Измерение сопротивления заземления
Под термином заземление подразумевается электрическое подключение какой-либо цепи или оборудования к
земле. Заземление используется для установки и поддержания потенциала подключенной цепи или
оборудования максимально близким к потенциалу земли. Цепь заземления образована проводником, зажимом,
с помощью которого проводник подключен к электроду, электродом и грунтом вокруг электрода.
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. Из дальнейшего описания станет ясно, что на
практике этого добиться невозможно.
Достаточно низкие, но не предельные, значения сопротивления заданы в последних стандартах безопасности
NEC®, OSHA и др.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО ЭЛЕКТРОДА
На рис.1 показан заземляющий штырь. Его 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.
Подробнее:
(А) Обычно заземляющий штырь делается из хорошо проводящего металла (полностью медный штырь или с
медным покрытием) и клеммой соответствующего качества, поэтому сопротивлением штыря и его контакта с
проводником можно пренебречь.
(Б) Национальное бюро стандартизации показало, что сопротивлением контакта электрода с грунтом можно
пренебречь, если электрод плотно вбит и на его поверхности нет краски, масла и подобных веществ.
(В) Остался последний компонент – сопротивление поверхности грунта. Можно представить, что электрод
окружен концентрическими слоями грунта одинаковой толщины. 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.
Теоретически сопротивление земли можно определить общей формулой: R = L / A (Сопротивление =
Удельное сопротивление х Длина / Площадь )
Эта формула объясняет, почему уменьшается сопротивление концентрических слоев по мере их удаления от
электрода:
R = Удельное сопротивление грунта х Толщина слоя / Площадь
При вычислении сопротивления земли удельное сопротивление грунта считают неизменным, хотя это редко
встречается в практике. Формулы сопротивления земли для систем электродов очень сложны и при этом
зачастую позволяют вычислять сопротивление лишь приблизительно. Наиболее часто используется формула
сопротивления заземления для случая одного электрода, полученная профессором Дуайтом (H. R. Dwight) из
Массачусетского технологического института:
R = /2 L x ((In4L)-1)/r
R = , где R – сопротивление заземления штыря в омах, L – глубина заземления электрода, r – радиус
электрода, — среднее удельное сопротивление грунта в Ом·см.
ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ЭЛЕКТРОДА И ГЛУБИНЫ ЕГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Влияние размера: увеличение диаметра штыря уменьшает сопротивление заземления незначительно.
Удвоение диаметра снижает сопротивление меньше, чем на 10% (см. рис.2).
Влияние глубины заземления штыря: сопротивление заземления уменьшается с увеличением глубины.
Теоретически при удвоении глубины сопротивление уменьшается на 40 %. Стандарт NEC (1987, 250-83-3)
предписывает заземлять штырь минимум на 8 футов (2,4 м) для обеспечения хорошего контакта с землей (см.
рис.3). В большинстве случаев штырь, заземленный на 10 футов (3 м), удовлетворяет требованиям NEC.
Минимальный диаметр стального штыря равен 5/8 дюйма (1,59 см), а медного или покрытого медью стального
штыря — равен 1/2 дюйма (1,27 см) (NEC 1987, 250-83-2).
На практике минимальный диаметр 3 м штыря заземления равен:
- 1/2 дюйма (1,27 см) для обычного грунта,
- 5/8 дюйма (1,59см) для сырого грунта,
- 3/4 дюйма (1,91 см) для твердого грунта или для штыря длиннее 10 футов.
ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА
Приведенная выше формула Дуайта показывает, что 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 (см. таблицу№ 1).
| Почвы | Удельное сопротивление, Ом·см Мин. | Удельное сопротивление, Ом·см Среднее | Удельное сопротивление, Ом·см Макс. |
| Зольные почвы, шлаки, засоленные почвы, пустынные | 590 | 2370 | 7000 |
| Глины, глинистые сланцы, илистая, суглинок | 340 | 4060 | 16000 |
| Те же с песком или гравием | 1020 | 15 800 | 135000 |
| Гравий, песок, камни с небольшим количеством глины или суглинка | 59000 | 94000 | 458000 |
Таблица № 1
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА
Два типа почвы в сухом виде могут стать фактически изоляторами с удельным сопротивлением более 109 Ом ·
см. Как можно видеть в таблице № 2, сопротивление образца почвы изменяется весьма быстро при
увеличении содержания влаги в ней приблизительно до 20%.
| Содержание влаги, % | Удельное сопротивление, Ом·см Земля | Удельное сопротивление, Ом·см Песчаный суглинок |
|---|---|---|
| 0 | меньше 109 | меньше 109 |
| 2,5 | 250000 | 150000 |
| 5 | 165000 | 43000 |
| 10 | 53000 | 18500 |
| 15 | 19000 | 10500 |
| 20 | 12000 | 6300 |
| 30 | 6400 | 4200 |
Таблица№2
Удельное сопротивление почвы, также, зависит от температуры. Таблица№ 3 показывает, как меняется удельное
сопротивление песчаного суглинка с содержанием влаги 12,5% при изменении температуры от +20 до -15°С.
Как можно видеть, удельное сопротивление изменяется от 7200 до 330 000 Ом-сантиметров.
| Температура, °С | Температура по Фаренгейту, F | Удельное сопротивление, Ом·см |
|---|---|---|
| 20 | 68 | 7200 |
| 10 | 50 | 9900 |
| 0 | 32(вода) | 13800 |
| 0 | 32(лед) | 30000 |
| -5 | 23 | 79000 |
| -15 | 14 | 330000 |
Таблица№3
Поскольку удельное сопротивление грунта сильно зависит от температуры и содержания влаги, разумно
считать, что сопротивление устройства заземления будет зависеть от времени года. Такие изменения
показаны на рис.7. 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.
Рис. 7 Сезонные изменения сопротивления заземления водопроводной трубы диаметром 3/4 дюйма в
каменистом грунте. Кривая 1 – заглубление трубы 3 фута, кривая 2 – 10 футов.
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. Рисунок 8 показывает существенное уменьшение сопротивления песчаного суглинка при
увеличении содержания в нем соли.
Рис. 8
На рис. 9 показана зависимость удельного сопротивления грунта, пропитанного раствором соли, от
температуры. Конечно, если используется пропитка грунта соляным раствором, штырь заземления должен
быть защищен от химической коррозии.
Рис. 9
Чтобы помочь инженеру приблизительно определить глубину заглубления электрода, необходимую для
получения заданного сопротивления устройства заземления, можно воспользоваться так называемой
Номограммой заземления. Она показывает, что для получения сопротивления заземления 20 Ом на грунте с
удельным сопротивлением 10000 Ом-сантиметров, потребуется дюймов заглубить на 20 футов штырь
диаметром 5/8.
Работа с Номограммой заземления
- Выберите необходимое сопротивление по шкале R.
- Отметьте на шкале Р точку удельного сопротивления грунта.
- Проведите прямую линию через точки на шкале R и Р до шкалы K.
- Отметьте точку на шкале K.
- Выберите диаметр штыря и проведите прямую линию до шкалы D через точки на шкале DIA и на шкале
K. - Пересечение этой прямой с линией шкалы D покажет величину заглубления штыря, необходимую для
того, чтобы обеспечить выбранное вначале сопротивление заземления.
ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
В разделе «Сопротивление искусственных электродов» стандарта NEC ® 250-84 (1987) написано:
«Если один электрод в виде штыря, трубы или пластины не обеспечивает сопротивление равное или меньшее,
чем 25 Ом, то необходимо применить дополнительно любое из устройств, описанных в части 250-83. Где бы ни
устанавливалась группа штырей, труб или пластин, указанный раздел требует, чтобы расстояние между ними
было не менее 1,8 м.»
Национальный кодекс по электричеству (NEC® — National Electrical Code) устанавливает, что сопротивление
заземления не должно быть больше 25 Ом. Эта директива является верхней границей и во многих случаях
требуется гораздо меньшее значение.
Возникает вопрос: «Насколько низким должно быть значение сопротивления заземления?» Трудно назвать
конкретное количество Ом. Низкое сопротивление заземления обеспечивает большую защиту персонала и
оборудования. Поэтому стоит стремиться сделать его меньше одного Ом. Однако, было бы непрактично
добиваться такого низкого значения сопротивления по всей сети распределения и передачи электроэнергии
или на малых подстанциях. В некоторых регионах можно получить без значительных усилий значение 5 Ом. В
других — трудно достигнуть и 100 Ом сопротивления заземления.
Стандарты, принятые в промышленности, устанавливают, что передающая электроэнергию подстанция
должна обеспечивать сопротивление заземления, не превышающее одного Ом. Для подстанций,
распределяющих электроэнергию, рекомендуется сопротивление заземления не выше 5 и даже 1 Ом. На
большинстве подстанций требуемое значение сопротивления может обеспечить система заземления в виде
решетки.
В сетях электроосвещения или на узлах связи часто приемлемым значением считается 5 Ом. Если в сетях
электроосвещения применяется громоотвод, то он должен подключаться к цепи заземления с сопротивлением
не больше одного Ом.
Именно такие значения сопротивления заземления, вытекающие из теории, обычно и применяются на
практике. Однако всегда существуют случаи , когда очень трудно обеспечить сопротивление заземления,
удовлетворяющее стандарту NEC ® или другим стандартам безопасности. Для этих случаев существует
несколько методов уменьшения сопротивления заземления. В их числе система из параллельно соединенных
электродов, система с глубоким заземлением составных электродов и химическая обработка грунта. Кроме
того, в других публикациях обсуждается заземление в виде закопанных пластин, проводников (электрический
противовес), в виде подключения к стальным конструкциям зданий и арматуре железобетонных конструкций.
Низкое сопротивление заземления может обеспечить подключение к трубам систем водо- и газоснабжения.
Однако, применение с недавнего времени неметаллических труб и непроводящих стыков между трубами
сделали проблематичным или вовсе невозможным обеспечить в этом случае низкое сопротивление
заземления.
Для измерения сопротивления заземления требуется специальные приборы. Большинство из них используют
принцип падения потенциала, созданного переменным током (AC – alternative current) протекающим между
вспомогательным и проверяемым электродом. Измерение проводится в омах и показывает сопротивление
между заземленным электродом и окружающей его землей. В числе приборов СА® недавно появились
измерители сопротивления заземления, применяющие клещи тока.
Примечание. National electric code ® и NEC ® являются зарегистрированными торговыми марками
Национальной противопожарной ассоциации (National Fire Protection Association).
ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
(Принцип падения потенциала, 3-точечная схема.)
Вольтметром измеряется напряжение между штырями X и Y и амперметром — ток, протекающий между
штырями X и Z (см. рис. 11).
(Заметьте, что точки X,Y и Z соответствуют точкам X,P и C прибора, работающего по 3-точечной схеме или
точкам С1,Р2 и С2 прибора, работающего по 4-точечной схеме.)
Пользуясь формулами закона Ома E = R I или R = E / I, мы можем определить сопротивление заземления
электрода R. Например, если Е = 20 В и I = 1 А, то: R = E / I = 20 / 1 = 20 Ом
При использовании тестера заземления не потребуется производить эти вычисления. Прибор сам сгенерирует
необходимый для измерения ток и прямо покажет значение сопротивления заземления.
ПОЛОЖЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ
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.
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 (см. рис 12).
С другой стороны, если вспомогательный электрод напряжения Y расположен за пределами зон эффективного
сопротивления (рис. 13), то при его перемещении показания будут изменяться незначительно. Это и есть
наилучшая оценка сопротивления заземления электрода Х. Результаты измерения лучше изобразить на
графике, чтобы убедиться , что они находятся на почти горизонтальном участке кривой, как показано на рис.13.
Часто расстояние от этого участка до проверяемого электрода равно приблизительно 62% расстояния от
вспомогательного электрода тока до проверяемого электрода.
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕННОГО ЭЛЕКТРОДА (Метод 62-х процентов)
Метод 62% 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., как показано на рис. 14.
На рис. 15 показано, что зоны эффективного сопротивления (группа концентрических поверхностей вокруг
штырей) проверяемого электрода Х и вспомогательного электрода тока Z перекрываются. Если переместить
электрод потенциала Y по направлению к электроду Х или Z и повторить измерение, то показания будут сильно
различаться и измеренное значение будет неприемлемо далеко от истинного сопротивления заземления.
Области эффективного сопротивления пересекаются и это приводит к тому, что измеренное значение
сопротивления возрастает по мере удаления электрода Х от проверяемого электрода Y.
Теперь рассмотрим рисунок 16, на котором 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. Обычно эта разница измеряется в
процентах от измеренной величины: ± 2%, ± 5%, ± 10% и т.д.
УДАЛЕННОСТЬ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА
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. Однако, в
данном параграфе дано приблизительное значение этого расстояния для электрода диаметром 1 дюйм при
однородном грунте (для диаметра ? дюйма уменьшите расстояние на 10%, для диаметра 2 дюйма увеличьте
расстояние на 10%).
| Глубина заземления проверяемого электрода, футов | Расстояние до электрода Y, футов | Расстояние до электрода Z, футов |
|---|---|---|
| 6 | 50 | 72 |
| 8 | 55 | 80 |
| 10 | 60 | 88 |
| 12 | 71 | 96 |
| 18 | 74 | 115 |
| 20 | 86 | 120 |
| 30 | 45 | 140 |
Приблизительное расстояние до вспомогательных электродов для метода 62%
ИЗМЕРЕНИЕ ПРОВОДИМОСТИ ПРОВОДНИКА ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Проводимость проводника заземления можно измерить, включив его между двумя входами измерительного
прибора (см. рис. 17).
ДВУХТОЧЕЧНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ (Упрощенный метод)
Этот альтернативный способ применяется , когда доступно другое очень хорошее заземление, кроме
измеряемого.
В густонаселенных районах, где трудно найти места для установки двух вспомогательных электродов, можно
применить двухточечный метод. Измерение показывает сопротивлению двух устройств заземления,
включенных последовательно. Поэтому второе заземление должно быть очень хорошим, настолько, чтобы его
сопротивлением можно было пренебречь. Необходимо, также, измерить сопротивление провода и вычесть его
из полученного измерения.
Двухточечный метод не такой точный, как 3-точечный метод (метод 62%), поскольку зависит от расстояния
между измеряемым электродом и вспомогательным заземлением (неиспользуемое заземление или
водопроводная труба). Этот метод нельзя использовать как стандартный. Скорее, — это выход из положения в
густонаселенных районах.
См. рис. 18.
ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА (4-точечный метод)
Почему так важно измерять сопротивление грунта?
Измерение сопротивления грунта преследует тройную цель. Во-первых, эти данные используются для
геофизического изучения залегающих пород с целью определения зон и глубины залегания руд и для изучения
других геофизических феноменов. Во-вторых, сопротивление грунта оказывает непосредственное влияние на
степень коррозии подземных трубопроводов. Уменьшение сопротивления грунта приводит к усилению
процесса коррозии и, следовательно, заставляет проводить специальную защитную обработку труб. В-третьих,
сопротивление грунта непосредственно влияет на конструкцию устройств заземления. И именно поэтому здесь
обсуждается вопрос о сопротивлении грунта. При разработке систем заземления большого размера, разумно
определить области наименьшего сопротивления грунта, чтобы сконструировать наиболее экономичную
установку.
Измерять сопротивление можно двумя методами: двухточечным или 3-точечным. Двухточечный метод
заключается просто в измерении сопротивления между двумя точками. В большинстве случаев наиболее
точным является 4-точечный метод, который применен в тестере заземления модели 4500.
Как следует из названия, 4-точечный метод (см рис. 19 и 20 ниже) на измеряемом участке требуется
установить в линию четыре равноудаленных электрода. Между крайними электродами протекает ток известной
величины, созданный генератором тока. Между внутренними электродами измеряется падение напряжения.
Модель 4500 показывает непосредственно значение сопротивления в омах:
= 4 AR/ (1+2A/(A2+4B2) -2A/(4A2+4B2))
А – расстояние между электродами в см; В – глубина заземления электродов в см. Если А > 20 В, то формула
такова: = 2 AR (если А — в см) = 191,5 AR (если А – в футах)
= Сопротивление грунта (в Ом·см) Это значение есть среднее удельное сопротивление грунта на глубине
равной расстоянию А между электродами.
ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПРИБОРОМ TERCA 2
Имеется обширный участок земли, на котором надо определить место с наилучшим удельным
сопротивлением. Немного интуиции не помешает. Поскольку наша цель найти место с наименьшим
сопротивлением, сухой песчаной почве мы предпочтем влажный суглинок. Также следует оценить глубину
залегания слоя с наименьшим удельным сопротивлением.
Пример:
После обследования зона поиска сократилась приблизительно до 75 квадратных футов (22,5 м?). Допустим,
необходимо определить сопротивление на глубине 15 футов (450 см). Расстояние между крайними штырями
заземления равно глубине, на которой необходимо измерить среднее удельное сопротивление (15 футов или
450 см). Чтобы применить более простую формулу Венера (r = 2? AR), необходимо заземлять электрод на
глубину равную 1/20 расстояния между электродами или на 8 7/8 футов (22,5 см).
Устанавливайте электроды по сетке, как показано на рис. 19, и подключайте тестер заземления модели 4500
по схеме на рис. 20. Выполните следующие действия:
- Снимите перемычку, замыкающую выводы Х и Х V (C1 и P1) прибора;
- Подключите прибор ко всем четырем штырям (см. рис.20).
Например, пусть измерено сопротивление R = 15, (удельное сопротивление) = 2 RA А (расстояние между
электродами) = 450 см.
Тогда : = 6,28 х 15 х 450 = 42 390 Ом·см.
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ
Первой причиной для измерения напряжения прикосновения является необходимость оценить безопасность
персонала и защиту оборудования от высокого напряжения. Однако, в некоторых случаях степень
электрической безопасности можно оценивать с различных точек зрения.
Периодические измерения сопротивления устройства заземления в виде электрода или решетки электродов
рекомендуются в следующих случаях:
- Когда устройство заземления в виде электрода или решетки относительно мало и его удобно
отключать. - Когда есть подозрение, что идет коррозия электрода, вызванная низким сопротивлением грунта и
гальваническими процессами. - Когда пробой на землю поблизости от проверяемого устройства заземления маловероятен.
Измерение напряжения прикосновения является альтернативным способом определения безопасности. Он
рекомендуется в следующих случаях: - Когда невозможно физически или по экономическим соображениям отключать заземление для того,
чтобы произвести измерение. - Когда можно ожидать пробоев на землю рядом с проверяемым заземлением или рядом с
оборудованием, которое подключено к проверяемому заземлению. - Когда «след» оборудования сравним с размером заземления, которое подлежит проверке.
( «След» – контур той части оборудования, которая соприкасается с землей.)
Ни измерение сопротивления заземления методом падения потенциала, ни измерение напряжения
прикосновения не говорят о способности проводника заземления выдержать большие токи утечки с проводника
фазы на проводник заземления. Требуется другой тест с использованием большого тока для того, чтобы это
проверить.
Для измерения напряжения прикосновения применяется 4-точеный тестер заземления. В процессе измерения
прибор генерирует в земле небольшое напряжение, имитирующее напряжение неисправности неподалеку от
проверяемой точки на земле. Прибор показывает значение в вольтах на ампер тока, протекающего при этом в цепи заземления. Отображенное на экране значение затем умножается на максимальную величину тока,
ожидаемого в земле, чтобы вычислить напряжение прикосновения данной установки для худшего случая.
Например, если при проверке системы с максимальным ожидаемым током неисправности 5000 А, прибор
показал значение 0,100, то напряжение прикосновения будет равно 500 В.
Измерение напряжения прикосновения похоже на метод падения потенциала тем, что так же требует установки
вспомогательных электродов в землю или на ее поверхность. Но расстояние между вспомогательными
электродами будет другое — см. рис. 21.
Рассмотрим следующий пример. Пусть изоляция изображенного на рисунке подземного кабеля была пробита
недалеко от изображенной подстанции. В земле появятся токи, вызванные аварией, которые потекут к
устройству заземления подстанции, создавая разность потенциалов. Это напряжение может быть опасным для
здоровья, и даже жизни, персонала, который находится на данном участке земли.
Чтобы приблизительно измерить напряжение прикосновения для данной ситуации, выполните следующие
действия. Включите кабели между ограждением подстанции и точками С1 и Р1 4-точечного тестера
заземления. Установите электрод в земле в точке,. где можно ожидать пробой кабеля и подключите электрод к
выводу С2 прибора. Установите в землю еще один электрод на линии между первым электродом и точкой
подключения к ограждению на расстоянии одного метра (или вытянутой руки) от места подключения к
ограждению и подключите этот электрод к точке Р2 прибора. Включите прибор, выберите диапазон 10 мА и
снимите измерение. Умножьте его на максимально возможный в случае аварии ток.
Устанавливая электрод, подключенный к выводу Р2 прибора, в различные места вокруг ограждения,
примыкающие к неисправной линии, можно получить карту изменения потенциала.
ИЗМЕРЕНИЕ ПРИБОРОМ С.А 6415 C ПРИМЕНЕНИЕМ ТОКОВЫХ КЛЕЩЕЙ
Это новый уникальный метод измерения сопротивления заземления. Он позволяет проводить измерение без
отключения цепи заземления. Кроме того, преимущество метода в том, что он позволяет измерять общее
сопротивление устройства заземления, включая сопротивление соединений в цепи заземления.
рис.22
рис.23
Обычно, проводник заземления электросети общего назначения можно представить схемой, показанной на
рис. 22 или эквивалентной схемой, показанной на рис. 23. Если в какой-нибудь ветви с сопротивлением RX с
помощью трансформатора создать напряжение E, через цепь потечет ток I .
Описанные величины связаны соотношением E / I = RX. При известном неизменном напряжении Е
сопротивление RX можно получить, измерив ток I.
Обратимся снова к рис. 22 и 23. Ток создается специальным трансформатором, подключенным к через
усилитель мощности к источнику напряжения с постоянной амплитудой и частотой 1,6 кГц. Этот ток
регистрируется в образующемся контуре. Измеряемый сигнал регистрируется синхронным детектором,
усиливается избирательным усилителем, преобразуется аналогово-цифровым преобразователем и
отображается на ЖК-дисплее.
Избирательный усилитель применяется для очищения полезного сигнала от сигналов с частотой сети и от
высокочастотных шумов. Напряжение регистрируется катушками, охватывающими проводник в возбуждаемом
контуре, затем усиливается и очищается, когда сравнивается в компараторе с опорным сигналом. Если клещи
тока неправильно закрыты, на дисплее появляется сообщение «open jaws» («клещи открыты»).
ПРИМЕРЫ ИЗМЕРЕНИЙ НА МЕСТНОСТИ
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА, СМОНТИРОВАННОГО НА СТОЛБЕ ЛИНИИ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Снимите защитную крышку с провода заземления и обеспечьте достаточно свободного места для захвата
проводника клещами тока. Клещи должны свободно охватывать проводник заземления. Клещами можно
захватить и непосредственно штырь заземления.
Примечание: клещи должны находиться на электрическом пути от нейтрали системы или проводника
заземления к штырю или штырям (в зависимости от исполнения)
Выберите измерение тока «А». Захватите клещами проводник заземления и измерьте ток в проводнике.
Максимальное значение равно 30 А. Если значение тока превышает 30 А, измерение сопротивления
заземления невозможно. Прекратите измерение. Снимите прибор С.А 6415 с данной точки и продолжите
измерение в других точках.
Если измеренный в цепи заземления ток не превышает допустимого, выберите режим «?» прибора и
прочитайте результат измерения в омах. Измеренное значение соответствует не только сопротивлению
системы заземления, но и включает сопротивление контакта нейтрали со штырем и всех соединений между
нейтралью и штырем.
Заметьте, что на рисунке 24 заземление обеспечивается торцом столба и заземленным штырем. Необходимо
подключить клещи выше точки соединения проводников от торца столба и от штыря, чтобы измерить общее
сопротивление заземления обоих заземлителей. Для последующих обращений к результату запишите дату, ток, сопротивление заземления в омах и номер столба.
Примечание: большое значение сопротивления может быть вызвано:
А) плохим заземлением штыря;
Б) отключенным проводником заземления;
В) большим сопротивлением контактов или мест сращивания проводника; осмотрите клещи, соединение на
конце штыря, нет ли заглублённых трещин на стыках.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ КОРОБКЕ ИЛИ НА СЧЕТЧИКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Следуйте в основном описанной выше методике. Заметьте на рис. 25, что заземление может быть исполнено в
виде группы штырей или, как показано на рис. 26, в качестве заземления может быть использована выходящая
из земли водопроводная труба. Можно использовать одновременно оба вида заземления. В этом случае
следует выбирать точку измерения на нейтрали так, чтобы измерить общее сопротивление заземления
системы.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА ТРАНСФОРМАТОРЕ, УСТАНОВЛЕННОМ НА ПЛОЩАДКЕ
- Замечание. Никогда не открывайте ограждение трансформатора. Это — имущество коммунальной службы. Данное измерение может выполнять только специалист.
- Соблюдайте все необходимые меры безопасности.
- Присутствует о пасное напряжение.
Определите и посчитайте все штыри заземления (обычно имеется единственный штырь). Если штыри
заземления находятся внутри ограждения, обратитесь к рис. 27, а если за пределами ограждения – к рис.28.
Если имеется единственный штырь заземления и он находится внутри ограждения, то для измерения следует
подключиться к проводнику сразу после контакта проводника со штырем. Часто, от зажима на штыре
возвращается к нейтрали или внутрь ограждения несколько проводников.
Во многих случаях, наилучшее измерение можно получить при помощи клещей 3710 или 3730, подключенных
непосредственно к заземленному штырю. При этом измеряется исключительно сопротивление устройства
заземления. Подключайте клещи только в той точке, где имеется единственный путь для тока, текущего в
нейтраль.
Обычно, если вы получили очень низкое значение сопротивления, то это означает, что вы подключились к
петле и вам следует переместить точку измерения ближе к штырю. На рис. 28 штырь заземления вне
заграждения. Чтобы получить правильный результат, выберите точку подключения клещей, как показано на
рисунке. Если внутри ограждения имеется несколько штырей в разных углах, надо определить, как они
подключены, чтобы правильно выбрать точку измерения.
ПЕРЕДАЮЩИЕ СТОЙКИ
Соблюдайте все необходимые меры безопасности. Присутствует опасное напряжение.
Найдите проводник заземления около фундамента стойки. Заметьте, что существует много конфигураций.
Будьте осторожны при определении проводников заземления. На рис. 29 показана одна стойка на бетонном
фундаменте с внешним проводником заземления. Точка подключения клещей должна находиться выше места
электрического соединения частей системы заземления, которая может быть выполнена в виде группы
штырей, пластин, витков или элементов фундамента.
провел монтаж розеток и померел сопративление между фазой и нулем
Доброе утро. Такая ситуация перенес на кухне розетки. Т. е. были две розетке над рабочим столом и я добавил еще две спаренные в один угол и две спаренные во второй угол кухни. Монтаж вел кабелем ПВС 3 2,5кв. И прозвонил мультиметром все нормально не звонится. Решил помереть сопротивление между фазой и нулем мультик показал 0,854 МОм, между землей и фазой бесконечность, между землей и нулем тоже бесконечность. Дом новый еще не подключено питание к дому. В квартирном щетке вводной автомат выключен. Так же померел сопротивление в коридоре результат тот же (квартиры). Пошел к соседу у него визде бесконечность. Значит ли это что где то короткое змыкание висит. Скоро электричество пододут в дом. Не коротнет ли? По закону Ома 220/854000=0,00026А короткого не должно быть.
Поделиться2Вс, 1 Май 2011 17:34
- Автор: antno
- студент
- Зарегистрирован : Чт, 23 Июл 2009
- Приглашений: 0
- Сообщений: 316
- Уважение: [+80/-11]
- Позитив: [+111/-3]
- Пол: Мужской
- Возраст: 33 [1988-11-15]
- Провел на форуме:
4 дня 20 часов - Последний визит:
Ср, 31 Авг 2011 03:38
ну во первых ПВС не кабель а всеголишь провод, вдобавок нежелательный для монтажа, во вторых для ПВС это еще нормальное сопротивление, бывает и хуже, а в третьих кладите NYM или ВВГнг в следующий раз. Ибо все ПВСы Пун(г)Пы и особенно КГ недолговечны, изоляция у них полное Г***О, максимум до 250В, вдобавок они тянут из цемента при скрытой прокладке всю химию и через 5 лет изоляция теряет свойства и становится проводником )), горят они прекрасно, по сим причинам пожарка его запретила, в ПУЭ он тоже запрещен
Поделиться3Вс, 1 Май 2011 18:16
- Автор: ymail
- контакт
- Зарегистрирован : Вс, 1 Май 2011
- Приглашений: 0
- Сообщений: 5
- Уважение: [+0/-0]
- Позитив: [+0/-0]
- Провел на форуме:
1 час 12 минут - Последний визит:
Пн, 2 Май 2011 12:19
ну во первых ПВС не кабель а всеголишь провод, вдобавок нежелательный для монтажа, во вторых для ПВС это еще нормальное сопротивление, бывает и хуже, а в третьих кладите NYM или ВВГнг в следующий раз. Ибо все ПВСы Пун(г)Пы и особенно КГ недолговечны, изоляция у них полное Г***О, максимум до 250В, вдобавок они тянут из цемента при скрытой прокладке всю химию и через 5 лет изоляция теряет свойства и становится проводником )), горят они прекрасно, по сим причинам пожарка его запретила, в ПУЭ он тоже запрещен
Т.е. это нормально, при подаче напряжения короткого не будет?
Поделиться4Вс, 1 Май 2011 19:27
- Автор: antno
- студент
- Зарегистрирован : Чт, 23 Июл 2009
- Приглашений: 0
- Сообщений: 316
- Уважение: [+80/-11]
- Позитив: [+111/-3]
- Пол: Мужской
- Возраст: 33 [1988-11-15]
- Провел на форуме:
4 дня 20 часов - Последний визит:
Ср, 31 Авг 2011 03:38
у нас в здании кабелям 53 года сопротивление резинотряпичной изоляции такое, что меряю напряжение между фазой и проводом никуда не подключенным лежащим в стене = 180В, а просто между фазой и кирпичной стеной = 70В, а между нулем и стеной = 30В, соответственно контура заземления тоже сгнили давно..и ничего. работает. замыкает правда иногда, когда дождь пройдет, крыша то тоже дырявая
Поделиться5Вс, 1 Май 2011 20:08
- Автор: antno
- студент
- Зарегистрирован : Чт, 23 Июл 2009
- Приглашений: 0
- Сообщений: 316
- Уважение: [+80/-11]
- Позитив: [+111/-3]
- Пол: Мужской
- Возраст: 33 [1988-11-15]
- Провел на форуме:
4 дня 20 часов - Последний визит:
Ср, 31 Авг 2011 03:38
Кстати а электросчетчик в системе там у вас есть? подключенный к проводке? может его катушка напряжения или что там у электронного, звонится?
Поделиться6Вс, 1 Май 2011 21:08
- Автор: ymail
- контакт
- Зарегистрирован : Вс, 1 Май 2011
- Приглашений: 0
- Сообщений: 5
- Уважение: [+0/-0]
- Позитив: [+0/-0]
- Провел на форуме:
1 час 12 минут - Последний визит:
Пн, 2 Май 2011 12:19
у нас в здании кабелям 53 года сопротивление резинотряпичной изоляции такое, что меряю напряжение между фазой и проводом никуда не подключенным лежащим в стене = 180В, а просто между фазой и кирпичной стеной = 70В, а между нулем и стеной = 30В, соответственно контура заземления тоже сгнили давно..и ничего. работает. замыкает правда иногда, когда дождь пройдет, крыша то тоже дырявая
Так это вы напряжение меряете. А сопративление тогда какое. И что это все из-за пвс?
Допустимое сопротивление петли «фаза-ноль»
Эксплуатация электрооборудования, как и любого другого источника повышенной опасности требует периодического проведения специальных работ связанных с обслуживанием и диагностикой. Для электроустановок — это комплекс электроизмерений, одним из видов которых является измерение полного сопротивления цепи «фаза-ноль».
- сопротивление источника питания (трансформатора или ДГУ);
- сопротивление жил кабелей внешнего электроснабжения и распределительной сети здания;
- сопротивление жил групповых линий питания отдельных токоприёмников;
- переходное сопротивление контактов этих линий в электрощитах.
Большое сопротивление петли «Ф-0» и слишком малый ток однофазного КЗ
Чаще всего реальное сопротивление петли «фаза-ноль» достаточно невелико для надёжной защиты линии. Но бывают ситуации, когда токи КЗ не достигают требуемых значений. В самом деле, при значениях петли более 0,8 Ом величина тока КЗ не превышает 275А и, с учётом требований ПТЭЭП, прил. 3, табл. 28, п. 4, автомат с Iном=25А уже не гарантирует отключение в заданное время. А это очень распространённый номинал автомата для защиты групповых линий розеточной сети. Иногда это можно увидеть в сельской местности, в садоводческих обществах, когда линия 0,4 кВ имеет длину 1-2 км, а сечение проводов невелико.
На величину сопротивления петля «фаза-ноль» влияет площадь поперечного сечения жил кабеля и его длина. Эти параметры связаны между собой. При увеличении длины линии приходится увеличивать её сечение, чтобы обеспечить необходимую кратность токов КЗ. Больше всего это проявляется в осветительных и розеточных сетях, где линии протяженные, а сечение проводов небольшое. По тем же причинам увеличено сопротивление петли «фаза-ноль» линий электроснабжения на вводе в здание. При этом свою долю вносит сопротивление обмоток силового трансформатора на подстанции.
Конечно, устранение указанных причин, т.е. замена электропроводки или кабельных линий повлечет за собой немалые затраты и частичную остановку функционирования объекта. Такая ситуация встречается, в основном, там, где электромонтажные работы выполнялись без предварительных расчетов и разработки проекта. При разработке проекта, проектировщики, используя справочники и таблицы производят расчеты сопротивлений цепи «фаза-ноль» и учитывают полученные значения при выборе аппаратов защиты. Поэтому так важно, чтобы монтаж любой электроустановки производился на основе качественно подготовленной проектной документации.
Можно ли как-нибудь исправить сложившуюся ситуацию, не прибегая к радикальным мерам? Конечно можно! Если не получается убрать причину малых токов короткого замыкания, можно ужесточить требования к защитным аппаратам. В осветительных и розеточных сетях, в основном, применяются модульные автоматы бытового назначения с характеристиками «В», «С», «D». В таких случаях единственный выход – установить в качестве аппарата защиты автомат с характеристикой «В» расцепителя мгновенного действия. В отличие от распространенного автомата с характеристикой «С» у него срабатывание происходит при токе Iкз = 5хIном, т.е. в рассмотренном выше примере он уверенно отключит даже ещё меньший ток (137 А) при сопротивлении петли «фаза-ноль» до 1,6 Ом. Можно уменьшить номинал автомата, тогда будут автоматически отключаться ещё меньшие токи КЗ. При этом следует помнить, что номинал автомата не должен быть меньше расчетного тока на защищаемом участке. Для защиты кабельных или воздушных линий электроснабжения можно применить предохранители, выносные реле.
Как отличить ноль от заземления подручными средствами
При ремонте или частичной замене электропроводки, электрику приходится сталкиваться с определением фазы, ноля и заземления в распаячных коробках. С определением фазы проблем никаких нет, достаточно воспользоваться отверткой-индикатором. Когда проводка проложена двумя жилами, без земли, естественно, вторая жила является нулем. Однако при ремонте проводки с тремя токоведущими проводниками, зачастую возникает вопрос: где рабочий ноль, а где защитный. Ведь по электрическим свойствам оба проводника идентичны — можно подключить даже приличную нагрузку к паре фаза-земля и не заметить разницы. При измерении напряжения мультиметром между парами фаза-ноль и фаза-земля примерно одинаковые напряжения.
Для тех, кто в танке: если вы думаете, что можно проверить мультиметром или лампой два провода из трех и там, где будет напряжение, это и есть фаза с нулем — вы заблуждаетесь! Между фазой и заземлением (занулением) напряжение также составляет около 220 вольт!
Если проводка современная, с цветной маркировкой проводов — дело упрощается. Обычно фаза маркируется коричневым или белым (при отсутствии коричневого) проводниками, ноль — синим или белым (с синей полосой). Заземление по современным стандартам маркируется желтой изоляцией с зеленой полосой. Однако здесь два НО: далеко не факт, что монтажники были в курсе об общепринятой цветовой маркировке или использовали провода для трехфазной сети с черным, коричневым и синим (белым или желтым) проводниками. Поэтому хорошему электрику не следует безоговорочно ориентироваться на цвета проводников, смонтированных другими электромонтажниками.
Для чего необходимо заземление
Если энергоснабжение в помещении организовано в соответствии с ПУЭ, на входе, в распределительном щитке установлены защитные автоматы.
Эти выключатели срабатывают при превышении установленной силы тока: нагревается биметаллическая пластина, происходит ее деформация, и контакты автомата механически размыкаются.
Важно! Именно для этого, автоматы устанавливаются в разрыв фазного проводника. Нулевая шина может быть подключена напрямую.
Происходит разрыв цепи, находящейся под напряжением, электроустановка (или вся цепь) обесточивается, обеспечивая безопасность. Как это работает на практике, и что такое заземление в данной цепочке?
Заземление, это электрический контакт между линией, специально выделенной в электросети, и реальной (физической) землей. То есть шина заземления имеет электрический контакт с грунтом. Одновременно, любая установка, вырабатывающая или распределяющая электрический ток, соединена нулевым проводом с той же землей.
Мы с вами рассматриваем однофазные сети, в которых для питания используются две линии: ноль и фаза. Трехфазные системы в быту применяются редко, поэтому знание этих систем необходимо лишь профессионалам.
Даже если к вам в дом заведено три фазы (такое встречается в частном секторе), для конечного потребления все равно используется два провода: ноль и фаза.
Допустим, у вашей электроустановки (холодильник, бойлер, стиральная машина), особенно с металлическим корпусом, произошла утечка фазы. То есть, провод под напряжением касается корпуса (отсоединился контакт, нарушена изоляция, протекла вода). Прикоснувшись к электроприбору, вы будете поражены электрическим током. Кроме того, сопротивление в точке касания мизерное, вследствие чего произойдет мгновенный нагрев провода, и возгорание электроприбора.
Если ваш бойлер заземлен, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления, то есть по контуру: фаза — «земля» — нулевая шина. Сила тока спонтанно возрастет, и сработает аварийное отключение в автомате защиты. Никто не пострадает, материальный ущерб не будет нанесен.
Если вы имеете поверхностные знания устройства электроустановок, возникает вопрос: а зачем нужно заземление, если то же самое произойдет между фазным и нулевым проводом? И собственно, чем отличается заземление от зануления?
Буквенные обозначения
Первые литеры в пояснении к системе обозначают выбранный характер заземляющего устройства:
- Т – соединение источника питания непосредственно с землей;
- I – все токоведущие детали изолированы от земли.
Вторая буква служит для описания токопроводящих частей относительно подсоединения к земле:
- Т говорит об обязательном заземлении всех открытых деталей под напряжением, независимо от вида связи с грунтом;
- N – обозначает, что защита открытых частей под током осуществляется через глухозаземленную нейтраль от источника питания непосредственно.
Буквы, стоящие через тире от N, сообщают о характере этой связи, определяют метод обустройства нулевого защитного и рабочего проводников:
- S – защита РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполнена раздельными проводами;
- С – для защитного и рабочего нуля применяется один провод.
Разберем ситуацию со схемами
С точки зрения протекания электрического тока, отличия между заземлением от занулением нет. Нулевой провод в любом случае имеет электрический контакт с физической землей.
Соответственно, при замыкании фазы на корпус, произойдет то самое короткое замыкание, и сработает отключение защитного автомата. Разумеется, (при условии правильного подключения: розетка должна иметь третий земляной контакт, как и электроприбор. По этой причине, электрики, нарушая требования Правил устройства электроустановок, часто разводят земляную шину от нулевого контакта вводного щитка.
Представим ситуацию, когда нулевой провод по какой-то причине разорван:
- потеря контакта по причине коррозии (в старых многоэтажках это рабочая ситуация);
- механический разрыв кабеля вследствие ремонтных работ с нарушениями технологии (к сожалению, тоже не редкость);
- несанкционированное вмешательство доморощенного «электрика»;
- авария на подстанции (возможно отключение только нулевой шины).
На схеме это выглядит следующим образом:
При организации защитного зануления, электрическая цепь между физической «землей» и контактом заземления электроприбора разрывается. Установка становится беззащитной. Кроме того, свободная фаза без нагрузки может создать потенциал, равный входному напряжению на ближайшей подстанции. Как правило, это 600 вольт. Можно представить, какой ущерб будет нанесен включенному в этот момент электрооборудованию. При этом утечки тока на физическую землю нет, и защитный автомат не сработает.
Представьте, что в этот момент, вы одновременно коснетесь фазы (пробой на корпус электроустановки), и металлического предмета, имеющего физическую связь с грунтом (водопроводный кран или батарея отопления). Можно получить поражение электротоком при напряжении 600 вольт.
А теперь посмотрим, в чем разница между заземлением и занулением (на нашей схеме). При разрыве нулевой шины, просто пропадет питание на всех электроустановках в этой цепи. Поражения электротоком не будет, ни при каких обстоятельствах: электрическая цепь между физической землей и контактом заземления электроприборов не нарушена. Здоровье мы уже сохранили. Теперь посмотрим, что произойдет с электроустановками. Максимум ущерба — это перегоревшая лампа накаливания, ближайшая к вводному щитку. Причем неприятность произойдет лишь в случае повышения напряжения на фазном проводе. Сила тока возрастет (согласно закону Ома), сработает автомат защиты, и возможно, остальные электроприборы не пострадают.
Именно по этой причине, ПУЭ жестко предписывают: защитное заземление и зануление электроустановок должно быть организовано независимо друг от друга, с помощью разных линий.
Для справки: Обычно используется цветовая маркировка проводов:
- Фаза — коричневого или белого цвета.
- Рабочий ноль — синего цвета.
- Защитное заземление — желто-зеленая оболочка.
Если у вас жилье современной постройки, значит зануление и заземление выполнено согласно Правилам устройства электроустановок. Это легко проверить, взглянув на вводной кабель в щитке. Кроме того, вы сами можете проверить правильность подключения.
Методы определения
Существует несколько способов, позволяющих отличить «ноль» от «земли».
Цветовая маркировка проводов
Профессиональные и добросовестные электрики никогда не будут монтировать проводку без соблюдения цветовой маркировки. При условии, что монтаж осуществлялся с соблюдением основных правил ПУЭ, каждый проводник имеет определенный цвет в зависимости от выполняемой функции:
- Синяя/голубая оболочка используется для маркировки нулевого проводника.
- Желто-зеленая оболочка (полосками) применяется для обозначения заземляющей жилы.
- С фазным проводом сложнее, поскольку он может иметь оболочку белого, черного, красного, оранжевого и других цветов. Независимо от выбранного цвета «фазы» такой монтаж будет правильным.
Синим маркируется ноль, зелено-желтым – земля, красным – фаза
Помните: даже если были обнаружены жилы соответствующих цветов, по которым можно определить «фазу», «ноль» и «землю», не стоит спешить с выводами. Быть полностью уверенным в правильности монтажа можно исключительно при условии, что вы выполнили его самостоятельно. В остальных ситуациях подобный метод поиска «ноля» и «земли» будет некорректным. Поэтому переходите к остальным способам.
Дифференциальный ток
Намного проще отличить «ноль» от «земли», если на обслуживаемом участке имеется устройство защитного отключения (УЗО) либо дифференциальный автомат. Воспользуйтесь лампой с проводами, подключите прибор к фазе и одному из двух проводников. Если защита не сработала, то лампочка подключена правильно — к паре фаза-ноль. Если сработало УЗО и ветка оказалась обесточенной, то была задействована пара фаза-земля.
Если УЗО не сработало в обоих случаях, то возможны проблемы с функциональностью оборудования. О работоспособности устройства дифференциальной защиты можно судить по проведенному испытанию. На любом подобном оборудовании есть кнопка «Тест». Нажмите на нее.
Примечание. Защитное устройство может не сработать по другой причине: если протекающий через лампу ток ниже номинального дифференциального значения (при котором оборудование должно выполнять обесточивание цепи). К примеру, лампа накаливания пропускает ток около 20-40 мА. Если используется УЗО на 100 мА, то логично, что прибор не сработает.
Заземляющие контакты на розетках
Этот способ подходит для любого объекта, на котором используются двухполюсный вводный автомат и заземляющие розетки. Отключите автомат, что гарантирует отсутствие связи между «нолем» и «землей». Сделайте аналогичное со всеми бытовыми приборами. Возьмите мультиметр, активируйте режим «Прозвонка» и выполните процедуру между заземляющим контактом на розетке и двумя неизвестными проводами.
Когда заземляющий контакт розетки будет соединен с «нолем», на мультиметре будет показано огромное сопротивление, с «землей» — приближенное к нулевому значению. Данный метод поможет убедиться в правильности подключения заземляющих розеток.
Использование мультиметра
Перед проверкой токоведущих жил с помощью мультиметра следует зачистить проводку. Не забывайте о мерах предосторожности и обязательно выполните обесточивание электрической сети на обслуживаемом объекте.
Если электрическая проводка не имеет цветовой/символьной маркировки либо монтаж выполнялся неизвестным мастером, тогда воспользуйтесь мультиметром. Однако сперва при помощи индикаторной отвертки определите «фазу». Настройте мультиметр, выбрав диапазон замера переменного напряжения более 220 В. Можно взять измерительный прибор любого типа. Не имеет значения конкретный размер диапазона: главное — выставить его выше 220 В.
На паре фаза-земля напряжение будет меньше
Соедините через мультиметр «фазу» с одним, а затем — другим проводником. На паре фаза-ноль значение напряжения будет ненамного выше, чем на паре фаза-земля. Это позволит отличить «ноль» от «земли».
Примечание. Определение «земли» при помощи мультиметра актуально для более старых электрических сетей, построенных по конфигурации ТТ. Для современных топологий TN-C-S метод неактуален. Во втором случае нулевой и заземляющий проводники разделяются уже внутри здания, поэтому электрически являются идентичными и связанными между собой. У них одинаковое сопротивление, а, значит, при использовании мультиметра на обеих парах будет равная разница потенциалов.
Не подходит мультиметр для поиска заземляющего проводника в электрической сети TN-S. «Ноль» и «земля» разделены от источника энергии до потребителя. Из-за разной длины проводов будет совершенно иное сопротивление, которое обуславливает полученную разницу в напряжении. Может оказаться, что разница потенциалов на паре фаза-земля будет выше, нежели на паре фаза-ноль.
Отключение нулевого провода (электрический щиток)
Убедитесь, что электрические приборы были отключены от сети, благодаря чему ток гарантированно не будет поступать на нулевой проводник. Загляните в распределительный щиток, расположение которого регламентируется правилами ПУЭ, отсоедините нулевой провод (открутите зажимы, вытащите кабель из вводного автомата и заизолируйте). Либо удалите проводник с нулевой шины, которая используется для дальнейшего разветвления нейтрали. В квартире или частном доме останутся два работающих проводника — заземляющий и фазный.
Как отличить рабочий ноль и защитное заземление
Разумеется, проверять сопротивление между «нулевым» и «земляным» проводами не следует, особенно если энергосистема под напряжением. В общую щитовую вас тоже никто не пустит. Поэтому, проверять правильность разведения нуля и земли, будем с помощью мультиметра (бытового тестера).
Поскольку точки ввода заземляющих устройств (ноль на подстанции и шина заземления в доме) находятся на удалении друг от друга, между ними есть определенное сопротивление. Грунт, даже влажный, не является идеальным проводником. Если организовать электрическую цепь без нагрузки, мы увидим разницу в потенциалах.
Подключаем измерительный прибор к фазному контакту и рабочему нолю. На схеме это будет цепь «А». Фиксируем значение.
Сразу же подключаем тестер к фазному проводу и контакту защитного ноля. На схеме это цепь «Б». Разницы в потенциале нет: прибор зафиксирует одинаковое значение напряжения. Почему так произошло? При объединении рабочего и защитного ноля, ток в обоих вариантах измерения, фактически протекает по одному и тому же проводу. Сопротивление не меняется, потерь нет, падения напряжения не происходит.
Если ваши результаты измерения показали одинаковое напряжение – проводка подключена с нарушениями Правил устройства электроустановок.
Что произойдет при разнесенном рабочем ноле и защитном заземлении?
При подключении прибора к фазе и нолю, падения напряжения практически нет (на схеме это цепь «А»). Вы увидите действительное значение рабочего напряжения в сети. Подключив тестер к фазному проводу и защитному заземлению, вы замеряете потенциал в длинной цепи. Чтобы замкнуть круг, электрический ток (на схеме цепь «Б») проходит по реальному грунту между точками физических контактов «земли». Учитывая сопротивление грунта, произойдет падение напряжения от 5% до 10%. Прибор покажет более низкое напряжение.
Это говорит о том, что ваша электропроводка организована правильно, у вас имеется настоящее разнесенное защитное заземление. При наличии правильно подобранных автоматов, электрооборудование и пользователи надежно защищены.
Мы разобрались, в чем разница между заземлением и занулением. Польза от правильной организации электроснабжения очевидна.
Фаза в электричестве
А вы знаете, на электростанциях? Везде принцип его возникновения один и тот же: вращение магнита внутри катушки приводит к тому, что в ней появляется Этот эффект получил название ЭДС, или электродвижущая сила индукции. Вращающийся магнит называют ротором, а прикрепленные вокруг него катушки — статором.
Переменное напряжение получают от постоянного, когда последнее изгибают по синусу, в результате чего достигается то положительное, то отрицательное его значение.
Итак, магнит приходит в движение, например, благодаря потоку воды. При вращении ротора все время меняется. Поэтому и создается переменное напряжение. При трех установленных катушках каждая из них имеет отдельную электрическую цепь, а внутри нее появляется одинаковое переменное значение, где фаза напряжения сдвинута по окружности на сто двадцать градусов, то есть на треть относительно той, что расположена рядом.
А как быть, если в вашем доме вообще не предусмотрено защитное заземление
Понятное дело, при проведении капитального ремонта, электрики заменят проводку в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Как минимум, в вашем вводном щитке появится три независимых провода: фаза, рабочий ноль и защитное заземление. Останется лишь заменить проводку в розеточной сети.
Но капитальный ремонт может быть выполнен через несколько лет, а вы уже сегодня пользуетесь бойлером и стиральной машинкой без заземления, или того хуже — с защитным занулением. Выход один: организовывать заземление самостоятельно. Если вы живете в частном доме — техническая сторона вопроса существенно упрощается. А вот для многоэтажек, стоимость и сложность работ зависит от этажа.
Как вариант — организовать вскладчину с соседями шину заземления, с распаячными коробками на каждой лестничной клетке.
Шина должна быть неразъемной до самого ввода в грунт. Вблизи фундамента, желательно не в дорожном покрытии, а на клумбе, организуется контур заземления согласно Правилам устройства электроустановок. Каждый жилец подъезда может подключится общей шине и завести «землю» в квартиру. Далее есть два варианта:
- Организовать контактную группу заземления в распределительном щитке, и заменить всю электропроводку на трехжильную.
- Внутри плинтуса, протянуть земляной кабель под каждую розетку, и завести его в монтажные коробочки.
При любом способе, вы защитите и свои электроприборы, и главное — свое здоровье.
Разница между нулем и землей
Последствия неправильной коммутации нулевого и заземляющего проводников могут быть разными:
- Неправильная работа приборов учета электроэнергии в меньшую или большую сторону. Соответственно в первом случае, когда компания-поставщик найдет ошибку, может быть начислен огромный штраф.
- Некорректная работа устройств защитного отключения и дифференциальных автоматов: при существенных перепадах напряжения будет постоянно перегорать бытовая техника.
- Отсутствие защиты человека от поражения током. Более того, неправильная схема может стать основной причиной удара.
В статье были рассмотрены способы, позволяющие отличить нулевой и заземляющий проводники в трехжильных системах. Расположены они в порядке возрастания сложности действий. Только правильный монтаж электрической проводки гарантирует корректную работу УЗО, дифференциальных автоматов и розеток с заземляющим контуром. Если есть малейшие сомнения, лучше обратиться за помощью к квалифицированному специалисту, предоставляющему акт о проведении ремонтных работ.
Ошибки, допускаемые при монтаже
Наиболее распространенными ошибками при устройстве систем защиты бывают следующие: