2.1. Измерение сопротивления заземлителей
2.1.1. Общие требования к проведению измерений
2.1.2. Измерение сопротивления заземляющих устройств прибором М416
2.3. Проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными частями электроустановки (непрерывности защитных проводников) [1]
2.3.1. Проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными частями электроустановки при помощи Р-333 [6]
Измерение сопротивления заземляющих устройств проводится с целью проверки его соответствия требованиям нормативных документов ([1], ПУЭ гл. 1.8. [2]; ПТЭЭП пр. 3; 3.1 [3]).
Нормируемые величины. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов и трансформаторов 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. Сопротивление заземляющих устройств повторных заземлений на вводах в здания не нормируется. При удельном сопротивлении земли (r) более 100 Ом·м допускается увеличение указанных выше норм в 0,01 r раз, но не более десятикратного (п. 1.7.101 ПУЭ).
В электроустановках с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства, используемого в качестве защитного заземления, должно удовлетворять условию:
где Rзу – сопротивление заземляющего устройства, Ом;
Iз – полный ток замыкания на землю, А.
При мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и меньше заземляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом (п. 1.7.104 ПУЭ).
При испытаниях заземляющих устройств требования, предъявляемые к ним, представлены в таблицах 2.1, 2.2.
Таблица 2.1
Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок
| Характеристика объекта | Удельное сопротивление грунта r, Ом·м | Сопротивление, Ом |
| Электроустановки напряжением 110 кВ и выше сетей с эффективным заземлением нейтрали, выполненные по нормам на сопротивление | До 500
Более 500 | 0,5
0,002 · 0,5 ·r |
| Электроустановки 3-35 кВ и выше сетей с изолированной нейтралью | До 500
Более 500 | 250/Iр*, но не более 10 Ом 0,002 · 250r |
Электроустановки 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 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 40 Ом 50/Iр*, но не более 10 Ом |
* Iр – расчетный ток замыкания на землю, А.
** – сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока и напряжениях 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
Таблица 2.2
Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи
| Характеристика объекта | Удельное сопротивление грунта r, Ом·м | Сопротивление, Ом |
| 1 | 2 | 3 |
| Линии на напряжение выше 1000 В |
| Опоры, имеющие грозозащитный трос или другие устройства грозозащиты, металлические и железобетонные опоры ВЛ 35 кВ и такие же опоры ВЛ 3-20 кВ в населенной местности, заземлители оборудования на опорах 110 кВ и выше | До 100
Более 100 до 500 Более 500 до 500 Более 100 до 500 Более 100 до 500 | 10*
15*
20*
30*
0,006r* |
| Электрооборудование, установленное на опорах ВЛ 3-35 кВ | – | 250/Iр**,но не более 10 |
| Металлические и железобетонные опоры ВЛ 3-20 кВ в населенной местности | До 100
Более 100 | 30
0,3r |
| Трубчатые разрядники на подходах линий к подстанциям с вращающимися машинами, вентильные разрядники на кабельных вставках подходов к подстанциям с вращающимися машинами | – | 5 |
| Вентильные разрядники и нелинейные ограничители перенапряжений на подходах линий к подстанциям с вращающимися машинами | – | 3 |
| Опоры с тросом на подходах линий к подстанциям с вращающимися машинами | – | 10 |
| Линии на напряжение до 1000 В*** | | |
| Опоры ВЛ с устройствами грозозащиты | – | 10 |
Опоры с повторными заземлителями нулевого провода с источниками питания:
660/380 В
380/220 В
220/127 В | – |
15
30
60 |
* Для опор высотой более 40 м на участках ВЛ, защищенных тросом, сопротивление заземлителей должно быть в два раза меньше указанных в таблице.
** Iр – расчетный ток замыкания на землю, в качестве которого принимается:
в сетях без компенсации емкостного тока замыкания на землю – ток замыкания на землю;
в сетях с компенсацией емкостного тока замыкания на землю:
– для электроустановок, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, – ток, равный 12% 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;
*** При удельном эквивалентном сопротивлении грунта более 100 Ом допускается увеличение приведенных значений в 0,01r раз, но не более десятикратного.
2.1. Измерение сопротивления заземлителей
2.1.1. Общие требования к проведению измерений
Для измерения сопротивления заземлителей создается искусственная цепь протекания тока через испытываемый заземлитель.
Для этого на некотором расстоянии от испытываемого заземлителя располагается вспомогательный заземлитель (токовый электрод), подключаемый вместе с испытываемым заземлителем к источнику напряжения.
Для измерения падения напряжения на испытываемом заземлителе при прохождении через него тока в зоне нулевого потенциала располагается зонд (потенциальный электрод).
В качестве вспомогательного заземлителя и зонда могут применяться стальные неокрашенные электроды диаметром 12 – 20 мм длиной 0,8 – 1 м с болтами и барашковыми гайками для присоединения проводов. Точность измерения сопротивления заземлителей зависит от взаимного расположения испытываемого и вспомогательного заземлителей, а также от расстояния между ними.
Схемы расположения электродов вспомогательного заземлителя и зонда, относительно испытываемого заземлителя показаны на рисунке 2.1, 2.2 (для сложных заземлителей) и рисунке 2.3 (для одиночных заземлителей).
Для заземлителей, состоящих из вертикальных электродов, расположенных в ряд и объединенных горизонтальной полосой, в качестве размера "D" следует принимать длину полосы.
Размер "а" следует принимать в зависимости от размера "D", исходя из следующих соотношений:
| D (м) | > 40 | 10 < D< 40 | < 10 |
| а ( м) | ³ D | ³ 40 | ³ 20 |
При измерении сопротивления одиночных вертикальных заземлителей длиной до шесть метров следует применять схемы расположения электродов, изображенные на рисунке 2.3, с указанными между ними расстояниями.
Для заземлителей длиной свыше шесть метров расстояние между электродами следует принимать не менее 3L, где L – длина вертикального заземлителя.
Рис. 2.1. Схемы расположения электродов при измерении сложных заземлителей (двухлучевая схема)
Относительная погрешность измерения, обусловленная уменьшенными расстояниями между электродами при измерениях по схемам, приведенным на рисунке 2.3, не превышает 5%. Направление разноса электродов нужно выбирать таким образом, чтобы электроды не оказались ближе 10 м от подземных металлических конструкций (кабели, трубопроводы, заземлители опор ВЛ и т. п.). В некоторых случаях при наличии большого количества подземных коммуникаций может потребоваться несколько измерений при различных направлениях лучей и различных расстояниях "а" и "D". Из нескольких измеренных значений в качестве действительного значения принимают наихудший результат.
Рис. 2.2. Схемы расположения электродов при измерении сложных заземлителей (однолучевая схема)
Рис. 2.3. Схемы расположения электродов при измерении одиночных вертикальных заземлителей
Rx – испытываемый заземлитель;
Rв – вспомогательнй заземлитель (токовый электрод);
Rз – зонд (потенциальный электрод);
b > 3L (L – длина вертикального заземлителя).
Для некоторых приборов указанные расстояния могут отличаться от приведенных.
Полный комплект принадлежностей для производства работ по замерам сопротивления заземлителя (П4126М) должен иметь; четыре – шесть электродов (Rв и Rз), заостренных с одного конца или со спиралью типа "буравчик", а со второго конца – с поперечными рукоятками для ввертывания их в грунт, а также с болтами и гайками-барашками;
- два барабана гибкого медного провода типа ПВГ (ПВ-2) сечением 1,5 – 2,5мм2 и длиной 100 – 120 м;
- гибкий провод типа ПВГ (ПВ-2) – пять – десять метров для подсоединения измерителя к заземлителю;
- рулетка 10 – 20 метров;
- молоток или кувалда весом 2 – 5 кг;
- напильник для зачистки контактов.
Электроды вворачиваются или забиваются в плотный грунт (не насыпной) на глубину не менее 0,5 метра.
В грунтах с большим удельным сопротивлением (например, песок) места, где нужно забивать вспомогательные заземлители, уплотняют или увлажняют водой, раствором соли или кислоты.
Количество штырей в измерительном (вспомогательном) электроде Rв зависит от удельного сопротивления поверхностного слоя земли.
В сухих, песчаных и мерзлых грунтах может потребоваться несколько соединенных электродов.
Для устройства потенциального электрода (зонда Rз) в большинстве случаев достаточно одного штыря. При измерении сопротивления заземления опор линии электропередачи, соединенных между собой грозозащитным тросом, последний должен отсоединяться от испытываемой опоры.
Сопротивление заземлителя не должно превышать нормируемого значения в любое время года.
2.1.2. Измерение сопротивления заземляющих устройств прибором М416
Принцип действия прибора основан на компенсационном методе измерения. Структурная схема прибора приведена на рисунке 2.4.
Переменный ток от преобразователя через первичную обмотку трансформатора, токовые зажимы 1 и 4 прибора поступает во внешнюю цепь. Вторичная цепь прибора подключена к резистору R, с помощью которого производится компенсация напряжения на измеряемом сопротивлении. При такой схеме включения на измерительное устройство (усилитель, детектор и индикатор "Р") подается разность напряжений на резисторе R и на измеряемом сопротивлении. В момент компенсации (равенства сравниваемых напряжений) ток в цепи индикатора будет равен нулю. Прибор снабжен шкалой, позволяющей непосредственно определить значение измеряемого сопротивления.
Пределы измерения прибора М416 от 0,1 до 1000 Ом, изменение пределов измерения осуществляется переключателем путем включения параллельно с резистором R сопротивлений, величина которых зависит от предела измерений.
Предел измерения прибора разбит на четыре диапазона:
0,1–10; 0,5–50; 2–200; 10–1000 Ом.
Погрешность измерения М416 в различных диапазонах измерений приведена в таблице 2.5.
Таблица 2.5
Погрешность измерения прибора М416
| Диапазон измерения | Погрешность измерения |
| 0-1 Ω | 5,0 % (± 50 mΩ) |
| 0-5 Ω | 5,0 % (± 0,25 Ω) |
| 0-20 Ω | 5,0 % (± 1 Ω) |
| 0-100 Ω | 5,0 % (± 5 Ω) |
Основная погрешность прибора сохраняется в пределах паспортных данных при сопротивлениях вспомогательного заземлителя и зонда не более:
- 500 Ом в диапазоне измерений 0,1–10 Ом;
- 1000 Ом – 0,5–50 Ом;
- 2500 Ом – 2–200 Ом;
- 5000 Ом – 10–1000 Ом.
Источником питания прибора служат три последо-вательно соединенных сухих элемента типа "373" (1,5 В).
Измерение прибором может производиться как по трех-зажимной схеме (рис. 2.5, измерение сопротивлений более 50 Ом), так и по четырехзажимной (рис. 2.6, измерение со-противления менее 50 Ом). При измерениях по трехзажимной схеме между клеммами 1–2 ставят перемычку. При этом сопротивление провода от клеммы 1 до Rx вносит погрешность в измерения.
При измерениях по однолучевой схеме расстояние от заземлителя до зонда (Rз) должно быть не менее 5D+20 м,
где D – наибольшая диагональ сложного заземлителя (для простого заземлителя D=0), а от зонда до вспомогательного электрода не менее 20 м для сложного заземлителя и 10 м – для простого.
При сопротивлении электродов, используемых в качестве вспомогательного заземлителя и зонда, больше вышеуказанных его необходимо уменьшить путем увлажнения грунта в месте их забивки (вворачивания) или использовать вместо одного несколько соединенных между собой электродов.
Измерение сопротивления электродов проводится по двухзажимной схеме (рис. 2.9) независимо от типа используемого прибора (М416, Ф-4301-М1).
Порядок проведения измерений:
- установить переключатель в положение "Контроль 5 Ом", нажать кнопку и вращением ручки "Реохорд" добиться установки стрелки индикатора на нулевую отметку, на шкале при этом должно быть показание 5±0,3 Ом;
- собрать схему измерения;
- переключатель диапазонов установить в положение "х1" вращением реохорда добиться установки стрелки на нуль. Если измеряемое сопротивление более 10 Ом, выбрать другой предел измерений ("х20", "х5", "х1").
Рис. 2.4. Структурная схема прибора М416
Рис. 2.5. Измерение больших сопротивлений R>50 Ом
Рис. 2.6. Измерение малых сопротивлений R< 50 Ом
2.3. Проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными частями электроустановки (непрерывности защитных проводников) [1]
Все защитные проводники, включая заземляющие и проводники уравнивания потенциалов, не должны иметь обрывов и неудовлетворительных контактов в местах их присоединения к открытым и сторонним проводящим частям. В соответствии с ГОСТ Р50571.16-99 непрерывность защитных проводников при приемо-сдаточных испытаниях электроустановок проверяется измерением полного сопротивления цепи "фаза-нуль" или тока однофазного замыкания на корпус или РЕ-проводник. Непрерывность защитных проводников считается обеспеченной, если ток однофазного замыкания приводит к срабатыванию коммутационно-защитных аппаратов в течение нормированного времени отключения питания.
Однако непрерывность заземляющих проводников и проводников систем уравнивания потенциалов не всегда возможно проверить указанным методом (например, проводники основной системы уравнивания потенциалов). В этом случае необходимо измерить переходные сопротивления разборных контактных соединений в этих проводниках. Сопротивление этих контактных соединений не должно превышать 0,05 Ом.
При профилактических испытаниях непрерывность защитных проводников проверяется только измерением сопротивления контактных соединений.
Наличие цепи (металлической связи) между защитными проводниками и проводящими частями определяется измерением сопротивления контактных соединений различными приборами:
- – измерителем сопротивления заземляющих устройств Ф4103-М1;
- – измерителем малых комплексных сопротивлений "Вымпел";
- – измерительным мостом постоянного тока Р-333;
- – методом "амперметра-вольтметра";
Последние два метода трудоемки, но позволяют выявлять плохие контактные соединения, сопротивления которых находятся на грани допустимого (0,05 Ом).
Для массовых измерений удобно пользоваться измерителем Ф4103-М1, подключив зажимы Т1, П1 к магистрали заземления, а зажимы Т2, П2 – к корпусу электроустановки, а также измерителем малых комплексных сопротивлений "Вымпел".
2.3.1. Проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными частями электроустановки при помощи Р-333 [6]
Порядок измерения сопротивлений от 10 до 999,9·103 Ом. Измерение сопротивлений от 10 до 999,9·103 Ом производится по двухзажимной схеме включения (рис. 2.17), для чего:
- замыкают зажимы 1 и 2, 3 и 4 с помощью перемычек;
- переключатель схемы ставят в положение MB;
- подключают измеряемое сопротивление к зажимам 2 и З;
- устанавливают переключатель плеч отношений на соответствующий множитель согласно таблице 2.8 в зависимости от предполагаемой величины Rх;
- устанавливают на четырех декадах сравнительного плеча ожидаемое сопротивление;
- нажимают кнопку ЭНИ и ручкой БАЛАНС, добиваясь горения обоих индикаторных элементов. Допускается при высокой чувствительности нуль-индикатора при малейшем повороте ручки БАЛАНС, чтобы горел левый или правый индикаторный элемент;
- нажмите кнопку ПИТ. Если загорелся правый индикаторный элемент, то после уравновешивания моста должен гореть левый и наоборот. Мост точно уравновешен, когда поочередно загораются левый или правый индикаторный элементы при повороте ручки переключателя декады младшего разряда ("x1") на единицу. Возможно при этом и одновременное горение индикаторных элементов;
Рис. 2.17. Двухзажимная схема включения измерительного моста постоянного тока Р-333
Рис. 2.18. Четырехзажимная схема включения измерительного моста постоянного тока Р-333
Таблица 2.8
| Измеряемое сопротивление Rх, Ом | Рекомен-дуемые множи-тели, "n" | Напряжение источника питания, V | Погреш-ность измере-ния, % | Класс точ-ности | Схема включе-ния |
| Встро-енная батарея | Внешняя батарея |
| 5·10-3 – 0,0999 | 0,0001 | _ | 1,5 | ±5 | 5 | 4 зажим-ная |
| 1·10-1 – 0,9999 | ±1 | 1 |
| 1 – 9,999 | 0,001 | 1,5 | 1 – 1,5 | ±0,5 | 0,5 |
| 10 – 99,99 | 0,01 | 1,5 – 3 | ±0,5 | 0,5 | 2 зажим-ная |
| 100 – 999,9 | 0,1 | 3 – 10 | ±0,5 | 0,5 |
| 1000–9999 | 1 | ±0,5 | 0,5 |
| 10000–50000 | 10 | 10–16 | ±0,5 | 0,5 |
| 50000–99990 | – | ±0,5 | 0,5 |
| 100000–999900 | 100 | ±5 | 5 |
- вычислите сопротивление по формуле:
где  – множитель, устанавливаемый на декаде плеч отношений (П5),
R – сопротивление сравнительного плеча;
- после окончания измерений кнопку ПИТ отожмите.
Порядок измерения сопротивлений от 5·10-3 до 9,999 Ом. Измерение сопротивлений в указанном диапазоне необходимо производить по четырехзажимной схеме включения (рис. 2.18), для чего:
- перемычки, соединяющие зажимы 1 и 2, 3 и 4, отсоединяют;
- измеряемое сопротивление присоединяют к зажимам 1, 2, 3 и 4 с помощью четырех проводников (ПС);
- сопротивление проводников, идущих к зажимам 2 и 3, должно быть не более 0,005 Ом;
- процесс уравновешивания и подсчет результатов измерения производят так же, как и при измерении сопротивлений от 10 до 999,9· 103 Ом.
|
, Ом,