При пользовании электроприборами всегда есть риск поражения током. Это получается из-за свойств упорядоченного потока частиц, которые заряжена – он проходит через тот цепной участок, где сопротивление минимальное.
В разное время изготовители устройство и комплектующих элементов старались бороться с этим, а также предпринимали попытки обезопасить людей от вредоносного, а иногда и смертельного токового воздействия. Но в конец самым надежным и простым остается заземление. Его используют в дачных домах и на промышленных предприятиях.
Оно играет особую роль, если мощность прибора больше критического значения. Человеку хватит и удара с силой 0.1 А, чтобы 100% умереть. Еще не забывайте о том, что даже исправно функционирующее оборудование может стать источником опасности. Это случается из-за грозы, удара молнии и по другим причинам. Именно поэтому к измерению сопротивления заземления нужно подходить со всей ответственностью, а также принять во внимание все нюансы.
Методы измерения сопротивления заземления
Испытания заземления
Есть много споров по поводу установки заземления и норм токорастекания по нему. Но специалисты единогласны в том, что проверять качество контура должен лишь специалист. Такая процедура даст возможность быть уверенным в грамотном монтаже заземления внутри дома и даст возможность обезопасить себя и родных от вредоносного воздействия электротока.
Испытания проводят на предприятиях, так как там часто используют высокомощные двигатели и генераторы, а еще в загородных домах – измерение сопротивления производят одинаковым методом. Есть 2 главные вида испытаний – эксплуатационные или приемо-сдаточные. Вторые проводят в том случае, если устройство или сетевой участок полностью подготовлены и готовы к использованию.
До того, как измерить сопротивление заземления, нужно определить, готов ли контур к токопоглощению при необходимости и соответствуют ли его характеристики заявленным требованиям. Кроме того, нужно постоянно контролировать, чтобы заземление не утрачивало своих свойств спустя время. Для этого нужно произвести эксплуатационные испытания – мастер проверяют сетевой участок, который используется. Для осуществления процедуры следует освободить сеть от пользователей, ведь весь процесс нуждается в первичной подготовке.
Чем измерить заземление
Чтобы измерить такую величину, пользуются омметром – устройством, которое измеряет сопротивление. При этом приборы для определения сопротивления должны обладать определенными характеристиками.
Самой важной является низкий уровень проводимости на входе. Диапазон измерения у таких устройство мал – обычно он составляет 1-1000 Ом. Аналоговые приборы имеют точность измерения не больше 1 Ом, а цифровые до 0.1 Ом. Невзирая на распространенность европейских и китайских устройств, наиболее популярным является М416, который был разработан в СССР. У прибора 4 диапазона измерения – 0-10 Ом, 0.5-50 Ом, 2-200 и 100-1000 Ом. Устройство работает от 3 батареек ААА.
Невзирая на это, его трудно назвать мобильным – габариты корпуса не самые удобные. Есть и более продвинутая версия, Ф413 – промышленный омметр, имеющий высокое входное сопротивление. Он не удобен в транспортировке, но обладает огромным числом измерительных диапазонов. Большим преимуществом устройства является работа с большим диапазоном сигналов (от пульсирующего и постоянного тока до переменного с частотой 300 Гц). Еще пользователю понравится и диапазон рабочих температур в пределах -25…+55 градусов.
Как правильно измерять сопротивление
Есть 2 документа, регламентирующих нормативы сопротивления заземления внутри контура и остальные показатели. Первый – это Правила устройства электрических установок (ПУЭ), на которые опираются в процессе приемо-сдаточного контроля. А вот эксплуатационные замеры должны в полной мере соответствовать ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок пользователей). Есть разные схемы сопротивления измерения заземления. Они отличаются по напряжению, которое применяются в сети и разновидности цепи. Есть 3 типа контуров:
- Для распределительных пунктов и подстанций, где напряжение не больше 1000 В (вне зависимости от того, какой в сети ток – постоянный или переменный).
- Для линий электрических передач, т.е. ЛЭП, которые передают ток с напряжением меньше 1000 В.
- Для электрических установок с максимально допустимым напряжением, которое используется в бытовых или промышленных целях.
Поговорим о нормах.
Нормативы для каждого из видов
Чтобы разобраться, какие эксплуатационные и нормативные показатели должны быть для каждого из видов.
- Для электроустановок. Производить измерения сопротивления заземления следует как можно ближе к подстанции. В зависимости от типа нагрузки, данный показатель бывает 15, 30 или 60 Ом. Еще важно учесть и естественные заземлители – для них таких величины должны составлять 2, 4 или 8 Ом соответственно. Все 3 величины зависят от сетевого напряжения.
Итак, 8 и 60 Ом допустимы для однофазной сети в 200 В, а 4 и 30 Ом для трехфазной, где напряжение 380 В. Минимальное значение (2 и 15 Ом) для 660 В. При эксплуатации сопротивление контура заземления тоже не должно становиться ниже показателей, которые описаны выше.
- Для подстанции или распределительного пункта. Для установок, где напряжение больше 100 кВ, проводимость заземления при сетевой сдаче и ее эксплуатации тоже будет оставаться неизменной и составит 0.5 Ом. При этом очень важен при проверке глухой вид заземления и подключение к нейтральному контуру. Еще есть нормы и для не столь мощных установок, где напряжение составляет 3 и 35 кВ. В этом случае следует поделить 250 на расчетный ток замыкания в грунт – полученное значение и является необходимым сопротивлением в Ом. Согласно ПТЭЭП такой показатель не должен быть больше 10 Ом.
- Для ЛЭП. Его рассчитывает в зависимости от проводимости грунта, где стоят опоры линий электрических передач. Для земли с удельным сопротивлением меньше 100 Ом/м – 10 Ом, в пределах 100-500 Ом/м – 15 Ом, 500-1000 Ом/м – 20 Ом, а 1000-5000 Ом/м – 30 Ом.
Для линий электропередач с напряжением тока меньше 1000 В до 30 Ом (для опор, которые защищены от попадания молнии). В других случаях сопротивление должно быть 15, 30 или 60 Ом для сетей, где напряжение 220, 380 или 660 В соответственно.
От чего зависит сопротивление
Как уже было сказано ранее, у тока есть такая важная особенность – он протекает по тому цепному участку, который по минимуму сопротивляется. Сама же величина будет зависеть от огромного числа факторов.
Материал
Измерения сопротивления защитного заземления будут сильно зависеть от материала изготовления. Многие материалы имеют атомарную, т.е. особую структура, которая подразумевает наличие огромного числа свободных электронов. Если эти материалы попадают в действие любого магнитного поля или же подключаются к источнику питания, то отлично проводят ток. В основном такое утверждение относится именно к металлам. Остальные материалы не имеют свободных электронов и их токовое сопротивление очень высоко. Если же напряжение (толкающая электроны сила) ниже, чем допустимое значение, то проводимость будет равна нуля или слишком малому значению. При превышении показателя получится пробой и появившийся нага будет иметь проводниковые свойства. Естественно, что материалом для заземления могут быть лишь представители из первой группы материалов – именно она и будет обеспечивать минимальный уровень сопротивления.
Температура
Она будет определять, с какой скоростью электроны движутся внутри материала. Как итог, чем она ниже у проводника, тем лучше он проводит заряд. Обратная зависимость носит прямо пропорциональный характер – после повышения сопротивление значительно уменьшится. Расчет следует выполнять с учетом такой характеристики.
Наличие примесей
Большая часть проводников выполнена из меди. Старые кабели делали из алюминия, но у этого решения много минусов. К несчастью, провода и кабели из алюминия быстрее плавятся и перегреваются, а еще сопротивление добываемого алюминия куда ниже, нежели у меди. Химически чистый металл – лучший проводник, и по проводимости превосходит даже серебро. Все дело в примесях, потому что у них максимально высокие показатели сопротивления. Тот же момент важно учесть в процессе расчета заземления.
Естественно, что в идеале сопротивление должно быть минимальное – для этого стоит пользоваться медным контуром, у которого большое сечение. Все дело в том, что медь довольно быстро окисляется, а цена такого решения будет слишком высока. Как итог, специалисты разработали нормативы для минимального заземляющего порога. Такой показатель не стоит превышать для того, чтобы в определенный момент контур под нагрузкой выполнял все возложенные на него функции и отводили в грунт заряд.
Формулы для расчета
Формула для расчета заземляющего сопротивления вертикального одиночного заземлителя представлена на фото ниже. При этом ρ означает сопротивление земли на единицу длину (Ом*м), L – заземлительную протяженность (метр), d – ширина заземлителя (метр), Т – дистанция от поверхности грунта до центра заземлителя (метр). Ниже – формула расчета заземлительного сопротивления горизонтального одиночного электрода при добавлении поправочного коэффициент. В формуле ρ – сопротивление земли на единицу длину (Ом*м), L – заземлительную протяженность (метр), d – ширина заземлителя (метр), Т – дистанция от поверхности грунта до центра заземлителя (метр), а С – относительное содержание электролита в грунте.
При этом коэффициент С может быть в пределах 0.05-0.5. Спустя время он уменьшается, потому что электролит попадает в землю на больший объем, причем повышая концентрацию. Обычно он равен 0.125 спустя 6 месяцев выщелачивания электродных солей в плотной земле и спустя 2-4 недели выщелачивания электродных солей в рыхлой земле. Можно ускорить процесс посредством добавления воды в электрод при установке. Удельное расчетное электрическое сопротивление земли в Ом*м – характеристика, которая определяет уровень электрической проводимости грунта как проводника, т.е. как хорошо будет растекаться в этой среде ток от заземлителя. Величина измеряемая и зависит от состава почвы, плотности и габаритов прилегания частиц, температуры и влажности, а также концентрации растворимых химических веществ (кислотных, щелочных остатков и солей).
Заключение
Заземление представляет собой важнейший элемент электроцепи, который обеспечивает защиту от короткого замыкания, токового поражения или попадания молнии в один из участков. Главным показателем является сопротивление – чем оно меньше, тем больше тока «уводит» контур и ниже шанс получения серьезного удара или повреждения устройства.
Сопротивления регламентируется такими документами, как ПТЭЭП и ПУЭ. Они применяются для приема сданного сетевого участка, а другой для контроля используемого участка. Для работ потребуется специальный прибор измерения сопротивления заземления. Нельзя пренебрегать нормами контроля, призванные проверять качество заземления и функционирование контура при полной нагрузке. Процедуры проводят и непосредственно после изготовления сети, и при использовании. Частота проверок зависит от нагрузки на сеть и целей использования контуров. Нормативы сопротивления при этом совсем не отличаются. Есть 3 вида норма – для линий электрических передач, установок и трансформаторов.
При увеличении рабочего напряжения увеличится максимальная величина сопротивления. Еще учитывают и многие специфические показатели, к примеру, удельная грунтовая проводимость. По такому показателю можно получить максимальное сопротивление по регламенту. Еще для измерения стоит знать о поправочных коэффициентах – к примеру, в процессе вычисления минимально допустимого сопротивления следует учесть и удельное содержание материала в земле, а еще сопротивление повторного заземления. Для получения показателя следует пользоваться специализированным оборудованием.
