Как измеряется сопротивление контура заземления

Эксплуатация любых электрических приборов связана с определенными рисками поражения электротоком. Это объясняется упорядоченностью потока двигающихся заряженных частиц. Частицы способны проходить через те участки электрической цепи, где сопротивление минимально. Самым эффективным решением проблемы электробезопасности является заземление. Степень защиты при помощи заземления полностью определяется величиной его сопротивления, на которое в свою очередь влияют множество других факторов.

Эксплуатация любых электрических приборов связана с определенными рисками поражения электротоком. Это объясняется упорядоченностью потока двигающихся заряженных частиц. Частицы способны проходить через те участки электрической цепи, где сопротивление минимально. Самым эффективным решением проблемы электробезопасности является заземление. Степень защиты при помощи заземления полностью определяется величиной его сопротивления, на которое в свою очередь влияют множество других факторов.

Таким образом, для безопасного пользования ресурсом электроэнергии важно не только правильно смонтировать электроприбор, но и соблюдать все требования нормативной документации. Как составной компонент защиты электрооборудования система заземления нуждается в периодическом контроле общего технического состояния.

Испытания заземления: способы и результаты

Для безопасного и эффективного функционирования системы заземления необходимо периодически проверять эту систему на соответствие нормам распределения тока. Процедуру проводят исключительно профильные работники с целью подтверждения/обеспечения правильной установки заземления на объекте или выявления возможных утечек тока. Испытательные мероприятия проводятся как в частных домах, так и на предприятиях, чья деятельность предполагает запуск и использование электрогенераторов, а также двигательных установок с высокой мощностью.

На сегодняшний день проводятся два вида измерений:

• Приемо-сдаточные – производятся сразу же после монтажа, наладки и подключения электроустановок. Перед началом процедуры измерения определяется степень готовности контура поглощать электрический ток, а также соответствия параметров заземления установленным нормам электрозащиты.
• Периодические измерения – проводятся по истечению определенного времени с целью проверки контура заземления на предмет сохранения своих характеристик. Так, специалистами проверяются уже используемые участки электросети, при этом сеть на время освобождается от потребителей.

Приборы для измерения

Для измерения значений сопротивления используется омметр. Одной из основных характеристик прибора является предельно низкий коэффициент проводимости тока на входе. Также небольшим является и диапазон измерений: 1–1000 Oм.

Для выполнения измерений в бытовых условиях используются устройства разных моделей. Однако наибольшей популярностью пользуется М416. Прибор измеряет сопротивление в четырех диапазонах (0-10 Oм, 0,5-50 Oм, 2-200Ом, 100-1000 Oм) и функционирует от «пальчиковых» батареек.

Еще одна популярная модель омметра – Ф4103, используемая в промышленных условиях. Устройство имеет большее количество измерительных диапазонов и большее значение входного сопротивления. Преимуществом использования устройства является возможность работы с широким сигнальным диапазоном, в том числе с постоянным/пульсирующим током и переменным током, частота которого составляет 300 Гц. Этот омметр также может быть использован при температурных вариациях от -25 до 60 градусов Цельсия.

Процедура измерения

Документами, регламентирующими нормы сопротивления в контуре заземления, являются ПУЭ и ПTЭЭП. Оба документа предполагают условное разделение заземления на несколько разновидностей, которые

• Для подстанций и распределительных точек с напряжением до 1000 В;
• Для систем ЛЭП, осуществляющих передачу напряжения до 1000 В;
• Для электроустановок промышленного назначения с максимально допустимым напряжением до 1000 В.

Сопротивление и факторы влияния

Величина сопротивления зависит от следующих факторов:

• Материал. Для некоторых материалов характерна атомарная структура, из-за чего увеличивается число свободных электронов. Под воздействием магнитного поля либо при подключении к какому-либо источнику электропитания такие материалы способны проводить электроток. Самые известные из них – металлы. Когда сила тока не превышает допустимых значений, коэффициент проводимости материала будет практически нулевой. Однако при превышении этих значений возрастает вероятность возникновения пробоев, а образующийся нагар будет проявлять себя как проводник. Исходя из этого, в качестве основного материала при установке заземления допускается использование только представителей этой группы для обеспечения минимальных значений сопротивления.
• Температура. Данный показатель указывает на быстроту передвижения электронов внутри структуры материала. Проводники способны лучше проводить заряд, если температура ниже. При условии обратной зависимости – сопротивление снижается прямо пропорционально после повышения температурных показателей.
• Наличие различных примесей. Наиболее популярным материалом для изготовления проводников является медь. Однако раньше в этих целях использовался алюминий – такие провода быстро перегревались, что приводило к их плавлению. Лучшим проводником считается чистый с химической точки зрения металл. В то же время, при расчете сопротивления важно учитывать наличие примесей в металле – для них характерны, как правило, довольно высокие значения сопротивления.

Сейчас повсеместно для заземления рекомендуется использование медных контуров с большим сечением. Однако из-за высокой стоимости подобных решений были утверждены нормы, регламентирующие минимальный порог заземления, превышать который нежелательно, дабы обеспечить выполнение контуром своей функции при возрастании нагрузки, то есть отвода поступающего заряда в землю.

Расчетные формулы

Уровень сопротивления заземления внутри одиночного вертикального заземлителя рассчитывается:

• ρ — значение, указывающее на сопротивление грунта по отношению к установленной единице длины (Ом*м);
• L — длина заземлителя (измеряется в метрах);
• d — ширина заземлителя (также измеряется в метрах);
• T — значение расстояния от поверхности грунта к середине заземлителя (в метрах).

При использовании варианта электролитического заземления с одиночным горизонтальным электродом для расчета уровня сопротивления используется формула:

• ρ — коэффициент сопротивления грунта по отношению к установленной единице длины (Ом*м);
• L — длина заземлительного элемента (в метрах);
• d — ширина заземлителя (в метрах);
• T — обозначение расстояния между поверхностью грунта и серединой заземлителя (в метрах);
• С — значение содержания электролитов в составе грунта, окружающего заземлитель.

Последний из указанных значений может варьировать в интервале 0.5-0.05 и со временем уменьшаться из-за постепенного проникновения в окружающий грунт и повышения концентрации в нем.

Параметр ρ (Ом*м) указывает на степень электропроводности грунта в качестве проводника или насколько быстро электроток от заземлителя растекается в подобной среде. Следовательно, это значение является изменяемым и зависит от композиции грунта, плотности и условных размеров частиц, концентрации химических элементов в грунте, уровня влажности и температуры.

Подведем итоги

Заземление является одним из важнейших компонентов в любой электросети, обеспечивающий защиту человека от поражений электричеством, КС или молнии в случае ее попадания в какой-либо из участков цепи. Уровень сопротивления, в свою очередь, влияет на степень вероятных повреждений, полученных при ударе током: чем меньше сопротивление, тем больше тока будет отведено в землю. Это означает, что минимизируется риск получения ударов или повреждения рабочего электрооборудования.

Согласно нормам по контролю за безопасным использованием электричества в бытовых и промышленных условиях, качество и функционирование контура проверяется при его полной нагрузке. Измерение проводят профильные специалисты после сдачи цепи в эксплуатацию или периодически, в ходе ее применения. Периодичность проведения таких проверок определяется нагрузкой определенной сети и целей, для которых был создан контур.

Увеличить эффективность и качество функционирования заземления можно несколькими способами, выбор которых зависит от использованной в цепи конфигурации электро-проводника. Здесь важно максимально увеличить площадь, которой контур заземления прямо контактирует с грунтом. В этих целях может быть применен как один, так и сразу несколько проводников, соединенных между собой последовательным или параллельным способом.

ТМ Электро: услуги электролаборатории в Москве и Московской области.