Jak správně změřit zemní odpor?

Uzemnění je základním prvkem elektrické bezpečnosti. Instalace zemnící smyčky, stejně jako instalace systému ochrany před bleskem, patří mezi povinná opatření při provádění stavebních, montážních, opravárenských a jiných prací v různých zařízeních.

Proč jsou potřeba uzemňovací systémy?

Uzemnění je spojení elektrické sítě nebo zařízení se zemí. Hlavní funkcí je ochrana lidského života a zdraví před úrazem elektrickým proudem. Pomocí uzemňovacích systémů se také zvyšují ukazatele elektrické a požární bezpečnosti budov, konstrukcí a konstrukcí.

Uzemňovací opatření jsou přijata, aby:

• Snižte potenciální rozdíl na bezpečné hodnoty;
• Automatické vypnutí, když se fáze dotkne uzemněného povrchu;
• Pokud se v obvodu objeví napětí, vypusťte svodový proud.

Díky tomu se stává provoz elektrických sítí a zařízení bezpečnější.

Za hlavní dokument, který popisuje ochranná opatření, se považují PUE – Pravidla elektrické instalace. Kapitola 1.7 těchto Pravidel obsahuje ustanovení a obecné požadavky na instalaci uzemňovacích opatření.

Jaké typy uzemnění existují?

Uzemnění může být přirozené nebo umělé. První typ zahrnuje konstrukce, které jsou trvale v zemi: potrubí, výztuže v železobetonových výrobcích, kovové konstrukce atd. Druhým typem je systém speciálně vytvořený pomocí zemnících elektrod a vodičů.

Rozlišují se následující typy uzemnění:

• Pracovní;
• Ochranný;
• Ochrana před bleskem.

Pracovní typ zahrnuje systémy, které byly záměrně spojeny se zemí. To znamená, že při instalaci transformátorů, generátorů a jiných instalací jsou části vedoucí proud nebo určité body připojeny k uzemňovacímu zařízení. To se provádí za účelem odvedení nežádoucích proudů a zajištění normálního provozu zařízení.

Ochranné uzemnění také spočívá v záměrném připojení sítí a zařízení k zemnící elektrodě. To se však děje za účelem zajištění požadované úrovně elektrické bezpečnosti.

Systém ochrany před bleskem je navržen tak, aby vytvořil bezpečné provozní podmínky pro zařízení během bouřky a při vystavení blesku. Takový systém zahrnuje hromosvody, zemnící tyče, svody atd.

Kromě toho je při instalaci uzemnění nutné vzít v úvahu vlastnosti neutrálu (pevně uzemněný, účinně uzemněný, izolovaný atd.) a elektrických instalací (do 1 kV, nad 1 kV). V závislosti na tom se volí typ uzemňovací soustavy pro stejnosměrný a střídavý proud.

Konstrukčně mohou být uzemňovací systémy různé: jednoduché (skládající se z malého počtu prvků), víceprvkové (včetně součástí složitých tvarů).

Metody měření odporu

Pro dosažení úrovně ochrany, která odpovídá požadavkům současných předpisů, je nutné měřit zemní odpor. Pokyny pro provádění měření jsou aktuální normy, jako je GOST R 50571.16-2007.

Dnes existuje několik metod měření:

• Třívodičový;
• Čtyřdrátový;
• Dvojité drápy.

První dvě varianty jsou v principu měření podobné: používají se pomocné kolíky, ampérmetr a voltmetr. Oba typy měření lze navíc provádět stejným měřicím přístrojem.

Metoda dvou svorek nebo metoda dvou svorek je zvláště běžná při měření v hustě obydlených oblastech, kde existuje omezení oblasti. Tato metoda nevyžaduje zarážení kolíků do země.

Třívodičová měřicí technika

Pro testování touto metodou jsou vhodné měřiče zemního odporu různých typů, např. IS-20. Třívodičový, neboli třípólový (třísvorkový) způsob je dnes hlavní používaný.

Jeho podstatou je připojení svorek na elektroměru třemi vodiči ke třem bodům:

1. Do testované země;
2. K potenciální tyči;
3. K aktuálnímu prutu.

V tomto případě by měly být měřicí tyče umístěny v blízkosti zemnící elektrody podle jednopaprskového schématu, tzn. podél jedné přímky. V důsledku toho můžete získat hodnotu odporu uzemňovacího zařízení, vypočítanou podle Ohmova zákona.

Zobecněná technika této metody s použitím měřiče IS-20/1 jako příkladu:

• Odpojte uzemňovací prvky a kovové spoje a odpojte je od hlavní uzemňovací sběrnice GZSh.
• Připravte zařízení k provozu.
• Připojte svorku k zemnící elektrodě a poté k měřicímu přístroji přes příslušnou svorku. Pokud je zemnicí prvek pokrytý nečistotami nebo rzí, doporučuje se jej před zahájením práce vyčistit.
• Nastavte potenciál a proud v přímce špendlíky. Jsou zaraženy do země do hloubky uvedené v normách a dokumentaci pro zařízení. Vzdálenost mezi prvky je také určena v závislosti na vlastnostech objektu.
• Vložte jeden konec kabelu do speciálního konektoru kolíku a druhý konec připojte k odpovídajícímu konektoru. Udělejte totéž s druhým kolíkem. Aby se zabránilo poškození elektrod, doporučujeme je skladovat a přemisťovat případ.

Ujistěte se, že rušivé napětí je menší než 24V. Pokud je indikátor vyšší, musíte změnit umístění elektrod. Přeskupením potenciální tyče můžete ověřit, že rozdíl ve výsledcích není větší než 5%.

K provádění měření je zapotřebí další příslušenství ve formě zemnících kolíků

Výhodou 3p metody je menší počet vodičů než u čtyřvodičové metody. Nevýhodou je vliv odporu drátu na výsledek. V tomto ohledu se metoda měření se třemi svorkami používá, když je předem známo, že odpor uzemnění je větší než 5 Ohmů.

Čtyřvodičový způsob

Pro měření jsou vhodné stejné přístroje jako v předchozí metodě. Například pro práci můžete použít IS-20 a IS-20/1. Provozní algoritmus je také podobný 3-drátové metodě. Pouze jeden z kabelů vede proud a druhý vodič je připojen k měřicímu bodu. Díky tomu nemá proudový odpor téměř žádný vliv na přesnost výsledků.

Další dva vodiče jsou připojeny ke kovovým kolíkům. Čtyřpólová nebo čtyřpólová metoda má nižší procento chyb. Proto se používá, když jsou potřeba přesnější údaje.

Metoda dvou kleští

Použití výše uvedených technik pomocí dvou kovových elektrod není vždy vhodné. Zejména v místech, kde je zaražení kolíků do země nemožné.

Mnoho výrobců měřicích zařízení proto vytváří přístroje, které jsou schopny provádět měření metodou dvou svorek. Jeho podstata spočívá v použití vysílacích a přídavných kleští. První budí proud v měřené zemi v důsledku elektromagnetické indukce. Přídavné svorky měří odpor.

Metodu dvou svorek lze použít jak v systémech, kde jsou přídavné zemnící elektrody, tak tam, kde nejsou žádné pomocné prvky.

Na příkladu měřiče IS-20/1 lze jako měřicí kleště použít KTI-20/1 nebo KTI-20/2 a také vysílací kleště KP-20/1. Od SOYUZ-PRIBOR si můžete zakoupit IS-20/1 s přiloženými kleštěmi.

• Vypněte uzemňovací zařízení;
• Připojte proudové a vysílací svorky k uzemňovacímu spínači a předem se ujistěte, že proud pozadí není větší než 2,5A;

Pokud je to možné, lze kovové elektrody použít v kombinaci s proudovými klešťovými měřiči.

Jiné metody měření

Existují další typy měření zemního odporu:

• Dvoudrátový. Pro měření se do země zarazí kovový kolík, na který se připojí jeden vodič přístroje. Druhý vodič je připojen k zemnicí sběrnici. Vzhledem k nemožnosti použít druhý pin je tato metoda považována za nepřesnou a používá se jako poslední možnost.
• Náhradní. Analogová metoda, která umožňuje provádět měření, odladěná od rušení vytvářeného bludnými proudy. Nevýhodou je složitost spojená s přísnými požadavky na měřicí techniku ​​a odbornou způsobilost.

Zemní odpor

Země je jedním z hlavních prvků v uzemňovacím systému jakékoli sítě a zařízení. Koneckonců je to půda, která dokáže neutralizovat svodový proud. Proto je tato součást mimořádně důležitá při vytváření uzemňovacího systému.

Rezistivita země je odpor, který kostka půdy poskytuje proudu, který jí prochází. Indikátor se měří v Ohm*m. Čím nižší je hodnota odporu, tím je zemina považována za elektricky vodivější.

Parametr vodivosti je ovlivněn různými faktory:

• Chemické složení půdy;
• Struktura;
• úroveň vlhkosti;
• Klimatické podmínky atd.

Komplexní posouzení půdy se provádí ve fázi průzkumných prací. Získaná data následně tvoří základ pro návrh uzemňovací soustavy.

Algoritmus pro výpočet odporu půdy pomocí IS-20/1:

• Zatlučte několik kolíků do země v přímé linii. Umístění a hloubka tyčí jsou určeny na základě norem a charakteristik místa, ale vzdálenost mezi nimi musí být stejná.
• Připravte měřič IS-20/1 k provozu;
• Propojte tyče a zařízení pomocí kabelů.

Je třeba poznamenat, že dané měřicí algoritmy jsou teoretické povahy a nemohou fungovat jako univerzální metoda měření. Při práci na místě je nutné vzít v úvahu jak technické vlastnosti zařízení, tak vlastnosti uzemňovacího systému a místa.

Uzemňovací zařízení a výběr metody měření odporu jsou tedy založeny na různých faktorech. Pro každý objekt mohou být vhodné jiné měřiče. Pokud tedy narazíte na potíže nebo máte dotazy při výběru vhodného vybavení, můžete kontaktovat manažery SOYUZ-PRIBOR e-mailem, telefonicky nebo prostřednictvím formuláře zpětné vazby.

Měření odporu zemní smyčky a zemnících elektrod

Když nečekaně selže elektrická izolace živých částí, přichází na řadu ochranné uzemnění. Jeho přítomnost je nezbytná k tomu, aby se zabránilo usmrcení osoby elektrickým proudem při náhodném kontaktu s dříve izolovanými prvky elektrického obvodu s poškozenou izolací.

Pokud ochranné vypnutí selže, zařízení zůstane pod zkratovým napětím. Správné uzemnění zajistí, že proud protéká kovovým spojem do zemní smyčky. tedy osoba, která se náhodně dotkne krytu zařízení pod proudem, zůstane naživu.

Prvky ochranného uzemnění zahrnují uzemnění ochrany před bleskem, nulové uzemnění transformátoru a zemnící obvod elektrické instalace. Všechny poskytují vysokou citlivost a rychlost ochrany relé.

Uzemňovací zařízení jsou kritickými prvky elektrického systému. Skládá se ze tří nezbytných součástí:

1. Půda – elektrická vodivost se odhaduje pomocí měrného odporu mezi rovinami půdních částic, měřeno v ohmických centimetrech. Indikátor závisí na vlhkosti a teplotě půdy.
2. Zemnící elektrody (zemnící elektrody). Jedná se o jednu zemnící elektrodu nebo skupinu, která tvoří zemnící smyčku. Vyznačuje se odolností proti šíření proudu (odolnost půdy proti šíření proudu v určité oblasti jeho působení. Oblast je oblast kolem elektrody; pro jednu zemnící elektrodu je plocha šíření proudu přibližně 20 metrů. hranice oblasti, hustota proudu je velmi nízká, tam je zemní potenciál téměř nezávislý na proudu, který teče z elektrody, mimo oblast je nulový (0) Odpor elektrody závisí na hloubce jeho umístění a tvar. (deska, kolík kruhového nebo obdélníkového průřezu) množství, rozměry, způsob zapojení obvodu, rezistivita půdy.
3. Ocelové vodiče na povrchu půdy nebo kovová vazba zajišťují spojení mezi elektrodami a elektrickým zařízením. Vyznačují se mechanickou pevností svařování, spolehlivými šroubovými spoji a hodnotou elektrického odporu od objektu k zemní smyčce.

Oddíl PUE 1.7.55 uvádí, že zemnící zařízení pro ochranné uzemnění elektrických instalací budov a staveb a ochranu před bleskem 2. a 3. kategorie musí být společná.

Pozemní zkušební metody

Existují tři způsoby měření zemního odporu

1. Způsob kompenzace.
2. Mostová metoda.
3. Metoda ampérmetr-voltmetr.

První dvě metody se pro svou složitost, požadavek na další vybavení a pro možné nepřesnosti ve výsledcích nepoužívají často.

Nejoblíbenější metodou je ampérmetr-voltmetr. Vychází z Ohmova zákona R = U/I kde odpor úseku obvodu, kterým vzniká úbytek napětí při protékání elektrického proudu.

Měření se provádí následujícími způsoby:

• Měření odporu půdy (pomocí zemnících elektrod)
• Měření poklesu napětí (pomocí elektrod)
• Selektivní měření (použijte jednu sadu svorek a elektrod)
• Bezelektrodová metoda (kleště)

Diagramy některých oblíbených metod měření zemního odporu naleznete v galerii níže:

Proč testovat zemní odpor

Pomáhá měřit odpor zemnící smyčky nebo samostatné zemnící elektrody:

1. Identifikujte problém s nebezpečím přepětí dříve, než k němu dojde
2. Identifikujte problémy spojené s kvalitou napájení v závislosti na kvalitě uzemnění
3. Zajistěte ochranu proti přepětí v důsledku pulzního přepětí blesku
4. Měření zemního odporu je součástí povinného seznamu kontrol pro komplex preventivních a přejímacích zkoušek.

Pro měření odporu zemnící smyčky používáme přístroj METREL MP-8.

Sada obsahuje další vodiče, 2 kolíky. Černý drát jde k proudové (vzdálené) elektrodě. Zelená jde k blízké elektrodě – potenciálu. Modrý vodič je měřicí vodič. V případě potřeby lze použít ke zvětšení délky.

Metody kontroly odporu zemní smyčky:

1. Měření odporu půdy pomocí elektrod
2. Měření úbytku napětí pomocí elektrod
3. Selektivní měření pomocí sady svorek a elektrod
4. Bezelektrodové uzemnění pomocí svorek

Faktory ovlivňující odpor uzemnění

Aby uzemnění splňovalo normy již během návrhu, ukládá norma NEC povinné požadavky.

Vlastnosti, které musí mít zemnící vodič

Minimální délka zemnící elektrody potřebná pro lepší kontakt s půdou je 2,5 m.

Existují čtyři proměnné, které ovlivňují odpor zemního systému:

1. Délka nebo hloubka zemnící elektrody je zdvojnásobit délku, snížit odpor půdy o 40%, což závisí na typu půdy.
2. Průměr elektrody je dvojnásobný, snižuje odpor uzemnění o ne více než 10%.
3. Počet zemnících elektrod, hlavní množství vyžaduje použití dalších elektrod rovnající se hloubce zemnících elektrod.
4. Konstrukce zemnícího systému je jediná zemnící elektroda na zemnící desce.

V reálných podmínkách má Země vícevrstvou strukturu. Pro praktické výpočty si stačí představit zemi v podobě dvouvrstvé struktury.

V mnoha případech je měrný odpor spodní vrstvy nižší než měrný odpor horní vrstvy, proto je vhodné použít zakopané (od 5 do 10 m) a hluboké (nad 10 m) zemnících vodičů, což vede k úspoře nákladů, práce a materiálu.

Vzorce pro výpočet zemnících elektrod viz níže v galerii:

• Vzorec pro výpočet jednotlivých zemnících elektrod v homogenní půdě
• Výpočet nejjednodušších zemnících vodičů
• Minimální průřez ochranných vodičů

Hlavní podmínkou pro vytvoření účinného uzemnění

Tabulky, schémata, vzorce pro výpočet odporu půdy viz níže v galerii:

Důležitým faktorem, který ovlivňuje vytvoření kvalitního uzemnění, je měření odporu půdy.

Účelem odporu půdy je kvantifikovat účinnost půdy, ve které budou elektrody uloženy tam, kde bude instalován uzemňovací systém.

Měření odporu zeminy je nejnutnější podmínkou pro stanovení návrhu zemní smyčky.

Odolnost půdy ovlivňuje vše: složení půdy, vlhkost a teplota půdy.

Jaký je rozptylový odpor zemní smyčky

Schémata umístění elektrod a výpočetní vzorce v galerii:

• Průchod proudu v zemi mezi jednotlivými zemnicími tyčemi
• Příklad umístění zemnícího zařízení a ochranných vodičů
• Schémata uspořádání elektrod při měření odporu komplexních uzemnění a jednotlivých vertikálních zemnících vodičů a vodorovných pásů
• Typy elektrod a jejich výpočet
• Vzorce pro stanovení proudového šíření různých zemních elektrod.

Indikátor je definován jako hodnota, která zabraňuje šíření elektrického proudu v zemi, který do ní vstupuje přes zemnící elektrodu. Měří se v Ohmech a měla by mít nejnižší možnou hodnotu.

Představme si dva elektrodové kolíky umístěné v určité vzdálenosti od sebe a zapojené do série.

1. kolík je umístěn v blízkosti elektrické instalace, kde došlo k zemnímu spojení

Pin 2 je elektroda, kde proud teče do země.

Proudová hustota kolem elektrod zaražených do země se v prostoru mění, nejvyšší proudová hustota je přímo u kolíků. Poté se rozptýlí po velmi velkém povrchu. je téměř nezjistitelné.

Zóna umístěná v určité vzdálenosti od uzemňovacího zařízení, kde nelze detekovat pokles napětí, se nazývá zóna nulového potenciálu.

Měření a výpočet proudového odporu

Odpor každé specifické zemnící elektrody je rozložen na hranici zóny nulového potenciálu. Zvláštností při měření odporu proti šíření proudu je, že proud tekoucí do země vytváří určitý úbytek napětí mezi vstupním bodem do země a zónou nulového potenciálu.

Poměr úbytku napětí k proudu, který jej způsobí, bude odporem šíření. Pro měření a výpočet použijeme metodu ampérmetr-voltmetr.

Podstatou metody je, že dvě další elektrody jsou zakopány do země v určité vzdálenosti.

• Proudová elektroda a mezi ní a uzemňovací zařízení, někde uprostřed, je zatlučena potenciální elektroda.
• Proud prochází proudovou elektrodou a uzemňovacím zařízením a na potenciální elektrodě se měří úbytek napětí.
• Zařízení vytváří hodnotu. Celá otázka je, v jaké vzdálenosti by měly být přídavné elektrody zaraženy. Umístění měřicích elektrod má rozhodující vliv na výsledek měření a je považováno za hlavní měření.

Minimální vzdálenost mezi testovanou uzemňovací elektrodou a proudovou elektrodou je 5D (kde D je největší úhlopříčka zemnící smyčky.

Mezi potenciální elektrodou a proudovou elektrodou je to 40 m. U složitých zemnících smyček je však měřením vynaloženo mnoho času a v některých případech dochází k chybám, protože je často velmi obtížné určit střed zemnící smyčky. .

Pro přesnější měření se používá obvod, kde jsou zemnící elektrody dlouhé 6 metrů. U nich se vzdálenost bere minimálně 3D, kde d je délka svislé zemnící elektrody.

Chyba měření je relativní, zajištěná malými vzdálenostmi a nepřesahuje 5 %.

Metoda ampérmetr-voltmetr jako test vyhodnocení uzemnění

Metoda ampérmetrového voltmetru pro měření zemního odporu spočívá v použití předřadného odporu. I když se tato metoda používá spíše pro soukromý sektor. V zásadě se pro metodu používá transformátor. Kdysi se k napájení zemní smyčky používal svařovací transformátor.

Musíte pochopit, že při měření malého odporu běžným zařízením nebude možné použít bezpečné napětí. Protože testovaná zemnící elektroda bude mít velmi nízké napětí úměrné napětí vytvořenému na ní cizími proudy v zemi.

DŮLEŽITÉ. Chraňte prostor, kde bude měření probíhat. To je nezbytné pro bezpečnost lidí a zvířat náhodně vstupujících do výzkumné oblasti.

Napájení obvodu ze sítě je nepřijatelné. Protože sítě v místech s oslabenou izolací se mohou dodatečně spojit se zemí, což způsobuje chyby měření.

Pro měření zemního odporu soukromého domu bereme odpor předřadníku. Můžete použít výkonnou žárovku nebo topné těleso. Aby bylo možné změřit velmi malý odpor, musí jím projít velký proud. Mělo by to vytvořit znatelný pokles napětí. Ampérmetr a voltmetr připojíme ke zkoušenému předmětu samostatnými vodiči. To je důležité, aby se zabránilo poškození voltmetru v případě, že dojde k náhodnému odpojení vodičů, dojde k jeho nabuzení transformátorem.

Odpor je připojen mezi fázový vodič domu a uzemňovací zařízení. Proud prochází odporem přes uzemňovací zařízení a poté do rozvodny, odkud je dům napájen, do jeho neutrálu.

Dále musíte změřit napětí na odporu předřadníku, odečíst výsledek od hodnoty napětí v síti, abyste získali napětí na uzemňovacím zařízení. Vydělte výsledek proudem a získejte odpor.

R_ism =U_x — ∆U/I < U_x / I vzorec pro měření a výpočet

Pod vedením PUE Ch. 1.7.26. Odpor uzemňovacího zařízení je poměr napětí na uzemňovacím zařízení k proudu tekoucího z uzemňovacího zařízení do země.

Všechno je správně! Proud je však zkratován na neutrál a vypočtené napětí bude mezi neutrálem a uzemňovacím zařízením. K dispozici je také neutrální uzemňovací zařízení. Existují také uzemňovací zařízení pro opakované uzemnění nulového vodiče. Výsledky proto nejsou vždy přesné. Jako zemnící vodič si můžete vzít přirozený zemnící vodič ve formě vodovodního potrubí. Délka je 15 metrů. Průměr – 100 mm.

Podle GOST R 50571.5.54 – 20013/IEC 60354-5-54:2011

Na základě vzorce pro výpočet odporu zemnící elektrody, například pro hlinitou půdu. 100/20=5 (R=ρ/L)

Poznámka.

Pokud je z externího zdroje zjištěno napětí vyšší hodnoty, jsou přijata opatření k jeho odstranění. Například vypnou elektrické svařování nebo změní směr oddělení elektrod, to znamená, že úměrně zvětší všechny vzdálenosti nebo zvýší sílu měřicího proudu, sníží odpor proudové elektrody a zvýší napětí na testované elektrodě. .

Důležité doplňky a vlastnosti metody měření ampérmetr-voltmetr

1. Při použití metody ampérmetr-voltmetr je do zemnící elektrody přiváděn proud, který vytváří skokový potenciál nebezpečný pro lidi a zvířata.
2. Kromě toho se tato metoda nedoporučuje používat v hustě zastavěných oblastech. Je vysoká pravděpodobnost, že se s něčím nepočítalo, může se zapomenout na nějakou zemnící smyčku nebo je možné, že se potenciál dostane do jiného domu, například potrubím topení.
3. Fáze, ze které odebíráte napětí, by neměla být z RCD. Jinak se síť vypne.
4. Pro měření používáme Metrel M3102. Instalujeme dvě elektrody. Spojujeme je do řetězu. A zapněte zařízení. Vysvětlení. Pro správná měření je třeba vypnout studnu nebo jakoukoli jinou zátěž.
5. Připojením ampérmetru a voltmetru, stejně jako předřadníku ve formě odporu konvice, můžete získat přibližnou hodnotu odporu. Proč to nebude přesné k výpočtu? Protože kromě toho, že se zohledňuje úbytek napětí zemnícího zařízení domu, je tam úbytek napětí směrem k rozvodně plus úbytek napětí ze samotné rozvodny.