Измерване на съпротивление на заземяване: преглед на методи за практически измервания

Заземяването се използва в реализацията на различни проекти на електрически системи. Самото понятие “заземяване” схематично се разглежда като свързване на участък от електрическа верига с потенциала на земята.

Заземителният контур съдържа проводник и електрод, внедрен дълбоко в почвата. Традиционно действие в електротехническата практика е измерването на съпротивлението на заземяване само на още пускани и вече експлоатирани мрежи. Ние ще разкажем как и по какъв начин се извършва това важно действие.

За какво са необходими измерванията?

Блестящо решение на изброените по-долу задачи се постига с идеално нулево съпротивление в заземителната верига:

1. Да не се допусне появата на напрежение върху корпуса на технологични машини.
2. Да се постигне ефективен опорен потенциал на електроапаратурата.
3. Да се премахнат напълно статичните токове.

Всъщност електротехническият опит показва: резултат, равен на идеална нула, е невъзможно да се получи.

Процедура за извършване на необходимите измервания с помощта на уред за определяне на съпротивлението на заземителната шина. Такива процедури се провеждат по график, който се утвърждава от ръководството на обслужващата организация.

Във всеки случай, заземеният електрод дава някакво съпротивление.

Конкретната стойност на съпротивлението се определя от:

• съпротивлението на електрода в точката на контакт с проводящата шина;
• контактната област между земния електрод и почвата;
• структурата на почвата, която дава различно съпротивление.

Практиката на измерване на съпротивлението на заземителния контур отбелязва, че първите два фактора могат напълно да се пренебрегнат, но при спазване на логични условия:

1. Заземителният електрод е направен от метал с висока електропроводимост.
2. Тялото на пръта на електрода е старателно почистено и плътно поставено в почвата.

Остава третият фактор – резистивната повърхност на почвата. Той се вижда като главна изчислителна детайл за измерванията на съпротивлението на заземителния контур.

Изчислява се чрез формулата:

R = pL / A,

където: p – специфично съпротивление на почвата, L – условно задълбочаване, А – работна площ.

За да обезопасят собствениците на къща/апартамент, с заземяване трябва да бъдат снабдени всички видове мощно домашно електрооборудване:

При тестване на съпротивлението всяка от заземяващите линии се проверява отделно. Съпротивлението между заземяващия елемент и всяка непроводяща ток част от електрооборудването, която може да попадне под напрежение, трябва да бъде по-малко от 0,1 Ом.

Преглед на измерителните методи

Съществуват няколко варианта за измерване на съпротивлението на заземяващия контур, всеки от които позволява доста точно да се определи търсената стойност.

3-точкова система за определяне

Така например, често се прилага методика на 3-точковата схема, основана на ефекта на спадане на потенциала.

Графична схема на така наречената триточкова система, която доста често се прилага, когато се изисква да се измери стойността на съпротивлението на заземяващия контур.

Измерванията се извършват на три основни стъпки:

1. Измерване на напрежение на електрод Е1 и сонда Е2.
2. Измерване на сила на тока на електрод Е1 и сонда Е3.
3. Изчисление (по формулата R = E / I) на съпротивлението на заземяващия електрод.

За тази методика точността на измерванията логически зависи от мястото на инсталация на сонда Е3. Препоръчва се тя да се внедрява в почвата на разстояние – оптимално извън пределите на така наречената област ЕСЕ (ефективно съпротивление на електродите) Е1 и Е2.

Измервания по технология «62%»

Ако структурата на почвата под разположението на заземяващия електрод се отличава с еднородно съдържание, методиката «62%» за определяне на съпротивленията на контурите за заземяване обещава добра резултативност.

Схема за измервателна технология с интересното наименование «62%». Обаче наименованието е взето от оптималната стойност на отстоянието между електродите, при която се получава приемлив резултат.

Методът е приложим за схеми с единствен заземяващ електрод. Точността на показанията тук се дължи на възможността за разполагане на работните сонди на праволинеен участък, спрямо заземяващия електрод.

Точки за инсталиране на контролните сонди

Опростен двуточков метод

Прилагането на този метод за измерване изисква наличието на още едно качествено заземяване, освен това, което ще бъде подложено на изследване. Методиката е приложима за гъсто населени територии, където често няма възможност широко да се борави с помощни работни електроди.

Опростената методика за измерване се извършва по двуточкова схема. При такава технология се изискват по-малко манипулации с оборудването и изчисленията, но точността на изчисленията е ниска.

Методът на двуточковото измерване се отличава с това, че едновременно показва резултат за две заземяващи устройства, свързани последователно. Това обяснява и изискванията към високото качество на изпълнението на второто заземяване, за да не се отчита съпротивлението му.

За извършване на изчисленията се измерва и съпротивлението на заземяващата шина. Полученият резултат се изважда от резултатите от общите измервания.

Точността на този метод оставя да се желае повече в сравнение с двата горепосочени метода. Тук съществена роля играе разстоянието между заземяващия електрод, чието съпротивление се измерва, и второто заземяване. Стандартно тази методика не се прилага. Това е един вид алтернатива, когато не могат да се използват други методи за измерване.

Точни измервания по четири точки

За повечето варианти за измерване на съпротивления, най-оптималният метод, освен двуточковия и триточковия, се счита четириточковата технология. С такава технология за измерване разполагат уреди като тестер от серия 4500. Съдейки от наименованието на метода, на работната площадка в една линия и на равни разстояния се разполагат четири работни електрода.

По такава схема – четириточкова, се извършват най-точните измервания. Използва се съвременна апаратура и има възможност да се извършват работи без изключване на заземяващата верига.

Токовият генератор на уреда се свързва към крайните електроди, в резултат на което между тях протича ток, чиято стойност е известна. Към другите клеми на уреда са свързани двата вътрешни работни електрода.

На тези клеми присъства стойността на пада на напрежението. Крайният резултат от измерванията е съпротивлението на заземяването (в омове), чиято стойност уредът показва на дисплея.

Уредите от серия 4500 често се използват за измерване на напрежението на допир. С устройството, посредством специален модул, се генерира в земята напрежение с малка величина – симулация на повреда на кабела.

Едновременно на скалата на уреда се посочва токът, който тече по веригата на заземяването. Показанията на екрана се вземат за основа и се умножават по предполагаемата големина на тока в земята. По този начин се изчислява напрежението на допир.

Изпълнение на мерки за контрол на състоянието на електротехническото оборудване и заземителните линии. За работата се използва измервателен уред тип 4500.

Например, максималната стойност на очаквания ток в участъка на повредата е 4000А. На екрана на уреда се отбелязва стойност 0,100. Тогава стойността на напрежението на допир ще бъде 400V (4000*0,100).

Измерване с уред С.А6415 (6410, 6412, 6415)

Уникалността на този метод е възможността за извършване на измервания без изключване на заземителната верига. Също така тук следва да се подчертае предимството, когато измерването на общото съпротивление на заземителното устройство е допустимо чрез метода на включване във веригата на заземяване на резистивната съставка на всички съединения.

Принципът на работа е приблизително следният:

1. Със специален трансформатор във веригата се създава ток.
2. Токът тече в образувания контур.
3. С помощта на синхронен детектор се регистрира измерваният сигнал.
4. Полученият сигнал се преобразува от АЦП.
5. Резултатът се извежда на LCD дисплея.

Устройството е оборудвано с модул (избирателен усилвател), благодарение на който полезният сигнал ефективно се очиства от различен вид смущения – нискочестотни и високочестотни шумове. С краката на клещите в тяхното съединено състояние се образува възбуден контур, обхващащ проводника на заземяването.

Инструкция за измерване с уред С.А6415

Последователността на действията при работа с уреда от серия C.A6415 разбираемо се описва в инструкцията, приложена към това уникално устройство.

Уникален измервателен уред – клещи, благодарение на които относително просто и лесно може да се измери съпротивлението на земния контур в различни условия.

Например, има необходимост да се проведат измервания на съпротивлението на заземяването на някакъв електрически модул (трансформатор, електромер и т.н.).

Последователност на действията:

1. Отворете достъпа до заземителната шина, като свалите защитния кожух.
2. Хванете с клещите проводника (шината или директно електрода) на заземяването.
3. Изберете режим на измерване «A» (измерване на ток).

Максималната стойност на тока на уреда е 30A, следователно в случай на превишаване на тази цифра не може да се извършва измерване. Следва да се свали уредът и да се повтори опитът за измерване в друга точка.

Процесът на извършване на измервания с помощта на измервателни устройства тип C.A6415 и 3770. Резултатите от измерванията се фиксират в таблица и се сравняват при следващото ТО.

Когато получената на скалата стойност на тока попада в допустимия диапазон, можете да продължите работата, като превключите уреда за измерване на съпротивление «?».

Показаният на дисплея резултат ще покаже общата стойност на съпротивлението, включително:

• електрода и заземителната шина;
• контакта на неутралата със заземителния електрод;
• контакта на съединенията по линията между неутралата и заземителния електрод.

Когато работите с клещи, трябва да имате предвид: завишените показания на уреда за съпротивлението на заземяването обикновено се дължат на лош контакт на заземителния електрод с почвата.

Също така причина за високо съпротивление може да бъде скъсана тоководеща шина. Високите стойности на съпротивленията в точките на свързване (съединяване) на проводниците също могат да повлияят на показанията на уреда.

Общи препоръки за измерване на УСГ

Преди да изградите заземителна верига, например за газов котел, трябва да получите точни сведения за това, в какви почви ще бъде положен заземителният електрод. Често за определяне на стойностите “p” на почвата се предлага да се използват съществуващите таблици.

Този вариант с таблици обаче дава само ориентировъчни данни. Затова не трябва да разчитате на тях. Истинските стойности на съпротивлението на почвата могат да се различават многократно.

Вариант #1: еднослойна почва

Ако почвата има еднороден състав, нейното специфично съпротивление се измерва по метода на «пробния електрод».

Структура на еднородна почва. При такива условия да се измери и изчисли съпротивлението е значително по-лесно, отколкото да се извърши същата работа върху многослойни почви.

Методът предполага изпълнението на определена процедура на два етапа:

1. Взема се пръчковидна контролна сонда с дължина, малко по-голяма от дълбочината на проектната закладка.
2. Сондата се потапя в земята строго вертикално на дълбочината на проектната закладка.
3. Останалият над повърхността на земята край се използва за измерване на съпротивлението на разтичане (Rr).
4. Специфичното съпротивление на почвата (ССП) се определя по формулата p = Rr * Ψ.

Желателно е процедурата да се изпълни няколко пъти в различни точки на работната площадка. Алтернативните измервания помагат за постигането на точни резултати от измерванията на съпротивлението на почвата.

Вариант #2: многослойна почва

При такава ситуация измерването на ССП се извършва по метода на стъпалното сондиране. Тоест контролната сонда се потапя стъпаловидно до работната дълбочина и при всяко стъпало се извършват измервания на специфичното съпротивление. Изчисленията на средното ССП се извършват с помощта на формули за всяко отделно измерване.

Многослойна почва. При такива условия се налага да се изчислява съпротивлението на всеки отделен слой. Изчисленията за многослойни почви изискват повече работа.

След това, въз основа на климатичните особености на местността, се намират стойностите за сезонните изменения. По този (доста сложен) начин се получават изчислителните стойности на ССП за горните слоеве. По-долните слоеве се разглеждат като неподложени на сезонни изменения и затова изчислението за тях се ограничава до донякъде опростено измерване и изчисляване.

Изисквания към изпълнението на работите

Работи от подобен характер, разбира се, се извършват от квалифициран персонал, представляващ специализирани организации. Така например за експлоатацията на разпределителните табла в жилищните сгради обикновено отговарят комуналните служби. Извършването на каквито и да е измервания в тези точки е разрешено само след обръщение към тези служби.

Електрическите вериги спадат към опасните системи. Въпреки че комуникациите в битовия сектор са проектирани за напрежение под 1000 V, това напрежение е смъртоносно за човека. Необходимо е да се спазват всички необходими мерки за безопасност при работа с електрическо оборудване. Обикновеният човек често просто не познава тези мерки.

С особеностите на изграждането на заземяване за вана в градски апартамент ще Ви запознае следващата статия, която съдържа правила и указания за извършване на работата.

Изводи и полезно видео по темата

Извършване на измервания на практика с помощта на уреда:

Извършването на работи, свързани с проверка на съпротивлението на заземяването, е задължително, независимо от сложността на електрическата схема и категорията на обекта, където се монтира или е монтирано и се експлоатира електрическото оборудване. Много специализирани организации са готови да предоставят такива услуги.

Моля, оставяйте коментари в блока по-долу. Не е изключено да знаете прост и ефективен начин за измерване на съпротивлението на заземителните контури, който не е описан в статията. Задавайте въпроси, споделяйте полезна информация и снимки по темата.