Способы тестирования заземления и факторы, влияющие на работоспособность системы
Автор: Вадим Бухалов
Вадим Бухалов
Автор и Продукт-менеджер Fluke CIS
15 июля 2019
Одним из величайших открытий 17-18 веков, безусловно, является открытие электричества. От простых (на наш взгляд) экспериментов первооткрывателей до современного повсеместного применения электроэнергии прошло всего лишь чуть более 200 лет, но мы и представить не можем жизнь без этого двигателя прогресса. К сожалению, существует и обратная сторона медали: работа с электричеством и его использование всегда потенциально опасны и могут повлечь за собой разного рода аварии и несчастные случаи. Первый случай с летальным исходом от поражения электрическим током был зафиксирован в далеком 1879 году. Этот трагический случай можно считать началом создания правил безопасности при работе с электричеством.

К электрическим приборам относятся не только мощные электродвигатели на предприятиях или трансформаторы, но и обычные бытовые приборы. При неправильной эксплуатации или ненадлежащем уходе любой потребитель электроэнергии представляет собой потенциальную опасность для жизни. Нарушение изоляции является одной из распространенных причин поражения электрическим током. Для уменьшения риска возникновения данной ситуации специально обученные специалисты периодически тестируют параметры сопротивления и целостности изоляции, и по полученным результатам делают вывод о том, пригодно ли оборудование для эксплуатации или нет. Наряду с изоляцией немаловажным фактором обеспечения безопасности при работе с электроприборами является защитное заземление, которое предназначено для уменьшения риска получения электротравмы при некачественной изоляции приборов.
Часто в бытовой обстановке на вопрос «что такое заземление?», мы можем услышать ответ «Чтобы током не ударило». Действительно, целью системы заземления является защита человека от поражения электрическим током. Из школьного курса физики мы знаем, что электрический ток протекает по пути наименьшего сопротивления, следовательно, значение сопротивления заземления должно быть ниже значения сопротивления тела человека, в чем и состоит основной принцип работы заземления. Помимо воздействия электрического тока на человека, неправильное или неисправное заземление может быть причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования на предприятиях, например, при попадании молнии в систему громоотводов здания, что неминуемо приведет к финансовым потерям. В книге «Правила Устройства Электроустановок» (ПУЭ)в пункте1.7 существует точное определение типа системы заземления и его параметров, которые необходимо строго соблюдать и тестировать для обеспечения работоспособности системы.

В данной статье мы рассмотрим способы тестирования заземления и факторы, влияющие на работоспособность системы.

Измерение удельного сопротивления грунта

Определение величины удельного сопротивления грунта позволяет выбрать необходимый тип конструкции системы заземления для обеспечения ее эффективного функционирования. В идеальном случае нам повезет обнаружить участок грунта с наименьшим возможным сопротивлением, но такие факторы, как химический состав почвы, влажность и окружающая температура могут внести существенные коррективы в расчеты. При монтаже заземляющих электродов рекомендуется учитывать климатические особенности региона, выбирать глубину установки электрода как можно ближе к грунтовым водам и ниже линии промерзания почвы, что позволит добиться более постоянных характеристик при смене сезонов года.

Измерение удельного сопротивления грунта основано на общепринятом методе Веннера. Для расчета результирующего значения применяется следующая формула, которая реализована в математическом алгоритме прибора Fluke 1623-II или Fluke 1625-II
r = 2 π A R
Где:
r — среднее сопротивление грунта до глубины A, Ом·м;
π = 3,1416;
A — расстояние между электродами, м;
R — значение сопротивления, измеренное прибором.
Например: принято решение использовать в системе заземляющие стержни длиной триметра. Согласно методике, чтобы измерить сопротивление грунта на глубине трех метров, необходимо установить электроды на расстоянии, трехкратно превышающем длину заземляющего электрода, то есть в нашем случае – 9 метров. Для начала определите сопротивление грунта c помощью Fluke 1625-2, проведя измерение (в Ом). Допустим, полученное значение равно 100 Ом. Таким образом, мы знаем:
A = 9 м,
R = 100 Ом,

Исходя из формулы сопротивление грунта равно:
r = 2 . π . A . R
r = 2 . 3,1416 . 9 м . 100 Ом
r = 5 655 Ом·м

Из показаний прибора мы получаем точные вводные данные для расчета параметров системы заземления.

После того как определено удельное сопротивление грунта и спроектирована система заземления, мы можем воспользоваться прибором Fluke для проверки параметров как всей конструкции, так и отдельных ее элементов.

Одним из наиболее распространенных случаев изменения характеристик сопротивления заземления является коррозия заземляющих элементов в грунте. Отклонение параметров более чем на 20% может свидетельствовать о критических изменениях в характеристиках системы, поэтому рекомендуется ежегодно проводить превентивную диагностику.

Методы тестирования системы заземления

Для определения и проверки способности системы заземления рассеивать энергию, поступающую от защищаемых электропотребителей, можно воспользоваться методом падения потенциала.

Метод падения потенциала

Для использования метода падения потенциала необходимо отсоединить от системы заземляющий электрод и подключить к нему тестер Fluke 1625-II, используя трехполюсную схему подключения, два заземляющих электрода необходимо устанавливать в грунт на одной линии с проверяемым заземляющим электродом. Обычно достаточно разместить электроды на расстоянии 20 метров друг от друга (рис. 1). Прибор Fluke 1625-2 генерирует электрический ток заданной величины между внешним (вспомогательным электродом заземления) и заземляющим электродом, измеряя падение напряжения между внутренним и заземляющим электродом. Сопротивление автоматически вычисляется по закону Ома (V = IR).

Селективный метод измерения

Для упрощения использования метода падения напряжения в тестере компании Fluke существует возможность использования селективного метода измерения. При использовании данного метода алгоритм напоминает трехполюсное тестирование. Преимущество состоит в том, что электрод не нужно отсоединять от защищаемой системы. Вместо этого его охватывают специальными клещами, устраняющими влияние параллельно установленных заземляющих стержней (Рис 2.). В результате измеряется сопротивление только проверяемого заземляющего электрода. Как и в предыдущем методе, измеритель Fluke 1625-2 подает электрический ток известной величины на внешний электрод (вспомогательный электрод заземления) и заземляющий электрод, измеряя падение напряжения между внутренним и заземляющим электродом. Благодаря клещам измеряется только ток, протекающий через проверяемый заземляющий электрод.

Как следствие, опасности не подвергаются ни выполняющий измерения специалист (ему не приходится отсоединять заземляющий провод), ни защищаемое оборудование или персонал в защищаемом здании (им не приходится оставаться без защиты).

В ситуации, когда установка заземляющих электродов нецелесообразна или невозможна, посредством измерителя Fluke 1623-2 или 1625-2 можно осуществить двухполюсное измерение сопротивления заземления (рис.3). Для этого необходим доступ к заведомо надежному источнику заземления (например, к цельнометаллической водопроводной трубе). В отличие от других измерителей модели Fluke 1623-2 и 1625-2 используют сравнительно большой испытательный ток (свыше 250 мА), что гарантирует устойчивые результаты.
Существуют ситуации, когда при работе в полевых условиях необходимо измерить сопротивление общего контура заземления. Для таких случаев разработан прибор Fluke 1630-2, сконструированный по типу токовых клещей, но позволяющий измерять сопротивление системы заземления и утечки тока в системах переменного тока.

Для проверки заземления тестер Fluke 1630-2 располагают вокруг заземляющего стержня или соединительного кабеля. Дополнительные заземляющие электроды не используются. Источник, встроенный в клещи, создает ЭДС, при этом ток, протекающий в проводнике, измеряется вторым датчиком клещей. Тестер автоматически определяет сопротивление контура заземления для данного соединения. Этот метод предназначен для измерения сопротивления контуров заземлений в системах с многоточечным заземлением (обычно располагаются в сооружениях коммерческого или промышленного назначения).

В измерителе сопротивления заземления Fluke 1630-2 FC поддерживается беспроводная система сбора данных Fluke Connect. Посредством Fluke Connect клещи подключаются к программному обеспечению, установленному на смартфоне или планшете, и на их экраны выводятся измерения сопротивления. Эти измерения, GPS-координаты с телефона и изображения можно сохранять в облачном хранилище Fluke Connect для последующей передачи коллегам и формирования отчета.

Периодическое тестирование параметров и обслуживание системы заземления – это залог безопасности и надежности всех электронных устройств, которыми мы пользуемся каждый день.
Информация показалась интересной?
Договоритесь о демонстрации с вашим представителем Fluke.
Нужна демонстрация!
Поделиться
Напишите в комментариях ваше мнение по теме!
Читайте другие наши статьи!