Заземление. Введение

1.

Заземление
1

2.

ВВЕДЕНИЕ
Заземление широко используется с целью электрической защиты. Например,
в осветительной аппаратуре заземление используется для замыкания на землю
тока пробоя, чтобы защитить персонал и компоненты оборудования от
воздействия высокого напряжения.
Низкое сопротивление цепи заземления обеспечивает стекание тока пробоя
на землю и быстрое срабатывание защитных реле. В результате постороннее
напряжение как можно быстрее устраняется, чтобы не подвергать его
воздействию персонал и оборудование.
Чтобы наилучшим образом фиксировать
опорный потенциал аппаратуры в целях ее
защиты от статического электричества и
ограничить напряжения на корпусе
оборудования для защиты персонала,
идеальное сопротивление цепи заземления
должно быть равно нулю.
1
2

3.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (ПУЭ)
1.7.15. Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных
между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с
землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
1.7.16. Искусственный заземлитель - заземлитель, специально
выполняемый для целей заземления.
1.7.17. Естественный заземлитель - сторонняя проводящая часть,
находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через
промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
1.7.18. Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую
часть (точку) с заземлителем.
1.7.19. Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих
проводников.
1.7.26. Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на
заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
2
3

4.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (ПУЭ)
1.7.27. Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной
структурой - удельное электрическое сопротивление земли с однородной
структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же
значение, что и в земле с неоднородной структурой.
Термин удельное сопротивление, используемый в главе для земли с
неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное
сопротивление.
1.7.28. Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо
точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
1.7.29. Защитное заземление - заземление, выполняемое в целях
электробезопасности.
1.7.30. Рабочее (функциональное) заземление - заземление точки или точек
токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы
электроустановки (не в целях электробезопасности).
3
4

5.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО ЭЛЕКТРОДА
Сопротивление определяется следующими
компонентами:
(А) сопротивление металла штыря и сопротивление
контакта проводника со штырем;
(Б) сопротивление контакта штыря с грунтом;
(В) сопротивление поверхности земли протекающему
току, иначе говоря, сопротивление земли, которое часто
является самым важным из перечисленных слагаемых.
Ближний к электроду слой имеет наименьшую поверхность, но наибольшее
сопротивление. По мере удаления от электрода поверхность слоя
увеличивается, а его сопротивление уменьшается. В конечном счете, вклад
сопротивления удаленных слоев в сопротивление поверхности грунта
становится незначительным. Область, за пределами которой сопротивлением
слоев земли можно пренебречь, называется областью эффективного
сопротивления. Ее размер зависит от глубины погружения электрода в грунт.
4
5

6.

ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА
Сопротивление заземления зависит не только от глубины и площади
поверхности электрода, но и от удельного сопротивления грунта. Оно является
главным фактором, который определяет сопротивление заземления и глубину
заземления штыря, какая потребуется для обеспечения малого сопротивления.
Удельное сопротивление грунта сильно изменяется в зависимости от района
земного шара и времени года. Оно в значительной степени зависит от
содержания в почве электропроводящих минералов и электролитов в виде
воды с растворенными в ней и солями. Сухая почва, не содержащая
растворимых солей, имеет высокое сопротивление.
5
6

7.

ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА
Сопротивление
образца почвы изменяется
весьма быстро при
увеличении содержания
влаги в ней
приблизительно до 20%.
6
Сопротивление песчаного
суглинка с содержанием влаги
12,5% при изменении
температуры от +20 до -15°С
7

8.

ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА
Сопротивление грунта сильно зависит от температуры и содержания
влаги, разумно считать, что сопротивление устройства заземления будет
зависеть от времени года.
Поскольку стабильность температуры почвы и содержания в ней
влаги улучшается по мере удаления от поверхности, то система
заземления будет эффективна в любое время, если штырь вбит на
значительную глубину.
Отличные результаты получаются, когда штырь достигает уровня
воды.
7
8

9.

ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА
В некоторых случаях удельное сопротивление грунта настолько велико, что
для получения низкого сопротивления заземления требуется сложное устройство
и значительные затраты. В этих случаях оказывается более экономичным
использовать заземленный штырь небольших размеров и снижать сопротивление
заземления, периодически повышая содержание растворимых веществ в почве
вокруг электрода.
8
9

10.

ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА
Зависимость удельного сопротивления грунта, пропитанного раствором соли,
от температуры.
Конечно, если используется пропитка грунта соляным раствором, штырь
заземления должен быть защищен от химической коррозии.
9
10

11.

ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ (ПУЭ)
1.7.101. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены
нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного
тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при
линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и
127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с
учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей
повторных заземлений PEN- или PE-проводника ВЛ напряжением до 1 кВ при
количестве отходящих линий не менее двух. Сопротивление заземлителя,
расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или
трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более
15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В
источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом·м допускается увеличивать
указанные нормы в 0,01·ρ раз, но не более десятикратного.
10
11

12.

ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ (ПУЭ)
11
Iρ* - расчетный ток замыкания на землю.
** - соответственно при линейных напряжениях 660, 280, 220 В.
I*** - полный ток замыкания на землю.
12

13.

ПЕРИОДИЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
П Р А В И Л А противопожарного режима в Российской Федерации
127. Трубопровод, по которому подается горючая жидкость из резервуаров в
раздаточные баки, закрепляется неподвижно и имеет вентили у раздаточного бака
и емкости. Раздаточный бак должен быть емкостью не более 100 литров.
Трубопроводы и емкости должны иметь заземление не менее чем в 2 местах.
Надежность заземления с измерением электрического сопротивления проверяется
не реже 1 раза в год.
12
13

14.

ПЕРИОДИЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
ПТЭЭП
2.7.9
Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны
производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за
электрохозяйство Потребителя или работником им уполномоченным.
При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным
проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие
обрывов.
Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.
2.7.13
...Для ВЛ измерения производятся ежегодно у опор, имеющих разъединители,
защитные промежутки, разрядники, повторное заземление нулевого провода, а
также выборочно у 2% железобетонных и металлических опор в населенной
местности.
Измерения должны выполняться в период наибольшего высыхания грунта (для
районов вечной мерзлоты – в период наибольшего промерзания грунта).
Результаты измерений оформляются протоколами.
13
14

15.

ПЕРИОДИЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
2.7.14
Измерения параметров заземляющих устройств – сопротивление заземляющего
устройства, напряжение прикосновения, проверка наличия цепи между
заземлителями и заземляемыми элементами – производится также после
реконструкции и ремонта заземляющих устройств, при обнаружении разрушения
или перекрытия изоляторов ВЛ электрической дугой.
При необходимости должны приниматься меры по доведению параметров
заземляющих устройств до нормативных.
2.12.17
Проверка состояния стационарного оборудования и электропроводки аварийного
и рабочего освещения, испытание и измерение сопротивления изоляции
проводов, кабелей и заземляющих устройств должны проводиться при вводе сети
электрического освещения в эксплуатацию, а в дальнейшем по графику,
утвержденному ответственным за электрохозяйство Потребителя, но не реже
одного раза в три года. Результаты замеров оформляются актом (протоколом) в
соответствии с нормами испытания электрооборудования (Приложение 3).
14
15

16.

ПЕРИОДИЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
3.6.2
Конкретные сроки испытаний и измерений параметров электрооборудования
электроустановок при капитальном ремонте (далее – К), при текущем ремонте
(далее – Т) и при межремонтных испытаниях и измерениях, т.е. при
профилактических испытаниях, выполняемых для оценки состояния
электрооборудования и не связанных с выводом электрооборудования в ремонт
(далее – М), определяет технический руководитель Потребителя на основе
Приложения 3 настоящих Правил с учетом рекомендаций заводских инструкций,
состояния электроустановок и местных условий.
Указанная для отдельных видов электрооборудования периодичность испытаний
в разделах 1-28 является рекомендуемой и может быть изменена решением
технического руководителя Потребителя.
15
16

17.

ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Принцип падения потенциала, 3-проводная схема.
Вольтметром измеряется напряжение между штырями X и Y и амперметром ток, протекающий между штырями X и Z
R=E/I
16
17

18.

ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Для точного измерения сопротивления заземления размещать
вспомогательный электрод тока Z достаточно далеко от измеряемого электрода
для того, чтобы потенциал на вспомогательном электроде напряжения Y
измерялся за пределами зон эффективного сопротивления как проверяемого
электрода X, так и вспомогательного электрода тока Z.
Наилучшим способом проверить, находится ли электрод за пределами зон
эффективного сопротивления остальных электродов, будет проводить
измерения, меняя его местоположение.
17
18

19.

ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Если вспомогательный электрод напряжения Y находится в зоне эффективного
сопротивления одного из остальных электродов (или одновременно в обеих
зонах, если зоны перекрываются), то при смене его местоположения показания
прибора будут значительно меняться и в этом случае нельзя точно определить
сопротивление заземления.
18
19

20.

ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
С другой стороны, если вспомогательный электрод напряжения Y расположен
за пределами зон эффективного сопротивления, то при его перемещении
показания будут изменяться незначительно. Это и есть наилучшая оценка
сопротивления заземления электрода Х.
Часто расстояние от этого участка до проверяемого электрода равно
приблизительно 62% расстояния от вспомогательного электрода тока до
проверяемого электрода.
19
20

21.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕННОГО ЭЛЕКТРОДА
(Метод 62-х процентов)
Метод был принят после изучения графиков и практических проверок. Этот
метод обеспечивает наибольшую точность при условии однородности грунта.
Этот метод применяется, если проверяемое устройство заземления и два
вспомогательных электрода можно расположить в линию и когда проверяемое
устройство заземления состоит из одного штыря, одной трубы , одной пластины и
т.п.
20
21

22.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕННОГО ЭЛЕКТРОДА
(Метод 62-х процентов)
Электроды Х и Z удалены на расстояние достаточное, чтобы зоны
эффективного сопротивления электродов не пересекались. Если мы теперь
построим график сопротивления в зависимости от расстояния между электродами
X и Y, мы увидим, что разница между сопротивлением слева и справа от точки 62%
(относительное расстояние от Y Х) приемлемо мала.
21
22

23.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕННОГО ЭЛЕКТРОДА
(Метод 62-х процентов)
Нельзя назвать одно на все случаи значение расстояния от вспомогательного
электрода тока Z до проверяемого электрода Х, поскольку оно зависит от длины и
диаметра проверяемого электрода, однородности грунта и, особенно, от размеров
эффективных областей сопротивления электродов.
22
23

24.

УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ
• наличие акта выполнения скрытых работ;
• наличие протоколов ранее проведенной проверки элементов и измерения
параметров заземляющих устройств;
• сопротивление измерительных цепей не должно превышать 0,05 Ом;
• при выборе места расположения вспомогательных токового и
потенциального электродов необходимо учитывать конфигурацию проверяемых
заземляющих устройств.
23
24

25.

ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИСПЫТАНИЙ (ИЗМЕРЕНИЙ)
• изучить проектную и эксплуатационную документацию на заземляющее
устройство электроустановки;
• осуществить внешний осмотр заземляющего устройства;
• составить программу испытаний, содержащую перечень испытуемого
оборудования и средств измерений, схемы подключения приборов и
мероприятия, обеспечивающие безопасное выполнение планируемой работы.
• определить расстояние между заземляющим устройством и
вспомогательными (токовый и потенциальный) электродами;
• забить вспомогательные электроды;
• подготовить к работе и подключить измерительные приборы к заземляющей
цепи согласно соответствующим инструкциям по эксплуатации приборов
Примечания.
1. Глубина погружения в грунт вспомогательных электродов должна быть не менее 500 мм.
2. Во избежание увеличения переходного сопротивления вспомогательные электроды; следует забивать в
грунт прямыми ударами, стараясь не раскачивать их.
24
25

26.

ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
• проверить элементы заземляющего устройства, к которым имеется доступ;
• проверить целостность заземляющих проводников;
• измерить сопротивление заземлителей.
Проверка элементов заземлящего устройства осуществляется визуально,
постукиванием молотком и измерением сечения доступных для осмотра
элементов. Болтовые соединения должны быть надежно затянуты, снабжены
контргайкой и пружинной шайбой.
Осмотр видимой части заземляющих устройств производится с целью
определения по исполнительным чертежам соответствия фактической схемы
заземления электроустановки проектным решениям. При осмотре:
• устанавливают места расположения подземных и сварных соединений
заземляющих проводников;
• проверяют постукиванием молотком прочность сварных и других элементов
заземляющих устройств;
• измеряют штангенциркулем сечение заземляющих проводников.
25
26

27.

Измерение сопротивления заземления по трёхпроводному методу
прибором ИС-10
• Кнопкой «РЕЖИМ» выбрать трехпроводный метод измерения.
• Определить максимальную диагональ (далее Д) заземляющего устройства
(ЗУ).
• Соединить ЗУ при помощи измерительных кабелей с гнездом Т1.
• Потенциальный штырь П2 установить в грунт на расстоянии 1,5 Д, но не
менее 20 м от измеряемого ЗУ
26
27

28.

Измерение сопротивления заземления по трёхпроводному методу
прибором ИС-10
• Токовый штырь Т2 установить в грунт на расстоянии более 3 Д, но не менее
40 м от ЗУ.
• Подключить соединительный кабель к разъему Т2 прибора.
• Произвести серию измерений сопротивления заземления при
последовательной установке потенциального штыря П2 в грунт на расстоянии 10,
20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 и 90 % от расстояния до токового штыря Т2.
ЗУ, токовый и потенциальный измерительные штыри обычно выстраивают
в одну линию.
27
28

29.

Измерение сопротивления заземления по трёхпроводному методу
прибором ИС-10
Далее построить график зависимости сопротивления от расстояния между
ЗУ и потенциальным штырём П2. Если кривая монотонно возрастает и имеет
в средней части достаточно горизонтальный участок (при расстояниях 40 и 60
% разница значений сопротивления меньше 10 %), то за истинное принимается
значение сопротивления при расстоянии 50 %.
В противном случае все расстояния до штырей необходимо увеличить в 1,5–2
раза или изменить направление установки штырей для уменьшения влияния
надземных или подземных коммуникаций.
28
29

30.

Измерение удельного сопротивления грунта
прибором ИС-10
Величина удельного сопротивления грунта рассчитывается по методике
измерения Вернера. Эта методика предполагает равные расстояния между
электродами (d), которое следует принимать не менее чем в 5 раз больше
глубины погружения штырей.
29
30

31.

Измерение удельного сопротивления грунта
прибором ИС-10
Определяем место расположения измерительных штырей на местности
(предполагаемое место монтажа заземляющего устройства). Для того чтобы
правильно расположить и установить штыри (электроды) нужно соблюдать
следующие правила:
• штыри должны быть очищены от грязи;
• устанавливать стержни следует вертикально в грунт по прямой линии, через
равные расстояния (d1=d2=d3);
• расстояние между электродами следует принимать не менее чем в 5 раз
больше глубины погружения штырей (d*5L).
Для правильной и точной установки штырей следует использовать
измерительный инструмент (рулетка или лазерный дальномер).
30
31

32.

Измерение удельного сопротивления грунта
прибором ИС-10
Для измерения с автоматическим расчетом удельного сопротивления
грунта кнопкой «РЕЖИМ» выбрать режим «R уд», при этом на индикаторе
отображается ранее установленное расстояние между штырями.
Расстояние между штырями можно изменить в «МЕНЮ» прибора.
Выбрать функцию «УСТ. РАССТ». Появится сообщение «РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ
ЭЛЕКТРОДАМИ ХХм».
Кнопками ▲ или ▼ установить расстояние от 1 до 99 м с шагом 1 м. Для
подтверждения выбранного расстояния нажать кнопку «Rx / ↵».
Заданное расстояние между штырями сохраняется в памяти прибора
до введения новых значений.
31
32

33.

Измерение удельного сопротивления грунта
прибором ИС-10
Соединяем штыри с
измерительными гнёздами Т1, П1, П2,
Т2 по средством измерительных
кабелей, как показано на рисунке.
В завершение следует
удостовериться, что гнезда и штыри
присоединены в нужной
последовательности, иначе
полученные данные не будут
соответствовать действительности.
Далее производим замер
кратковременным нажатием кнопки
Rx.После этого на дисплеи появится
результат измерения. Полученный
результат будет являться истинным.
32
33

34.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ
Результат измерения заносится в рабочую тетрадь, в которой
записывается:
- дата измерения;
- объект;
- заземляемый элемент;
- замеренная величина.
Из замеренной величины вычитается сопротивление соединительных
проводников.
Полученный результат сравнивается с нормами ПТЭЭП.
33
34

35.

ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Результаты измерения оформляются протоколом.
Протокол должен содержать:
- наименование и адрес испытательной лаборатории,
проводившей испытания;
- номер, дата и орган, выдавший лицензию на право проведения
работ;
- номер и срок действия свидетельства о регистрации
электролаборатории в «Госэнергонадзоре»;
- наименование и адрес организации, являющейся заказчиком
испытаний;
- наименование и адрес объекта испытаний;
- дата проведения испытаний;
- состояние погоды и температуры;
- характер грунта.
34
35

36.

ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
В графе ОБЪЕКТ пишется назначение заземляющего контура.
В графе ИЗМЕРЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ пишется измеренная величина
сопротивления.
Оставшиеся строки прочёркиваются.
В графе ПРИБОРЫ указываются:
- тип прибора, которым были произведены замеры;
- заводской номер;
- дата проверки прибора;
- номер выданного свидетельства о поверке.
В графе НОРМА пишется: сопротивление заземляющего устройства не
более ___ Ом для _____, ____Ом для_________ и т.д..
В графе ЗАКЛЮЧЕНИЕ пишется : Сопротивление заземляющих
устройств(наименование объекта) соответствует (не соответствует)
нормам п………ПУЭ (для вновь вводимых объектов) или табл. 35 (36)
приложения 3.1. ПТЭЭП.(для периодических испытаний)
35
36

37.

ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Исправления и подчистки в протоколе не допускаются.
Протокол подписывается всеми членами бригады.
Оформленный протокол проверяет и подписывает руководитель
лаборатории. На подписанном протоколе ставится штамп предприятия.
Протокол пишется в двух экземплярах, из которых один выдаётся на руки
заказчику, а второй регистрируется и хранится в архиве не менее 6 лет.
36
37

38.

Спасибо за внимание
38