Замер сопротивления заземления

Заземление – один из важнейших элементов безопасности в любой электроустановке. При наличии заземляющего кабеля с минимальным сопротивлением практически полностью исключается опасность поражения человека электрическим током. Чтобы оборудование работало исправно, перед вводом его в эксплуатацию, проводится измерение сопротивления заземления, численная характеристика которого не должна превышать максимально допустимые значения по ПУЭ.

Как работает заземляющее устройство

Принцип действия заземляющего устройства основан на физических явлениях электротехники:

• К вилке прибора подходит кабель, одна из жил которого имеет минимальное сопротивление.
• Внутри электрического устройства устанавливается отводящий контакт, который соединяется с его корпусом.
• При нормальной работе оборудования, жила заземления находится в состоянии покоя.
• При случайном повреждении или сбое, ток по корпусу переходит на этот кабель, от которого уходит в землю через точку электроподключения.
• При контакте человека с проводниковой частью поверхности электрооборудования, через его тело не проходит электрический ток, так как все опасные воздействия воспринимаются заземлением.

Отводящий кабель эффективен только в том случае, если его сопротивление будет ниже, чем данный показатель для человеческого тела, так как оно также является неплохим проводником. Именно поэтому, замер сопротивления заземления является крайне важной производственной операцией при пусконаладочных работах, либо во время экспертизы установки.

Как возникает неисправность у заземляющего устройства

При эксплуатации оборудования возможно нарушение работы заземляющего кабеля. Этот дефект возникает при наличии одной из двух следующих проблем:

• Грунтовое основание, в которое помещается общий заземляющий кабель от здания, имеет собственное внутреннее сопротивление, так как является водонасыщенной средой, способной проводить ток. При смене сезонов, этот показатель может меняться, что неизменно приводит к возрастанию сопротивления на кабельной жиле. При проектировании данного элемента сети должны учитываться химические и электролитические свойства грунтов.
• Нарушение токопроводящего контакта. Происходит по причине обрыва кабеля, окисления клеммного соединения, либо нарушения спайки. Данная проблема актуальна при проведении ремонтных работ, так как 90% всех размыканий цепи происходит по причине стороннего механического воздействия.

Потеря заземляющим кабелем эксплуатационных свойств указывает на нарушение безопасности работы всего оборудования. Вследствие этого, при использовании ответственных установок на производстве, требуется постоянный технический надзор с замером сопротивления.

От чего зависит сопротивление заземления

Сопротивление заземления зависит от нескольких важных параметров, соблюдение каждого из которых важно для обеспечения безопасности человека:

• Материал жилы – медные или алюминиевые кабели имеют разные показатели сопротивления, а также токопроводящие свойства.
• Площадь сечения жилы – параметр рассчитывается, исходя из пропускной способности элемента. Зависимость определяется из закона Ома.
• Длина кабеля – данный параметр мало влияет на сопротивления, но, при движении тока по проводу, происходят неизбежные потери.
• Напряжение электроустановки.
• Способ соединения отводящего кабеля к прибору.
• Тип подключения и количество установок в одной кабельной сети.

Замер сопротивления контура заземления проводится в соответствии с правилами ПУЭ, а численный показатель данного параметра рассчитывается, исходя из всех приведённых выше критериев.

Изменение параметров заземлителей с течением времени

Как было сказано выше, в процессе измерения сопротивления контура заземления, численная величина может меняться, в зависимости от сезонности. На изменение параметров заземлителей во времени также влияют их габариты. Если участок грунта имеет небольшие габариты, напряжение в нём распределяется на всю глубину, и сопротивление корректируется десятки раз в течение года.

При использовании заземлителя с большими габаритами – от 100 м и более, количество итераций существенно снижается, и такой грунт отличается электротехнической стабильностью. Явление основано на задействовании всего объёма заземлителя для распределения тока.

Необходимость регулярных проверок

Периодичность проведения замеров контура заземления регламентируется требованиями нормативной документации – ПТЭЭП, в соответствии с которыми инспекция должна проводиться не реже, чем в указанные сроки:

• Все видимые части заземляющего кабеля должны обследоваться не реже, чем раз в полгода.
• Капитальная экспертиза с вскрытием грунтового основания осуществляется 1 раз в каждые 12 лет.
• Заземляющее устройство подвергается инспекции каждые 6 лет при напряжении на линии до 1 кВ.
• Свыше 1 кВ, проверка проводится раз в 12 лет.

Все проверки и замеры сопротивления изоляции контура заземления сопровождаются оформлением официального протокола, проводятся силами аттестованных специалистов, имеющих соответствующее удостоверение.

Методы измерения параметров заземляющих устройств

Существует множество способов измерения сопротивления контура заземления и параметров заземляющих устройств, каждый из которых проводится с помощью определённого оборудования и отличается некоторыми особенностями. Все существующие способы проведения этой процедуры подробно описываются ниже.

Применение мультиметра

Данный способ инспекции жилы заземления на практике применяется крайне редко, так как результаты не отличаются точностью, а, по окончании процедуры невозможно составить официальный отчёт. Методика может быть применена в бытовых условиях и осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом:

• В отличие от других вариантов, данная методика позволяет определить приблизительные параметры в электрической розетке дома или в другом помещении.
• Перед началом операции следует убедиться, что в силовом контуре присутствует напряжение. УЗО в ЩК или ЩЭ должен быть переведён в рабочее положение.
• Мультиметр включается и настраивается на режим замера напряжения.
• Контактные иглы устройства касаются одновременно фазного и нулевого проводников в розетке, и на экране прибора появляется показатель стандартного напряжения в сети – 220 В, с незначительными погрешностями.
• При повторном касании щупами фазного провода, но уже в сочетании с «землёй», на мультиметре также должны появиться какие-либо цифры. Это указывает на работоспособность цепи.
• Далее, прибор переводится в режим сопротивления и замеры дублируются.

Показатель можно также вычислить через закон Ома, так как сила тока в бытовой сети всегда стабильна.

Метод амперметра-вольтметра

Данный способ также реализуется на практике, исходя из закона Ома. Для замера сопротивления заземления, выполняются следующие простые шаги:

• В сети собирается дублирующий контур, состоящий из потенциального и активного электродов, участка заземлителя.
• Потенциальный электрод включается в цепь на равной дистанции от фазного стержня и заземляющего устройства таким образом, чтобы не наблюдался перекос.
• В цепи последовательно определяется напряжение и сила тока, с помощью соответствующих приборов.
• Включение происходит путём погружения стальных стержней в толщу грунта.
• На финальном этапе применяется стандартный закон Ома, из которого следует, что сопротивление прямо пропорционально напряжению и обратно пропорционально силе тока, то есть, R = U/I.

Также, как и предыдущий, данный способ является бытовым методом проверки сопротивления изоляции и заземления. Инспекция не требует специальных навыков, может проводиться в домашних условиях, при соблюдении требуемой техники безопасности.

Замер сопротивления трехпроводным методом

Является одним из наиболее часто применяемых способов инспекции проводки. Для выполнения работ, специалист собирает схему, в которой присутствуют следующие элементы:

• Как и в предыдущем методе, в цепи присутствуют токовый и потенциальный электроды, которые выполнены из металлических стержней.
• Оба стержня забиваются в грунт не ближе, чем в 15 – 20 метрах от точки проведения замера.
• Потенциальный электрод забивается между токовым и точкой, для которой проводится измерение.
• Далее, применяется стандартный метод амперметра-вольтметра при работающей силовой сети на объекте.

После применения уже упомянутой выше формулы, вычисляется относительно точный показатель сопротивления заземления.

Замер сопротивления четырехпроводным методом

В отличие от предыдущего, данный метод отличается повышенной точностью и используется при проведении профессиональной инспекции проводки надзорными органами. Суть данного способа состоит в выполнении следующих шагов:

• Аналогично описанному трёхпроводному методу, собирается схема, состоящая из потенциального и токового электродов.
• Потенциальный штырь погружается в грунт на расстоянии не менее 20 метров от заземляющей жилы.
• Токовый электрод забивается в створе с потенциальным, но с отступом от него 20 метров и более.
• Амперметром замеряется сила тока между потенциальным электродом и заземляющей жилой.
• Аналогичным образом определяется численный параметр напряжения между точкой заземления и токовым электродом с применением вольтметра.

Полученные показатели U и I подставляются в формулу для определения R, и сопротивление заземления находится математическим путём.

Компенсационный метод

Относится к профессиональным методикам, отличается повышенной точностью и возможностью протоколирования результатов, при условии применения поверенных приборов для замера сопротивления изоляции заземления. Основывается на следующих операциях:

• Для измерения используется высокоточное метрологическое оборудование.
• Оба электрода забиваются в грунт по уже привычной схеме, на расстоянии от 20 метров и более от контрольной точки.
• Расстояние между обоими электродами также составляет в пределах 20 метров.
• Оба стержня забиваются строго в створе с контрольной точкой, образуя условную прямую линию.
• Металлические вспомогательные элементы цепи сопрягаются между собой с помощью проводов и пружинных клемм.
• Источник напряжения генерирует ток, который проходит по вновь собранному контуру, вне зависимости от работоспособности испытуемой сети.
• В цепь включается временный трансформатор, на обеих обмотках которого продуцируется своё напряжение (U₁ и U₂) и сила тока (I₁ и I₂).
• Второй трансформатор из комплекта метрологического оборудования, называется изолирующим. Ток перетекает на его обмотки, в результате чего происходит падение напряжения в сети.
• Сила тока, при этом, на обоих устройствах, остаётся неизменной.
• Сопротивление заземления отображается на специальном включённом в цепь реостате. В связи с тем, что не требуется применения теоретических выкладок по определению сопротивления из закона Ома, эмпирические показатели отличаются повышенной точностью.

Такой способ в полной мере отображает картину реального состояния электропроводки на объекте. По итогам проведения обследования, надзорный орган оформляет соответствующий протокол и выдаёт рекомендации техническим службам.

Замер сопротивления заземлителя с применением токоизмерительных клещей

Для замера сопротивления заземления к метрологическому устройству подключаются 2 пары токоизмерительных клещей. Измерение производится на участке уцепи между упомянутыми ранее электродами. Клещи фиксируются на временном кабеле, подключённым между электродами и контрольной точкой.

Расстояние между клещами должно быть не менее 30 см. В грунт последовательно забиваются от 3 до 5 заземляющих потенциальных электродов, на каждом из которых определяется показатель сопротивления. При падении напряжения, по мере удаления от заземлителя, сопротивление заземления также снижается, в соответствии с законом Ома. Сила тока в цепи, при этом, остаётся неизменной.

Полученные показатели на различном удалении от точки контроля сравниваются с требованиями ПУЭ и заносятся в протокол.

Методика выполнения замера сопротивления заземлительного устройства

Для любых из перечисленных способов используется стандартная методика, которая предполагает сборку временной цепи с применением следующих элементов:

• Потенциальный электрод (вбивается на расстоянии 15 – 20 метров от контрольной точки)
• Токовый электрод (20 метров от потенциального стержня).
• Кабельная жила.
• Клеммные соединители.
• Измерительное оборудование.

Все детали последовательно соединяются в цепь, и для каждого из участков определяются показатели сопротивления.

Нормы для каждого из типов

Целью проведения испытаний является определение численного значения сопротивления контура заземления с последующим сопоставлением с нормативами, прописанными в ПУЭ:

• Около трансформатора значение для напряжения в 220 В должно быть не более 60 Ом, для 380 В – 30 Ом.
• На отводящей кабельной жиле требуемое значение сопротивления снижается до 8 и 4 Ом, соответственно.
• Если установка подключена с использованием глухозаземлённой нейтрали, то сопротивление на контуре должно быть не более 0,5 Ом.
• Для воздушных кабельных линий с напряжением ниже 1000 В, предельный параметр составляет 30 Ом.

Таким образом, в зависимости от уровня ответственности и потенциальной опасности электроустановки, меняется показатель сопротивления заземляющего кабеля.

Измерение переходного сопротивления

Для замера переходного сопротивления заземления в местах сопряжения токопроводящих жил – клеммных соединителей, спайках или зонах опрессовки, также применяется своя методика.

Как измерять переходное сопротивление

Для измерения переходного сопротивления применяются милливольтметр и амперметр. Процедура проводится путём последовательного выполнения определённых шагов:

• В непосредственной близости от контрольной точки включается амперметр, определяющий силу тока.
• На временной цепи после амперметра, при параллельном включении, устанавливается милливольтметр.
• Для получения достоверных показателях на косвенной схеме, через контактные сопряжения должен проходить минимальный ток с параметрами от 0,5 до 1 мА и напряжением от 1 до 2 В.

При измерении переходных параметров важно помнить, что стандартные тестеры не смогут дать достоверные значения, так как их минимальная цена деления не может воспринимать такие малые показатели кабельной проводки.

Как часто замеряется

Замеры контактных сопряжений дождины проводиться не реже, чем 1 раз в 6 месяцев. Частота связана с тем, что данные элементы цепи чаще всего подвержены механическим повреждениям, дефектам, окислению и размыканию.

Какая периодичность измерений

Периодичность проведения измерений сопротивления заземляющих устройств регламентируется статьями ПУЭ. Проверки подразделяются на плановые и внеочередные.

Плановые проверки

Плановые проверки описаны в ПУЭ, проводятся, вне зависимости от состояния кабельной жилы, для своевременного предотвращения внештатной ситуации. Для обеспечения должного контроля, замеры необходимо осуществлять не реже, чем описывается ниже:

• Для всех видимых частей контура – 1 раз в 6 мес.
• Для скрытых элементов сети с напряжением до 1000 В – 1 раз в 6 лет.
• То же для высоковольтных цепей свыше 1000 В – 1 раз в 12 лет.
• Визуальный контроль состояния кабельной жилы нужно проводить не реже, чем 1 раз в 12 мес.

Протокол испытаний позволяет эксплуатировать электроустановочные изделия без ограничений, до проведения следующий плановых инспекций.

Внеочередные

Проводятся при наступлении чрезвычайных ситуаций, либо при наличии подозрений на снижение работоспособности сети. Необходимо выполнять после проведения земельных работ, строительства, любого вмешательства в силовую кабельную линию.

Капитальный ремонт сопровождается повторным вводом объекта в эксплуатацию с проведением соответствующих испытаний электроустановочных изделий.

Пусковые или вводные

Являются частью пусконаладочных работ. Протоколы прикладываются к общей папке испытаний при вводе объекта или оборудования в эксплуатацию. Без проведения замеров сопротивления невозможно подписание договора на обслуживание кабельной сети или оборудования.

Данные операции также осуществляются после проведения реконструкции объекта, капитального ремонта, увеличения мощности сети, замене трансформатора.

При заморозке объекта на длительное время, перед повторным запуском оборудования, также необходимо провести контроль состояния контура заземления.

Условия проведения испытаний

При измерении сопротивления заземления необходимо в обязательном порядке обратить внимание на определённые нюансы и следовать регламентам:

• Испытание рекомендуется проводить в летние месяцы.
• Во время замеров следует выбирать сухую и солнечную погоду.
• При проведении обследования нужно обращаться только к аттестованным специалистам или в организацию, имеющую сертификат СРО с правом допуска к работам данной категории.
• Оборудование для испытаний должно пройти поверку с выдачей официальных документов установленного образца.

Главное условие испытаний – по завершении полевых работ необходимо оформить протокол для предоставления в надзорные органы. Без документов доказать легитимность испытаний и признать их состоявшимися практически невозможно.

Заключение

Измерение сопротивления заземления – это ответственная работа, периодичность проведения которой регламентируется нормативной документацией ПУЭ. При проведении обследования необходимо выбрать одну из существующих методик, а также иметь под рукой поверенное оборудование. Чаще всего, для проведения замеров, требуется сборка косвенного контура, состоящего из токового и потенциального электродов, соединённых с контрольной точкой кабельной жилой. По результатам каждого испытания составляется протокол и выдаётся заключение о состоянии электроустановки. Данный документ даёт право на дальнейшую эксплуатацию оборудования.