Меню

Сопротивление заземляющих устройств току промышленной частоты

Нормы сопротивления заземляющих устройств, сопротивление заземления

Рейтинг: 5 / 5 7 0 Нормы сопротивления заземляющих устройств, сопротивление заземления

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна

фото высоковольтных линий (ВЛ)

Электричество, хотим мы того или нет, есть везде. В космическом пространстве, пронизывая все на своем пути, несутся бесчисленные космические лучи – электрически заряженные элементарные частицы. За пределами нашей планеты на высоте около 17 000 км над ее поверхностью находятся радиационные пояса, наполненные электрическими зарядами. На высоте 1000 км расположилась ионосфера – ионизированный космическими лучами слой воздушной оболочки Земли.

Атмосфера пронизана радиоволнами. Поверхность Земли покрыта линиями электропередачи. Например, в Беларуси по состоянию на 01.01.2017 суммарная длина воздушных линий 0.4 кВ – 750 кВ составила более 275 000 км. И, конечно же, электричество есть в каждом доме, на каждом заводе, в каждом предприятии. Сегодня все люди так или иначе взаимодействуют с электричеством, которое, однако, может быть не только другом.

Для уменьшения вероятности электротравматизма применяют защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей нетоковедущих частей, которые могут оказаться под опасным напряжением. Цель – защитить человека от действия тока в случае прикосновения к токопроводящим частям, находящимся под напряжением. Допустимое сопротивление заземляющего устройства закреплено в ПУЭ и ТКП 181-2009. Человек может по неосторожности прикоснуться непосредственно к токоведущим элементам или неосмысленно к корпусу электроустановки, на котором появилось напряжение из-за повреждения изоляции, замыкания фазы на корпус, обрыва нулевого провода в случае заземления нейтрали трансформатора и т.п. В обоих случаях через человека начнет протекать ток. Наиболее важное значение в такой экстремальной ситуации имеет величина этого тока, которая зависит от значений сопротивления земли и сопротивления заземления. В зависимости от силы ток, протекающий через пострадавшего, может вызвать три варианта развития событий:

1) Зуд, покалывание или ощущение тепла — при токе (0,5…1,5) мА;

2) Сильное непроизвольное сокращение мышц, которое может привести к тому, например, что рука, держащая проводник или рукоять, не сможет разжаться – при токе (10…25) мА;

3) Хаотическое судорожное сокращение сердца или его остановка – при токе более 50 мА.

фото измерения сопротивления

Однако заземление используется и для целей эффективного и экономичного функционирования электрических сетей. Такое заземление называется рабочим. Поэтому при эксплуатации сетей 110 кВ и выше производят регулярное измерение сопротивления заземления, которое согласно методике расчета пропорционально зависит от удельного электрического сопротивления грунта. Этими измерениями занимаются лаборатории электрофизических измерений, у которых можно заказать испытание заземляющих устройств. После проведения измерения заказчику выдается акт проверки контура заземления.

фото высоковольтных линий электропередач

Приведем таблицу ориентировочных величин расчетного удельного сопротивления грунта для разных пород по механическому составу и воды (все значения в Ом∙м). На территории Беларуси преобладают суглинистые и супесчаные почвы.

Источник

Сопротивление заземляющих устройств току промышленной частоты

Надежное и бесперебойное функционирование электроустановок во многом определяется правильно выполненной системой заземления.
Особенностью заземления подстанций 6–110 кВ и выше, примыкающих к промышленным предприятиям, является естественное объединение заземляющего устройства (ЗУ) подстанции с общей заземляющей системой предприятия. Это объединение происходит по оболочкам кабелей, трубопроводам водоснабжения, рельсам, нулевым рабочим и защитным проводникам системы 0,4 кВ и т.д. Оно накладывает свои отпечатки как на параметры заземления, так и на методы проектирования и эксплуатации ЗУ. Об особенностях систем заземления на промпредприятиях – в материале Юрия Викторовича Целебровского.

Юрий Целебровский,
д.т.н., профессор Новосибирского государственного технического университета

ПОДСТАНЦИИ 110 кВ И ВЫШЕ
В настоящее время определились, по крайней мере, 4 группы функций заземляющих систем: 1. Обеспечение эффективного заземления нейтрали электрической сети напряжением 110 кВ и выше, резистивного или резонансного заземления нейтрали сети напряжением 6–35 кВ, глухого заземления нейтрали сетей напряжением ниже 1 кВ. Эти функции заземления принято называть рабочими.
2. Обеспечение безопасных напряжений прикосновения к оборудованию подстанции и промышленного предприятия в нормальном режиме работы электроустановок и при несимметричных замыканиях (в том числе КЗ) на землю. Такое заземление принято называть защитным.
3. Обеспечение эффективной работы средств защиты от внешних и внутренних перенапряжений (молниеотводов, разрядников, ОПН).
4. Обеспечение надежной работы цепей и устройств РЗиА, связи, телемеханики, АСУ ТП как самой электроустановки, так и автоматики и телеуправления технологических процессов промышленного предприятия при нормальных и особенно аварийных режимах электрической станции или подстанции. Эту функцию можно назвать «помехозащитной» или обозначить термином «обеспечение электромагнитной совместимости» (ЭМС). Функция обеспечения ЭМС приобретает в последнее время всё большее значение, поэтому ниже мы остановимся на ней подробнее.

Параметры ЗУ
На подстанции (ПС) напряжением 110 кВ и выше эти параметры должны соответствовать требованиям главы 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В обязательном порядке следует придерживаться двух требований:

  • напряжение на заземляющем устройстве (ЗУ) не должно превышать 5 кВ;
  • проектирование и эксплуатация ЗУ должны вестись исходя из норм на напряжение прикосновения [1]. При этом не только на территории подстанции, но и на всей территории промышленного предприятия напряжения прикосновения должны быть ниже допустимых (табл.1).

Нормирование ЗУ рассматриваемых подстанций по сопротивлению не имеет смысла, поскольку:

  • сопротивление заземляющей системы промышленного предприятия всегда мало ( r и по нему и площади предприятия S оценить предполагаемое сопротивление будущего естественного заземлителя:

    Эксплуатация ЗУ
    Эксплуатация ЗУ рассматриваемых подстанций состоит в периодической проверке параметров ЗУ в соответствии с Методическими указаниями [2] и включает в себя:

    • определение реальной схемы заземляющего устройства;
    • определение напряжения на заземляющем устройстве;
    • измерение металлосвязей между ЗУ ПС и другими объектами предприятия;
    • измерение напряжений прикосновения на территории ПС и на территории предприятия в местах выноса потенциала;
    • определение коррозионного состояния заземлителей и заземляющих проводников.

    В последнее время, в связи с широким внедрением микропроцессорной техники в технологические процессы как подстанции, так и самого промышленного предприятия, заземляющая система во многом определяет возможность ЭМС высоковольтного оборудования подстанции с низковольтной техникой. Уже сейчас наблюдаются сбои в работе этих устройств, ложные срабатывания, отказы, вплоть до полного выхода из строя. Связано это в первую очередь с воздействием всевозможных помех, создаваемых силовым оборудованием мощного энергообъекта, на аппаратуру, оперирующую маломощными сигналами.
    Большинство эксплуатируемых в настоящее время подстанций имеют заземляющее устройство, спроектированное достаточно давно, когда в области расчетов ЗУ было еще много неопределенности да и требования, предъявляемые к ним, были другими.
    Рассмотрим роль ЗУ в обеспечении ЭМС ТС и ПС. На рис. 1 приведены некоторые возможные воздействия, приводящие к попаданию на вход технического устройства повышенных потенциалов или недопустимых токов. Можно рассмотреть несколько типичных случаев.

    Рис.1. Роль ЗУ в снижении уровня помех

    Нормальный режим функционирования ПС:
    а) За счет несимметрии сети и несимметрии нагрузки с ЗУ постоянно стекает ток, создавая на нем определенное напряжение, воздействующее на линии и кабели, выходящие за территорию ПС, вызывая протекание по ним токов промышленной частоты, достигающих единиц ампер. В результате в аппаратуре связи и телесигнализации возникают шумы, иногда – отказы.
    б) Коммутации силового оборудования приводят к появлению мощных высокочастотных процессов на шинах ВН за счет перераспределения зарядов. При этом генерируется сильное электромагнитное поле, наводящее помехи в кабелях, проложенных поблизости от шин. Спектр этих помех очень широк и достигает сотен МГц. На рис. 2 представлены осциллограммы помех, достигающих сотен вольт в нормальном режиме работы электроустановки. Действенная мера борьбы с подобными явлениями – экранирование кабеля – наиболее эффективна при заземлении экрана кабеля с двух концов: у источника сигнала и у его приемника. Но заземление экрана с двух сторон приводит к появлению низкоомной связи между двумя точками на территории энергообъекта. При коротком замыкании на землю поблизости от места заземления экрана по последнему потечет ток. Если сопротивление по магистралям заземления будет велико, то ток, протекающий по экрану, достигнет опасных значений и кабель может сгореть. Таким образом, необходимо снижать продольное сопротивление элементов ЗУ, что может быть достигнуто за счет прокладки большего количества горизонтальных заземлителей либо за счет увеличения их сечения.

    Рис. 2. Примеры зафиксированных ВЧ-помех при коммутациях на ОРУ 500 кВ

    Режим несимметричного короткого замыкания (чаще всего однофазного) может быть рассмотрен с двух позиций:
    а) Высокочастотный переходный процесс – ВЧ-составляющая тока КЗ растекается в ограниченной зоне по ЗУ, так как сказывается высокое продольное сопротивление элементов ЗУ на ВЧ. В месте КЗ появляется высокий потенциал, в том числе и на кабелях, заземленных поблизости. Этот вид помех называется кондуктивной ВЧ-помехой. Снижение такой помехи возможно за счет уменьшения импульсного сопротивления заземления аппарата. Для этого необходима прокладка большего количества горизонтальных заземлителей и установка вертикальных заземлителей вблизи аппарата.
    б) Установившийся режим КЗ – ток при этом растекается по всему ЗУ. За счет падения напряжения на элементах ЗУ возникает разность потенциалов по ЗУ – наибольший потенциал возникает в месте КЗ, снижаясь по направлению к периферии ПС. Это напряжение прикладывается к изоляции кабелей и к изоляции входов подключенных к кабелям устройств. Выравнивание потенциалов по ЗУ производится за счет снижения сопротивлений металлосвязи – прокладки большего количества горизонтальных заземлителей.

    Удар молнии. Ток молнии растекается по ЗУ в ограниченной зоне – сказывается высокое продольное сопротивление элементов ЗУ на высокой частоте. Высокий потенциал (сотни кВ), возникающий на молниеотводе, может пробить грунт до кабельного лотка, если лоток расположен в непосредственной близости от молниеотвода. Снизить потенциал можно уменьшением импульсного сопротивления заземления молниеотвода, для чего необходима прокладка большего количества горизонтальных заземлителей и установка вертикальных заземлителей вблизи него.
    Таким образом, зачастую недопустимые воздействия на аппаратуру, установленную на высоковольтных ПС, возникают из-за несоответствия ЗУ требованиям, которым оно должно удовлетворять по условиям ЭМС.

    Реконструкция ЗУ
    Реконструкция заземляющих устройств проводится:

    • при реконструкции предприятия или подстанции;
    • при заметных коррозионных повреждениях искусственных заземлителей и заземляющих проводников;
    • при сбоях в работе автоматики, связи, телеуправления, связанных с повреждениями в высоковольтной электрической сети;
    • при поражении людей и животных напряжениями прикосновения или шага.

    Предпроектные изыскания при реконструкции должны включать в себя полный контроль заземляющей системы. Параметры, определенные при этом, наряду с реальной схемой существующей заземляющей системы, кладутся в основу расчета модернизированной конструкции заземляющего устройства подстанции и заземляющей системы в целом.

    ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ 6–35 КВ
    Обеспечение безопасности при замыкании
    Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ – явление довольно частое и небезопасное. Достаточно сказать, что более половины всех несчастных случаев со смертельным исходом происходит как раз при замыканиях на землю. При этом строгое исполнение требований ПУЭ еще не обеспечивает безопасность этих сетей. Параграф 1.7.96 седьмого издания ПУЭ предписывает следующие значения сопротивления заземляющего устройства электроустановок 6–35 кВ:

    R Ј 250 / I, но не более 10 Ом.
    Отметим главное: структура формулы говорит о том, что цифра, указанная в числителе, является по своей размерности напряжением, а по сути – напряжением на заземляющем устройстве.
    В сетях напряжением выше 1 кВ, не требующих компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю, применение указанного выражения для расчета нормативного значения сопротивления практически не имеет смысла. Нормируемые максимальные значения некомпенсированных емкостных токов (п. 1.2.16), составляющие по ПУЭ в электрических сетях от 10 до 30 А, а практически (в связи с широким применением железобетонных опор) не превышающие 10 А, всегда дают вычисленные по формуле значения выше, чем верхние допустимые пределы 2, 4, 8 Ом (п. 1.7.101) и 10 Ом (п. 1.7.96).
    В сетях с компенсацией емкостного тока необходимость снижения сопротивления ниже указанных пределов может возникнуть для заземляющих устройств, к которым подключены компенсирующие аппараты (п. 1.7.96). При этом для электроустановок, питающих сети до 1 кВ, с линейными напряжениями 660, 380 и 220 В суммарный номинальный ток этих компенсирующих аппаратов должен превышать соответственно 50, 25 и 12,5 А.
    Опыт эксплуатации показывает, что рассмотренные базовые требования обеспечивают электробезопасность в электроустановках при однофазных замыканиях на землю. Однако следует четко понимать, что те же электроустановки оказываются практически не защищенными при переходе однофазных замыканий в двойные (вторая фаза замкнулась на землю в другом месте). Ток через землю в этом случае возрастает до сотен ампер, и прикосновение к заземленным частям оборудования может оказаться смертельным.
    Переход однофазного замыкания в двойное – это явление весьма распространенное, и хотя официальная статистика порой не раскрывает истинных причин поражения, в практике случаи поражения при двойных замыканиях известны. Развитие электрических сетей увеличивает вероятность поражения при двойных замыканиях на землю, и нормирование заземляющих устройств с учетом этого режима становится всё более актуальной задачей.

    Сопротивление ЗУ
    При определении нормативных значений сопротивлений заземляющих устройств в районах с большим удельным сопротивлением земли возникают определенные трудности, связанные с различными подходами к увеличению нормативных значений для электроустановок напряжением до 1 кВ и выше 1 кВ. Поскольку в соответствии с п. 1.7.55 ПУЭ заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок различных напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок, то в зависимости от удельного сопротивления грунта минимальными (принимаемыми за норму) значениями могут оказаться как значения для электроустановки до 1 кВ, так и значения для электроустановки выше 1 кВ. Рассмотрим эту ситуацию подробнее. Напомним вначале суть требований.
    Для электроустановок напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью (п. 1.7.101): «. При удельном сопротивлении r земли более 100 Ом·м допускается увеличивать указанные выше нормы (2, 4, 8 Ом соответственно для линейных напряжений 660, 380, 220 В) в 0,01r раз, но не более десятикратного».
    Для электроустановок выше 1 кВ: «. для земли с удельным сопротивлением более 500 Ом·м . допускается повысить требуемые . значения сопротивлений заземляющих устройств в 0,002 r раз. При этом увеличение. должно быть не более десятикратного».
    Рассмотрим совместное применение этих требований на примере заземляющего устройства подстанции напряжением 6–35 /0,4 кВ в сети без компенсации емкостного тока замыкания на землю.
    В грунтах с удельным сопротивлением до 100 Ом·м значение максимального сопротивления определяется п. 1.7.101 и не должно превышать 4 Ом. Далее, с повышением удельного сопротивления в соответствии с тем же параграфом указанное значение можно увеличивать, и оно в зависимости от значения r будет составлять 4 x 0,01 r = 0,04 r . Однако использовать возможность увеличения нормируемого сопротивления до десятикратного значения сразу не представляется возможным. Здесь вступает в действие верхний предел 10 Ом, установленный п. 1.7.96 для электроустановок выше 1 кВ.
    Смысл этого предела в указанном параграфе не оговаривается. Однако он становится ясным при рассмотрении требований к грозозащитным заземлителям. При присоединении тросовых молниеотводов ВЛ 35 кВ к заземленным конструкциям ОРУ (что всегда возможно при удельном сопротивлении грунта до 750 Ом·м) сопротивление заземлителя ближайшей к ОРУ опоры ВЛ 35 кВ не должно превышать 10 Ом (п. 4.2.138). Минимальное значение 10 Ом мы находим и при нормировании грозозащитных заземлителей опор ВЛ (п. 2.5.129). Таким образом, верхний предел сопротивления заземления подстанции 6. 35 кВ – 10 Ом установлен по условиям грозозащиты и в грунтах с удельным сопротивлением до 500 Ом·м не может быть превышен.
    Приведенные рассуждения позволяют заключить, что допускаемое для электроустановки напряжением до 1 кВ увеличение сопротивления возможно только в пределах удельного сопротивления от 100 до 250 Ом·м. При указанном верхнем значении r сопротивление достигает 10 Ом и в этом допустимом пределе должно сохраняться до 500 Ом·м.
    Выше 500 Ом·м вступает в силу п. 1.7.108 ПУЭ и сопротивление заземляющего устройства в зависимости от удельного сопротивления грунта растет по закону: 10 x 0,002 = 0,02 r .
    Однако и здесь возможности, определенные п. 1.7.108 ПУЭ, нельзя использовать полностью, так как при удельном сопротивлении грунта в 2000 Ом·м достигается значение 40 Ом, которое нельзя превышать по п. 1.7.101 ПУЭ. При удельном сопротивлении грунта выше 2000 Ом·м сопротивление заземления рассматриваемой подстанции в любом случае не должно превышать 40 Ом.
    В результате нормативные значения сопротивлений в зависимости от удельного значения грунта должны быть такими, какие указаны в табл. 2.

    Таблица 2
    Нормативные значения сопротивления заземляющего устройства подстанции 6–35/0,4 кВ

    Данные таблицы представлены в графической форме на рис. 3.

    Аналогично можно проанализировать и нормы для электроустановок, линейные напряжения в которых составляют 660 и 220 В.

    Выше уже говорилось, что ПУЭ не содержат нормативов, обеспечивающих электробезопасность при двойных замыканиях на землю. Необходимость такого нормирования требует серьезного технико-экономического и социального обоснования. Кроме этого, существует ряд других вопросов, требующих явного дополнения и исправления ПУЭ. Подробно об этом говорилось на Второй российской конференции по заземляющим устройствам [3].
    Здесь вкратце перечислим те положения, по которым необходимо внести изменения в ПУЭ:

    • нормирование напряжения на заземляющем устройстве;
    • обеспечение электробезопасности при выносе потенциала;
    • нормирование заземляющих устройств подстанций в кабельных сетях.

    Вносить изменения необходимо как можно быстрее, ведь заземляющие устройства обеспечивают безопасность и надежное функционирование электроустановок.

    Литература
    1. ГОСТ 12.1.038-82 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов // Система стандартов безопасности труда. Часть 3. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1996. – С. 237– 243.
    2. Методы контроля заземляющих устройств. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования /АО «Фирма ОРГРЭС». – М.: Изд. ЗАО «Энергосервис», 1998. – 493 с.
    3. Целебровский Ю.В., Зоричев А.Л. Вторая российская конференция по заземляющим устройствам. Развитие теории и практики продолжается // Новости ЭлектроТехники. – 2005. – № 2(32).

    © ЗАО «Новости Электротехники»
    Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
    При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

    Источник

    Измерение сопротивления контура заземления

    При использовании электрических приборов всегда существует риск поражения электрическим током. Эта вероятность происходит из свойств упорядоченного потока заряженных частиц: он проходит через тот участок цепи, в котором сопротивление имеет минимальное значения. В разное время производители приборов и комплектующих пытались бороться с этим и обезопасить человека от вредного или даже смертельного воздействия тока. Но в конечном итоге наиболее простым и надежным остается заземление.

    Измерение сопротивления1

    Заземление применяется на промышленных предприятиях и в загородных домах. Особую роль оно играет в случае, когда мощность прибора превышает критические значения. Человеку достаточно получить удар силой 0.1 ампера, чтобы гарантированно погибнуть. Также не стоит забывать, что даже исправное оборудование может служить источником опасности. Это может случиться из-за разряда молнии и по некоторым другим причинам. Следовательно, к вопросу установки заземления стоит подходить ответственно и учитывать все нюансы.

    Испытания заземления

    Существует множество споров по поводу монтажа заземления и норм растекания тока по нему. Но в одном специалисты сходятся абсолютно единогласно — проверять качество установленного контура должен проверять специалист. Эта процедура позволит быть уверенным с правильном монтаже заземления в доме и позволит обезопасить себя и близких от опасного воздействия электрического тока. Испытания проводятся как на предприятиях, где часто работают генераторы и двигатели высокой мощности, так и в частных домах — измерение сопротивления заземления делается одним и тем же способом.

    Измерение сопротивления2

    Существует две основных разновидности испытаний: приемо-сдаточные и эксплуатационные. Первые проводятся в случаях, когда установка (или участок сети) уже полностью смонтированы и готовы к непосредственному использованию. Перед тем, как измерить сопротивление заземления, определяют, готов ли контур к поглощению токов в случае необходимости и соответствуют ли его параметры заявленным требованиям. Помимо всего прочего, необходимо регулярно контролировать, чтобы установленное заземление не теряло своих свойств с течением времени. Для этого проводятся эксплуатационные испытания — специалист проверяет готовый участок сети, который уже используется. Для осуществления такой процедуры нужно освободить сеть от потребителей, так что весь процесс требует небольшой подготовки.

    Чем измеряют заземление

    Для измерения этой величины применяется омметр — прибор, который изменяет сопротивление. При этом устройств для определения сопротивления заземления должны иметь определенные характеристики. Самая главная: очень низкая проводимость на входе. Диапазон измерений у таких приборов крайне небольшой: обычно он составляет от 1 до 1000 Ом. Точность измерения в аналоговых приборах не превышает 0.5–1 Ом, а в цифровых — до 0.1 Ома.

    Несмотря на повальное распространение китайских и европейских приборов, самым популярным остается М416, разработанный еще в СССР. Устройство имеет четыре диапазона измерения: от 0 до 10 Ом, от 0.5 до 50, от 2 до 200 и от 100 до 1000. Работает прибор от трех «пальчиковых» батареек. Несмотря на это, мобильным его назвать трудно — размеры корпуса не слишком комфортны.

    Более продвинутой версией является Ф4103 — промышленный омметр с большим входным сопротивлением. Он еще менее транспортабельный, но имеет большее количество диапазонов измерения. Большой плюс такого прибора: работа с огромным диапазоном сигналов (от постоянного и пульсирующего тока — до переменного с частотой 300 Гц). Также порадует пользователя и диапазон рабочих температур: от –25 до 55 градусов по Цельсию.

    Измерение сопротивления4

    Как нужно измерять сопротивление

    Существует два документа, которые регламентируют нормы сопротивления заземления в контуре и другие показатели. Первый — ПУЭ (Правила устройства электроустановок), на которые опираются при проведении приемо-сдаточного контроля. Эксплуатационные замеры же должны соответствовать Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

    Измерение сопротивления5

    В обеих сводах правил существует разделение контуров на несколько типов — их нужно учесть до того, как измерить сопротивление заземления. Они отличаются в зависимости от напряжения, которое используется в сети и разновидности цепи. Всего имеется три типа контуров:

    1. Для подстанций и пунктов распределения, в которых напряжение не превышает 1000 вольт (вне зависимости от того, используется в сети переменный ток или постоянный).
    2. Для воздушных ЛЭП (линий электропередач), которые передают ток напряжением менее 1000 вольт.
    3. Для электроустановок с таким же максимально допустимым напряжением, использующимся в промышленных или бытовых целях.

    Измерение сопротивления6

    Нормы для каждого из типов

    Для того, чтобы понять, какие нормативные и эксплуатационные показатели должны быть для каждого из типов:

    1. Для электрических установок. Проводить измерения сопротивления заземления нужно в непосредственной близости к подстанции. В зависимости от нагрузки, этот показатель может составлять 60, 30 или 15 Ом. Также стоит учитывать естественные заземлители — для них эти величины должны равняться 8, 4 или 2 Ома соответственно. Все три величины зависят от напряжения в сети. 60 и 8 Ом допускаются для однофазной сети в 200 вольт. 30 и 4 Ом — для трехфазной с напряжением 380 вольт. Минимальные значения (15 и 2 Ома) — для 660 вольт. В ходе эксплуатации сопротивление заземляющего контура также не должно падать ниже показателей, описанных в абзаце выше.
    2. Для пункта распределения или подстанции. Для установок с напряжением выше 100 киловольт (100 тысяч вольт) проводимость заземления при сдаче сети и при ее эксплуатации также остается неизменной и составляет 0.5 Ома. При этом обязательными требованиями при проверке являются глухой тип заземления и подключенная к нейтральному контуру. Также существуют нормы и для менее мощных установок, в которых напряжение лежит в пределах между 3 и 35 киловольт. В таком случае нужно 250 делить на расчетный ток замыкания в землю — результирующее значение будет необходимым сопротивлением в Омах. Показатель, согласно ПТЭЭП, не должен превышать 10 Ом в любом случае.
    3. Для воздушных линий электропередач. Рассчитывается в зависимости от проводимости грунта, на котором стоят опоры ЛЭП:
    • для грунта с удельным сопротивлением менее 100 Ом на метр — 10 Ом;
    • с удельным сопротивлением 100…500 Ом на метр — 15 Ом;
    • с удельным сопротивлением 500…1000 Ом на метр — 20 Ом;
    • с удельным сопротивлением 1000…5000 Ом на метр — 30 Ом.

    Измерение сопротивления7

    Для ЛЭП с напряжением тока менее 1000 вольт — до 30 Ом (для опор с защитой от попадания молнии). В ином случае сопротивление должно быть 60, 30 или 15 Ом для сетей с напряжением до 660, 380 или 220 вольт соответственно.

    От чего зависит сопротивление заземления

    Как уже говорилось выше, у тока есть одна важная особенность — он течет по тому участку цепи, который меньше всего этому сопротивляется. Сама величина сопротивления зависит от множества факторов:

    1. Материала. Ряд материалов имеет особую (атомарную) структуру, которая подразумевает наличие большого числа свободных электронов. Если такие материалы попадают в действие любого магнитного поля или покдлючаются к источнику питания, то легко проводят электрический ток. В своем большинстве это утверждение относится к металлам. Другие материалы не имеют свободных электронов и их сопротивление току крайне высоко. Если напряжение (сила, «толкающая» электроны) ниже допустимого значения, то проводимость будет равняться нулю или крайне малым значениям. При превышении показателя произойдет пробой и образовавшийся нагар будет иметь свойства проводника. Логично, что материалом для заземления могут быть именно только представители первой группы материалов — именно она обеспечивает минимальное сопротивление.
    2. Его температуры. Темпатура определяет, насколько быстро электроны передвигаются внутри материала. Следовательно, чем ниже она у проводника, тем лучше он проводит заряд. Обратная зависимость тоже носит характер прямой пропорции — после ее повышения его сопротивление будет падать. Расчет сопротивления заземления должен производиться с учетом этого параметра.
    3. Наличия примесей. Основная часть проводников делается из меди. Старые провода изготавливаливались из алюминия, но такие решения имеют сразу несколько недостатков. К сожалению, кабеля и провода из этого материала быстрее перегреваются и плавятся, да и сопротивление промышленно добываемого алюминия ниже, чем таковое у меди. Химически чистый же металл является лучшим проводником, превосходя по проводимости даже серебро. Дело в примесях: они имеют гораздо более высокие показатели сопротивления. Этот же момент стоит учитывать при расчете заземления.

    Измерение сопротивления8

    Понятное дело, что в идеале сопротивление должно быть минимальным — для этого нужно использовать медный контур большого сечения. Но дело в том, что медь быстро окисляется, да и стоимость такого решения будет крайне высокой. Следовательно, были разработаны нормы для минимального порога заземления. Этот показатель не нужно превышать для того, чтобы в нужный момент под нагрузкой контур выполнил возложенную на него функцию и отвел заряд в землю.

    Формула расчета

    Формула расчета сопротивления заземления одиночного вертикального заземлителя:

    Формула

    где:
    ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м)
    L — протяженность заземлителя (в метрах)
    d — ширина заземлителя (в метрах)
    T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах)

    Для электролитического заземления:

    Формула расчета сопротивления заземления одиночного горизонтального электрода с добавлением поправочного коэффициента:

    Формула2

    ρ — сопротивление грунта на единицу длины (Ом×м);
    L — протяженность заземлителя (в метрах);
    d — ширина заземлителя (в метрах);
    T — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя (в метрах);
    С — относительное содержание электролита в окружающем грунте.

    Коэффициент C варьируется от 0.5 до 0.05. Со временем он уменьшается, так как электролит проникает в грунт на больший объем, при это повышая свою концентрацию. Как правило, он составляет 0.125 через 6 месяцев выщелачивания солей электрода в плотном грунте и через 0.5–1 месяц выщелачивания солей электрода в рыхлом грунте. Процесс можно ускорить путем добавления воды в электрод при монтаже.

    Измерение сопротивления9

    Расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом×м) — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.

    Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

    Итоги и выводы

    Заземление — важный элемент электрической цепи, который обеспечивает защиту от коротких замыканий, поражения током или попадания молнии в один из ее участков. Ключевым показателем здесь является сопротивление: чем оно меньше, чем больше тока «уведет» контур и тем ниже будет вероятность серьезного удара или повреждения оборудования. Сопротивление заземления регламентируется двумя документами: ПУЭ и ПТЭЭП. Первый используется для приема только что сданного участка сети, второй — для контроля уже эксплуатируемого участка.

    Измерение сопротивления10

    Нельзя пренебрегать нормами контроля, которые призваны проверить качество заземления и работу контура в условиях полной нагрузки. Процедуры производятся как непосредственно после создания цепи, так и в процессе ее использования. Частота проверок зависит от нагрузки на сети и целей, для которых используется контур. Нормы сопроивления при этом вовсе не отличаются. Различают три типа норм: для линий электропередач, трансформаторов и электрических установок. С повышением рабочего напряжения по экспоненте возрастает максимальная величина сопротивления. Также учитывается и ряд специфических показателей (например, удельная проводимость грунта). Исходя из нее можно получить максимальное регламентированное сопротивление.

    Основными способами для увеличения эффективности работы заземлителя является использование разных конфигураций проводника. Ключевая задача заключается в том, чтобы предельно повысить площадь прямого контакта контура с землей. Для этого используется один или несколько проводников. В последнем случае их могут соединять как последовательно, так и параллельно.

    Также для замера сопротивления контура заземления важно знать и поправочные коэффициенты — например, при вычислении минимально допустимого сопротивления заземления учитывается также удельное содержание материала в грунте и сопротивление повторного заземления. Для получения этого показателя нужно использовать специальное оборудование.

    Видео по теме

    Источник

    Норма сопротивления контура заземления

    Очень часто энергетики спорят на тему, какие должны быть нормы растекания тока контура заземления? Какова величина сопротивления контура заземления? Какое допустимое сопротивление контура заземления? Как правило, в таких спорах можно услышать разные цифры, одни называют 4 Ом, от других можно услышать 20 Ом, некоторые специалисты говорят, что сопротивление контура заземлителя не нормируется. Так какие же должны быть нормы и почему такая путаница?

    Какие бывают испытания?

    Норма сопротивления контура заземления

    Начну с того, что поясню, какие бывают испытания. Электролаборатория проводит приёмо-сдаточные или эксплуатационные испытания. Приёмо-сдаточные испытания проводятся после окончания монтирования новой электроустановки, после того как, электроустановка смонтирована и сдана в эксплуатацию, с этого момента начинаются эксплуатационные испытания. Соответственно приёмо-сдаточные испытания проводятся только один раз, после окончания электромонтажных работ, а эксплуатационные испытания проводятся периодически, в процессе эксплуатации.

    И так, существуют приёмо-сдаточные и эксплуатационные испытания. Приёмо-сдаточные испытания регламентируются Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ), а эксплуатационные Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

    Почему спорят специалисты?

    Наконец, мы подошли к самому главному. Почему спорят специалисты, почему такие разные цифры они называют?

    Во первых, нужно понять о каких испытаниях идёт речь. Если разговор идёт о приёмо-сдаточных испытаниях, то ответ нужно смотреть в ПУЭ, Глава 1.8, Нормы приёмо-сдаточных испытаний, а если об эксплуатационных, то ответ ищем в ПТЭЭП, Приложение 3, Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей.

    Во вторых нужно понять предназначение контура заземления. Контур заземления бывает для подстанций и распределительных пунктов выше 1000 Вольт, воздушных линий электропередач до 1000 Вольт и выше 1000 Вольт и электроустановок до 1000 Вольт.

    Какие нормы?

    Норма сопротивления контура заземления

    1. Контур заземления для электроустановки напряжением до 1000 Вольт:

    ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 3 гласит: при измерении в непосредственной близости к трансформаторной подстанции, сопротивление контура заземления должно быть: 15, 30 или 60 Ом, при измерении с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей отходящих линий: 2, 4 или 8 Ом соответственно для напряжений 660, 380 и 220 Вольт.

    ПТЭЭП, Приложение № 3, таблица 36 гласит: сопротивление контура заземления — 15, 30 или 60 Ом для напряжений сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт соответственно (трёхфазная/однофазная сеть), а при измерении с учётом присоединённых повторных заземлений должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при напряжениях соответственно 660, 380 и 220 Вольт источника трехфазного тока и напряжениях 380, 220 и 127 Вольт источника однофазного тока.

    2. Контур заземления для трансформаторной подстанции и распредпунктов напряжением больше 1000 Вольт:

    ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 1 гласит: при измерении в электроустановке с глухозаземленной и эффективно заземленной нейтралью, должно быть не более 0,5 Ом.

    ПТЭЭП, Приложение № 3, таблица 36 гласит: при измерении в электроустановке напряжением 110 кВ и выше, в сетях с эффективным заземлением нейтрали, сопротивление контура должно быть не более 0,5 Ом.

    В электроустановке 3 — 35 кВ сетей с изолированной нейтралью — 250/Ip, но не более 10 Ом, где Ip — расчетный ток замыкания на землю.

    3. Контур заземления воздушной линии электропередачи напряжением выше 1 кВ:

    Норма сопротивления контура заземления

    ПУЭ, п. 1.8.39, таблица 1.8.38, п. 2 гласит: Заземляющие устройства опор высоковольтной линии (ВЛ) при удельном сопротивлении грунта, ρ, Ом·м: 100/100-500/500-1000/1000-5000 – 10, 15, 20 и 30 Ом соответственно.

    ПТЭЭП, Приложение № 31, таблица 35, п. 4 гласит:

    А. Для воздушных линий электропередач 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: 10, 15, 20 или 30 Ом при удельном сопротивлении грунта, соответственно: 100, 100-500, 500-1000, 1000-5000 Ом·м.

    Б. Для воздушных линий электропередач на напряжение до 1000 Вольт: Опора ВЛ с грозозащитой – 30 Ом, Опоры с повторными заземлителями нулевого провода – 15, 30 и 60 Ом для напряжений питающей сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

    Подведём итог

    Для электромонтажников, работающих в сетях напряжением ниже 1000 Вольт:

    Сопротивление растекания контура заземления на вновь построенной электроустановке должно быть 15, 30 или 60 Ом или 2, 4 и 8 Ом при измерении с присоединёнными естественными заземлителями и повторными заземлителями отходящих линий для напряжений питающей сети 660-380, 380-220 или 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

    Сопротивление растекания контура заземления на уже эксплуатирующейся электроустановке, тоже 15, 30 и 60 Ом или 2, 4, 8 Ом при измерении с присоединёнными естественными и повторными заземлителями для напряжений сети 660-380, 380-220 и 220-127 Вольт (трёхфазная/однофазная сеть) соответственно.

    Как видим, значения сопротивления контура заземления одинаковы, не зависимо от вида испытаний, но разные в зависимости от назначения контура заземления!

    Источник

    

    Сопротивление заземления

    Сопротивление заземления (сопротивление растеканию электрического тока) определяется как величина «противодействия» растеканию электрического тока в земле, поступающего в неё через заземлитель.

    Измеряется в Ом и должно иметь минимально низкое значение. Идеальный случай — нулевая величина, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» электротоков, что гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение землей.

    Так как идеала достигнуть невозможно, все электрооборудование и электроника создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления = 60, 30, 15, 10, 8, 4, 2, 1 и 0,5 Ом.

      для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом

    При подключении локального заземления к нейтрали трансформатора / генератора в системе TN суммарное сопротивление заземления (локального + всех повторных + заземления трансформатора / генератора) должно быть не более 4 Ом (ПУЭ 1.7.101). Данное условие выполняется без каких-либо дополнительных мероприятий при правильном заземлении источника тока (трансформатора либо генератора)

Подробнее об этом на странице «Заземление дома».

    при подключении газопровода к дому должно выполняться стандартное требование для заземления дома. Однако из-за использования опасного оборудования необходимо выполнять локальное заземление с сопротивлением не более 10 Ом
    (ПУЭ 1.7.103; для всех повторных заземлений)

Подробнее об этом на странице «Заземление газового котла / газопровода».

для заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)

Подробнее об этом на странице «Молниезащита и заземление».

  • для источника тока (генератора или трансформатора) сопротивление заземления 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 (ПУЭ 1.7.101)
  • для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
  • при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление
    не более 2 или 4 Ом
  • для подстанции 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
  • Приведённые выше нормы сопротивления заземления справедливы для нормальных грунтов с удельным электрическим сопротивлением
    не более 100 Ом*м (например, глина / суглинки).

    Если грунт имеет более высокое удельное электрическое сопротивление — то часто (но не всегда) минимальные значения сопротивление заземления повышаются на величину 0,01 от удельного сопротивления грунта.

    Например, при песчаных грунтах с удельным сопротивлением
    500 Ом*м минимальное сопротивление локального заземления дома с системой TN-C-S повышается в 5 раз — до 150 Ом (вместо 30 Ом).

    Расчёт сопротивления заземления

    Для расчёта сопротивления заземления существуют специальные формулы и методики, описывающие зависимости от описанных факторов. Они представлены на странице «Расчёт заземления».

    Качество заземления

    Сопротивление заземления является основным качественным показателем заземлителя и напрямую зависит от:

    • удельного сопротивления грунта
    • конфигурации заземлителя, в частности: площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом

    Удельное сопротивление грунта

    Параметр определяет собой уровень «электропроводности» земли как проводника = как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток, поступающий от заземлителя. Чем меньший размер будет иметь эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления.

    Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) — это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, его влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

    Обычно используется таблица ориентировочных величин «удельное сопротивление грунта», т.к. его точное измерение возможно только в ходе проведения специальных геологических изыскательных работ.

    Конфигурация заземлителя

    Сопротивление заземления напрямую зависит от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом, которая должна быть как можно большей. Чем больше площадь поверхности заземлителя, тем меньше сопротивление заземления.

    Чаще всего, из-за наименьшей сложности монтажа, в роли заземлителя используется вертикальный электрод в виде стержня/трубы/уголка.

    Для увеличения площади контакта заземлителя с грунтом:

    • увеличивается длина (глубина) электрода
    • используется несколько соединенных вместе коротких электродов, размещенных на некотором расстоянии друг от друга (контур заземления). В таком случае площади единичных электродов просто складываются вместе, что подробно описано на отдельной странице о расчёте заземления.

    Заземление одиночное Заземление из нескольких электродовЗаземление многоэлектродное

    Различные отраслевые нормы

    Сопротивление заземления для кабелей городской телефонной сети с медными жилами (из ОСТ 45.82-96, п. 8)

    Для металлических экранов и оболочек кабелей приняты следующие значения (зависимость от удельного электрического сопротивления грунта (УЭС)):

    Источник

    Читайте также:  Расчет линейного тока в трехфазной цепи по мощности