учитывая климатические условия местности, вычисляют значения сезонных изменений. Этот достаточно сложный метод позволяет получить данные по удельному сопротивлению верхнего слоя, в то время как нижний слой считается относительно стабильным и для него происходит упрощенное измерение и вычисление.
Требования к выполнению работ
Подобные работы выполняются квалифицированным персоналом, представляющим специальные организации. Например, за эксплуатацию силовых щитков в жилых домах обычно отвечают коммунальные службы, и любые измерения в таких точках разрешаются только после обращения к ним.
Электрические цепи представляют собой опасные системы. Следует помнить, что даже в бытовых условиях, где используются напряжения менее 1000В, они могут быть смертельны для человека. Необходимо строго соблюдать меры безопасности при работе с электрическим оборудованием, которые порой могут быть незнакомы обычным гражданам.
О специфике установки заземления для ванной в городской квартире расскажет следующая статья, в которой будут изложены правила и рекомендации по проведению этих работ.
Выводы и полезное видео по теме
Проведение измерений на практике с помощью прибора:
Работы, связанные с проверкой сопротивления заземления, являются обязательными вне зависимости от сложности электрической схемы и типа объекта, где установлено или эксплуатируется электрооборудование. Многие специализированные организации предоставляют такие услуги.
Пожалуйста, оставляйте свои комментарии в указанном ниже блоке. Возможно, у вас есть простой и эффективный метод измерения сопротивления заземляющего контура, который не был упомянут в статье. Задавайте вопросы, делитесь полезной информацией и фотографиями по теме.
