Качество заземляющих устройств значительно влияет на безопасность использования электрических установок, особенно на эффективность защиты от поражения электрическим током и молниезащиты. Заземляющее устройство выполняет также другие функции, связанные с безопасностью, например, используется для отвода электрических зарядов объектов, подверженных угрозе взрыва (например, на АЗС).
Для проверки электрических установок на соответствие требованиям по защите от поражения электрическим током необходимо произвести измерение сопротивления заземляющего устройства. Это сопротивление позволяет определить значение напряжения прикосновения, которое может возникнуть при одновременном прикосновении к двум проводящим частям, находящимся под разными потенциалами, или к одной проводящей части, находящейся под напряжением, и к земле.
Необходимость измерения удельного сопротивления грунта и сопротивления заземляющего устройства возникает уже на этапе проектирования и монтажа.
Система заземления должна также подвергаться периодическим поверкам во время эксплуатации, чтобы коррозия или изменения удельного сопротивления грунта не могли значительно повлиять на ее параметры. Сеть заземляющего устройства может не показывать своей неисправности до тех пор, пока не произойдет пробой и не наступит опасная ситуация.
При измерении сопротивлений отдельных заземлителей применяют трехполюсный метод измерения сопротивления, который заключается в забивке в грунт двух измерительных электродов (токовый электрод H и электрод напряжения S) вблизи заземляющего устройства по однолучевой схеме.
Расстояние между электродами должно быть как минимум 20 м. Электрод напряжения (S) помещают между измерительным заземляющим устройством и токовым электродом (H), в пространстве нулевого потенциала. Приборы измеряют величину протекающего тока в созданной цепи и напряжение между исследуемым заземлителем и электродом напряжения. Результатом измерения является величина сопротивления заземляющего устройства.
Генерируемый ток имеет частоту 128 Гц (MRU-100, MRU-101), чтобы избежать влияния сторонних токов промышленной частоты 50 Гц и их высших гармоник.
Измерения сопротивлений многократных (составных) заземлителей можно провести методом, описанным выше, последовательно отключая исследуемые заземлители от общей системы заземления на время измерения. Ввиду того, что такой процесс может быть очень сложным, измерители снабжены клещами и имеют возможность проведения измерения без отсоединения исследуемого заземлителя. При этом методе токовый электрод (Н) и электрод напряжения (S) устанавливаются также как при классическом трехполюсном методе, но ток измеряется при помощи клещей, устанавливаемых на исследуемом заземлителе. Измеритель показывает величину сопротивления заземлителя, на котором установлены токовые клещи (измеритель рассчитывает сопротивление, зная величину тока, которая протекает через исследуемый заземлитель и игнорируя ток, протекающий через смежные заземлители).
Измерив значения сопротивлений отдельных элементов заземлителя RE1, RE2, RE3, .. , REN, определяют общую величину сопротивления системы по формуле:
Измерение удельного сопротивления грунта происходит при использовании четырех электродов, размещенных линейно на равных расстояниях (метод Веннера). Определение значения удельного сопротивления грунта требует измерения сопротивления и подсчета с учетом расстояния между электродами. Измеритель покажет величину удельного сопротивления грунта ρ [Ω∙ м]
Кроме перечисленных выше видов измерений, приборами MRU-10Х возможно производить измерения низкоомных сопротивлений по двухполюсной (2P) и четырехполюсной схеме (4Р) измерения (измерительный ток 225 мА (128Гц), измерительное напряжение 40В, разрешение на нижнем поддиапазоне 0,01 Ом), что позволяет проверять наличие металлосвязи различных соединений (проводников присоединения к земле и выравнивания потенциалов).
Помехоустойчивость
Измеритель может работать при наличии помех в виде напряжений до уровня 24 В (AC, DC). Уровень помех отображается на дисплее прибора.
При измерении сопротивления заземления прибор генерирует ток 225 мА частоты 128 Гц при измерительном напряжении 40В. Это позволяет избежать влияния на результаты измерений интерференции и помех от находящихся в грунте и системе заземления токов утечки частотой 50 Гц и их гармоник. Поэтому при проведении измерения сопротивления заземляющего устройства измерителями MRU нет необходимости отсоединять заземляющее устройство от главной заземляющей шины электроустановки.
Режимы измерений
В двухполюсном режиме измерений выводы S и E являются выводами для тока и напряжения.
В трехполюсном режиме прибор измеряет напряжение между зондами S и E c заданием тока между щупами H и Е. (таким образом, вывод Е — общий для тока и напряжения).
В четырехполюсном режиме прибор измеряет напряжение между зондами S и ES c заданием тока между щупами E и H.
При наличии токоизмерительных клещей, прибор учитывает ток, текущий через них (прибор рассчитывает сопротивление заземления, ток которого проходит через токовые клещи. Ток, текущий через соседние заземлители, на результат не влияет).
Выбор режима осуществляется переключателем на приборе.
Сопротивления RH и RS
Сопротивление измерительных щупов RH и RS не должно превышать 50 кΩ. В противном случае на экране отображается соответствующее предупреждение (уменьшить значения сопротивлений можно, например, увеличив влажность грунта вблизи щупа).
Измерение сопротивлений в режимах 2P, 4P
При измерении сопротивлений двухполюсным методом результат измерения — суммарное сопротивление, состоящее из сопротивления резистора, подключенного к прибору, и сопротивления измерительных проводов. Влияние сопротивления проводов на результат измерения может быть исключено за счет использования четырехполюсной схемы или путем выполнения другого измерения с учетом сопротивления короткозамкнутых измерительных проводов, которое вычитается из основного измерения. Необходимо помнить, что рабочая частота прибора составляет 128 Гц.
Измерение в режиме 3P
Трехполюсная схема — основная схема измерения сопротивления устройств заземления. Необходимо соединить заземлитель с измерительным гнездом измерителя «E»; вбить токовый измерительный зонд в грунт на расстоянии, превышающем 40 м от исследуемого заземлителя, и соединить измерительным проводом с измерительным гнездом «H» измерителя; вбить потенциальный измерительный зонд в грунт на расстоянии, превышающем 20 м. от исследуемого заземлителя и соединить с измерительным гнездом «S». Исследуемый заземлитель, токовый зонд и потенциальный щуп необходимо выстроить в одну линию, образуя тем самым однолучевую схему измерения:
Применение двухлучевой схемы не гарантирует заявленную точность измерений.
Прибор показывает сопротивления устройства заземления RE, а также сопротивления измерительных щупов RS и RH. Рекомендуется повторить измерения после перемещения потенциального измерительного зонда на 1 м к измеряемому заземлителю. Если результаты измерения отличаются больше чем 3 %, расстояние от токового зонда до исследуемого заземлителя должно быть увеличено значительно, а измерения следует повторить. Оптимальное положение потенциального щупа — 62 % от расстояния между токовым зондом и исследуемым заземлителем.
Особое внимание должно быть уделено качеству соединения исследуемого заземлителя с измерительными проводниками. Место контакта должно быть очищено от краски, ржавчины, и т. п.
Если сопротивление щупов измерителя слишком высоко, измеренное сопротивление заземления будет иметь дополнительную погрешность. Особенно большая погрешность наблюдается при измерении малых величин заземляющего устройства при высоких значениях сопротивлений измерительных зондов (такая ситуация возможна, когда заземлитель сделан как хороший электрод заземления, в то время как верхний уровень грунта сухой и имеет плохую проводимость). При этом отношение сопротивления измерительных щупов к сопротивлению исследуемого заземлителя очень большое, и дополнительная погрешность находится в зависимости от этого отношения. Согласно приведенной в технических параметрах формуле, дополнительная погрешность может быть рассчитана и учтена при измерениях (см диаграммы расчета дополнительной погрешности). Контакт измерительных щупов с грунтом может быть улучшен, например. увлажнением водой места, где установлен щуп в грунт или перестановкой щупа в другое место поверхности грунта. Кроме того, необходимо проверить измерительные провода на наличие повреждений изоляции, проверить контакт подключения зажима к измерительному щупу.
В большинстве случаев точность измерений достаточна. Однако, нужно осознавать наличие и величину дополнительной погрешности, возникающей в результате измерения.
Измерение в режиме 4P
В случае, если, когда необходимо выполнить измерение, без дополнительной погрешности из-за сопротивления измерительных проводов, используют четырехполюсную схему. Для измерения сопротивления заземления необходимо Соединить заземлитель с измерительными гнездами измерителя, обозначенными как «E» и «ES» ; установить токовый зонд в грунт на расстоянии больше 40 м от заземлителя и соединить с гнездом «H»; установить потенциальный зонд в грунт на расстоянии 20 м. от измеряемого заземлителя, соединенного с гнездом «S». Заземлитель и измерительные зонды (токовый и потенциальный) должны быть выстроены в одну линию.
Рекомендуется повторить измерения после перемещения потенциального измерительного зонда на 1 м к измеряемому заземлителю. Если результаты измерения отличаются больше чем 3 %, расстояние от токового зонда до исследуемого заземлителя должно быть увеличено значительно, а измерения следует повторить. Оптимальное положение потенциального щупа — 62 % от расстояния между токовым зондом и исследуемым заземлителем.
Измерение сопротивления многогократного заземлителя
При измерениях сопротивления заземлителей, состоящих из системы электродов, соединенных с мачтой линии электропередачи, необходимо контролировать заземление каждого заземлителя, поскольку эквивалентное сопротивление такой системы не будет отражать возможного плохого конкретно взятого заземлителя.
Измерения производят в режиме 3Р с использованием токовых клещей. Измерив значения сопротивлений отдельных элементов заземлителя RE1, RE2, RE3, RE4, определяют общую величину сопротивления системы по формуле:
Измерение удельного сопротивления грунта
Для измерений удельного сопротивления грунта — измерители используют сопротивления отдельных электродов системы заземлителя, для чего в геологии были разработаны специальные приборы.
В данных приборах аналогичная функция измерения задается простым выбором положения поворотного переключателя функций.
Эта функция с метрологической точки зрения идентична четырехполюсной схеме измерений сопротивления заземления, но содержит дополнительную процедуру ввода в прибор взаимного расстояния между измерительными щупами и электродами заземлителя.
Результат измерения — величина удельного сопротивления грунта определяется автоматически согласно формуле
ρ = 2πd RE, которая применяется в Методике измерения Венера.
измерение сопротивления проводников присоединения к земле и выравнивания потенциалов (металлосвязь) (2p);
измерение сопротивления заземляющих устройств по трёхполюсной схеме (3p);
измерение сопротивления заземляющих устройств по четырехполюсной схеме (4p);
измерение сопротивления многократных заземляющих устройств без разрыва цепи заземлителей (с применением токоизмерительных клещей);
измерение сопротивления заземляющих устройств методом двух клещей;
измерение сопротивления молниезащит (громоотводов) по четырехполюсной схеме импульсным методом;
измерение переменного тока (ток утечки);
измерение удельного сопротивления грунта методом Веннера с возможностью выбора расстояния между измерительными электродами;
высокая помехоустойчивость;
|
|
