Сопротивление повторного заземления
Повторное заземление является важнейшим элементом комплексной системы защиты от поражения электрическим током. Оно устанавливается на приемной стороне питающей линии при наличии в подводке в ней нулевого провода РЕ или РЕN.
Как правило, в качестве повторного заземления используются как естественные, так и искусственно созданные элементы. Однако сопротивление естественных заземлителей зависят от очень многих факторов (включая климатические условия), так что с течением времени оно постоянно меняет свое значение.
В связи с этим при обустройстве этого типа заземлений предпочтение отдается искусственно созданным системам, имеющим вполне конкретные показатели.
Повторное заземление коттеджа
Заземляющий провод такого устройства выводится от заземляющего контура в сторону вводного щитка с установленной в ней главной заземляющей шиной (ГЗШ).
Необходимость в повторном заземлении своими руками монтируемом на стороне потребителя, объясняется следующими причинами:
- Его наличие исключает опасные ситуации, возникающие в питающей сети при обрыве нейтрального или заземляющего провода, идущего от силовой подстанции (фото выше).
- В данном случае оно может работать как самостоятельное заземление, обеспечивающее безопасные условия эксплуатации электроустановок на стороне потребителя.
- При нем в квартире или частном доме можно обустроить электропроводку с третьей (заземляющей) жилой.
Наличие повторного заземления специально оговаривается в ПУЭ, отдельные положения которых предписывают его обязательную установку и испытание.
Обзор методик
Метод амперметра-вольтметра
Для проведения измерительных работ необходимо искусственно собрать электрическую цепь, в которой ток течет через испытуемый заземлитель и токовый электрод (его еще называют вспомогательным). Также в этой схеме задействуется потенциальный электрод, назначение которого – замер падения напряжения во время протекания электрического тока по заземлителю. Потенциальный электрод нужно расположить одинаково далеко от токового электрода и испытуемого заземлителя, в зоне с нулевым потенциалом.
Чтобы измерить сопротивление методом амперметра-вольтметра необходимо воспользоваться законом Ома. Итак, по формуле R=U/I находим сопротивление контура заземления. Такой метод хорошо подходит для измерений в частном доме. Чтобы получить нужный измерительный ток можно воспользоваться сварочным трансформатором. Также подойдут и другие виды трансформаторов, вторичная обмотка которых электрически не связана с первичной.
Использование специальных приборов
Сразу отметим, что даже для измерений в домашних условиях многофункциональный мультиметр не сильно подойдет. Чтобы измерить сопротивление контура заземления своими руками используются аналоговые приборы:
- МС-08;
- М-416;
- ИСЗ-2016;
- Ф4103-М1.
Рассмотрим, как измерить сопротивление прибором М-416. Сначала нужно убедиться, что у прибора есть питание. Проверим наличие батареек. Если их нет, нужно взять 3 элемента питания напряжением 1,5 В. В итоге получим 4,5 В. Готовый к использованию прибор нужно поставить на ровную горизонтальную поверхность. Далее калибруем прибор. Ставим его в положение «контроль» и, удерживая красную кнопку, выставляем стрелку на значении «ноль». Для измерения будем пользоваться трехзажимной схемой. Вспомогательный электрод и стержень зонда забиваем не менее чем на полметра в грунт. Подсоединяем к ним провода прибора по схеме.
Переключатель на приборе устанавливается в одно из положений «Х1». Зажимаем кнопку и крутим ручку, пока стрелка на циферблате не сравняется с о. Полученный результат необходимо умножить на ранее выбранный множитель. Это и будет искомое значение.
На видео наглядно демонстрируется, как измерить сопротивления заземления прибором:
Также могут быть использованы более современные цифровые приборы, которые намного упрощают работы по замерам, более точны и сохраняют последние результаты измерений. Например, это приборы серии MRU – MRU200, MRU120, MRU105 и др.
Работа токовыми клещами
Сопротивление контура заземления можно измерять также токовыми клещами. Их преимущество в том, что нет необходимости отключать заземляющее устройство и применять вспомогательные электроды. Таким образом, они позволяют достаточно оперативно вести контроль за заземлением. Рассмотрим принцип работы токовых клещей. Через заземляющий проводник (который в данном случае является вторичной обмоткой) протекает переменный ток под воздействием первичной обмотки трансформатора, которая находится в измерительной головке клещей. Для расчета величины сопротивления необходимо разделить значение ЭДС вторичной обмотки на величину тока, измеренную клещами.
В домашних условиях можно использовать токовые клещи С.А 6412, С.А 6415 и С.А 6410. Более подробно узнать о том, как пользоваться токоизмерительными клещами, вы можете в нашей статье!
Безэлектродный способ
Этот метод является наиболее современным и позволяет измерять сопротивление контура, не прибегая к размыканию заземляющих стержней и установке дополнительных заземляющих электродов. В связи с этим условием, метод имеет ряд дополнительных преимуществ:
- возможность производить замеры в полевых условиях, в тех местах, где невозможно применить другие методы измерения сопротивления;
- экономия времени и средств для выполнения работ.
Безэлектродный метод может применяться, если используются двое измерительных токовых клещей. Например, это могут быть современные тестеры типа Fluke 163. Клещи располагают вокруг заземляющего электрода или соединительного кабеля. Клещами при этом измеряется индуцируемое напряжение. Его амплитуда фиксируется вторыми клещами.
Тестер автоматически определяет сопротивление контура заземления для данного соединения.
Как работает тестер изоляции
Мегаомметр состоит из источника напряжения, амперметра для измерения тока и рабочих щупов.
В современных цифровых тестерах изоляции источником тока является аккумулятор. В устаревших стрелочных моделях используется ручной генератор с динамо-машиной.
У мегаомметров три выходные клеммы, к которым подключают измерительные щупы. Первая клемма – это заземление, вторая – объект или линия, а третья – экран. Обычно клеммы «земля» и «линия» находятся рядом, а клемма «экран» удалена от них.
Когда мастер тестирует сопротивление изоляции к контуру заземления, диагностические провода подключают к клеммам заземления и линии. Когда специалист тестирует сопротивление изоляции между жилами кабеля и экраном, к клемме экрана подключают третий провод.
Мегаомметр генерирует напряжение в сети, к которой подключается с помощью диагностических щупов. А встроенный в прибор амперметр измеряет силу тока. Данные напряжения и силы тока позволяют вычислить сопротивление по закону Ома: R = U/I, где R – сопротивление, U – напряжение, I – сила тока.
Формулировка закона Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.
Трехпроводной способ измерения сопротивления
При выполнении работ по этому методу исходя из требований безопасности требуется отключение автоматического выключателя в вводном щитке питания либо снятия с заземлителя РЕ-проводника.
- Проводник подключается замеряющему прибору и струбцине. На определенном удалении в землю забиваются стержни заземлителя, на которые навешиваются катушки с проводниками, концы которых подключаются.
- Контакты проводов устанавливаются в разъемы измерительного устройства, проверяется работоспособность схемы к производству замеров и определяется напряжение помехи между электродами-штырями, значение которого должно быть менее 24В.
- При большем напряжении следует изменить точки установки электродов и перепроверить эту величину. Снимаются показания с экрана устройства.
Как поверить сопротивление заземления
В целях безопасности в жилых, офисных и производственных зданиях применяются розетки с заземляющим контактом
Очень важно иметь уверенность, что этот контакт на самом деле подключен к заземляющему устройству. Убедиться в этом можно с помощью мультиметра, но для этого надо четко представлять себе схему электроснабжения
Принципы построения систем TN-S и TN-C-S и проверка наличия контакта с заземлением с помощью омметра и вольтметра.
Заземляющий контакт розетки может быть задействован в однофазных «трехпроводных» системах TN-S и TN-C-S, в которых есть отдельный провод для защитного заземления (PE). Отличаются эти системы точкой разделения защитного проводника и нулевого провода:
- в TN-S эти проводники разделены на всем своем протяжении и подключены к заземляющему устройству на трансформаторной подстанции;
- в TN-C-S проводники выходят с подстанции совместно и в какой-то точке разделяются (обычно, на вводе в здание).
Существует еще и «импровизированная трехпроводная» система — в ней защитный проводник прокладывается по квартире и подключается к нулевом проводу в ближайшем распредщите, что, в обшем, неправильно.
В «двухпроводных» однофазных сетях (системы TN-C) домашние мастера иногда подключают заземляющий контакт к нулевому проводу прямо на розетке. Так делать нельзя.
- между фазным терминалом и заземляющим контактом (при отключенном автомате защиты сети!) сопротивление будет высоким на любом пределе измерения омметра;
- между нулевым терминалом и заземляющим контактом сопротивление будет нулевым.
Все работы по измерению сопротивлений в розетке делать только при отключенном автоматическом выключателе, защищающем эту розетку.
Высокое сопротивление между фазным и заземляющим контактом (слева) и нулевое между нулевым и заземляющим (справа).
На фото между фазным и заземляющим терминалами сопротивление высокое, но не бесконечное (9+ мегаом). Это объясняется наличием в нулевом проводе токов, возникающих из-за несимметрии нагрузок по фазам, а также утечек в электропроводке из-за старения изоляции.
Также можно убедиться в наличии связи с землей, включив мультиметр в режим измерения переменного напряжения. Между защитным проводником и нулевым проводом напряжение должно быть близким к нулю. Между защитным проводником и фазным контактом вольтметр должен показать около 220 вольт.
Фазное напряжение между фазным и заземляющим контактом (слева) и практически нулевое (97 милливольт) между нулевым и заземляющим (справа).
Для этих замеров автомат отключать не надо. Обе методики работают как в системе TN-C, так и в TN-C-S. На схеме они показаны раздельно, чтобы не загромождать рисунок.
Измерение сопротивления мультиметром удобно, а полученный результат вполне нагляден. При небольших навыках выполнение замеров не составит труда.
Методики измерения
Рассмотрим, как измерить сопротивление контура заземления. Первоначальным этапом всех проверок электричества станут подготовительные работы. К ним отнесем следующие операции:
- визуальный осмотр устройств заземления на целостность;
- проверка сварочных швов;
- измерение расстояние от здания;
- осмотр крепежей;
- подтверждение отсутствия утечек тока с шин.
Проверка заземления — последовательный и несложный процесс. Чтобы провести все вышеперечисленные операции самостоятельно в домашних условиях, применяют измеритель сопротивления заземления и зануления. Все данные, которые будут получены в процессе замеров параметров заземления, должны соответствовать правилам. Все данные по заземлению регулируют нормы ПУЭ.
Рассмотрим поэтапно измерение заземления:
Проверяем напряжение. В случае его отсутствия устанавливаем группу питательных элементов (батарейки, аккумуляторы). Необходимо, чтобы они были с габаритами 1,5х3 и с правильным соотношением полярности.
Прибор необходимо взять в руки и установить на ровную горизонтальную поверхность. Необходимо строго проследить, чтобы все углы аппарата были на одном уровне.
Затем последует процедура калибровки измерительного аппарата. Находим переключатель диапазона на панели инструментов устройства. Устанавливаем его в положение “контроль”. Нажав красную кнопку, воспользовавшись вращающейся ручкой, устанавливаем стрелку табло в положение ноля. В случае измерения заземления аппаратом М416 шкала на этом этапе покажет 5 (с отклонением в «+» или «-» 0,3). Если данные не соответствуют норме, прибор необходимо отдать в ремонт.
Выбираем более удобное расположение и определяемся со схемой, по которой следует работать аппарату.
Производим расчёт. Если необходимо получить укрупненные данные, соединяем первый и второй выводы с перемычкой. Аппарат М416 переключаем в схему трех зажимов.
В случае необходимости измерений по четырехзажимной схеме, ориентируемся на порядок действий, представленный на приборе.
Вбиваем в грунтовые массы стержень зонта и электрод, выполняющий вспомогательную функцию
Важно учитывать, что минимально допустимая глубина проникновения зонда и электрода — 0,5 м.
В процессе вбивания зонда в грунт производим только плавные удары, которые позволят снизить сопротивление заземляющего контура.
Провода, идущие к заземлению необходимо тщательно очистить от различных примесей, пыльного налета и красок. Лучше всего применять для этих целей напильник, к которому с другого конца прикрепляется кабель с сечением 2,5 мм.кв.
Когда все вышеперечисленные мероприятия предприняты, определена схема, откорректировано местоположение аппарата, можно приступать к расчету.
Фиксируем переключатель на отметке “х1”, производим вращение ручки и устанавливаем стрелку на нулевое значение.
Полученное значение умножается на соответствующее число. К примеру, если рычаг указывает на отметку “х10”, умножаем значение на 10.
Результаты измерения заносятся в акт проверки заземления (его еще называют протоколом проверки заземления).
К примеру, если рычаг указывает на отметку “х10”, умножаем значение на 10.
Результаты измерения заносятся в акт проверки заземления (его еще называют протоколом проверки заземления).
Удельное сопротивление грунта.
Определяет собой удельное сопротивление грунта уровень «электропроводности» земли как проводника равный тому, насколько хорошо в такой среде будет растекаться электрический ток, который поступает от заземлителя. Сопротивление заземления тем меньшее значение будет иметь, чем у этой величины будет меньший размер.
Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — измеряемая величина, которая зависит от состава грунта, плотности и размеров прилегания его частиц друг к другу, а также температуры, влажности грунта и концентрации растворимых в нем химических веществ (щелочных и кислотных остатков, солей).
Так как точное измерение этого параметра возможно только в ходе проведения специальных геологических изыскательных работ, то применяется обычно таблица ориентировочных величин — «удельное сопротивление грунта».
Как рассчитать контур заземления: пошаговая инструкция
Проект создается в несколько этапов.
Шаг №1. Выбор материала
Металл и его профиль выбирают по вышеприведенной таблице 1.7.104. При изготовлении используют те материалы, которые имеются в наличии или проще всего приобрести в конкретной местности. Главное условие — соблюсти требуемое сечение.
Шаг №2. Определение конструкции
Здесь задаемся:
- глубиной забивки вертикальных заземлителей H;
- расстоянием между ними D;
- их количеством N.
Расчет предполагает их расположение в линию, а не треугольником, когда увеличивается зона экранирования. Но при необходимости этот вариант можно легко пересчитать.
Направление линии выбирается с учетом местных условий так, чтобы она не пересекалась с другим магистралями, например, канализацией, водопроводом, подводом газа.
Глубину забивки определяют опытным путем на одном контрольном экземпляре. Для него выкапывают ямку глубиной 0,7 метра и в нее загоняют пробный стержень.
При этом оценивают затрачиваемое усилие и особенности технологии. Если залить в ямку ведро воды и дать ее впитаться в грунт хотя бы полчаса, то забивка потребует меньших физических усилий.
Рекомендуемая длина для опытного образца обычно составляет 2-2,5 метра. Короче стержни делают только для очень плотных почв.
Расстояние между вертикальными электродами выбирают кратно их длине: это позволяет лучше учитывать коэффициенты взаимного влияния.
Количество вертикальных заземлителей определяет длину соединительной полосы с учетом участка подвода к дому, а ее характеристики тоже закладывают при расчете конструкции.
Когда конфигурация и размеры выбраны, то приступают к следующему этапу.
Шаг №3. Расчет электрического сопротивления выбранного контура
Вычисления по математическим формулам позволяют предварительно оценить собираемую конструкцию. Если она укладывается в норматив, то можно приступать к ее изготовлению. В противном случае вносятся коррективы схемы увеличением числа электродов, их заглублением или повышением расстояний.
Вначале считают сопротивление одиночных заземлителей с учетом их формы и способа заглубления.
Когда расчет выполнен и проверен, то приступают к определению специальных коэффициентов использования. Они учитывают степень экранирования и взаимного влияния электродов.
Привожу их наиболее распространенную часть таблицей.
После определения коэффициентов влияния можно приступать к общему расчету сопротивления заземляющего устройства. Привожу формулу.
Полученный результат может уложиться в нормируемые 30 Ом или быть выше. Если он не удовлетворяет требованиям ПУЭ, то потребуется что-то добавить в конструкцию или изменить размеры. После этого необходимо сделать новый расчет и добиться положительного результата.
Вычисления можно вести вручную по формулам на бумаге или воспользоваться онлайн калькулятором, приложенным ниже.
Просчитав несколько вариантов исполнения заземлительной конструкции, вы хорошо запомните ее особенности, поймете технологию сборки. А это поможет избежать ошибок и создать надежное устройство для длительной эксплуатации.
Измерение мультиметром
Этот универсальный прибор, если все делать по стандартной, официально утвержденной методике, для таких целей, как отмечено, не подходит. Мультиметр на практике используется лишь для примерной оценки состояния заземления, выявления явных обрывов, то есть отсутствия надежного контакта соответствующего проводника с грунтом. Как это правильно делать описано здесь.
Почему данный тип измерительного прибора применяется лишь в редких случаях?
- Большая погрешность измерений не дает истинного представления о реальном значении сопротивления.
- Стандартная (рекомендуемая) методика не может быть применена, так как согласно ей прибор должен подключаться к 4-м точкам, к тому же разнесенным территориально. С мультиметром это сделать невозможно.
- Официального заключения по результатам измерений таким прибором (задокументированного) не выдаст ни один специалист. Причина вполне объяснима – в нормативных актах использование мультиметра при проверке заземления не предусмотрено.
Тем не менее, есть ситуации, когда без мультиметра не обойтись. Например, на территории с довольно плотной застройкой. Это не позволяет производить измерения на больших расстояниях от здания. А согласно методике, оно должно быть в пределах 30±10 м. Подробнее, как измерить сопротивление с помощью мультиметра можно из видео:
Как подготовить мультиметр
Задача любого измерения – добиться максимальной точности показаний. Что необходимо проделать:
- подобрать «хороший» мультиметр (у друзей, соседей и так далее). Какой лучше выбрать для различных целей описывали вот в этой статье. Подразумевается достаточно новый, а не выпущенный десятилетия тому назад, неповрежденный, с максимально возможным классом точности для этого типа приборов;
- заменить элемент питания. Старая батарейка, частично разряженная, только увеличит погрешность измерения;
- произвести калибровку (если она предусмотрена для конкретной модели).
Как подготовить рабочее место
Даже если вспомогательный электрод изначально при организации заземления и был установлен, то его еще нужно найти. Тем более, если дом построен много лет назад, и территория вокруг него уже несколько раз подвергалась перепланировке, обустройству и так далее. Следовательно, его «дубликат» необходимо поставить самостоятельно.
Для измерения сопротивления подойдет любой металлический штырь (то же арматурный пруток) сечением порядка 5 мм, который вгоняется в землю минимум на 1,5 м на расстоянии 7,5±2,5 от основного. Его найти намного проще, тем более что место расположения должно быть помечено (знаком, символом на стене дома). Хотя несложно определить и визуально – к нему часто тянется по-над поверхностью металлическая проволока (шестерка или восьмерка).
Где измерять сопротивление
Между основным штырем заземления и вновь установленным (дополнительным). Схема показана на рисунке.
Результат замеров позволяет понять, насколько отвечает стержень заземления тем требованиям, которые к нему предъявляются. По сути, измеряется суммарное сопротивление его и грунта. Дело в том, что большая его часть заглублена. В процессе длительной эксплуатации металл подвергается коррозии.
- Предварительно определяется сопротивление дополнительного стержня. Его значение при оценке результата не учитывается.
- Величина R заземления должна быть Измерение мегаомметром
Принцип измерений тот же самый. Отличия лишь в некоторых моментах.
- Для получения максимально точных показаний прибор необходимо установить в строго горизонтальной плоскости. Перекос ни по одной из осей не допускается.
- Подготовка мегаомметра (измеритель сопротивления заземления) сводится к его проверке на пригодность к измерениям. Сделать это достаточно просто (пример – модель М416).
- Переключатель – в «Контроль».
- Нажимается кнопка и производится вращение рукоятки. Стрелка должна встать на отметке 5 (±0,3). Если показание иное, прибор отбраковывается.
- Как правильно подключать к клеммам измеритель сопротивления заземления провода в зависимости от схемы измерения, показано на его корпусе.
Методик измерения сопротивления заземления довольно много. Они предполагают использование различных приборов, схем, и оптимальное решение принимается для конкретного контура индивидуально. Но для самостоятельной диагностики его состояния в домашних условиях достаточно и двух описанных выше.
Если же есть сомнения в правильности определения результатов, большой погрешности и так далее, следует обратиться к профессионалам. К заземлению, учитывая, что оно – составная часть схемы эн/снабжения, пренебрежительно относиться не стоит.
Как измерить сопротивление мегаомметром
Перед началом работы ознакомьтесь с инструкцией по эксплуатации выбранной модели тестера. Дальше действуйте так:
1. Убедитесь, что прибор работает
Для этого замкните диагностические кабели «земля» и «линия» и подайте напряжение. Прибор должен показать нулевое сопротивление.
2. Выберите рабочее напряжение
Оно зависит от объекта, который вы тестируете. Для небольших приборов, бытовых кабелей переменного тока, кабелей связи подойдет напряжение 500 вольт. Электрические приборы с номинальным напряжением до 1 000 вольт тестируют с напряжением 1 000 вольт. Магистральные кабели, трансформаторы, силовые установки с номинальным напряжением более 1 000 вольт тестируют с напряжением 1 500 вольт и выше.
3. Подключите диагностические щупы
Порядок подключения зависит от объекта, который вы проверяете. Например, для проверки сопротивления между жилами кабеля щупы нужно подключить к параллельным жилам. Для проверки сопротивления между жилой и внешним экраном щупы подключают к тестируемой жиле и внешнему экрану.
4. Подайте напряжение
На аналоговых приборах для этого нужно крутить ручку динамо-машины. На цифровых мегаомметрах достаточно нажать кнопку «Пуск».
5. Зафиксируйте полученные показатели
Мегаомметры измеряют сопротивление в мегаомах. На цифровых приборах результаты измерения отображаются на дисплее, а на аналоговых – на шкале со стрелкой.
После тестирования снимите остаточный заряд с помощью переносного заземления.
