Сопротивление заземляющего устройства — это сопротивление растеканию тока с заземлителя в окружающий грунт. Чем оно меньше, тем эффективнее ЗУ отводит в землю токи утечки, замыкания и атмосферных разрядов, удерживая потенциал на корпусах оборудования в безопасных пределах. Измерить эту величину привычным омметром нельзя: землю невозможно подключить вторым проводником, а ток, стекающий с заземлителя, растекается в полупространство по сложной картине. Поэтому разработаны специальные методы с вынесенными вспомогательными электродами.
Зачем измеряют сопротивление заземления
Заземление участвует в большинстве защитных механизмов электроустановки. От его сопротивления зависит эффективность системы уравнивания потенциалов, корректная работа защиты при замыкании на корпус, отвод грозовых перенапряжений и снижение напряжения прикосновения. Если сопротивление ЗУ вырастает выше нормы (из-за коррозии заземлителей, обрыва проводников или пересыхания грунта), при аварии на корпусе оборудования появится опасный потенциал, а защита может не сработать. Поэтому замер сопротивления заземления выполняют при вводе в эксплуатацию и периодически в процессе эксплуатации.
Метод амперметра-вольтметра
Базовый принцип, лежащий в основе большинства измерений, — метод амперметра-вольтметра. Через исследуемый заземлитель и вынесенный токовый электрод пропускают известный ток, а вольтметром измеряют напряжение между заземлителем и потенциальным (зондовым) электродом, установленным в зоне нулевого потенциала. Отношение измеренного напряжения к току по закону Ома и даёт сопротивление растеканию. На этом же принципе работают и современные цифровые измерители заземления — они автоматизируют подачу тока и расчёт, выдавая значение сопротивления сразу в омах.
Трёх- и четырёхполюсная схемы
Практически измерение выполняют по одной из двух схем подключения:
- Трёхполюсная (3-проводная) схема — наиболее распространённая. Используются три электрода: исследуемый заземлитель Rx, потенциальный (зонд) и токовый. Прибор пропускает ток через контур «заземлитель — токовый электрод» и измеряет потенциал на зонде. Схема проста и достаточна для большинства объектов, но в результат входит небольшое сопротивление соединительных проводов и контактов.
- Четырёхполюсная (4-проводная) схема — точная. Токовая и потенциальная цепи разделены на отдельные пары проводов, благодаря чему сопротивление измерительных проводов исключается из результата. Применяется при малых значениях сопротивления, для измерения удельного сопротивления грунта и там, где требуется повышенная точность.
Роль вспомогательных электродов и расстояний
Ключ к достоверному результату — правильное размещение вспомогательных электродов:
- Токовый электрод выносят на значительное расстояние от заземлителя, чтобы зоны растекания тока с заземлителя и с токового электрода не перекрывались.
- Потенциальный электрод (зонд) устанавливают между ними, в так называемой «зоне нулевого потенциала» — обычно на расстоянии около 0,6 расстояния до токового электрода от исследуемого заземлителя.
Электроды размещают по прямой линии и забивают на достаточную глубину для надёжного контакта с грунтом. Чтобы убедиться, что зонд попал в зону нулевого потенциала, его переставляют на несколько метров вперёд и назад: если показания почти не меняются — расстояния выбраны верно. Несоблюдение разносов — самая частая причина грубых ошибок измерения.
Нормы сопротивления по типу сети
Допустимое сопротивление заземляющего устройства зависит от назначения и параметров сети. Ориентировочные нормируемые значения по ПУЭ:
| Сопротивление | Где применяется |
|---|---|
| ≤ 4 Ом | заземление нейтрали трансформатора/генератора в сетях 380/220 В — базовая норма для большинства объектов |
| ≤ 10 Ом | повторные заземления PEN-проводника и отдельные элементы в зависимости от мощности источника |
| ≤ 30 Ом | заземление при определённых условиях для маломощных источников и отдельных видов установок |
Конкретное нормируемое значение для объекта определяется проектом и требованиями ПУЭ с учётом системы заземления (TN-C-S, TT и др.). Поэтому измеренное сопротивление всегда сравнивают именно с проектной нормой, а не с «универсальными 4 омами».
Влияние сезона и сезонный коэффициент
Сопротивление грунта сильно зависит от влажности и температуры: сухим летом и в мороз, когда влага в верхних слоях замерзает, сопротивление растекания заметно выше, чем в дождливый период. Чтобы результат не зависел от погоды на день замера, измеренное значение умножают на сезонный коэффициент — поправку, приводящую сопротивление к наиболее неблагоприятным условиям года. Коэффициент зависит от климатической зоны, типа грунта и глубины заложения заземлителей. Без этой поправки заземление, «проходящее норму» во влажном грунте, может оказаться непригодным в сухой или морозный сезон. Измерение сопротивления заземления неразрывно связано с проверкой металлосвязи и входит в общий состав испытаний электроустановок.
Электролаборатория «Мега.ру» выполняет замер сопротивления заземления по трёх- и четырёхполюсной схемам с протоколами для надзора — с указанием схемы измерения, расстановки электродов, сезонного коэффициента и заключения о соответствии норме, которые принимают Ростехнадзор и пожарный надзор.