Форум электриков, монтажников, энергетиков, проектировщиков.
Прошу помощи с измерением сопротивления заземления
Добрый день.
Прошу вашей помощи.
В общем ситуация такая мой друг пригласил знакомого, тот замерил ему сопротивление заземления тестером(мультиметром) между нулём и землёй ему показало 500Ом и он решил что оно очень плохое и нужно идти в дом управление или поднимать вопрос но собрании жильцов, в общем дело не в этом.
Дело в том, что друг решил сначала посоветоваться со мной, вернее спросил какую величину должно составлять сопротивление заземления, я ответил как помнил, что по-моему 4Ом у установки и 30 Ом вторичное но сейчас не знаю может требования изменились.
После чего он мне поведал эту историю, мне естественно поначалу было смешно, но теперь совсем нет, дело в том что этот знакомый очень авторитетный человек, работал на оборонку, делал ракеты или не знаю, что он там делал, но вообщем выставляет меня полным дураком в глазах остальных. Говорит если сдашь экзамен по ТОЭ подкину тебе работу и.т.п
Я знаю что есть специальный прибор который измеряет сопротивления по моему мост-сопротивления называется, и знаю ещё один не особо точный и не безопасный способ измерения с помощью нагрузки например лампочки и подключённого последовательно тестера(амперметра).
Но дело в том, что так уж вышло что я не знаю как объяснить неправильность метода измерения мультиметром.
Мои мысли по этому поводу, что для измерения необходимы токи по выше чем может выдать батарейка тестера.
Ситуация усугубляется ещё тем, что у этого знакомого дома между нулём и землёй показывает 40 Ом, подозреваю, что как раз у него не правильная схема и земля сидит на нуле как делали раньше, что бы хотя как то защитить человека от поражения эл.током.
Помоги пожалуйста сформулировать ответ и не оставаться в дураках, а то как всегда хочешь как лучше в итоге остаешься дураком.
Как проверить качество заземления
Согласно Правил устройства электроустановок, любые электрические сети и оборудование, работающее с напряжением свыше 50 вольт переменного и 120 вольт постоянного тока, должны иметь защитное заземление. Это касается помещений без признаков условий повышенной опасности. В опасных помещениях (повышенная влажность, токопроводящая пыль и прочее), требования еще жестче. Но мы в данном материале будем рассматривать в основном жилые дома. По умолчанию принимаем, что заземление должно быть.
При монтаже новых линий энергоснабжения, заземление будет установлено, и владелец помещения может за этим проследить (или подключить его самостоятельно). В случае, когда вы проживаете (работаете) в уже готовом помещении, возникает вопрос: как проверить заземление? В первую очередь, надо убедиться в том, что оно у вас есть. Вне зависимости от формального соблюдения ПУЭ, это касается жизни и здоровья людей.
Проверка наличия и правильности подключения защитного заземления
Как минимум, необходимо заглянуть в распределительный щит вашей квартиры (дома, мастерской).
По умолчанию принимаем условие: электропитание однофазное. Так будет проще разобраться в материале.
В щитке должно быть три независимых входных линии:
- Фаза (как правило, обозначается проводом с коричневой изоляцией). Идентифицируется индикаторной отверткой.
- Рабочий ноль (цветовая маркировка — синяя или голубая).
- Защитное заземление (желто-зеленая изоляция).
Если электропитающий вход выполнен именно так, скорее всего, заземление у вас есть. Далее проверяем независимость рабочего ноля и защитного заземления между собой. К сожалению, некоторые электрики (даже в профессиональных бригадах), вместо заземления используют так называемое зануление. В качестве защиты используется рабочий ноль: к нему просто подсоединяется заземляющая шина. Это является нарушением Правил устройства электроустановок, использование такой схемы опасно.
Как проверить, заземление или зануление подключено в качестве защиты?
Если соединение проводов очевидно — защитное заземление отсутствует: у вас организовано зануление. Однако видимое правильное подключение еще не означает, что «земля» есть и она работает. Проверка заземления включает в себя несколько этапов. Начинаем с измерения напряжения между защитным заземлением и рабочим нулем.
Фиксируем значение между нулем и фазой, и тут же проводим измерение между фазой и защитным заземлением. Если значения одинаковые — «земляная» шина имеет контакт с рабочим нулем после физического заземления. То есть, она соединена с нулевой шиной. Это запрещено ПУЭ, потребуется переделка системы подключения. Если показания отличаются друг от друга — у вас правильная «земля».
Дальнейшее измерение заземления проводится с помощью специального оборудования. На этом остановимся подробнее.
Как устроено заземление, и зачем проверять его параметры
Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что заземление нужно для соединения корпуса электроустановки с рабочим нулем. Глядя на несколько абзацев выше, можно подумать, что это абсурд. На самом деле имеется ввиду возможность протекания тока от защитного заземления, через физическую землю (грунт), до рабочего нуля ближайшей подстанции. Фактически, это будет короткое замыкание.
Соответственно, при попадании фазы на корпус электроустановки, сработает защитный автомат, и поражения электротоком не будет.
Зачем же нужна проверка сопротивления заземления? Для организации аварийного короткого замыкания, необходима большая сила тока. Если сопротивление контура заземления будет слишком велико, сила тока (в соответствии с законом Ома) снизится, и защитный автомат не сработает.
Еще одна опасность большого сопротивления защитной «земли» в том, что сопротивление тела человека может оказаться меньше. Тогда, при касании рукой аварийной электроустановки, вы гарантированно будете поражены электротоком.
Важно! Само по себе заземление не дает 100% защиты от поражения электротоком.
Когда на корпусе электроустановки окажется фаза, часть напряжения уйдет на компенсацию утечки в физическую землю. Если остаток потенциала превысит 50 вольт, опасность сохранится.
Равно как и защитный автомат без заземления не отключит фазу при попадании на корпус. Он сработает лишь при замыкании нуля с фазой. Полную защиту дает установка автомата и одновременное подключение контура защитной «земли». Существенно повышает уровень безопасности еще и УЗО.
И, наконец о том, что представляет собой контур заземления.
Если вкратце, это несколько металлических штырей (при нормальных природных условиях — три), глубоко погруженных в грунт, соединенных проводниками между собой и шиной заземления в здании.
Проверка параметров защитного заземления
Кроме очевидных составляющих системы защитной «земли»: таких, как контактная колодка, провода, идущие к электроустановкам, соединение с контуром в грунте, важную роль в обеспечении защиты играет собственно земля. Соответственно надо убедиться в следующем:
- Между всеми элементами контура (штыри, соединительные шины, проводник в помещение до клеммной колодки) есть надежное электрическое соединение с минимальным сопротивлением.
- Попавшее на контур напряжение (в случае аварии), растекается по физической земле с максимальным током. Это возможно лишь при хорошем контакте между металлом и грунтом.
- Физические условия местности (грунта) могут обеспечить надежный контакт даже при плохих (с точки зрения электротока) условиях. А именно, пересыхание грунта, растрескивание земли в местах установки заземлителей.
Разумеется, никто не проводит измерения параметров на каждом элементе заземляющей системы. Это потребуется лишь в случае несоответствия нормам, для поиска так называемого «слабого звена».
По какому принципу проводится проверка защитного контура заземления?
Необходимо создать полный аналог заведомо работающего контура, и сравнить показатели с тестируемым объектом. Для этого существуют комплексы проверки рабочего заземления.
Сразу оговоримся: изготовить такой комплект самостоятельно возможно, но дорого и нецелесообразно. Равно как и проверка параметров защитного заземления с помощью стандартных средств измерений (мультиметр), не покажет достоверной картины. Да и сформировать высокое напряжение, необходимое для измерения параметров растекания, тестер не сможет. Поэтому лучше либо брать оборудование напрокат, либо приглашать мастера.
Вы можете купить подобный набор, но вряд ли он себя окупит в обозримом будущем. Даже с учетом того, периодичность проверки заземляющих устройств составляет один раз в году (и для жилых, и для промышленных объектов), проще получать разовый доступ к оборудованию.
Типовая схема включения прибора
Работает принцип одновременного использования вольтметра-амперметра на испытуемом участке грунта. Есть три величины: сопротивление, напряжение, сила тока. Параметры вычисляются по закону Ома. Нам известно первоначальное напряжение, а прибор поддерживает силу тока. Зная падение напряжения между тестируемыми стержнями, мы с высокой точностью можем вычислить сопротивление контура заземления.
Погрешность есть, но она несущественна в сравнении с измеряемыми величинами. Сопротивление контакта тестового электрода с грунтом вообще принимается за нулевое, при условии, что стержень чистый и не покрыт коррозией.
Большинство современных приборов сразу выдают готовые параметры защитного заземления, а в старых (при этом не менее надежных и точных) конструкциях — надо будет выполнить простую операцию деления. В соответствии с законом Ома.
Проверка заземления мегаомметром проходит по тому же принципу, только погрешность измерения будет выше. Все-таки земля не является проводником электричества в привычном смысле.
Мегаомметр лучше использовать для оценки иных факторов безопасности
Например, сопротивления изоляции. Речь пойдет не о прямой опасности. То есть, если вы схватитесь рукой за провод, в котором диэлектрические свойства изоляции в норме, вы не получите поражение электротоком.
Но есть и дополнительная опасность: пробой изоляции под нагрузкой. Этот неприятный факт приводит к сбоям в работе, и что более страшно — к возгораниям электроцепи.
Мегаомметр для измерения сопротивления изоляции представляет собой генератор напряжения и точный прибор в одном корпусе.
Классический вариант (с успехом применяется и сейчас), вырабатывает напряжение до 2500 вольт. Не стоит бояться, токи при работе мизерные. Но держаться нужно только за изолированные рукояти измерительных кабелей.
Высокий потенциал напряжения легко выявляет изъяны в изоляции, и стрелка прибора показывает истинное сопротивление. Перед началом работ следует отключить все подающие напряжение автоматы, и избавиться от остаточного потенциала: заземлить провод.
Для измерения пробоя между проводами в одном кабеле используются два провода. Они подсоединяются к жилам отключенного кабеля, и проводится замер. Если сопротивление ниже нормы, кабель отбраковывается. Никто не знает, когда место потенциального пробоя принесет неприятности.
Для измерения утечки на землю, один провод соединяется с защитным заземлением (в зоне прокладки тестируемого кабеля), а второй к центральной жиле. Напряжение для тестирования должно быть выше. Если провод невозможно приложить к «земле», измерение проводится при помощи прикладывания второго электрода к внешней поверхности изоляции.
При наличии экрана (бронировки кабеля), применяется трехпроводная система замеров. третий провод соединяется с экраном тестируемого кабеля.
Общая схема именно такая, но каждая модель прибора имеет собственную инструкцию. В современных мегаомметрах с цифровым дисплеем, разобраться еще проще, чем в старых стрелочных.
С помощью мегаомметра можно тестировать еще и обмотки двигателей. Но это отдельная тема. Информация для тех, кто думает, что все эти приборы узкопрофильные: с помощью системы шунтов, можно превратить мегаомметр в прецизионный омметр или вольтметр.
Напряжение между нулем и землей
При проверке параметров сети вольтметром электромонтёры, как правило, измеряют напряжение попарно между всеми тремя проводниками в трёхпроводной сети — L-N, L-PE и N-PE. Теоретически, в последнем случае показания прибора будут равны «0», но так бывает не всегда. В некоторых случаях напряжение между нулем и землей может быть намного больше и даже достигать 220 В.
Что такое «ноль» и «земля» согласно ПУЭ
Современная однофазная электропроводка выполняется тремя проводами и только по одному из них подаётся напряжение, а для трёхфазного питания необходимы пять проводников, из которых питающими являются три. Правила Устройства Электроустановок указывают, зачем нужны оставшиеся, какова функция этих проводов и требования к их монтажу и подключению.
Чем ноль отличается от заземления
Первоначально, с появлением трёхфазного электроснабжения, электропитание подводилось к зданиям при помощи четырёх проводников — три фазных и нейтраль, а в однофазной квартирной электропроводке использовались только два провода — ноль и фаза.
Согласно ПУЭ, гл.1.7 такая система электроснабжения называется TN-C, в ней четвёртая жила в электросхемах обозначается PEN и выполняет функции сразу двух проводов — ноля N и земли РЕ. В современной электропроводке эти проводники разделены.
- Нейтраль (ноль) N . Это рабочий провод, который служит для питания электроприборов в однофазной сети и для протекания уравнительных токов в трехфазной сети. Его отключение без отключения фазных проводов не допускается. Согласно правилам цветовой маркировки проводов изоляция нулевого проводника имеет синий или голубой цвет.
- Заземление (земля) РЕ . Защитный проводник, используется для заземления корпусов электроприборов и щитков. Отключать этот провод автоматическими выключателями или другими разъединителями запрещено. Оболочка заземляющего провода окрашена в продольные жёлто-зелёные полосы.
Защитные функции нулевого и заземляющего проводников
Для защиты от поражения электрическим током при нарушении изоляции между корпусом оборудования и элементами электросхемы, находящимися под напряжением, металлические детали корпуса необходимо заземлять. Для этого допускается использовать только защитный заземляющий проводник РЕ.
Нейтраль N так же соединяется с глухозаземлённой нейтралью трансформатора, но соединение с контуром заземления при помощи этого проводника называется «зануление» и выполнять его запрещено по целому ряду причин:
- нейтральный провод, особенно в однофазных сетях, подключается через автоматический выключатель, что для защитного заземления запрещено согласно ПУЭ 1.7.83;
- повышенная, по сравнению с заземлением, опасность выхода этого провода из строя, связанная с протеканием по нему тока;
- при обрыве или отключении защитного зануления напряжение в розетке отсутствует, но корпус при этом окажется присоединённым к фазному проводнику через нейтраль сети и включённые электроприборы.
Эти провода прекладываются раздельно от потребителя до трансформаторной подстанции, где они подсоединяются к глухозаземлённой нейтрали трансформатора.
Современные нормы ПУЭ допускают монтаж объединённого провода PEN на участке от трансформатора до вводного электрощита в многоквартирном здании или отвода от воздушной линии к частному дому, где этот проводник разделяется на провода N(нейтраль) и РЕ(земля).
| Важно! Место разделения необходимо дополнительно присоединять к контуру заземления здания, после чего соединение проводов не допускается. |
Напряжение между нулем и землей
В системе электроснабжения, которая используется для подвода электричества к жилым домам, вторичные обмотки питающего трансформатора соединены в «звезду», к средней точке которой подключаются контур заземления и нейтральный провод. Существует несколько причин, почему на нулевом проводе появляется напряжение.
Почему между нейтралью и заземлением всегда есть разность потенциалов
Основная причина наличия напряжения между PE и N заключается в том, что по нулевому проводу протекает электрический ток и, согласно закону Ома, имеется падение напряжения, зависящее от сопротивления токопроводящей жилы.
Несмотря на то, что материал, из которого изготовлены провода, отличается высокой проводимостью, большая длина линий приводит к значительным потерям в сети. Поэтому при расчёте сечения кабелей учитываются два фактора — нагрев проводов и допустимое падение напряжения, причём выбирается бОльшее из двух значений.
При большой протяжённости линии сечение провода, выбранное по потерям, многократно превышает необходимое сечение, выбранное по нагреву.
В пятипроводной системе электроснабжения напряжение между землёй и нейтралью отсутствует только в точке соединения этих проводов. По мере удаления от этого места разность потенциалов между РЕ и N увеличивается на величину падения напряжения в нейтральном проводнике и тем выше, чем дальше от подстанции и чем хуже распределена нагрузка по фазам и больше уравнительный ток в нейтрали.
Значительное количество линий электропередач были рассчитаны и проложены ещё в советское время, когда нагрузка на провода была намного ниже.
Сейчас с появлением электрических бойлеров, стиральных и посудомоечных машин и другого оборудования потребляемая мощность и ток выросли. Это привело к росту потерь в проводах, в том числе в нейтральном, и росту напряжения между землёй и нулём.
Нормальное напряжение между фазой нулем и землей
В нормативных документах не нормируется, каким должно быть напряжение между нулем и землей, однако указаны допустимые колебания напряжения в сети. При напряжении 220 В отклонения могут составлять -33 +22 В.
Если предположить, что трансформаторная подстанция, чтобы компенсировать падение напряжения в проводах, выдаёт завышенное напряжение 242 В, учитывая потери в нейтральном проводе, разность потенциалов между нейтралью и землёй составит больше 30 В.
Естественно, такое напряжение нельзя считать нормой, но в некоторых сёлах, имеющих большую площадь и протяжённость линий в конечной точке ЛЭП фазное напряжение составит меньше 170 В, а между нулём и землёй можно включить лампочку 36 В.
Почему напряжение между нейтралью и заземлением может отсутствовать
В некоторых случаях разность потенциалов между N и РЕ равна 0. Это происходит при реконструкции системы электроснабжения TN-C и преобразовании её в систему TN-C-S. При этом к дому подходит совмещённый проводник PEN, который во вводном щитке разделяется на два провода — N и РЕ с дополнительным заземлением места разделения.
В этой ситуации длина проводов составляет десятки метров, а не километры, как в воздушных или подземных линиях, и, соответственно, падение напряжения в нейтральном проводе и разность потенциалов между нолём и землёй не превышает погрешность прибора.
Причины повышенного напряжения
Кроме потерь в проводах существуют и другие причины, почему есть напряжение между нулем и землей.
Причиной постоянного наличия напряжения, поднимающегося до 50 В, может быть Неравномерное подключение потребителей по фазам. В идеальных условиях мощность нагрузки должна быть распределена равномерно, при этом уравнительный ток отсутствует и напряжение между РЕ и N равно нулю.
Так бывает не всегда, при подключении к одной из фаз мощных электроприборов или большом расстоянии между ЛЭП и отдельно стоящим зданием в нейтральном проводе протекает значительный ток, из-за чего потери в нем возрастают, и появляется разность потенциалов между нейтралью и землёй.
В случае наличия высокого напряжения причиной чаще является обрыв нейтрали. Это аварийная ситуация, У которой есть два варианта:
- Обрыв в однофазной сети. При этом на нулевой клемме появляется сетевое напряжение, исчезающее при отключении всех ламп и выключении всех вилок из розеток. Напряжение в розетке при этом отсутствует.
- Обрыв нейтрали в трёхфазном кабеле. В этом случае величина потенциала между нейтралью и землёй из-за отсутствия уравнительного тока колеблется в диапазоне 0-220 В, а напряжение розетке при этом может достигать 380 В.
Напряжение 110 Вольт
В некоторых случаях разность потенциалов между нейтралью и землёй составляет 110В, или половину сетевого. Это связано с особенностями электросхемы некоторых бытовых приборов. Электронная аппаратура этих устройств, с одной стороны, чувствительна к высокочастотным помехам, а с другой стороны, сама является источником этих помех.
Для защиты от этого явления в аппарате параллельно сетевому кабелю устанавливается два конденсатора, включённых последовательно. Соединение этих элементов, в свою очередь, подключается к корпусу электроприбора и заземляющему проводнику питающего кабеля.
При включении аппарата в розетку на корпусе такого устройства и заземляющей клемме вилки появляется напряжение 110В. В том случае, если электропроводка выполнена по трёхпроводной схеме с заземляющим проводом, который не подключён к контуру заземления или подходящему к зданию проводнику РЕ на всех заземляющих проводах и клеммах квартиры или дома появится высокое напряжение.
Что делать в случае высокого напряжения
Если между нейтралью и заземлением присутствует значительная разность потенциалов, то эту проблему желательно, а в некоторых случаях необходимо, решить. Способы справиться с этой ситуацией зависят от того, какое напряжение между нулем и землей.
- Превышает 30 В, а напряжение в розетке ниже 200 В. Такое напряжение появляется из-за большой длины питающих проводов и недостаточного сечения токопроводящей жилы. Самостоятельно изменить ситуацию практически невозможно, решением проблемы может стать установка стабилизатора напряжения.
- Напряжение 110 В. Если напряжение между нулем и землей 110 Вольт, то необходимо отключить заземляющую клемму в розетке, в которую включено устройство с фильтром из двух конденсаторов. Однако прикосновение к корпусу такого аппарата останется болезненным. Для полного решения проблемы необходимо линию заземления подключить к контуру или отключить данный фильтр от корпуса электроприбора.
- Напряжение между нулевой и заземляющей клеммами 220 В, в розетке питание отсутствует. Такие данные вольтметр показывает при обрыве нулевого провода в квартире или после выполнения однофазного отвода от трёхфазной сети. Фаза на нейтральные проводники попадает через включённые лампы или подключенные к розеткам электроприборы, даже если они в данный момент не работают.
- Колеблется в диапазоне 0-220 В, а напряжение в розетке стремиться к 0 или 380 В. Причина этой аварийной ситуации в обрыве нейтрали в подходящем кабеле. Нужно немедленно выключить вводной автомат и обратиться в электрокомпанию.
Вывод
Как видно из статьи, небольшое напряжение между нулем и землей имеется почти всегда. Это не является проблемой, если оно не превышает 5-10 В. В противном случае необходимо принимать меры, чтобы это явление не повредило электроприборы или не мешало ими пользоваться. В зависимости от его величины нужно установить стабилизатор напряжения, отсоединить встроенный фильтр в бытовой технике или отключить вводной автомат и устранить аварию.