Испытания электрооборудования

Цель работы

Задания к работе

Общие сведения [1]

2.1. Измерение сопротивления заземлителей

2.1.1. Общие требования к проведению измерений

2.1.2. Измерение сопротивления заземляющих устройств прибором М416

2.1.3. Измерение сопротивления заземляющих устройств прибором Ф4103-М1

2.1.4. Измерение сопротивления заземляющих устройств приборами MRU-100 и MRU-101 [5]

2.2.1. Измерение удельного сопротивления грунта [1]

2.2.2. Измерение удельного сопротивления грунта приборами MRU-100 и MRU-101 [5]

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]

2.4. Оформление результатов измерений

Порядок выполнения работы

Содержание отчета

Цель работы

Изучить порядок и правила проведения измерений сопротивления заземляющих устройств и заземлителей.

Получить практические навыки измерения сопротивления заземлителей и заземляющих устройств, удельного сопротивления грунта и сопротивления контрольных соединений заземляющих устройств.

Задания к работе

1. Изучить объемы и сроки испытаний заземляющих устройств.

2. Изучить методики проведения измерений сопротивления заземляющих устройств, удельного сопротивления грунта и проверки непрерывности защитных проводников различными измерительными приборами.

3. Провести измерения сопротивления заземлителей и заземляющих устройств приборами М416, Ф4103-М1, MRU-100 и MRU-101.

4. Провести измерения удельного сопротивления грунта приборами М416, MRU-100 и MRU-101.

5. Провести проверку цепи (металлической связи) между защитными проводниками и проводящими частями электроустановки путем измерения контактных соединений прибором Р-333.

6. Заполнить протоколы проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств и проверки наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными частями электроустановки.

Общие сведения [1]

Измерение сопротивления заземляющих устройств проводится с целью проверки его соответствия требованиям нормативных документов (ПУЭ гл. 1.8. [2]; ПТЭЭП пр. 3; 3.1 [3]).

Организационные мероприятия при проведении испытаний электроустановок. Работы по измерению сопротивления заземляющих устройств выполняются по наряду-допуску или по распоряжению.

Численный состав бригады должен быть не менее двух человек: производителя работ с группой по электробезопасности не ниже IV и члена бригады с группой по электробезопасности не ниже III при измерениях в действующих распределительных устройствах (РУ) напряжением выше 1000 В или производителя работ с III группой по электробезопасности и члена бригады со II группой по электробезопасности при измерениях в РУ напряжением до 1000 В, а также до подключения электроустановок к сети электроснабжения.

Технические мероприятия при проведении испытаний электроустановок. Перечень необходимых технических мероприятий определяет допускающий совместно с производителем работ в соответствии с разделом 3 МПБЭЭ [4].

Особое внимание необходимо обратить на принятие мер, исключающих однофазные замыкания в действующих распределительных устройствах во время проведения измерений.

Бригада, проводящая измерения, должна работать в диэлектрических ботах, диэлектрических перчатках, пользоваться изолированным инструментом.

При сборке измерительных схем провода, в первую очередь, присоединять к вспомогательным электродам (токовым, потенциальным), затем к соответствующему прибору и после этого к заземляющему устройству (заземлителю).

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 R_зу – сопротивление заземляющего устройства, Ом;

I_з – 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, 2.3.

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.

Таблица 2.1

Объем и сроки испытания заземляющих устройств («К, Т, М» проводятся в сроки, устанавливаемые системой ППР)

Таблица 2.2

Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок

* 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 2.3

Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи

* Для опор высотой более 40 м на участках ВЛ, защищенных тросом, сопротивление заземлителей должно быть в 2 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.

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 рис. 2.1, 2.2 (для сложных заземлителей) и рис. 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:

При измерении сопротивления одиночных вертикальных заземлителей длиной до 6 метров следует применять схемы расположения электродов, изображенные на рис. 2.3, с указанными между ними расстояниями.

Для заземлителей длиной свыше 6 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 рис. 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
R_x – испытываемый заземлитель;
R_в – вспомогательнй заземлитель (токовый электрод);
R_з – 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 состоять;

• 4 - 6 электродов (R_в и R_з), 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) – 5 – 10 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 R_в зависит от удельного сопротивления поверхностного слоя земли.

В сухих, песчаных и мерзлых грунтах может потребоваться несколько соединенных электродов.

Для устройства потенциального электрода (зонда R_з) 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.

Для получения максимально возможного значения на протяжении года (при наибольшем промерзании почвы зимой и высыхании летом) измеренные значения сопротивления должны быть умножены на поправочный коэффициент К, т.е. расчетное значение сопротивления заземлителя определяется из выражения:

Учитывая, что ПТЭЭП 2003 года предписывают измерять сопротивление заземляющих устройств в период наибольшего высыхания грунта, что невозможно при приемосдаточных и сертификационных испытаниях и таблица поправочных коэффициентов, определенных ПЭЭП 1993 г. (таблица 40 приложения 1.1) в ПТЭЭП 2003 г. отсутствует, в данной ситуации целесообразно следующее:

• воспользоваться указанной таблицей, как зарекомендовавшей себя достаточно достоверными данными поправочных коэффициентов (К);
• на основе обработки достаточного количества статистических данных определить коэффициенты приведения результатов измерений R_зy к условиям наибольшего высыхания грунта.

Величины коэффициента К по ПЭЭП 1993 г. приведены в таблице 2.4.

К₁ применяется, если земля влажная, моменту измерения предшествовало выпадение большого количества осадков, или после весеннего паводка.

К₂ – если земля нормальной влажности.

К₃ – если земля сухая, количество осадков ниже нормы.

При разветвленной заземляющей сети измерения производят раздельно: сопротивление заземлителей и сопротивление заземляющих проводников, т.е. металлической связи корпусов электрооборудования с контуром заземления.

При замерзшем грунте или нахождении заземлителя ниже глубины промерзания К = 1.

При приемо-сдаточных испытаниях электроустановок зданий для повторных заземлений PEN– (РЕ)– проводников питающих сетей на вводах в здания этот коэффициент можно не учитывать, так как сопротивление повторных заземляющих устройств PEN– (РЕ)– проводников не нормируется (за исключением повторных заземлений ВЛ). При этом периодические измерения сопротивления этих заземляющих устройств в процессе эксплуатации следует производить в тех же климатических условиях (в то же время года) и по той же схеме измерения, что и при приемо-сдаточных испытаниях.

В таблице 2.4 приняты следующие обозначения:

t – глубина расположения в земле верхней части заземлителя, м;

S – площадь контура или сетки, м²;

n – количество электродов контура, шт;

L – длина горизонтальной полосы или вертикального заземлителя, м.

Таблица 2.4 (ПЭЭП табл. 40)

Поправочный коэффициент К, для получения максимально возможного значения сопротивления на протяжении года (при наибольшем промерзании почвы зимой и высыхании летом)

2.1.2. Измерение сопротивления заземляющих устройств прибором М416

Принцип действия прибора основан на компенсационном методе измерения. Структурная схема прибора приведена на рис. 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 4 диапазона:

0,1-10; 0,5-50; 2-200; 10-1000 Ом.

Погрешность измерения М416 в различных диапазонах измерений приведена в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Погрешность измерения прибора М416

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 R_x вносит погрешность в измерения.

При измерениях по однолучевой схеме расстояние от заземлителя до зонда (R_з) 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

2.1.3. Измерение сопротивления заземляющих устройств прибором Ф4103-М1

Прибор Ф4103-М1 (рис. 2.7) позволяет измерять сопротивление заземляющих устройств электроустановок практически всех напряжений. Прибор имеет десять диапазонов измерений, позволяющих измерять сопротивление заземляющих устройств от 0 до 15000 Ом (табл. 2.6). Принцип действия прибора аналогичен принципу действия прибора М416. Прибор имеет встроенный источник постоянного тока, обеспечивающий не менее 800 измерений, преобразователь переменного тока в стабилизированный переменный ток частотой 280 Гц и обладает высокой помехозащищенностью. Измерение сопротивления заземляющих устройств выполняется по схеме, приведенной на рис. 2.8.

Рис. 2.7. Общий вид Ф4103-М1

Таблица 2.6

Технические характеристики Ф4103-М1

Рис. 2.8. Схема измерения заземляющих устройств прибором Ф4103-М1

Направление разноса электродов R_T2 и R_П2 выбирается так, чтобы соединительные провода не проходили вблизи металлоконструкций и параллельно трассе ЛЭП. При этом расстояние между токовыми и потенциальными проводами должно быть не менее 1 м. Присоединение проводов к ЗУ выполняется на одной металлоконструкции, выбирая места подключения на расстоянии 0,2 – 0,4 м друг от друга. Измерительные электроды размещаются по однолучевой или двухлучевой схеме. Токовый электрод (R_Т2) устанавливается на расстоянии L_3T = 2 D (предпочтительно L_3T = 3D) от края испытуемого устройства (D – наибольшая диагональ заземляющего устройства), а потенциальный электрод (R_П2 ) – поочередно на расстояниях (0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8) L_3T.

Измерение сопротивления ЗУ проводится при установке потенциального электрода в каждой из указанных точек. По данным измерений строится кривая "Б" зависимости сопротивления ЗУ от расстояния потенциального электрода до заземляющего устройства.

Пример такого построения представлен на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Зависимость сопротивления ЗУ от расстояния потенциального электрода до заземляющего устройства:
L_3T – расстояние от края ЗУ до токового электрода

Полученная кривая "Б" сравнивается с кривой "А".

Если кривая "Б" имеет монотонный характер (такой же, как у кривой "А") и значения сопротивления ЗУ, измеренные при положениях потенциального электрода на расстояниях 0,4 L_3T и 0,6 L_3T отличаются не более чем на 10%, то места забивки электродов выбраны правильно, и за сопротивление ЗУ принимается значение, полученное при расположении потенциального электрода на расстоянии 0,5 L_3T.

Если эта кривая ("Б₁") принципиально отличается от кривой "А" (не имеет монотонного характера), что может быть следствием влияния надземных и подземных металлоконструкций, то измерения необходимо повторить при расположении токового электрода в другом направлении от заземляющего устройства.

Если значения сопротивления ЗУ, измеренное при положениях потенциального электрода на расстоянии 0,4 L_3T и 0,6 L_3T отличаются более чем на 10%, то повторить измерения сопротивления ЗУ при увеличенном в 1,5 - 2 раза расстоянии от ЗУ до токового электрода.

Порядок проведения измерений

Измерения проводятся в следующей последовательности:

1. Проверить напряжение источника питания. Для этого замкнуть зажимы Т₁; П₁; П₂; Т₂, установить переключатели в положения КАЛИБР и "0,3". Ручку КАЛИБР – установить в крайнее правое положение.

Нажать кнопку ИЗМЕР. Если при этом лампа КП не загорается, напряжение питания в норме.

3. Проверить работоспособность измерителя. Для этого, в положении КАЛИБР переключателя установить ноль ручкой УСТАН. О, нажать кнопку ИЗМЕР., ручкой КАЛИБР установить стрелку на отметку "30". Присоединить провода от R_П2 и ЗУ соответственно схеме (рис. 2.10).

4. Проверить уровень помех в поверяемой цепи. Для этого установить переключатель в положение ИЗМЕР II и "0,3" и нажать кнопку ИЗМЕР.

Если лампа КПм загорается – уровень помех превышает допустимый для диапазона 0 – 0,3 Ом (З В), необходимо перейти на диапазон 0 – 1 Ом, где допустимый уровень помех 7 В. Если в этом случае лампа не загорается, можно проводить измерения на всех диапазонах (кроме 0 – 0,3 Ом).

Внимание! Запрещается подключать провода к зажимам П₁, и П₂, проводить измерения, если лампа КПм загорается на диапазоне 0 – 1 Ом во избежание выхода измерителя из строя.

При кратковременном повышении уровня помех выше допустимого провести повторный контроль по истечении некоторого времени.

5. Измерить сопротивление потенциального электрода по схеме (рис. 2.10).

Для этого установить диапазон изменения, ориентировочно соответствующий измеряемому сопротивлению электрода, и провести калибровку прибора.

Перевести переключатель в положение ИЗМЕР II и определить значение сопротивления.

Если оно превышает допустимое, указанное в табл. 2.7 для выбранного диапазона измерения, его необходимо уменьшить одним из ранее указанных способов.

Таблица 2.7

Диапазоны измерений и допустимые сопротивления потенциальных и токовых электродов

Примечание: Rт1, Rп1, Rп2, Rт2 - условные обозначения сопротивлений электродов, подключаемых к соответствующим зажимам.

Рис. 2.10. Двухзажимная схема измерения сопротивления потенциального электрода

Подключить измеритель к схеме измерения в соответствии с рис. 2.8.

6. Установить необходимый диапазон измерений, затем провести установку нуля и калибровку.

Если при калибровке стрелка находится левее отметки "30" – уменьшить сопротивление токового электрода, либо провести измерение при повышенных сопротивлениях электродов.

7. Перевести переключатель «РОД РАБОТ» в положение ИЗМЕР II и отсчитать значение сопротивления.

Если стрелка под воздействием помех совершает колебательные движения, устранить их вращением ручки ПОДСТР. 1.

При необходимости использовать более высокий диапазон измерения, переключив ПРЕДЕЛЫ П в необходимое положение.

2.14. Измерение сопротивления заземляющих устройств приборами MRU-100 и MRU-101 [5]

Цифровые измерители параметров устройств заземления MRU-100 и MRU-101 предназначены для измерений сопротивления заземляющих устройств и удельного сопротивления грунта.

С помощью MRU-100 производится:

• измерение сопротивления устройств заземления по двух, трех– или четырехэлектродной схеме;
• измерение удельного сопротивления грунта;
• проверка напряжений помех (переменного и постоянного тока) с блокировкой измерения сопротивления устройств заземления и удельного сопротивления грунта, когда помехи слишком высоки;
• проверка сопротивления измерительных электродов перед измерением для обеспечения точности измерения.

Порядок проведения измерений

После включения измерителя клавишей 6 (рис. 2.11) и выбора функции поворотным переключателем 7 , на LCD дисплее отображается величина напряжения шума. Если напряжение шума превышает 24 В, то нельзя выполнять измерение - в этой ситуации необходимо проверить подключены ли измерительные провода к прибору, подсоединен ли кабель питания к сети, нет ли короткого замыкания или нарушения электрической изоляции измерительных проводов, что может мешать измерениям.

Рис. 2.11. Передняя панель измерителя MRU-101

Измерение начинается после нажатия клавиши 8 START. Прибор выполняет цикл измерения, если нет ни одной из причин для блокировки. При измерении основное поле 19 LCD дисплея отображает символы «Д-Д», указывающие на то, что идет передача сигналов данной стадии измерения, а в поле 20 светятся текущие значения параметров, измеряемых в данном режиме измерителя. После окончания измерения отображаются значения величины сопротивления и сопротивления измерительного электрода или удельного сопротивления грунта. Остальные параметры измерителя могут отображаться при нажатии клавиши 9  SEL.

Измеритель выбирает автоматически диапазон измерения для каждой функции.

Измерение сопротивления заземления по трёхэлектродной схеме

Трехэлектродная схема - основная схема измерения сопротивления устройств заземления. Процедура такова:

1. Исследуемый заземлитель соединяют с измерительным гнездом 4 прибора, обозначенным как «E» (рис. 2.12).

2. Токовый электрод вбивают в грунт на расстоянии, превышающем 40 м от исследуемого заземлителя, и соединяют измерительным проводом с гнездом 1 «H» измерителя.

3. Потенциальный электрод вбивают в грунт на расстоянии, превышающем 20 м от исследуемого заземлителя и соединяют с гнездом 2 «S». Исследуемый заземлитель, токовый электрод и потенциальный электрод необходимо выстроить в одну линию.

4. Поворотный переключатель функций 7 следует установить в положение RE 3p.

5.Нажать клавишу 8 START.

6. Снять показание сопротивления устройства заземления R_E, а также сопротивления измерительных электродов R_S и R_H. Измеряемые величины могут быть считаны с основного поля дисплея 19 после нажатия клавиши 9 SEL.

7. Повторить измерения (по п.п. 5 и 6) после перемещения потенциального электрода на 1 м к измеряемому заземлителю. Если результаты измерения отличаются больше чем на 3 %, расстояние от токового электрода до исследуемого заземлителя должно быть увеличено значительно, а измерения следует повторять. Оптимальное положение потенциального электрода - 62 % от расстояния между токовым электродом и исследуемым заземлителем.

Измерение сопротивления заземления по четырёхэлектродной схеме

В случае, если необходимо выполнить измерение без дополнительной ошибки из-за сопротивления измерительных проводов, используют четырехэлектродную схему.

Для измерения сопротивления заземления используется следующая процедура:

1. Заземлитель соединяют с гнездами 3 и 4 измерителя, обозначенными как «E» и «ES» соответственно (рис. 2.13).

Рис. 2.12. Трехэлектродная схема для измерения сопротивления заземления

Рис. 2.13. Четырехэлектродная схема измерения сопротивления заземления

2. Токовый электрод устанавливают в грунт на расстоянии свыше 40 м от заземлителя и соединяют с гнездом 1 «H ».

3. Потенциальный электрод устанавливают в грунт на расстоянии 20 м от измеряемого заземлителя, соединенного с гнездом 2 «S». Заземлитель, токовый и потенциальный измерительные электроды должны быть выстроены в одну линию.

4. Поворотный переключатель функций 7 должен быть установлен в положение RE 4p.

5. Нажать клавишу 8 START. Далее, аналогично измерению сопротивления заземления по трехэлектродной схеме.

Измерение суммарного сопротивления заземлителя с использованием измерительных клещей

Измерительные клещи используются для определения токов, текущих через отдельные электроды устройства заземления, при этом используется следующая процедура:

1. Соединяют исследуемый заземлитель с гнездом 4 измерителя, обозначенным символом «E " (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Использование измерителя для измерения сопротивления многоэлементного устройства заземления по трехполюсной схеме

2. Токовый электрод вбивают в грунт на расстоянии, превышающем 40 м от исследуемого заземлителя и соединяют измерительным проводом с гнездом 1 «H».

3. Потенциальный электрод устанавливают в грунт на расстоянии 20 м от измеряемого заземлителя, соединенного с гнездом 2 «S». Заземлитель, токовый и потенциальный измерительные электроды должны быть выстроены в одну линию.

4. Подключить измерительные клещи через кабель к разъему 5 и охватить захватом измерительных клещей измерительный провод, подключенный к гнезду «E».

5.Поворотный переключатель функций 7 установить в положение RE 3p .

6. Нажать клавишу 8 START.

7. Снять показания значения сопротивления заземления R_E, а также значения сопротивлений измерительных электродов R_S и R_H. Значения измеренных параметров могут быть сняты с основного поля дисплея 19 после нажатия на клавишу 9 SEL.

8. Повторить измерения (по п.п. 5 и 6) после перемещения потенциального электрода на 1 м далее к измеряемому заземлителю. Если результаты измерений отличаются больше чем на 3 %, то расстояние токового электрода до исследуемого увеличивают значительно и повторяют измерения. Оптимальное положение потенциального электрода - 62 % от расстояния между токовым электродом и исследуемым заземлителем.

При измерениях сопротивления заземлителей, состоящих из системы электродов, соединенных с опорой линии электропередачи иногда возникает потребность в определении не только сопротивления отдельных элементов заземлителя, но и общего сопротивления всей его системы электродов. Измерив значения сопротивлений отдельных элементов заземлителя R_E1, R_E2, R_E3, R_E4, определяют общую величину сопротивления системы по формуле:

.

2.2.1. Измерение удельного сопротивления грунта [1]

Измерение удельного сопротивления грунта проводится, когда измеренное сопротивление заземлителя больше проектного (расчетного) значения или не соответствует нормативным требованиям (табл. 2.2., 2.3.).

В этом случае проверяется допустимая степень этого несоответствия при повышенных удельных сопротивлениях грунта (табл. 2.2., 2.3.).

Измерения проводятся по методу «вертикального зондирования» с помощью приборов М416, Ф4103-М1 (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Схема измерения удельного сопротивления грунта

Зажимы 1, 2, 3, 4 прибора М416 соответствуют зажимам Т₁, П₁, П₂, Т₂ прибора Ф-4103-М1.

Удельное сопротивление грунта определяется по формуле r= 2pаR, (Ом·м),

где R – измеренное сопротивление заземлителей (показание прибора);

а – расстояние между электродами, которое следует принимать не менее чем в 5 раз больше глубины погружения электродов.

2.2.2. Измерение удельного сопротивления грунта приборами MRU-100 и MRU-101 [5]

Схема измерения удельного сопротивления грунта (рис. 2.16) идентична четырехполюсной схеме измерений сопротивления заземления, но содержит дополнительную процедуру ввода в прибор взаимного расстояния между измерительными электродами и электродами заземлителя. Результат измерения - величина удельного сопротивления грунта рассчитывается автоматически согласно формуле r = 2dR_E. Вышеупомянутая методика предполагает равные расстояния между электродами.

Рис. 2.16. Схема для измерений удельного сопротивления грунта

Процедура, применяемая для измерения удельного сопротивления грунта, следующая:

1. Измерительные электроды устанавливают в грунт по прямой линии, через равные взаимные расстояния и соединяют с измерительными гнездами 1 , 2 , 3 и 4 , обозначенными символами «H», «S», «ES» и «E», соответственно.

2. Поворотный переключатель 7 устанавливают в положение «r».

3. Нажимают на клавишу 8 START.

4. Используя клавиши управления стрелками 11 и 12 изменяют величину расстояния между электродами, индицируемую на дисплее так, чтобы соответствовала фактическому расстоянию.

5. Нажимают на клавишу 8 START.

6. Снимают показания значения сопротивления заземления R_E, а также значения сопротивлений измерительных электродов R_S и R_H . Значения измеренных параметров могут быть сняты с основного поля дисплея 19 после нажатия на клавишу 9 SEL.

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 табл. 2.8, в зависимости от предполагаемой величины R_х;
• 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 элемент при повороте ручки переключателя декады младшего разряда ("x1") на 1 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.

– вычислите сопротивление по формуле

, Ом,

(2.3)

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.

Пример измерения сопротивления заземляющих устройств прибором М416

Измерение сопротивления повторного заземлителя нулевого провода ВЛ 0,38 кВ проводилось прибором М416 (рис. 2.6).

Предел измерения 0 – 30 Ом, прибор установлен горизон-тально.

Погрешность измерений, в соответствии с технической характеристикой прибора (табл. 2.5), составляет 5 %.

При измерении сопротивления заземлителя Rизм показания прибора составили 24 Ом.

С учетом погрешности прибора Rизм = 24 ± 5 Ом.

Повторное заземление нулевого провода ВЛ 0,38 кВ выполнено в виде одиночного вертикального заземлителя длиной 3,5 м.

Расчетное сопротивление заземляющего устройства определяем с учетом погодных условий и состояния грунта, в соответствии с выражением (2.2)

R = Rизм·К.

Измерения проводились в летний период времени. Земля сухая, количество осадков ниже нормы.

Принимая по таблице 2.4 К = К₃ = 1,3, определим R

R = 24^.1,3 = 31,2 ± 5 Ом.

Значение расчетного сопротивления повторного заземлителя нулевого провода ВЛ 0,38 кВ не удовлетворяет требованиям ПУЭ [2] – 30 Ом.

2.4. Оформление результатов измерений

Результаты измерений оформляются протоколами, формы которых прилагаются.

Порядок выполнения работы

1. На основе таблиц 1.1 – 1.3 разработайте план проведения испытаний заземляющих устройств электрооборудования аудитории 1-09 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования».
2. Проведите измерение сопротивления заземлителя на модели заземляющего устройства, расположенного на лабораторном стенде, приборами, указанными преподавателем. Занесите результаты измерений в соответствующий протокол.
3. Проведите измерения удельного сопротивления грунта на модели заземляющего устройства, расположенного на лабораторном стенде с помощью прибора, указанного преподавателем.
4. Осуществите проверку наличия цепи (металлической связи) между нулевым защитным проводником и корпусом электродвигателя, расположенного на лабораторном стенде (от распределительного щитка до корпуса электродвигателя). Занесите результаты измерений в соответствующий протокол.
5. Оформите соответствующие протоколы проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств, и проверки наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными частями электроустановки.
   (см. протокол проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств)
   (см. протокол проверки наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными элементами установки)

Содержание отчета

1. Название и цель работы.
2. Схемы измерений сопротивления заземлителя, удельного сопротивления грунта и сопротивления контактных соединений (рис. 2.6, 2.13, 2.14, 2.15 и 2.18).
3. Протоколы проверки сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств.
4. Протокол проверки заземлителей и заземляющих устройств.
5. Протокол проверки наличия цепи между заземляющим устройством и заземленными частями электроустановки.

© ФГБОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет, 2014
© Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК, 2014