Потенциального электрода до заземляющего устройства
Если кривая «б» отличается от кривой «а» (не имеет монотонного характера, см. рис. 7), что может быть следствием влияния подземных или наземных металлоконструкций, то измерения повторить при расположении токового электрода в другом направлении от заземляющего устройства.
Если значения сопротивления ЗУ, измеренные при положениях потенциального электрода на расстоянии 0,4 lЗТ и 0,6 lЗТ, отличаются более чем на 10 %, то повторить измерения сопротивления ЗУ при увеличенном в 1,5– 2 раза расстоянии от ЗУ до токового электрода.
3.2. Измерение проводить в следующей последовательности.
3.2.1. Проверить напряжение источника питания.
3.2.2. Подключить провода от П и ЗУ соответственно к зажимам П1 и П2.
3.2.3. Проверить уровень помех в измеряемой цепи. Для этого установить переключатели в положении ПМХ и «0,3» и нажать кнопку ИЗМ. Если стрелка отклонится, не выходя за пределы шкалы, то уровень помех не превышает допустимый и измерения можно проводить. Если стрелка выходит за пределы шкалы – уровень помех превышает допустимый для диапазона 0 – 0,3 Ом и необходимо перейти на диапазон 0 – 1 Ом, где допустимый уровень помех 7 В. Если в этом случае стрелка не выходит за отметку «15», то можно проводить измерения на всех диапазонах (кроме – 0,3 Ом).
3.2.4. Подключить провода от Т и ЗУ соответственно к зажимам Т1 и Т2.
ВНИМАНИЕ! Запрещается подключать провода к зажимам Т1, Т2 и проводить измерения, если стрелка при контроле помех выходит за отметку «15» 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.
3.2.5. Откалибровать измеритель. Для этого переключатель установить в положение КЛБ, ручкой УСТ О установить стрелку на нуль, нажать кнопку ИЗМ и ручкой КЛБ установить стрелочный указатель на отметку «30».
Если стрелку не удается установить на отметку «30», уменьшить сопротивление токового электрода.
3.2.6. Проверить сопротивление потенциального электрода. Для этого отсоединить провод от зажима Т1, идущий от токового электрода, и подсоединить к этому зажиму провод от потенциального электрода (отсоединенный от зажима П1), нажать кнопку ИЗМ. Если стрелка находится левее отметки П, уменьшить сопротивление потенциального электрода. При положении стрелочного указателя правее отметки П сопротивление электрода соответствует допустимому.
3.2.7. Провести отсчет измеряемого сопротивления. Для этого подключить проводники от токового и потенциального электродов соответственно к зажимам Т1 и П1. Переключатель установить в положение ИЗМ, нажать кнопку ИЗМ и отсчитать значение измеряемого сопротивления по шкале отсчетного устройства; если при этом наблюдаются колебания стрелки, уменьшить их вращением ручки ПДСТ f.
3.2.8. При необходимости перехода на другой диапазон измерений, выполнить вышеуказанные пункты.
Результаты измерений занести в таблицу 6, выбрать по таблице 7 наибольшие допустимые сопротивлений контролируемых заземляющих устройств и сделать выводы. Если измеренное сопротивление заземляющего устройства не соответствует наибольшему допустимому, то произвести расчет заземлителя, задавшись определенным удельным сопротивлением грунта.
Таблица 6 – Протокол измерения сопротивления заземляющих устройств
| Вид электроустановки | Сопротивления, Ом | |
| Замеренное | По норме | |
| Железобетонные и металлические опоры воздушных линий напряжением до 1000В при изолированной нейтрали | ||
| Электроустановки напряжением до 1000 В с заземленной или изолированной нейтралью при суммарной мощности генераторов и трансформаторов, питающих данную электросеть, до 100 кВ·А |
4. Измерение удельного сопротивления грунта.
4.1. Измерение удельного сопротивления грунта проводить по схеме, изображенной на рис.8. Измерительные электроды Т, П устанавливать по симметрической схеме Веннера. При этом следует добиваться примерно одинаковых сопротивлений токовых электродов, не превышающих половины соответствующих значений по таблице 2.
Таблица 7 – Наибольшие допустимые сопротивлений
заземляющих устройств RЗ.Д
| Вид электроустановки | Значение RЗ.Д, Ом |
| Электроустановки напряжением 3...35 кВ и опоры воздушных линий, на которых установлены силовые и измерительные трансформаторы, разъединители, предохранители и другие аппараты при одновременном использовании заземляющего устройства для установок напряжением до 1000 В | 125/I3, но не более 10 (расчетное значение тока замыкания на землю I3, [А] задается энергосистемой) |
| То же, но для установок напряжением выше 1000 В Электроустановки напряжением до 1000 В с заземленной или изолированной нейтралью | 125/I3, но не более 10 |
| То же при суммарной мощности генераторов и трансформаторов, питающих данную электросеть, до 100 кВ·А Железобетонные и металлические опоры воздушных линий напряжением: 3...20 кВ в населенной местности и для всех линий 35 кВ при удельном сопротивлении земли, Ом · м: до100 более 100 до 500 более 500 до 1000 более 1000 3...20 кВ в ненаселенной местности при удельном сопротивлении земли, Ом · м до 100 более 100 Железобетонные и металлические опоры воздушных линий напряжением до 1000В: при изолированной нейтрали при заземленной нейтрали | Не более 30 Не более 0,3 Опоры заземляются подсоединением к нулевому проводу |
Рисунок 8 – Схема измерения удельного сопротивления грунта
4.2. Измерения проводить в следующей последовательности.
4.2.1. Проверить напряжение источника питания.
4.2.2. Откалибровать прибор (см. выше). Если условия пункта выполняются, то сопротивления токовых электродов в норме.
4.2.3. Проверить сопротивления потенциальных электродов.
Для этого к зажимам Т1 и Т2 подключить провода от потенциальных электродов с зажимов П1, П2 и нажать кнопку ИЗМ. Если стрелка находится правее отметки П, то сопротивления электродов в норме, если левее – уменьшить сопротивление потенциальных электродов.
4.2.4. Подключить электроды в соответствии с рис. 8, переключатель установить в положение ИЗМ, нажать кнопку ИЗМ и отсчитать значение измеряемого сопротивления по шкале отсчетного устройства.
Кажущееся удельное сопротивление грунта ρКАЖ на глубине, равной расстоянию между электродами «а», определить по формуле:
ρКАЖ =2π аR,
где R – показание измерителя, Ом;
Примечание. Расстояние «а» следует принимать не менее чем в 5 раз больше глубины погружения электродов d.
4.2.5. Измерение на каждом из диапазонов проводить в соответствии с пп. 4.2.2. – 4.2.4.
4.2.6. Результаты измерений занести в таблицу 8 и определить категорию грунта по таблице 9.
Таблица 8 – Протокол определения удельного сопротивления грунта
| Показания прибора R, ОМ | Расстояние между электродами a,м | Удельное сопротивление грунта ρКАЖ, Ом м | Категория грунта |
Таблица 9 – Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды
| Грунт, вода | ρгр, Ом-м, | ρгр, Ом-м, рекомендуется для предварительных расчетов |
| Мергель, известняк, крупнозернистый песок с валунами, скала, валуны | – | 1000...2000 |
| Каменистый | 500...800 | |
| Песок | ≥ 400 | |
| Супесь | ≥ 150 | |
| Суглинок | 40...150 | |
| Каменистая глина (верхний слой глины 1...3 м, ниже гравий или каменистый кряж) | – | |
| Глина | 8...70 | |
| Садовая земля | 30...60 | |
| Значительный слой глины (7...10 м), глубже гравий, скала | – | |
| Чернозем | 9...53 | |
| Торф | 10...30 | |
| Пресная вода разной минерализации | 10...100 | |
| Морская вода | 0,2...1 |
Расчет заземлителей
Исходя из характеристики защищаемого объекта установить допускаемое сопротивление растеканию тока заземляющих устройств Rз.д. ( таблица 7). Выбрать материал для заземлителей.
Для искусственных заземлителей следует применять сталь.
Искусственные заземлители не должны иметь окраски.
Наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей приведены ниже:
Диаметр круглых (прутковых) заземлителей, мм:
неоцинкованных.................................................................10
оцинкованных......................................................................6
Сечение прямоугольных заземлителей, мм2....................48
Толщина прямоугольных заземлителей, мм.....................4
Толщина полок угловой стали, мм ...................................4
Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ выбирается по термической стойкости (исходя из допустимой температуры нагрева 400 °С)
Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т. п.
Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.
В случае опасности коррозии заземлителей должно выполняться одно из следующих мероприятий:
увеличение сечения заземлителей с учетом расчетного срока их службы;
применение оцинкованных заземлителей;
применение электрической защиты.
В качестве искусственных заземлителей допускается применение заземлителей из электропроводящего бетона.
Принять замеренное (таблица 8) значение удельного сопротивления грунта ρКАЖ.
По таблице 10 определить значение повышающего коэффициента Кп, который учитывает изменения сопротивления грунта в зависимости от климатических зон.
Таблица 10 – Значения повышающего коэффициента Кп
| Климатическая | Значения Кп для заземлителей | |
| протяженных, горизонтально положенных (полосовые и др.) на глубине 0,8 м от поверхности земли | стержневых, вертикально установленных длиной 2,5...3 м на глубине 0,5...0,8 м от поверхности земли | |
| I | 4,5...7 | 1,8...2 |
| II | 3,5...4,5 | 1,6...1,8 |
| III | 2,5...4,0 | 1,4...1,6 |
| IV | 1,5...2,0 | 1,2...1,4 |
Характеристика климатических зон приведена в таблице 11.
Таблица 11 – Характеристика климатических зон
| Данные, характеризующие климатические зоны | Климатические зоны | |||
| I | II | III | IV | |
| Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С | От –20 до –15 | От –15 до –10 | От –10 до 0 | От 0 до 15 |
| Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С | От 16 до 18 | От 18 до 22 | От 22 до 24 | От 24 до 26 |
| Среднее количество осадков, мм | ≈ 400 | ≈ 500 | ≈ 500 | ≈ 300...500 |
| Продолжительность замерзания вод, дни | 190...170 |
Расчетное значение удельного сопротивления грунта, Ом 
м:
ρР = Кп ρКАЖ..
Расчетное сопротивление растеканию электрического тока одиночного заземлителя (стержня или трубы), заглубленного в землю, верхний конец которого находится на поверхности земли, Ом,
где 
– длина заземлителя, м; d – диаметр заземлителя, м.
Для стержней или труб, верхний конец которых заглублен в землю, сопротивление заземления, Ом,
где h – расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м.
Для горизонтально расположенной в земле на расстоянии h (как правило, h ≥ 0,8 м) от ее поверхности полосы сопротивление заземления, Ом,
где – длина полосы, м;
b – ширина полосы, м.
Для горизонтально расположенной металлической сетки, заглубленной в землю на величину к, сопротивление заземления, Ом,
где S – площадь заземлителя, м2;
L – длина расположенных в грунте проводников заземлителя, включая длину идущего к заземляемому оборудованию вертикального проводника, м;
a, b – длина проводников сетки, уложенных соответственно по длине и ширине, м;
п1 п2 – число рядов проводников сетки соответственно по длине и ширине.
Для снижения влияния климатических условий на сопротивление заземления принимают расстояние от поверхности земли до сетки h ≥ 0,5...0,8 м.
Число одиночных заземлителей (труб, стержней или полос)
.
Из таблицы 12 по числу заземлителей nз выбрать значение отношения расстояния между заземлителями LТ к их длине l и значение коэффициента экранирования ηэ. Из отношения LТ/lТ = m определить расстояние между заземлителями, м,
LТ = mlТ .
Число заземлителей с учетом коэффициента экранирования ηэ (таблица 12)
Полученное значение nТР округляют до ближайшего большего числа.
Выполнить схему заземляющего устройства с указанием размеров отдельных заземлителей и расстояний между ними в плане.
Таблица 12 – Коэффициент экранирования трубчатых заземлителей ηэ
(без учета влияния соединяющей полосы)
| Число заземлителей, n, | Отношение расстояния между заземлителями L, к их длине | Коэффициент экранирования η, | Число заземлителей n, | Отношение расстояния между заземлителями L, к их длине | Коэффициент экранирования η, |
| Заземлители расположены в ряд | |||||
| 0,85 | 0,59 | ||||
| 0,91 | 0,74 | ||||
| 0,0,94 | 0,81 | ||||
| 0,78 | 0,55 | ||||
| 0,86 | 0,69 | ||||
| 0,91 | 0,78 | ||||
| 0,7 | 0,49 | ||||
| 0,81 | 0,68 | ||||
| 0,86 | 0,77 | ||||
| Заземлители расположены по четырехугольному контуру | |||||
| 0,69 | 0,71 | ||||
| 0,78 | 0,41 | ||||
| 0,85 | 0,58 | ||||
| 0,52 | 0,67 | ||||
| 0,73 | 0,39 | ||||
| 0,8 | 0,55 | ||||
| 0,55 | 0,65 | ||||
| 0,68 | 0,36 | ||||
| 0,76 | 0,52 | ||||
| 0,47 | 0,62 | ||||
| 0,63 |
Контрольные вопросы
1. Контроль изоляции.
2. Назначение и роль защитного заземления.
3. Область применения защитного заземления.
4. Назначение, устройство и подготовка к работе мегаомметра М – 4100/1-5.
5. Назначение, устройство и подготовка к работе измерителя сопротивлений заземлений Ф 4103.
6. Порядок измерения сопротивления изоляции.
7. Порядок измерения сопротивления заземляющего устройства.
8. Порядок измерения сопротивления удельного сопротивления грунта.
9. последовательность расчета заземлителей.
Литература
1. Правила устройства электроустановок. Издание шестое, переработанное и дополненное. – Мн.: Дизайн ПРО, 2007. – 720 с.
2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. Издание четвертое, переработанное и дополненное. – Мн.: Дизайн ПРО, 2007. – 640 с.
3. Куценко Г.Ф. Охрана труда в электроэнергетике: – Мн.: Дизайн ПРО, 2005. –784 с.
4. Курдюмов В. И., Зотов Б. И. Проектирование и расчет средств обеспечения безопасности. – М.: Колос, 2005. – 216 с.