Цель работы:
проверка элементов и измерение сопротивления заземляющего устройства на соответствие проекту и требованиям нормативной документации.
Краткие теоретические сведения
Термины и определения
Заземлением какой-либо части электроустановки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.
Защитное заземление – заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.
Рабочее заземление – заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки (не с целью обеспечения электробезопасности).
Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлитель – проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
Искусственный заземлитель – заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
Естественный заземлитель – находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящиеся части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используемые для целей заземления.
Заземляющий проводник – проводник соединяющий заземленные части с заземлителем.
Защитный проводник - проводник, применяемый для каких-либо защитных мер от поражения электрическим током в случае повреждения и для соединения открытых проводящих частей:
- с другими открытыми проводящими частями;
- с заземлителями, заземляющим проводником или заземленной токоведущей частью.
Нулевой защитный проводник (РЕ) - проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
Нулевой рабочий проводник (N) - проводник, используемый для питания приемников электрической энергии и соединения одного из их выводов с заземленной нейтралью электроустановки.
Совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник (PEN) - проводник, сочетающий функции защитного и нулевого рабочего проводников.
Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках в соответствии с ПУЭ п. 1.7.126 табл. 1.7.5. должны иметь размеры не менее приведенных в таблице 7.1.
Таблица 7.1
| Сечение фазных проводников, мм2 | Наименьшее сечение защитных проводников, мм2 |
| S£16 | S |
| 16<S£35 | |
| S>35 | S/2 |
Электрически независимые заземлители - заземлители, расположенные на таком расстоянии друг от друга, что максимально возможный ток, который может протекать по одному из них, не влияет заметно на потенциал остальных.
Сверхток - ток, значение которого превосходит наибольшее рабочее значение тока электроустановки.
Ток короткого замыкания - сверхток, обусловленный повреждением с пренебрежимо малым полным сопротивлением между точками, находящимися под разными потенциалами в нормальных рабочих условиях.
Ток повреждения - ток, появившийся в результате повреждения или перекрытия изоляции.
Ток замыкания на землю - ток, проходящий в землю через место замыкания.
Ток утечки - ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрически неповрежденной цепи.
Нормативные значения сопротивления заземления
Объектом измерения являются заземляющие устройства:
- электроустановок на номинальное напряжение 380/220 В в сетях с глухозаземленной нейтралью (кроме воздушных линий) (система TN),
- электроустановок на номинальное напряжение до 10 кВ в сетях с изолированной нейтралью (кроме воздушных линий),
- заземлители, предназначенные для защиты от грозовых перенапряжений.
Измеряемой величиной являются геометрические размеры заземлителей, удельное сопротивление грунта в месте установки заземляющего устройства и сопротивление заземляющего устройства.
В качестве заземлителей могут быть использованы находящиеся в соприкосновении с землей:
— металлические стержни или трубы;
— металлические полосы или проволока;
— металлические плиты, пластины или листы;
— стальная арматура железобетона;
— стальные трубы водопровода, проложенные в земле.
Тип заземлителей и глубина их заложения должны быть такими, чтобы высыхание и промерзание грунта не вызывали превышения значения сопротивления растеканию заземлителя свыше требуемого значения.
Материал и конструкция заземлителей должны быть устойчивыми к коррозии.
Для искусственных заземлителей следует применять сталь (ПУЭ п. 1.7.72). Искусственные заземлители не должны иметь окраски. Наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей:
Диаметр круглых (прутковых) заземлителей, мм:
Не оцинкованных…………………………………………………….…… …..10
Оцинкованных………………………………………………… …………………6
Сечение прямоугольных заземлителей, мм2………………………………48
Толщина прямоугольных заземлителей, мм……………………………… 4
Толщина полок угловой стали, мм……………………………………………4
Сопротивление заземляющих устройств электроустановок в соответствии с ПТЭЭП табл. №36 приводятся в таблице 7.2.
Таблица 7.2.
Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств электроустановок
| Характеристика объекта | Удельное сопротивление грунта, r, Ом×м | Сопротивление, Ом |
| Электроустановки 3-35 кВ сетей с изолированной нейтралью | До 500 Более 500 | 250/Iр*, но не более 10 Ом 0,002r×250/Iр |
| Электроустановки сетей напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью напряжением: 660/380 В 380/220 В 220/127 В | До 100 (более 100) | 15**(15×0,01r) 30**(30×0,01r) 60**(60×0,01r) |
| Электроустановки сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью при мощности источника питания: более 100 кВА до 100 кВА | До 500 Более 500 | 50/Iр*, но не более 4 Ом 50/Iр*, но не более 10 Ом |
*Iр – расчётный ток замыкания на землю, в качестве которого принимается:
в сетях без компенсации ёмкостного тока замыкания на землю – ток замыкания на землю;
в сетях с компенсацей ёмкостного тока замыкания на землю:
-для электроустановок, к которым присоединены компенсирующие аппараты, - ток, равный 125% номинального тока наиболее мощного из этих аппаратов;
-для электроустановок, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, - ток замыкания на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов.
**Сопротивление заземляющего устройства с учётом повторных заземлений нулевого провода должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трёхфазного тока и напряжениях 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
При выполнении измерений и испытаний прибором MI 2124 соблюдают следующие условия:
- температура окружающего воздуха от 00С до 400С,
- относительная влажность не более 85 %,
Измерение сопротивления заземляющих устройств рекомендуется проводить в периоды наименьшей проводимости грунта, в засушливое летнее время при наибольшем высыхании грунта.
Измерения проводят в светлое время суток. Производить измерения на заземляющих устройствах во время грозы, дождя, мокрого тумана и снега, а также в темное время суток запрещается.
Требования к квалификации персонала
К выполнению измерений и испытаний допускаются лица, прошедшие специальное обучение и аттестацию с присвоением группы по электробезопасности не ниже Ш при работе в электроустановках до 1000 В, имеющих запись о допуске к испытаниям и измерениям в электроустановках до 1000 В.
Измерение сопротивления заземляющего устройства должен проводить только квалифицированный персонал в составе бригады, в количестве не менее 2 человек.
Требования к обеспечению безопасности при выполнении измерений
При проведении измерений ремонтный персонал должен соблюдать требования МПОТ (ТБ), инструкций по производственной санитарии, требования инструкций по технике безопасности.
Забивать электроды в землю необходимо исправным молотком (ударная часть без сколов и трещин, рукоять без повреждений) только в рукавицах.
При сборке измерительных схем следует соблюдать последовательность соединения проводов токовой и потенциальной цепи. Сначала необходимо присоединить провод к вспомогательному электроду и лишь затем к прибору.
Методы измерений
Измерение геометрических размеров выполняют методом прямых измерений. Степень разрушения элементов заземлителей оценивают при контрольном вскрытии контура визуально.
Прибор MI 2124 может измерять сопротивление заземления, используя три метода: стандартный четырёхпроводный метод, стандартный четырёхпроводный метод в комбинации с чувствительными клещами (А 1018), метод с применением двух испытательных клещей и штанг. В лабораторной работе измерения будут проводиться стандартным четырехпроводным методом.
Стандартный четырёхпроводный метод.
Четырёхпроводное соединение даёт наиболее точные результаты. Расстояние от испытуемого заземляющего электрода до токового измерительного зонда Н должно быть в 5 раз больше чем длина заземляющего электрода или длина полосового электрода (рис. 7.1).
При измерении полного сопротивления заземления комплексной заземляющей системы расстояние до измерительного зонда Н зависит от самого длинного диагонального расстояния d между отдельными заземляющими электродами и к прибору могут быть подключены дополнительные испытательные провода длиной 50 метров.
 |
Рис. 7.1. Подключение стандартных испытательных проводов длиной 20 м
Порядок выполнения работы
Измерения производятся на учебном контуре заземления полигона корпуса №6 СамГУПС. Сначала измеряются геометрические размеры контура заземления и рисуется его план. Затем, под руководством преподавателя подготавливается место проведения измерений, подключаются измерительные кабели к контуру заземления, к измерительным зондам и к прибору MI 2124..
Измерение сопротивления контура заземления
1. Присоедините испытательные провода к прибору MI 2124 и испытуемому объекту как показано на рис. 7.1.
2. Установите вращающийся переключатель в положение Rs, на ЖК-дисплее прибора будет показано следующее меню:
 |
Рис. 7.2. Начальное меню для измерения сопротивления заземления
3. Нажмите кнопку START и на экране ЖК-дисплея вы увидите результат измерения. Если вы хотите провести более одного измерения, нажмите кнопку START и удерживайте её, пока результат не стабилизируется, затем отпустите кнопку. Последний результат останется на дисплее.
Нажмите кнопку DISP, чтобы проверить сопротивления потенциального и токового испытательных зондов. После короткого промежутка времени главный результат будет автоматически показан снова.
Если вы хотите сохранить в памяти прибора полученный результат, см. инструкцию прибора в главе 4.1. Память.
Внимание!
Если внешнее напряжение выше чем 20 В (пост./перем.) между разъёмами Н и Е или ES и S, то после нажатия кнопки START измерение сопротивления заземления не будет выполнено, а на дисплее появится сообщение «> 20V»!
Если имеются помехи в цепи напряжения более 5 В между разъёмами Н и Е или ES и S, то курсор будет указывать на символ «» (шум), показывая, что результат измерения не может быть правильным!
Если сопротивление токовой или потенциальной штанги слишком высоко (>(4 кОм+100Re) или > 50 кОм), то результат измерения будет отмечен символом «V» и курсор будет указывать на символ rC или rP.
Если результат измерения превышает диапазон измерений, то на дисплее появится сообщение «> 19,99 кОм».
Результат измерения заносится в таблицы 7.4 и 7.5.
Измерение удельного сопротивления грунта
Измерение удельного сопротивления грунта производится перед началом выполнения работ по проектированию заземляющих устройств, а также после монтажа заземляющего устройства в качестве оценки общего состояния заземляющего устройства.
При значении удельного сопротивления грунта более 100 Ом×м возможно увеличения нормы сопротивления заземлителей в 0,01 раз. Удельное сопротивление грунта не нормируется.
Примерные значения удельного сопротивления в зависимости от типа грунта приведены в таблице 7.3.
Таблица 7.3
| Почвы | Удельное сопротивление (Ом*м) | ||
| Зольные почвы, шлаки, засоленные почвы, пустынные | |||
| Глины, глинистые сланцы, илистая, суглинок | |||
| Те же с песком или гравием | 15 800 | ||
| Гравий, песок, камни с небольшим количеством глины или суглинка |
Схема соединения прибора MI 2124 с четырьмя испытательными зондами для измерения удельного сопротивления грунта представлена на рис. 7.3.
 |
Рис. 7.3. Схема соединения прибора MI 2124 с четырьмя испытательными зондами для измерения удельного сопротивления грунта
Четыре испытательных зонда располагаются на равных расстояниях «а» друг от друга на глубине 5% от «а». Удельное сопротивление грунта рассчитывается по формуле
;
где а – расстояние между зондами;
R – сопротивление грунта между двумя средними зондами.
Проведение измерений
1. Присоедините испытательные провода к прибору и измерительным зондам в соответствии с рис. 7.3.
2. Установите вращающийся переключатель в положение rEARTH на дисплее появится меню, соответствующее рис. 7.2.
3. Установите в приборе расстояние «а». Кнопками ▲ «Вверх» или ▼ «Вниз» включите меню «Регулировка точного расстояния» и установите необходимое расстояние в метрах.
4. Нажмите кнопку START и на экране ЖК-дисплея вы увидите результат измерения. Если вы хотите провести более одного измерения, нажмите кнопку START и удерживайте её, пока результат не стабилизируется, затем отпустите кнопку. Последний результат останется на дисплее.
Нажмите кнопку DISP, чтобы проверить сопротивления потенциального и токового испытательных зондов. После короткого промежутка времени главный результат будет автоматически показан снова.
Если вы хотите сохранить в памяти прибора полученный результат, см. инструкцию прибора в главе 4.1. Память.
Повторите измерения, перемещая испытательные зонды в различных направлениях и на различные расстояния. Корректируйте расстояние «а» в приборе при каждом новом расположении зондов.
Внимание!
Если внешнее напряжение выше чем 20 В (пост./перем.) между разъёмами Н и Е или ES и S, то после нажатия кнопки START измерение удельного сопротивления грунта не будет выполнено, а на дисплее появится сообщение «> 20V»!
Если имеются помехи в цепи напряжения более 5 В между разъёмами Н и Е или ES и S, то курсор будет указывать на символ «» (шум), показывая, что результат измерения не может быть правильным!
Если сопротивление токовой или потенциальной штанги слишком высоко (>(4 кОм+100Re) или > 50 кОм), то результат измерения будет отмечен символом «V» и курсор будет указывать на символ rC или rP.
Если результат измерения превышает диапазон измерений, то на дисплее появится сообщение «r > 999 кОм» при а< 8 м, или «r > 1999 кОм» при а³ 8 м.
Таблица 7.4
Результат осмотра заземляющего устройства
| Объект измерения | Сечение вертикального заземлителя, мм2 | Сечение горизонтального заземлителя, мм2 | Материал | Степень разрушения,% |
| Контур заземления полигона корпуса №6 СамГУПС |
Таблица 7.5
Результат измерение сопротивления заземляющего устройства
| Объект измерения | Измеренное значение, Ом | Удельное сопротивление грунта, Ом*м | Погрешность измерения, % | Вывод (соответствует, не соответствует) |
| Контур заземления полигона корпуса №6 СамГУПС |
Содержание отчета
Краткие теоретические сведения и определения.
Нормативная величина сопротивления заземляющего устройства.
Таблицы результатов измерений (табл. 7.4 и 7.5).
Выводы о состоянии проверяемого заземляющего устройства.
Контрольные вопросы
1. Для каких целей используется рабочее заземление?
2. Для каких целей используется защитное заземление?
3. Чем отличаются искусственные и естественные заземлители?
4. Перечислите нормативные значения сопротивления заземления для электроустановок до 1000 В и свыше 1000 В.
5. Каковы сроки периодического контроля сопротивления заземления?
6. Кто имеет право производить измерение сопротивления заземления (состав бригады, их квалификационные группы по электробезопасности)?
7. Как обеспечивается безопасность при измерении сопротивления заземления?
Лабораторная работа №8