Допустимое сопротивление контура заземления

Контур защитного заземления: устройство, расчет, испытания, нормы

Допустимое сопротивление контура заземления

В соответствие с действующими техническими нормами (ПУЭ, в частности) основной элемент, обеспечивающий безопасные условия эксплуатации электроустановок – это заземляющее устройство (ЗУ).

Большинство специальных приборов защиты, устанавливаемых в цепях питания электросетей, гарантированно срабатывают лишь при его наличии.

Поэтому так важно рассмотреть вопрос, что собой представляет типовой контур заземления (ЗК) и как он работает.

Что является заземляющим контуром

Чтобы понять, что такое контурный заземлитель – следует представить его как систему, состоящую из металлических стержней, связывающих их полос и набора медных соединительных проводников. Такая сборная конструкция обеспечивает надежный контакт токопроводящего корпуса электроустановки с фактической землей (почвой).

При выяснении вопроса о том, что является заземляющими контурами, следует понимать, что основной их компонент – это одиночный электрод подходящего размера и сечения, забиваемый в грунт на определенную глубину. Для создания распределенной контурной системы согласно действующим техническим требованиям должна использоваться группа штырей, соединенных между собой металлическими полосами.

Как это работает

Чтобы всем было понятно, для чего нужны контуры заземления – рассмотрим принцип действия составной конструкции. Защитный заземляющий контур работает следующим образом:

  • За счет качественного монтажа заземляющих жил и хорошего контакта с грунтом металлическая распределенная система обеспечивает идеальные условия для стекания аварийных токов в землю.
  • Благодаря этому опасный для человека потенциал, появившийся на корпусе электрооборудования во внештатном режиме (при нарушении изоляции фазного провода, например), резко снижается.
  • Надежное стекание тока в землю обеспечивается низким переходным сопротивлением заземлителя, который является частью защитного контура.

Появление значительных по величине аварийных токов приводит к срабатыванию установленных в питающих цепях устройств защиты (как автоматов, так и предохранителей).

В результате питающая сеть полностью отключается, предотвращая возможные негативные последствия. При подключении контура заземления основное внимание уделяется созданию условий, обеспечивающих эффективный контакт как штырей, так и полос с грунтом.

Из чего состоит заземление

В состав заземляющей системы согласно ее определению (смотрите ПУЭ) входят такие обязательные элементы, как:

  1. Сам ЗК, обустраиваемый на основе металлических уголков площадью поперечного сечения не менее 100 мм квадратных или отдельных штырей диаметром порядка 20 мм.
  2. Комплект специальных проводников (медных шин), позволяющих в жилых домах заземлять электрические приборы.

Обратите внимание: Иногда как отдельный элемент рассматривается заземляющий спуск, обустраиваемый вдоль стены здания (в устройствах защиты от молний, например).

В зависимости от своего расположения относительно здания защитные конструкции могут быть внешними и внутренними. Рассмотрим как нужно обустраивать каждый из представленных видов контуров, чтобы добиться наилучших результатов.

Внешний контур

При обустройстве наружного контура заземления необходимо учитывать качество и состав грунта в месте расположения его элементов. Хозяева самостоятельно отстроенного дома обычно знают, на какой почве он стоит, и сразу могут определить, как она влияет на проводимость. В противном случае потребуется помощь специалистов по геодезии.

При самостоятельном проведении работ важно знать, что грунты бывают:

  • чисто глинистыми;
  • суглинистыми;
  • торфяными;
  • черноземными;
  • гравийными и скалистыми.

В реальных условиях в пределах домашнего участка чаще всего встречаются первые два класса почв или их разновидности (суглинок пластичный, глинистые сланцы и подобные им). Для различных типов грунтов их удельные сопротивления имеют следующие значения:

  • Глина пластичная и мягкий торф – 20-30 Ом·/метр.
  • Для суглинка с содержанием золы и пепла, а также простой садовой земли этот показатель составляет 30-40 Ом/метр.
  • Черноземные земли и глинистые сланцы, а также глина полутвердая имеют сопротивление, близкое к значениям 50-60 Ом/метр.

С точки зрения организации внешнего контура заземления эти почвы – самые подходящие, поскольку в них сопротивление растеканию имеет небольшую величину.

Грунты с большими значениями сопротивлений представлены такими видами, как:

  1. Полутвердый суглинок, иногда определяемый как смесь глины и песка, а также так называемая «влажная супесь», имеющая средний показатель 100-150 Ом/·метр.
  2. Содержащий глину гравий и влажный песок – 300-500 Ом/·метр.

А такие «жесткие» грунты, как скала, гравий и сухой песок совершенно неспособны обеспечить надежное заземление. В этих условиях принимаются специальные меры, позволяющие понизить сопротивление заземляющих контуров в месте расположения штырей.

Дополнительная информация: Они чаще всего сводятся к искусственному изменению состава почвы. Как пример – добавление в нее раствора поваренной соли.

Еще один вариант, позволяющий найти выход из сложившейся ситуации – обустройство глубинных заземлителей, достающих до слоев более «легкого» состава. Но этот подход к тому, как обустроить наружное заземление, достаточно трудоемок и обойдется недешево.

Контур заземления внутри объекта

При расчете элементов внутреннего контура заземления необходимо учитывать, что смонтированная внутри здания токопроводящая полоса должна охватывать периметр каждого из имеющихся в нем помещений. К открыто проложенной вдоль стен и вблизи от пола заземляющей шине подсоединяются все установленные в них электроустановки и приборы.

Обратите внимание: В небольших по размеру помещениях (в жилых квартирах или частных домах) вместо ЗК монтируется типовой щиток со специальной планкой. Ее принято называть главной заземляющей шиной (ГЗШ).

Заземляющая шина в распределительном шите

В этих условиях особое внимание уделяется таким составляющим, как заземляющие проводники (соединители, предназначенные для подключения бытовых приборов и ванны непосредственно к заземлению).

Отдельный контакт щитка (планка заземления) соединяется либо с обустроенным в пределах строения внутренним контуром, либо посредством длинного медного проводника – с внешней системой заземления (как это изображено на первом фото данной статьи).

Прямо от него медные шины в виде проводников отводятся в сторону различных защищаемых электроустановок и приборов.

Нередко вместо полноценного щитка применяется отдельная контактная планка «PE», оборудованная непосредственно на входе в частный дом (рейка ГЗШ приведена на фото ниже).

заземляющая шина

Техника монтажных работ

Грамотный подход к обустройству ЗК состоит в правильности выбора места под него, а также в соблюдении требований действующих нормативов в части проведения основных монтажных работ.

Выбор места под ЗК

Перед устройством контура заземления важно подобрать место для размещения его элементов.

Желательно – неподалеку от дома (его обычно рассчитывают устанавливать на удаление не более 2-х метров, что позволит выиграть на длине проводников).

Дополнительная информация: При выборе участка под заземление в первую очередь следует учесть, чтобы эта площадка располагалась на контролируемой хозяином территории.

Для этих целей подойдут такие зоны, как:

  • участок огорода (кроме грядок с картофелем);
  • палисадник или клумба;
  • парковая зона, непосредственно примыкающая к дому.

Если грунт на прилегающей к строению местности имеет высокое удельное сопротивление – допускается установка системы штырей КЗ на более удаленной дистанции.

Обратите внимание: В этом случае придется смириться с излишними расходами на приобретение медных шин.

В любом из рассмотренных случаев при выборе места под ЗК следует предусмотреть все возможные варианты его использования в будущем (пусть даже и в очень отдаленной перспективе). Это позволит избежать ненужных издержек на перенос конструкции в ситуации, когда в данной зоне потребуется разбить детскую площадку, например.

Монтаж контура заземления

В зависимости от выбранной площадки (ее формы и размеров) при монтаже ЗК могут применяться различные схемы. Штыри в нем могут располагаться как в линию, так и в виде треугольника.

Важно! Независимо от используемой схемы, количество вертикально вбиваемых заземлителей должно быть не менее трех штук.

В том случае, когда выбрана треугольная конструкция, порядок обустройства ЗК выглядит следующим образом:

  1. Сначала на этом месте размечается площадка соответствующей конфигурации со сторонами примерно 2,5-3 метра.
  2. Затем вырывается котлован с размерами чуть большими, чем это обозначено разметкой.
  3. Вырытый в земле приямок должен повторять форму равнобедренного треугольника и иметь глубину не менее полуметра (при ширине порядка 50-70 см.).
  4. После этого по углам треугольного котлована с небольшим отступлением от стенок вбиваются три стальных штыря (отрезка арматуры) на глубину не менее 2-х метров.
  5. И, в завершении все они соединятся между собой стальными полосами (делается это посредством сварки, которой в данной ситуации следует отдать предпочтение).

В результате должна получиться конструкция, похожая на приведенную ниже.

Контур заземления по схеме треугольник

Сечения проводов заземления от контура не должно быть менее 12-16 мм квадратных.

Для экономии сил и времени вырывать приямок под штыри можно не полностью. Достаточно будет выбрать землю только из канавок, в которые укладываются затем стальные соединительные полосы.

На заключительной стадии сварных работ уже готовый заземлитель присыпается составом с низким удельным сопротивлением (золой или пеплом, например).

Со временем содержащиеся в добавках соли растворятся в земле, что обеспечивает снижение сопротивления растеканию аварийного тока.

Параметры заземлителей (вертикальное расположение)

При проведении расчетов контуров заземления вертикального типа необходимо руководствоваться следующей формулой:

Приведенные в ней величины расшифровываются, как указано ниже:

R0 – величина расчетного сопротивления одиночного электрода в Омах.

Рэкв – значение удельного сопротивления почвы, уже рассмотренное ранее в главе о наружном ЗК.

L – длина отдельного электрода, входящего в состав системы заземления.

D – диаметр или соответствующий сечению размер штыря.

Т – расчетное расстояние от условного центра каждого из электродов до земной поверхности.

Для того чтобы получить требуемое значение сопротивления R0 (согласно ПУЭ оно не должно превышать 30 Ом) следует подбирать входящие в формулу переменные величины.

Обратите внимание: В случае если из-за особенностей грунта в данной местности установка вертикальных стержней невозможна – расчет величины сопротивления производится по формуле для горизонтальных заземлителей.

Перед тем как рассчитать ЗК следует учитывать, что для монтажа горизонтальной конструкции потребуется намного больше усилий и затрат по времени (а также значительных расходов медного материала). Кроме того, обустроенное таким способом заземление очень чувствительно к погодным условиям.

Именно поэтому считается, что лучше потратиться на обустройство вертикальных стержней, чем пытаться преодолеть недостатки горизонтальных заземляющих систем.

Тестирование

По завершении монтажных работ необходимо протестировать контур заземления на нормируемые показатели. Для испытания потребуются точные измерительные приборы, не всегда имеющиеся в распоряжении пользователя.

Проверка контура заземления

В отсутствие требуемого оборудования следует воспользоваться простейшими способами, один из которых описан ниже (он подходит только для частного дома).

Во-первых, нужно взять достаточно мощную нагрузку (такую как утюг, например, с потреблением порядка 2-4 кВт). Во-вторых, необходим специальный переходник с обычной розеткой на одном из концов (второй из них выполняется в виде двух отдельных проводов). Далее, один из них следует оформить в виде изолированного одиночного контакта, а на конце второй сделать толстую петлю.

После этого необходимо подсоединить полученную петлю к свободной колодке на заземляющей шине в щитке.

Одиночный изолированный контакт следует воткнуть в фазную клемму розетки, ближайшей к нему (нарушать порядок подключения концов переходника к фазе и земле ни в коем случае нельзя).

После всех этих манипуляций нагревательный прибор окажется включенным в питающую цепь через сопротивление самодельного контура заземления. Затем нужно измерить напряжение в сети посредством мультиметра при включенном утюге и без него.

Небольшая разница в показаниях двух описанных измерений означает, что изготовленный заземлитель вполне работоспособен. Если же они отличаются очень намного – контур придется доработать (увеличить количество штырей, например).

О том, как проверить наличие правильного заземления мультиметром, мы рассказывали в соответствующей статье!

Итог

Подводя итог всему сказанному, обратим внимание на рекомендации, которыми делятся опытные мастера:

  • Перед началом монтажных работ желательно подготовить чертеж будущей конструкции, который может понадобиться при дальнейшей эксплуатации. При его наличии легче восстановить в памяти схему расположения штырей.
  • Отрезки электродов допускается вбивать не только в угловых точках треугольника. Их можно располагать как в линию, так и по дуге. Главное, чтобы суммарное сопротивление растеканию тока, создаваемое всей цепочкой, не превышало 3-4-х Ом.
  • Если оно больше нормируемого значения, то систему придется доработать, добавив в нее еще пару стержней.
  • При отсутствии опыта самостоятельной проверки сопротивления заземления – лучше всего пригласить специалиста.

После ознакомления со всеми тонкостями процесса сборки и тестирования ЗК, попытаться изготовить его своими руками может каждый желающий.

по теме

Для того чтобы в совершенстве освоить процесс обустройства систем заземления специалисты советуют ознакомиться с примерами расчета ЗК, которые в большом количестве представлены в Интернете. Помимо информационных сайтов рекомендуется просмотреть видео по теме,представленные ниже:

После ознакомления с этими материалами будет понятно, как произвести расчет посредством онлайн калькулятора, а также как изготовить и проверить защитное сооружение.

Нормы «Нормы устройства сетей заземления»

Допустимое сопротивление контура заземления

Р.Н. КАРЯКИН

доктор техн. наук, профессор

НОРМЫ УСТРОЙСТВА СЕТЕЙ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

МОСКВА

Энергосервис

2002

доктор технических наук, профессор Карякин Рудольф Николаевич

Нормы относятся к заземляющим устройствам электроустановок напряжением до 1 кВ и выше. Настоящее 3-е издание Норм, являясь технологическим дополнением главы 1.

7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» Правил устройства электроустановок (ПУЭ), соответствует требованиям стандартов Международной Электротехнической Комиссии (МЭК): 60364-5-54-2001: Earthing arrangements protective conductors and equipotential bonding и 61024-1-2001: Protection of structures against fire, explosion and life hazards (Lightning Protection).

По сравнению с предыдущим 2-м изданием объем книги увеличен более чем вдвое за счет добавления новых нормативных материалов.

Книга адресована инженерам (электротехникам, электроэнергетикам, электромонтажникам, строителям), мастерам, бригадирам, техникам, рабочим-электромонтажникам, связанным с проектированием, монтажом, испытаниями, сертификацией, энергонадзором, ремонтом, реконструкцией и эксплуатацией электроустановок.

Предисловие к 3-му изданию

Настоящее 3-е издание Норм устройства сетей заземления задумано как технологическое продолжение главы 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Именно поэтому Нормы предполагают их практическое применение одновременно с ПУЭ в едином процессе создания электроустановок и молниезащиты зданий и сооружений: проектирование – заказ оборудования и материалов – монтаж – пуско-наладочные и приемочные испытания – сертификация.

По сравнению с предыдущим 2-ым изданием объем книги увеличен более чем вдвое за счет добавления дополнительных нормативных требований к сетям заземления и молниезащиты, учитывающих новые стандарты Международной Электротехнической Комиссии (МЭК):60364-5-54-2001: Earthing arrangements protective conductors and equipotential bonding и 61024-1-2001: Protection of structures against fire, explosion and life hazards (Lightning Protection).

Автор выражает благодарность инж. А.С. Ермоленко за большую помощь при подготовке 3-ей редакции рукописи к печати.

Автор

Москва

29 октября 2001 г.

Из предисловия к 1-му изданию

В отличие от известных инструктивных материалов по устройству сетей заземления и молниезащите предлагаемые Нормы соответствуют Основномуправилуустройстваэлектроустановок (см. Главу 1, п. 1.1.) и комплексу стандартов ГОСТ Р 50571 (МЭК 364), согласно которому заземление или зануление открытых проводящих частей электроустановок следует выполнять:

1) при номинальном напряжении более 50 В переменного тока или более 120 В постоянного тока – во всех электроустановках;

2) при номинальных напряжениях выше 25 В переменного тока или выше 60 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках.

Для сравнения напомним, что согласно известным инструктивным материалам заземление или зануление электроустановок выполняют:

1) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока – во всех электроустановках;

2) при номинальных напряжениях выше 42 В переменного тока и выше 110 В постоянного тока – только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных остановках.

Норма дополнены стандартными методиками расчета заземляющих и защитных проводников и современной классификацией систем заземления электроустановок напряжением до 1 кВ. Используемая в книге терминология в области устройства заземляющих сетей уточнена и дополнена в соответствии с комплексом стандартов ГОСТ Р 50571 (МЭК 364).

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность своим коллегам канд. техн. наук В.И. Солнцеву и инж. Л.К. Коноваловой за помощь при подготовке ряда параграфов.

Автор благодарит инж. А.С. Ермоленко за помощь при подготовке рукописи к печати.

Автор

Москва

1 сентября 1999 г.

ВВЕДЕНИЕ

Действующие в 2001 году Правила устройства электроустановок (ПУЭ – 6 изд.) достаточно четко регламентируют требования к защитным мерам в зависимости от значений номинальных напряжений. Согласно ПУЭ требуется выполнять заземление или зануление электроустановок:

1) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока – во всех электроустановках;

2) при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока -только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

Заземление или зануление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях до 42 В переменного тока и до 110 В постоянного тока во всех случаях, кроме взрывоопасных зон и электросварочных установок.

Рекомендации ПУЭ – 6 изд. не обеспечивают электробезопасность как в помещениях, так и на территориях размещения наружных электроустановок.

Для обеспечения электробезопасности согласно стандарту МЭК 364-4-41-1992 требуется выполнять заземление или зануление электроустановок:

1) при номинальном напряжении более 50 В переменного тока (действующее значение) или более 120 В постоянного (выпрямленного) тока – во всех электроустановках;

2) при номинальных напряжениях выше 25 В переменного тока (действующее значение) или выше 60 В выпрямленного тока – только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках.

Заземление или зануление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях до 25 В переменного тока или до 60 В выпрямленного тока во всех случаях, кроме взрывоопасных зон и электросварочных установок.

ТаблицаB.1

Нормативный документТребованияПомещения
Без повышенной опасностис повышенной опасностьюособо опасные
ПУЭ – 6 изд.Требуется выполнять заземление или занулениеПри номинальном напряжении 380 В и выше переменного или 440 В и выше постоянного токаПри номинальном напряжении выше 42 В переменного или выше 110 В постоянного тока
Не требуется выполнять заземление или занулениеПри номинальном напряжении ниже 380 В переменного или ниже 440 В постоянного токаПри номинальном напряжении до 42 В переменного или до 110 В постоянного тока во всех случаях, кроме взрывоопасных зон и электросварочных установок
Рекомендации МЭК 364-4-41 (1992)Требуется выполнять заземление или занулениеПри номинальном напряжении более 50 В переменного или более 120 В постоянного токаПри номинальном напряжении выше 25 В переменного или выше 60 В выпрямленного тока
Не требуется выполнять заземление или занулениеПри номинальном напряжении 50 В и ниже переменного или 120 В и ниже постоянного токаПри номинальном напряжении до 25 В переменного или до 60 В выпрямленного тока во всех случаях, кроме взрывоопасных зон и электросварочных установок
Не требуется защита от прямого прикосновения с помощью ограждений или оболочек, или изоляции, если электрооборудование находится в зоне действия системы уравнивания потенциаловПри номинальном напряжении, не превышающем 25 В переменного или 60 В выпрямленного токаПри номинальном напряжении, не превышающем 6 В переменного или 15 В выпрямленного тока
Не требуется защита от прямого прикосновения к сторонним проводящим частям, которые могут оказаться под напряжениемПри напряжении, не превышающем 25 В переменного или 60 В выпрямленного токаПри напряжении, не превышающем 6 В переменного или 15 В выпрямленного тока

Защита от прямого прикосновения с помощью ограждений или оболочек, или изоляции не требуется, если электрооборудование находится в зоне действия системы уравнивания потенциалов и номинальное напряжение не превышает:

– 25 В переменного тока или 60 В выпрямленного тока при условии, что оборудование нормально эксплуатируется только в сухих помещениях и мала вероятность контакта человека с частями, могущими оказаться под напряжением;

– 6 В переменного тока или 15 В выпрямленного тока во всех остальных случаях.

Численные значения нормативов стандартов МЭК 364-4-41 (1992) и ПУЭ – 6 изд. даны в таблице.

Сравнение сопоставимых нормативов ПУЭ и стандартов МЭК позволяет сделать вывод о необходимости существенного ужесточения требований к защитным мерам. В частности, в помещениях без повышенной опасности согласно стандарту МЭК 364-4-41 -1992 требуется выполнять заземление или зануление при номинальном напряжении в 7,6 раз меньшем, чем установлено требованиями ПУЭ – 6 изд.

В разработанную и утвержденную в 2002 году новую редакцию главы 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности» (ПУЭ – 7 изд.) внесены изменения, учитывающие рекомендации МЭК 364-4-41-1992.

Предлагаемые Нормы устройства сетей заземления удовлетворяют Основномуправилуустройстваэлектроустановок

Измерение сопротивления заземления, нормы сопротивления ✅

Допустимое сопротивление контура заземления

При использовании электрических приборов всегда существует риск поражения электрическим током.

Эта вероятность происходит из свойств упорядоченного потока заряженных частиц: он проходит через тот участок цепи, в котором сопротивление имеет минимальное значения.

В разное время производители приборов и комплектующих пытались бороться с этим и обезопасить человека от вредного или даже смертельного воздействия тока. Но в конечном итоге наиболее простым и надежным остается заземление.

Заземление применяется на промышленных предприятиях и в загородных домах. Особую роль оно играет в случае, когда мощность прибора превышает критические значения. Человеку достаточно получить удар силой 0.1 ампера, чтобы гарантированно погибнуть.

Также не стоит забывать, что даже исправное оборудование может служить источником опасности. Это может случиться из-за разряда молнии и по некоторым другим причинам.

Следовательно, к вопросу установки заземления стоит подходить ответственно и учитывать все нюансы.

Испытания заземления

Существует множество споров по поводу монтажа заземления и норм растекания тока по нему. Но в одном специалисты сходятся абсолютно единогласно — проверять качество установленного контура должен проверять специалист.

Эта процедура позволит быть уверенным с правильном монтаже заземления в доме и позволит обезопасить себя и близких от опасного воздействия электрического тока.

Испытания проводятся как на предприятиях, где часто работают генераторы и двигатели высокой мощности, так и в частных домах — измерение сопротивления заземления делается одним и тем же способом.

Существует две основных разновидности испытаний: приемо-сдаточные и эксплуатационные. Первые проводятся в случаях, когда установка (или участок сети) уже полностью смонтированы и готовы к непосредственному использованию.

Перед тем, как измерить сопротивление заземления, определяют, готов ли контур к поглощению токов в случае необходимости и соответствуют ли его параметры заявленным требованиям. Помимо всего прочего, необходимо регулярно контролировать, чтобы установленное заземление не теряло своих свойств с течением времени.

Для этого проводятся эксплуатационные испытания — специалист проверяет готовый участок сети, который уже используется. Для осуществления такой процедуры нужно освободить сеть от потребителей, так что весь процесс требует небольшой подготовки.

Чем измеряют заземление

Для измерения этой величины применяется омметр — прибор, который изменяет сопротивление. При этом устройств для определения сопротивления заземления должны иметь определенные характеристики.

Самая главная: очень низкая проводимость на входе. Диапазон измерений у таких приборов крайне небольшой: обычно он составляет от 1 до 1000 Ом. Точность измерения в аналоговых приборах не превышает 0.

5–1 Ом, а в цифровых — до 0.1 Ома.

Несмотря на повальное распространение китайских и европейских приборов, самым популярным остается М416, разработанный еще в СССР. Устройство имеет четыре диапазона измерения: от 0 до 10 Ом, от 0.5 до 50, от 2 до 200 и от 100 до 1000. Работает прибор от трех «пальчиковых» батареек. Несмотря на это, мобильным его назвать трудно — размеры корпуса не слишком комфортны.

Более продвинутой версией является Ф4103 — промышленный омметр с большим входным сопротивлением. Он еще менее транспортабельный, но имеет большее количество диапазонов измерения.

Большой плюс такого прибора: работа с огромным диапазоном сигналов (от постоянного и пульсирующего тока — до переменного с частотой 300 Гц).

Также порадует пользователя и диапазон рабочих температур: от –25 до 55 градусов по Цельсию.

Как нужно измерять сопротивление

Существует два документа, которые регламентируют нормы сопротивления заземления в контуре и другие показатели. Первый — ПУЭ (Правила устройства электроустановок), на которые опираются при проведении приемо-сдаточного контроля. Эксплуатационные замеры же должны соответствовать Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

В обеих сводах правил существует разделение контуров на несколько типов — их нужно учесть до того, как измерить сопротивление заземления. Они отличаются в зависимости от напряжения, которое используется в сети и разновидности цепи. Всего имеется три типа контуров:

  1. Для подстанций и пунктов распределения, в которых напряжение не превышает 1000 вольт (вне зависимости от того, используется в сети переменный ток или постоянный).
  2. Для воздушных ЛЭП (линий электропередач), которые передают ток напряжением менее 1000 вольт.
  3. Для электроустановок с таким же максимально допустимым напряжением, использующимся в промышленных или бытовых целях.

Нормы для каждого из типов

Для того, чтобы понять, какие нормативные и эксплуатационные показатели должны быть для каждого из типов:

  1. Для электрических установок. Проводить измерения сопротивления заземления нужно в непосредственной близости к подстанции. В зависимости от нагрузки, этот показатель может составлять 60, 30 или 15 Ом. Также стоит учитывать естественные заземлители — для них эти величины должны равняться 8, 4 или 2 Ома соответственно. Все три величины зависят от напряжения в сети. 60 и 8 Ом допускаются для однофазной сети в 200 вольт. 30 и 4 Ом — для трехфазной с напряжением 380 вольт. Минимальные значения (15 и 2 Ома) — для 660 вольт. В ходе эксплуатации сопротивление заземляющего контура также не должно падать ниже показателей, описанных в абзаце выше.
  2. Для пункта распределения или подстанции. Для установок с напряжением выше 100 киловольт (100 тысяч вольт) проводимость заземления при сдаче сети и при ее эксплуатации также остается неизменной и составляет 0.5 Ома. При этом обязательными требованиями при проверке являются глухой тип заземления и подключенная к нейтральному контуру. Также существуют нормы и для менее мощных установок, в которых напряжение лежит в пределах между 3 и 35 киловольт. В таком случае нужно 250 делить на расчетный ток замыкания в землю — результирующее значение будет необходимым сопротивлением в Омах. Показатель, согласно ПТЭЭП, не должен превышать 10 Ом в любом случае.
  3. Для воздушных линий электропередач. Рассчитывается в зависимости от проводимости грунта, на котором стоят опоры ЛЭП:
  • для грунта с удельным сопротивлением менее 100 Ом на метр — 10 Ом;
  • с удельным сопротивлением 100…500 Ом на метр — 15 Ом;
  • с удельным сопротивлением 500…1000 Ом на метр — 20 Ом;
  • с удельным сопротивлением 1000…5000 Ом на метр — 30 Ом.

Для ЛЭП с напряжением тока менее 1000 вольт — до 30 Ом (для опор с защитой от попадания молнии). В ином случае сопротивление должно быть 60, 30 или 15 Ом для сетей с напряжением до 660, 380 или 220 вольт соответственно.

От чего зависит сопротивление заземления

Как уже говорилось выше, у тока есть одна важная особенность — он течет по тому участку цепи, который меньше всего этому сопротивляется. Сама величина сопротивления зависит от множества факторов:

  1. Материала. Ряд материалов имеет особую (атомарную) структуру, которая подразумевает наличие большого числа свободных электронов. Если такие материалы попадают в действие любого магнитного поля или покдлючаются к источнику питания, то легко проводят электрический ток. В своем большинстве это утверждение относится к металлам. Другие материалы не имеют свободных электронов и их сопротивление току крайне высоко. Если напряжение (сила, «толкающая» электроны) ниже допустимого значения, то проводимость будет равняться нулю или крайне малым значениям. При превышении показателя произойдет пробой и образовавшийся нагар будет иметь свойства проводника. Логично, что материалом для заземления могут быть именно только представители первой группы материалов — именно она обеспечивает минимальное сопротивление.
  2. Его температуры. Темпатура определяет, насколько быстро электроны передвигаются внутри материала. Следовательно, чем ниже она у проводника, тем лучше он проводит заряд. Обратная зависимость тоже носит характер прямой пропорции — после ее повышения его сопротивление будет падать. Расчет сопротивления заземления должен производиться с учетом этого параметра.
  3. Наличия примесей. Основная часть проводников делается из меди. Старые провода изготавливаливались из алюминия, но такие решения имеют сразу несколько недостатков. К сожалению, кабеля и провода из этого материала быстрее перегреваются и плавятся, да и сопротивление промышленно добываемого алюминия ниже, чем таковое у меди. Химически чистый же металл является лучшим проводником, превосходя по проводимости даже серебро. Дело в примесях: они имеют гораздо более высокие показатели сопротивления. Этот же момент стоит учитывать при расчете заземления.

Понятное дело, что в идеале сопротивление должно быть минимальным — для этого нужно использовать медный контур большого сечения. Но дело в том, что медь быстро окисляется, да и стоимость такого решения будет крайне высокой.

Следовательно, были разработаны нормы для минимального порога заземления. Этот показатель не нужно превышать для того, чтобы в нужный момент под нагрузкой контур выполнил возложенную на него функцию и отвел заряд в землю.

Формула расчета

Формула расчета сопротивления заземления одиночного вертикального заземлителя:

где:ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м)L — протяженность заземлителя (в метрах)d — ширина заземлителя (в метрах)

T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах)

Для электролитического заземления:

Формула расчета сопротивления заземления одиночного горизонтального электрода с добавлением поправочного коэффициента:

где:

ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м);L — протяженность заземлителя (в метрах);d — ширина заземлителя (в метрах);T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах);

С — относительное содержание электролита в окружающем грунте.

Коэффициент C варьируется от 0.5 до 0.05. Со временем он уменьшается, так как электролит проникает в грунт на больший объем, при это повышая свою концентрацию. Как правило, он составляет 0.125 через 6 месяцев выщелачивания солей электрода в плотном грунте и через 0.5–1 месяц выщелачивания солей электрода в рыхлом грунте. Процесс можно ускорить путем добавления воды в электрод при монтаже.

Расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом×м) — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Итоги и выводы

Заземление — важный элемент электрической цепи, который обеспечивает защиту от коротких замыканий, поражения током или попадания молнии в один из ее участков.

Ключевым показателем здесь является сопротивление: чем оно меньше, чем больше тока «уведет» контур и тем ниже будет вероятность серьезного удара или повреждения оборудования. Сопротивление заземления регламентируется двумя документами: ПУЭ и ПТЭЭП.

Первый используется для приема только что сданного участка сети, второй — для контроля уже эксплуатируемого участка.

Нельзя пренебрегать нормами контроля, которые призваны проверить качество заземления и работу контура в условиях полной нагрузки. Процедуры производятся как непосредственно после создания цепи, так и в процессе ее использования. Частота проверок зависит от нагрузки на сети и целей, для которых используется контур.

Нормы сопроивления при этом вовсе не отличаются. Различают три типа норм: для линий электропередач, трансформаторов и электрических установок. С повышением рабочего напряжения по экспоненте возрастает максимальная величина сопротивления. Также учитывается и ряд специфических показателей (например, удельная проводимость грунта).

Исходя из нее можно получить максимальное регламентированное сопротивление.

Основными способами для увеличения эффективности работы заземлителя является использование разных конфигураций проводника. Ключевая задача заключается в том, чтобы предельно повысить площадь прямого контакта контура с землей. Для этого используется один или несколько проводников. В последнем случае их могут соединять как последовательно, так и параллельно.

Также для замера сопротивления контура заземления важно знать и поправочные коэффициенты — например, при вычислении минимально допустимого сопротивления заземления учитывается также удельное содержание материала в грунте и сопротивление повторного заземления. Для получения этого показателя нужно использовать специальное оборудование.

Сопротивление заземления молниезщиты

Допустимое сопротивление контура заземления

Принцип действия громоотвода – перехват молнии и перенаправление разряда в землю для нейтрализации. Но эффективность всей системы зависит от величины сопротивления заземления молниезащиты, то есть от способности грунта поглощать электрический ток. Параметр измеряется в Ом, должен стремиться к нулю, однако, структура почв не позволяет достичь идеального значения.

Нормы для сопротивления заземления молниезащиты

В Инструкции по устройству молниезащиты РД 34.21.122-87 регламентированы максимальные значения противодействия растеканию тока для различных категорий зданий и сооружений, с учетом удельного сопротивления грунта:

  • I и II категория – 10 Ом;
  • III категория – 20 Ом;
  • Если электропроводность превышает 500 Ом*м – 40 Ом;
  • Наружные установки – 50 Ом.

Сопротивление падает в 2-5 раз при увеличении силы тока молнии.

Качество заземления молниезащиты

Ключевой параметр – сопротивление заземления – зависит от конфигурации заземлителя и удельного сопротивления почвы. Для вычисления значения существует специальная формула. Но для готовых заземлителей задача значительно упрощается: производитель предоставляет заранее подсчитанный коэффициент, который достаточно умножить на удельное сопротивление грунта, чтобы получить искомое значение.

Удельное сопротивление для различных грунтов

Значение прежде всего зависит от влажности и состава почвы, плотности прилегания пластов, наличия кислот, солей и щелочей. Вычисляется путем проведения геологических изысканий. Это комплекс сложных мероприятий, поэтому при расчетах принято использовать справочные величины:

  • Песчаный грунт, увлажненный поземными водами – 10-60 Ом*м;
  • Песок сухой – 1500-4200 Ом*м;
  • Бетон – 40-1000 Ом*м;
  • Чернозем – 60 Ом*м;
  • Глина – 20-60 Ом*м;
  • Илистая почва – 30 Ом*м;
  • Садовая земля – 40 Ом*м;
  • Супесь – 150 Ом*м;
  • Суглинок полутвердый – 100 Ом*м;
  • Солончак – 20 Ом*м.

На практике сопротивление молниезащиты всегда будет ниже расчетного значения: при погружении электрода в землю значительно снижается удельное сопротивление из-за уплотнения и увлажнения почвы грунтовыми водами.

Требования к заземлителю

Согласно РД 34.21.122-87 для заземления необходимо не менее трех электродов вертикального типа. Расстояние между ними — как минимум в два раза больше, чем глубина погружения. Кроме того, СО 153-34.21.122-2003 требует, чтобы расстояние от стен здания до электродов было не менее 1 метра.

Уменьшение сопротивления заземления

Поскольку удельное сопротивление почвы — величина относительно постоянная, для увеличения электропроводности необходимо изменять конфигурацию заземлителя: увеличивать площадь соприкосновения электродов с грунтом. Можно удлинить проводник или создать контур заземления: несколько отдельно стоящих электродов соединяются в единую сеть. В расчет берется сумма площадей.

Современные заземлители — эффективны и просты в установке. Электроды заглубляются до 30 метров.

Благодаря этому удается значительно уменьшить общую площадь, компактно разместить заземлитель молниезащиты в условиях ограниченного пространства.

Для монтажа не нужны специальные инструменты, штыри стыкуются между собой муфтой с резьбовым соединением. Медное покрытие электродов обеспечивает защиту от коррозии, увеличивая срок службы до 100 лет!

Измерение сопротивления заземления и периодичность проверок

Производятся с помощью специальных приборов (измерительных комплексов) по заданной схеме измерений в нескольким точках смонтированного контура молниезащиты. Данные показаний заносятся в специальную форму – протокол проверки сопротивлений заземлителей и  заземляющих устройств.

Замеры производят всегда по окончании монтажа системы молниезащиты и заземления, а также после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на самих защищаемых объектах и вблизи них. Полученные данные заносят в акты (протоколы проверок), паспорта заземляющих устройств и журналы учета.

Примеры протоколов и паспортов можно посмотреть по этой ссылке.

Кроме внеочередных мероприятий существует регламент проведения измерения значений сопротивления, которые осуществляют для разных категорий зданий и сооружений с следующей периодичностью: для категории I II – 1 раз в год перед сезоном гроз, для III категории – не реже 1 раза в 3 года, для взрывоопасных объектов и производств – не реже 1 раза в год.

Важно использовать при этом приборы, поверенные должным образом, а также правильно выбрать точки измерений. Вот почему необходимо обращаться при этом в специализированные организации, которые имеют в своем распоряжении квалифицированный персонал и необходимые приборы, а также могут гарантировать вам качество работ на определенное время.

Компания “МЗК-Электро” предлагает квалифицированный монтаж заземления. Опытные специалисты проведут необходимые расчеты, подберут оптимальное по стоимости и эффективности решение для конкретного объекта. В работе используем сертифицированное оборудование от ведущих производителей. Доверьте проектирование громоотвода профессионалам – вы гарантированно получите надежную молниезащиту!

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.