Согласно«Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей» приемка в эксплуатацию заземляющего устройства допускается только при наличии: 1) утвержденного проекта; 2) исполнительных чертежей и схемы заземляющего устройства; 3) акта на лодземные работы по укладке заземлителей и заземляющих устройств, 4) протоколов испытаний зеземляющих устройств.[ ...]
Эти решетки конструктивно спроектированы таким образом, чтобы воздух проходил сквозь них, но, как и любой элемент установки, они обеспечивают устойчивость к потоку воздуха - в этом случае мы говорим о локальном сопротивлении. В каналах есть другой вид сопротивления - это линейное сопротивление. Вентиляция в текущем воздухе вызывает локальный перепад давления в этом потоке. Падение давления тем больше, чем больше поток воздуха через заданную сетку. Количество перепада давления в зависимости от скорости потока является важным параметром, описывающим сетку.
Заземляющее устройство, находящееся в эксплуатации, должно иметь паспорт, содержащий схему заземления, основные технические и расчетные величины, данные о результатах осмотров и испытаний, характере проведенных ремонтов и изменений, внесенных в устройство заземления.[ ...]
Осмотр надземной части заземляющего устройства распределительных устройств и подстанций, а также других электроустановок, к которым имеет доступ только электротехнический персонал, должен производиться одновременно с осмотром электрооборудования, но не реже одного раза в год.[ ...]
Этот параметр можно легко представить на графике. С точки зрения потоков на самом деле это единственная информация, которую достаточно, чтобы установщик мог правильно выбрать вентиляционную решетку. Однако использование графиков в электронных таблицах и других вычислительных программах неудобно. Для облегчения расчета системы гидравлической вентиляции, в которой используется решетка, приведенный ниже график аппроксимируется следующей математической формулой.
Эта формула говорит, что величина потери давления пропорциональна произведению локального коэффициента потерь, плотности воздуха и квадрата скорости. Скорость потока через сетку определяется из коэффициента расхода и площади поперечного сечения. Тема - наша решетка - идет в лабораторию и устанавливается на стенде. Очевидно, мы исследуем решетку, которая не имеет примесей, что, вопреки внешнему виду, может существенно повлиять на результаты измерений.
Измерение сопротивления заземляющих устройств и проверка наличия цепи заземления с выборочным вскрытием отдельных элементов заземляющего устройства должны происходить не реже одного раза в три года, а также всякий раз при перестановке оборудования. Осмотр надземной части заземляющего устройства цеховых электроустановок должен производиться одновременно с осмотром электрооборудования, для которого предназначено заземление, но не реже одного раза в 3 мес., а также всякий раз при перестановке электрооборудования.[ ...]
Испытательный стенд - как показано на рисунке 1 - в основном состоит из воздуходувки, подключенной к сетке с помощью труб. Между решеткой и воздуходувкой имеется расходомер и вакуумное измерительное соединение. К вакуумному соединению подключен дифференциальный манометр. Сетка монтируется в адаптере в конце станции - так как она будет установлена на конце вентиляционного канала. Воздух поступает через решетку, протекает через установку станции и всасывается через воздуходувку. Расход воздуха и падение давления, вызванные сеткой, измеряются на стенде, то есть разность давлений воздуха до и после сетки.
Осмотры заземляющего устройства с измерением его сопротивления должны производиться не реже одного раза в год. Состояние пробивных предохранителей проверяют по показанию сигнализации и при наличии предположений об их срабатывании не реже одного раза в месяц.[ ...]
Измерения сопротивления заземляющих устройств растеканию тока должны производиться в периоды наименьшей проводимости почвы: один год - летом при наибольшем просыхании почвы, другой год - зимой при наибольшем промерзании почвы.[ ...]
Кроме того, скорость воздуха, измеренная на поверхности решетки для воздушного потока, измеряется с помощью лопастного зонда - цель этого измерения объясняется далее в этой статье. В тестируемой сетке воздухопроницаемая поверхность представляет собой прямоугольник, в котором сделаны отверстия - это активная поверхность решетки. Мы вычисляем площадь этого прямоугольника, не обращая внимания на форму и размер отверстий. Для этого нам еще нужна плотность воздуха, и мы уже можем собирать данные и вычислять коэффициент локального сопротивления для тестируемой сетки.
Результаты проведенных осмотров состояния заземляющих устройств и измерений сопротивления их растеканию тока оформляются актами и заносятся в паспорт заземляющего устройства, с указанием способа и приборов, которыми производились измерения, а также лиц, производивших измерения, с указанием их квалификации.[ ...]
В таблице 1 приведены фактические результаты измерений, проведенных в лаборатории. В таблице указаны два столбца скорости воздуха. Одно значение было рассчитано на основе принятого активного поля, то есть поля прямоугольника, в котором были сделаны отверстия, а второе значение скорости было измерено лопастным зондом, как описано выше. Интересно, что в рассматриваемом случае расчетная скорость и сходство очень схожи - небольшие различия обусловлены неточными измерениями. Таким образом, можно сказать, что активное поле сетки было правильно определено.
При измерениях соединять цепи тока необходимо посредством изолированного провода типа шлангового или ПРГ-500, а также кабеля сечением, соответствующим кратковременной нагрузке током, величина которого установлена для измерения. Присоединение к подземной части заземляющего устройства производится через заземляющий провод заземленного оборудования. Вольтметр присоединяют изолированным проводом сечением 1-1,5 мм2.[ ...]
Это также означает, что установщик может легко проверить расход воздуха со скоростью и активной площадью решетки. Другим параметром в таблице является коэффициент локального сопротивления. Он был рассчитан на основе соответствующих преобразованных формул, которые были даны в начале. Рассматривая результаты расчетов в таблице 1, находим, что значение локального коэффициента сопротивления стабилизируется на некотором уровне только при более высоких скоростях потока. Значение коэффициента, приведенное в нижней части таблицы, представляет собой среднее арифметическое диапазона, указанного в таблице в желтом, и такое значение должно быть принято для этой сетки во всем диапазоне потоков.
В процессе измерения сопротивления и потенциалов следует соблюдать меры предосторожности при подключении к сети измерительной аппаратуры и непосредственно при измерениях. Из-за возможности значительного падения напряжения у вспомогательного заземлителя (связанного с величиной его сопротивления) зона около вспомогательного заземления должна быть недоступна для людей и животных.[ ...]
Ошибка расчета перепада давления с таким определяемым коэффициентом локального сопротивления для малых потоков будет незначительно мала для расчета системы вентиляции. Это показано на рисунке 1, показав две кривые. Один из них определялся на основании результатов испытаний, а другой рассчитывался с помощью определенного коэффициента локального сопротивления и формул, представленных в начале статьи. Обе кривые близки друг к другу, т.е. локальный коэффициент потерь, определенный в исследовании, и активное поле хорошо характеризуют сетку.
Применяемые вспомогательные электроды следует располагать на достаточно больших расстояниях от испытуемого заземления. Если вспомогательные электроды поместить близко к испытуемому заземлению, где потенциал почвы не равен нулю, то полученная при измерении величина сопротивления заземления окажется меньше действительного значения. При размещении электродов в почве необходимо также удалять их от водопроводов, различного рода трубопроводов, рельсов и прочих металлических протяженных предметов, которые находятся в почве и могут значительно искажать результаты измерений.[ ...]
Возвращаясь к полю активной решетки, он был определен как прямоугольное поле без учета формы воздушных дырок, так как отражение формы отверстий является значением местного коэффициента сопротивления. Большие отверстия приведут к низкому коэффициенту локальных потерь, а небольшие отверстия и механизмы, расположенные на пути воздушного потока, приведут к тому, что коэффициент местного сопротивления будет выше. Кажется, здесь есть одна важная вещь - на рынке есть решетки с подвижными ставнями. Это означает, что коэффициент местного сопротивления будет меняться в зависимости от настройки жалюзи.
Рисунки к данной главе:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Под терминомзаземление подразумевается электрическое подключение какой-либо цепи или оборудования к земле. Заземление используется для установки и поддержания потенциала подключенной цепи или оборудования максимально близким к потенциалу земли. Цепь заземления образована проводником, зажимом, с помощью которого проводник подключен к электроду, электродом и грунтом вокруг электрода.
Для таких сеток коэффициент локальных потерь определяется с максимальными отверстиями. Выключение затвора увеличивает сопротивление потоку, т.е. увеличивает коэффициент локальных потерь. Теоретически, если жалюзи были плотными, коэффициент локальных потерь увеличивался бы бесконечно. Возвращаясь к Таблице 1 - с небольшими потоками, в зеленом диапазоне, есть такие небольшие перепады давления, которые метр фактически не обнаруживает. Возможно, в этом диапазоне уже ламинарный поток, а не турбулентный, как в желтом диапазоне.
Диапазон, обозначенный синим цветом, является переходным диапазоном - изменяется тип потока от ламинарного до турбулентного. Измеренные значения увеличиваются, поэтому относительная погрешность меньше - другими словами, становится все легче измерять расход и падение давления. Таблица 1 также отвечает на вопрос о том, почему законодатель в постановлении министра инфраструктуры о технических условиях, которые должны выполняться зданиями и их местонахождении, в пунктах о гравитационной вентиляции, определяет только размеры каналов или площадь поперечного сечения каналов.
Заземление широко используется с целью электрической защиты. Например, в осветительной аппаратуре заземление используется для замыкания на землю тока пробоя, чтобы защитить персонал и компоненты оборудования от воздействия высокого напряжения.
Низкое сопротивление цепи заземления обеспечивает стекание тока пробоя на землю и быстрое срабатывание защитных реле. В результате постороннее напряжение как можно быстрее устраняется, чтобы не подвергать его воздействию персонал и оборудование.
Как видно из таблицы 1, эти значения находятся в диапазоне, отмеченном зеленым цветом. Это означает, что практически сопротивление решетки, установленное, например, в канале гравитационной вентиляции, может быть опущено, если площадь активной решетки соответствует требованиям Правил, или - в противном случае - площадь активной решетки не будет меньше площади активного канала. Это будет иметь место, если сетка была правильно спроектирована и имеет диапазон, как показано в таблице 1, зеленым цветом.
Тогда анализ потерь давления должен быть выполнен более точно. Таким образом, ограждения, помимо декоративных элементов, выполняют очень важную функцию как элемент различных систем воздушного транспорта. Основным параметром решетки является воздухопроницаемость, которая является наименьшим перепадом давления в потоке воздуха. Параметры, полученные из этого базового параметра, - коэффициент локального сопротивления и площадь активной области. Локальный коэффициент сопротивления и активная площадь поверхности взаимосвязаны с зависимостями, которые показаны в начале статьи, и должны быть указаны для соответствующей сетки.
Чтобы наилучшим образом фиксировать опорный потенциал аппаратуры в целях ее защиты от статического электричества и ограничить напряжения на корпусе оборудования для защиты персонала, идеальное сопротивление цепи заземления должно быть равно нулю. Из дальнейшего описания станет ясно, что на практике этого добиться невозможно.
Хотя, поскольку потолочные вентиляции являются незначительным компонентом установки, важно убедиться, что они правильно подобраны и предсказывают их влияние на производительность системы. Широкий диапазон индивидуального воздушного потока для использования при отборе проб воздуха, загрязнении воздуха и пыли. Высокое разрешение дисплея. Запись истории измерений на счетчик. Программируемое время начала и окончания. Встроенные датчики воздуха и атмосферного давления. стандартный или свободно выбранный пользователем.
Самый популярный личный аспиратор для использования как в пылеуловителе, так и в газообразных загрязнителях. Встроенный стабилизатор потока стабилизирует производительность аспиратора и гарантирует, что заданный поток не изменится, несмотря на изменения сопротивления фильтра.
Достаточно низкие, но не предельные, значения сопротивления заданы в последних стандартах безопасности NEC®, OSHA и др.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО ЭЛЕКТРОДА
На рис.1 показан заземляющий штырь. Его сопротивление определяется следующими компонентами:
(А) сопротивление металла штыря и сопротивление контакта проводника со штырем;
(Б) сопротивление контакта штыря с грунтом;
(В) сопротивление поверхности земли протекающему току, иначе говоря, сопротивление земли, которое часто является самым важным из перечисленных слагаемых.
Повышенный личный поток и повышенная производительность, используемые для пылеудаления и газообразных загрязнителей. Личный генератор потока, используемый для сбора газообразных загрязнителей. Для использования на сорбционных трубках с использованием внешнего адаптера можно одновременно брать несколько образцов. Он оснащен системой демпфирования пульсации, системой всасывающего фильтра и прочным пластмассовым корпусом.
Он оснащен электронным управлением для точной настройки расхода и большим читаемым дисплеем, который показывает ток, состояние батареи, ошибки потока и т.д. аспиратор характеризуется более длительным временем работы и более коротким временем зарядки. Обеспечивает высокий вакуум, постоянный поток. Во время выборки он регистрирует нарушения потока.
(А) Обычно заземляющий штырь делается из хорошо проводящего металла (полностью медный штырь или с медным покрытием) и клеммой соответствующего качества, поэтому сопротивлением штыря и его контакта с проводником можно пренебречь.
(Б) Национальное бюро стандартизации показало, что сопротивлением контакта электрода с грунтом можно пренебречь, если электрод плотно вбит и на его поверхности нет краски, масла и подобных веществ.
Он оснащен считываемым дисплеем с указанием тока и времени выборки. Аспиратор позволяет запрограммировать время выборки и количество циклов. Во многих отраслях промышленности, В горнодобывающей, строительной, железнодорожной, автомобильной, фармацевтической, механической обработке, пневматических устройствах все еще играют важную роль. Сегодня благодаря широкой доступности пневматического энергетического оборудования и развитию знаний в области контроля за энергией пневматика используется практически во всех отраслях.
На рынке представлено множество производителей и поставщиков пневматики, как простых, так и передовых. Коммерческие предложения включают не только компоненты пневматических систем, но и готовые решения для целых подсистем. В настоящее время инженер, который хочет использовать систему сжатого воздуха в конструкции, не столько проектирует пневматический сборник, который он выбирает из стандартизованного или коммерчески доступного. Это относится как к устройствам сжатого воздуха, хранения, обработки и управления, так и к приемникам.
(В) Остался последний компонент – сопротивление поверхности грунта. Можно представить, что электрод окружен концентрическими слоями грунта одинаковой толщины. Ближний к электроду слой имеет наименьшую поверхность, но наибольшее сопротивление. По мере удаления от электрода поверхность слоя увеличивается, а его сопротивление уменьшается. В конечном счете, вклад сопротивления удаленных слоев в сопротивление поверхности грунта становится незначительным. Область, за пределами которой сопротивлением слоев земли можно пренебречь, называется областью эффективного сопротивления. Ее размер зависит от глубины погружения электрода в грунт.
Теоретически сопротивление земли можно определить общей формулой: R =L / A
(Сопротивление = Удельное сопротивление х Длина / Площадь)
Эта формула объясняет, почему уменьшается сопротивление концентрических слоев по мере их удаления от электрода:
R = Удельное сопротивление грунта х Толщина слоя / Площадь
При вычислении сопротивления земли удельное сопротивление грунта считают неизменным, хотя это редко встречается в практике. Формулы сопротивления земли для систем электродов очень сложны и при этом зачастую позволяют вычислять сопротивление лишь приблизительно. Наиболее часто используется формула сопротивления заземления для случая одного электрода, полученная профессором Дуайтом (H. R. Dwight) из Массачусетского технологического института:
R =/2L x ((In4L)-1)/r
R – сопротивление заземления штыря в омах,
L – глубина заземления электрода,
r – радиус электрода,
- среднее удельное сопротивление грунта в Ом·см.
ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ЭЛЕКТРОДА И ГЛУБИНЫ ЕГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Влияние размера: увеличение диаметра штыря уменьшает сопротивление заземления незначительно. Удвоение диаметра снижает сопротивление меньше, чем на 10% (см. рис.2).
Влияние глубины заземления штыря: сопротивление заземления уменьшается с увеличением глубины. Теоретически при удвоении глубины сопротивление уменьшается на 40 %. Стандарт NEC (1987, 250-83-3) предписывает заземлять штырь минимум на 8 футов (2,4 м) для обеспечения хорошего контакта с землей (см. рис.3). В большинстве случаев штырь, заземленный на 10 футов (3 м), удовлетворяет требованиям NEC.
Минимальный диаметр стального штыря равен 5/8 дюйма (1,59 см), а медного или покрытого медью стального штыря - равен 1/2 дюйма (1,27 см) (NEC 1987, 250-83-2).
На практике минимальный диаметр 3 м штыря заземления равен:
1/2 дюйма (1,27 см) для обычного грунта,
5/8 дюйма (1,59см) для сырого грунта,
3/4 дюйма (1,91 см) для твердого грунта или для штыря длиннее 10 футов.
ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА
Приведенная выше формула Дуайта показывает, что сопротивление заземления зависит не только от глубины и площади поверхности электрода, но и от удельного сопротивления грунта. Оно является главным фактором, который определяет сопротивление заземления и глубину заземления штыря, какая потребуется для обеспечения малого сопротивления. Удельное сопротивление грунта сильно изменяется в зависимости от района земного шара и времени года. Оно в значительной степени зависит от содержания в почве электропроводящих минералов и электролитов в виде воды с растворенными в ней и солями. Сухая почва, не содержащая растворимых солей, имеет высокое сопротивление (см. рис. 4).
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА
Два типа почвы в сухом виде могут стать фактически изоляторами с удельным сопротивлением более 109 Ом · см. Как можно видеть в таблице на рис 5, сопротивление образца почвы изменяется весьма быстро при увеличении содержания влаги в ней приблизительно до 20%.
Удельное сопротивление почвы, также, зависит от температуры. Рис. 6 показывает, как меняется удельное сопротивление песчаного суглинка с содержанием влаги 12,5% при изменении температуры от +20 до -15°С. Как можно видеть, удельное сопротивление изменяется от 7200
до 330 000 Ом-сантиметров.
Поскольку удельное сопротивление грунта сильно зависит от температуры и содержания влаги, разумно считать, что сопротивление устройства заземления будет зависеть от времени года. Такие изменения показаны на рис.7. Поскольку стабильность температуры почвы и содержания в ней влаги улучшается по мере удаления от поверхности, то система заземления будет эффективна в любое время, если штырь вбит на значительную глубину. Отличные результаты получаются, когда штырь достигает уровня воды.
Рис. 7 Сезонные изменения сопротивления заземления водопроводной трубы диаметром 3/4 дюйма в каменистом грунте. Кривая 1 – заглубление трубы 3 фута, кривая 2 – 10 футов.
В некоторых случаях удельное сопротивление грунта настолько велико, что для получения низкого сопротивления заземления требуется сложное устройство и значительные затраты. В этих случаях оказывается более экономичным использовать заземленный штырь небольших размеров и снижать сопротивление заземления, периодически повышая содержание растворимых веществ в почве вокруг электрода. Рисунок 8 показывает существенное уменьшение сопротивления песчаного суглинка при увеличении содержания в нем соли.
На рис. 9 показана зависимость удельного сопротивления грунта, пропитанного раствором соли, от температуры. Конечно, если используется пропитка грунта соляным раствором, штырь заземления должен быть защищен от химической коррозии.
ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕТРОДА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Чтобы помочь инженеру приблизительно определить глубину заглубления электрода, необходимую для получения заданного сопротивления устройства заземления, можно воспользоваться так называемой Номограммой заземления. Она показывает, что для получения сопротивления заземления 20 Ом на грунте с удельным сопротивлением 10000 Ом-сантиметров, потребуется дюймов заглубить на 20 футов штырь диаметром 5/8.
Работа с Номограммой заземления
Выберите необходимое сопротивление по шкале R.
Отметьте на шкале Р точку удельного сопротивления грунта.
Проведите прямую линию через точки на шкале R и Р до шкалы K.
Отметьте точку на шкале K.
Выберите диаметр штыря и проведите прямую линию до шкалы D через точки на шкале DIA и на шкале K.
Пересечение этой прямой с линией шкалы D покажет величину заглубления штыря, необходимую для того, чтобы обеспечить выбранное вначале сопротивление заземления.
ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
В разделе “Сопротивление искусственных электродов” стандарта NEC ® 250-84 (1987) написано:
“Если один электрод в виде штыря, трубы или пластины не обеспечивает сопротивление равное или меньшее, чем 25 Ом, то необходимо применить дополнительно любое из устройств, описанных в части 250-83. Где бы ни устанавливалась группа штырей, труб или пластин, указанный раздел требует, чтобы расстояние между ними было не менее 1,8 м.”
Национальный кодекс по электричеству (NEC ®– National Electrical Code) устанавливает, что сопротивление заземления не должно быть больше 25 Ом. Эта директива является верхней границей и во многих случаях требуется гораздо меньшее значение.
Возникает вопрос: “Насколько низким должно быть значение сопротивления заземления?” Трудно назвать конкретное количество Ом. Низкое сопротивление заземления обеспечивает большую защиту персонала и оборудования. Поэтому стоит стремиться сделать его меньше одного Ом. Однако, было бы непрактично добиваться такого низкого значения сопротивления по всей сети распределения и передачи электроэнергии или на малых подстанциях. В некоторых регионах можно получить без значительных усилий значение 5 Ом. В других - трудно достигнуть и 100 Ом сопротивления заземления.
Стандарты, принятые в промышленности, устанавливают, что передающая электроэнергию подстанция должна обеспечивать сопротивление заземления, не превышающее одного Ом. Для подстанций, распределяющих электроэнергию, рекомендуется сопротивление заземления не выше 5 и даже 1 Ом. На большинстве подстанций требуемое значение сопротивления может обеспечить система заземления в виде решетки.
В сетях электроосвещения или на узлах связи часто приемлемым значением считается 5 Ом. Если в сетях электроосвещения применяется громоотвод, то он должен подключаться к цепи заземления с сопротивлением не больше одного Ом.
Именно такие значения сопротивления заземления, вытекающие из теории, обычно и применяются на практике. Однако всегда существуют случаи, когда очень трудно обеспечить сопротивление заземления, удовлетворяющее стандарту NEC ® или другим стандартам безопасности. Для этих случаев существует несколько методов уменьшения сопротивления заземления. В их числе система из параллельно соединенных электродов, система с глубоким заземлением составных электродов и химическая обработка грунта. Кроме того, в других публикациях обсуждается заземление в виде закопанных пластин, проводников (электрический противовес), в виде подключения к стальным конструкциям зданий и арматуре железобетонных конструкций.
Низкое сопротивление заземления может обеспечить подключение к трубам систем водо- и газоснабжения. Однако, применение с недавнего времени неметаллических труб и непроводящих стыков между трубами сделали проблематичным или вовсе невозможным обеспечить в этом случае низкое сопротивление заземления.
Для измерения сопротивления заземления требуется специальные приборы. Большинство из них используют принцип падения потенциала, созданного переменным током (AC – alternative current) протекающим между вспомогательным и проверяемым электродом. Измерение проводится в омах и показывает сопротивление между заземленным электродом и окружающей его землей. В числе приборов СА® недавно появились измерители сопротивления заземления, применяющие клещи тока.
Примечание. National electric code ® и NEC ® являются зарегистрированными торговыми марками Национальной противопожарной ассоциации (National Fire Protection Association).
ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
(Принцип падения потенциала, 3-точечная схема.)
Вольтметром измеряется напряжение между штырями X и Y и амперметром - ток, протекающий между штырями X и Z (см. рис. 11).
(Заметьте, что точки X,Y и Z соответствуют точкам X,P и C прибора, работающего по 3-точечной схеме или точкам С1,Р2 и С2 прибора, работающего по 4-точечной схеме.)
Пользуясь формулами закона Ома E = R I или R = E / I, мы можем определить сопротивление заземления электрода R. Например, если
Е = 20 В и I = 1 А, то:
R = E / I = 20 / 1 = 20 Ом
При использовании тестера заземления не потребуется производить эти вычисления. Прибор сам сгенерирует необходимый для измерения ток и прямо покажет значение сопротивления заземления.
ПОЛОЖЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ
Для точного измерения сопротивления заземления размещать вспомогательный электрод тока Z достаточно далеко от измеряемого электрода для того, чтобы потенциал на вспомогательном электроде напряжения Y измерялся за пределами зон эффективного сопротивления как проверяемого электрода X, так и вспомогательного электрода тока Z. Наилучшим способом проверить, находится ли электрод за пределами зон эффективного сопротивления остальных электродов, будет проводить измерения, меняя его местоположение. Если вспомогательный электрод напряжения Y находится в зоне эффективного сопротивления одного из остальных электродов (или одновременно в обеих зонах, если зоны перекрываются), то при смене его местоположения показания прибора будут значительно меняться и в этом случае нельзя точно определить сопротивление заземления (см. рис 12).
С другой стороны, если вспомогательный электрод напряжения Y расположен за пределами зон эффективного сопротивления (рис. 13), то при его перемещении показания будут изменяться незначительно. Это и есть наилучшая оценка сопротивления заземления электрода Х. Результаты измерения лучше изобразить на графике, чтобы убедиться, что они находятся на почти горизонтальном участке кривой, как показано на рис.13. Часто расстояние от этого участка до проверяемого электрода равно приблизительно 62% расстояния от вспомогательного электрода тока до проверяемого электрода.
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕННОГО ЭЛЕКТРОДА
(Метод 62-х процентов)
Метод 62% был принят после изучения графиков и практических проверок. Этот метод обеспечивает наибольшую точность при условии однородности грунта.
Этот метод применяется, если проверяемое устройство заземления и два вспомогательных электрода можно расположить в линию и когда проверяемое устройство заземления состоит из одного штыря, одной трубы, одной пластины и т.п., как показано на рис. 14.
На рис. 15 показано, что зоны эффективного сопротивления (группа концентрических поверхностей вокруг штырей) проверяемого электрода Х и вспомогательного электрода тока Z перекрываются. Если переместить электрод потенциала Y по направлению к электроду Х или Z и повторить измерение, то показания будут сильно различаться и измеренное значение будет неприемлемо далеко от истинного сопротивления заземления. Области эффективного сопротивления пересекаются и это приводит к тому, что измеренное значение сопротивления возрастает по мере удаления электрода Х от проверяемого электрода Y.
Теперь рассмотрим рисунок 16, на котором электроды Х и Z удалены на расстояние достаточное, чтобы зоны эффективного сопротивления электродов не пересекались. Если мы теперь построим график сопротивления в зависимости от расстояния между электродами X и Y, мы увидим, что разница между сопротивлением слева и справа от точки 62% (относительное расстояние от Y Х) приемлемо мала. Обычно эта разница измеряется в процентах от измеренной величины: ± 2%, ± 5%, ± 10% и т.д.
УДАЛЕННОСТЬ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА
Нельзя назвать одно на все случаи значение расстояния от вспомогательного электрода тока Z до проверяемого электрода Х, поскольку оно зависит от длины и диаметра проверяемого электрода, однородности грунта и, особенно, от размеров эффективных областей сопротивления электродов. Однако, в данном параграфе дано приблизительное значение этого расстояния для электрода диаметром 1 дюйм при однородном грунте (для диаметра? дюйма уменьшите расстояние на 10%, для диаметра 2 дюйма увеличьте расстояние на 10%).
ИЗМЕРЕНИЕ ПРОВОДИМОСТИ ПРОВОДНИКА ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Проводимость проводника заземления можно измерить, включив его между двумя входами измерительного прибора (см. рис. 17).
ДВУХТОЧЕЧНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ
(Упрощенный метод)
Этот альтернативный способ применяется, когда доступно другое очень хорошее заземление, кроме измеряемого.
В густонаселенных районах, где трудно найти места для установки двух вспомогательных электродов, можно применить двухточечный метод. Измерение показывает сопротивлению двух устройств заземления, включенных последовательно. Поэтому второе заземление должно быть очень хорошим, настолько, чтобы его сопротивлением можно было пренебречь. Необходимо, также, измерить сопротивление провода и вычесть его из полученного измерения.
Двухточечный метод не такой точный, как 3-точечный метод (метод 62%), поскольку зависит от расстояния между измеряемым электродом и вспомогательным заземлением (неиспользуемое заземление или водопроводная труба). Этот метод нельзя использовать как стандартный. Скорее, - это выход из положения в густонаселенных районах.
См. рис. 18.
ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА
(4-точечный метод)
Почему так важно измерять сопротивление грунта?
Измерение сопротивления грунта преследует тройную цель. Во-первых, эти данные используются для геофизического изучения залегающих пород с целью определения зон и глубины залегания руд и для изучения других геофизических феноменов. Во-вторых, сопротивление грунта оказывает непосредственное влияние на степень коррозии подземных трубопроводов. Уменьшение сопротивления грунта приводит к усилению процесса коррозии и, следовательно, заставляет проводить специальную защитную обработку труб. В-третьих, сопротивление грунта непосредственно влияет на конструкцию устройств заземления. И именно поэтому здесь обсуждается вопрос о сопротивлении грунта. При разработке систем заземления большого размера, разумно определить области наименьшего сопротивления грунта, чтобы сконструировать наиболее экономичную установку.
Измерять сопротивление можно двумя методами: двухточечным или 3-точечным. Двухточечный метод заключается просто в измерении сопротивления между двумя точками. В большинстве случаев наиболее точным является 4-точечный метод, который применен в тестере заземления модели 4500.
Как следует из названия, 4-точечный метод (см рис. 19 и 20 ниже) на измеряемом участке требуется установить в линию четыре равноудаленных электрода. Между крайними электродами протекает ток известной величины, созданный генератором тока. Между внутренними электродами измеряется падение напряжения. Модель 4500 показывает непосредственно значение сопротивления в омах:
4AR/ (1+2A/(A2+4B2) -2A/(4A2+4B2))
А – расстояние между электродами в см;
В – глубина заземления электродов в см.
Если А > 20 В, то формула такова:
2AR (если А - в см)
= 191,5AR (если А – в футах)
= Сопротивление грунта (в Ом·см)
Это значение есть среднее удельное сопротивление грунта на глубине равной расстоянию А между электродами.
ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПРИБОРОМ TERCA 2
Имеется обширный участок земли, на котором надо определить место с наилучшим удельным сопротивлением. Немного интуиции не помешает. Поскольку наша цель найти место с наименьшим сопротивлением, сухой песчаной почве мы предпочтем влажный суглинок. Также следует оценить глубину залегания слоя с наименьшим удельным сопротивлением.
Пример:
После обследования зона поиска сократилась приблизительно до 75 квадратных футов (22,5 м?). Допустим, необходимо определить сопротивление на глубине 15 футов (450 см). Расстояние между крайними штырями заземления равно глубине, на которой необходимо измерить среднее удельное сопротивление (15 футов или 450 см). Чтобы применить более простую формулу Венера (r = 2? AR), необходимо заземлять электрод на глубину равную 1/20 расстояния между электродами или на 8 7/8 футов (22,5 см).
Устанавливайте электроды по сетке, как показано на рис. 19, и подключайте тестер заземления модели 4500 по схеме на рис. 20. Выполните следующие действия:
Снимите перемычку, замыкающую выводы Х и Х V (C1 и P1) прибора;
Подключите прибор ко всем четырем штырям (см. рис.20).
Например, пусть измерено сопротивление R = 15,
(удельное сопротивление) = 2RA
А (расстояние между электродами) = 450 см.
6,28 х 15 х 450 = 42 390 Ом·см.
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ
Первой причиной для измерения напряжения прикосновения является необходимость оценить безопасность персонала и защиту оборудования от высокого напряжения. Однако, в некоторых случаях степень электрической безопасности можно оценивать с различных точек зрения.
Периодические измерения сопротивления устройства заземления в виде электрода или решетки электродов рекомендуются в следующих случаях:
Когда устройство заземления в виде электрода или решетки относительно мало и его удобно отключать.
Когда есть подозрение, что идет коррозия электрода, вызванная низким сопротивлением грунта и гальваническими процессами.
Когда пробой на землю поблизости от проверяемого устройства заземления маловероятен.
Измерение напряжения прикосновения является альтернативным способом определения безопасности. Он рекомендуется в следующих случаях:
Когда невозможно физически или по экономическим соображениям отключать заземление для того, чтобы произвести измерение.
Когда можно ожидать пробоев на землю рядом с проверяемым заземлением или рядом с оборудованием, которое подключено к проверяемому заземлению.
Когда “след” оборудования сравним с размером заземления, которое подлежит проверке.
(“След” – контур той части оборудования, которая соприкасается с землей.)
Ни измерение сопротивления заземления методом падения потенциала, ни измерение напряжения прикосновения не говорят о способности проводника заземления выдержать большие токи утечки с проводника фазы на проводник заземления. Требуется другой тест с использованием большого тока для того, чтобы это проверить.
Для измерения напряжения прикосновения применяется 4-точеный тестер заземления. В процессе измерения прибор генерирует в земле небольшое напряжение, имитирующее напряжение неисправности неподалеку от проверяемой точки на земле. Прибор показывает значение в вольтах на ампер тока, протекающего при этом в цепи заземления. Отображенное на экране значение затем умножается на максимальную величину тока, ожидаемого в земле, чтобы вычислить напряжение прикосновения данной установки для худшего случая.
Например, если при проверке системы с максимальным ожидаемым током неисправности 5000 А, прибор показал значение 0,100, то напряжение прикосновения будет равно 500 В.
Измерение напряжения прикосновения похоже на метод падения потенциала тем, что так же требует установки вспомогательных электродов в землю или на ее поверхность. Но расстояние между вспомогательными электродами будет другое - см. рис. 21.
Рассмотрим следующий пример. Пусть изоляция изображенного на рисунке подземного кабеля была пробита недалеко от изображенной подстанции. В земле появятся токи, вызванные аварией, которые потекут к устройству заземления подстанции, создавая разность потенциалов. Это напряжение может быть опасным для здоровья, и даже жизни, персонала, который находится на данном участке земли.
Чтобы приблизительно измерить напряжение прикосновения для данной ситуации, выполните следующие действия. Включите кабели между ограждением подстанции и точками С1 и Р1 4-точечного тестера заземления. Установите электрод в земле в точке,. где можно ожидать пробой кабеля и подключите электрод к выводу С2 прибора. Установите в землю еще один электрод на линии между первым электродом и точкой подключения к ограждению на расстоянии одного метра (или вытянутой руки) от места подключения к ограждению и подключите этот электрод к точке Р2 прибора. Включите прибор, выберите диапазон 10 мА и снимите измерение. Умножьте его на максимально возможный в случае аварии ток.
Устанавливая электрод, подключенный к выводу Р2 прибора, в различные места вокруг ограждения, примыкающие к неисправной линии, можно получить карту изменения потенциала.
ИЗМЕРЕНИЕ ПРИБОРОМ С.А 6415 C ПРИМЕНЕНИЕМ ТОКОВЫХ КЛЕЩЕЙ
Это новый уникальный метод измерения сопротивления заземления. Он позволяет проводить измерение без отключения цепи заземления. Кроме того, преимущество метода в том, что он позволяет измерять общее сопротивление устройства заземления, включая сопротивление соединений в цепи заземления.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
 |
 |
Обычно, проводник заземления электросети общего назначения можно представить схемой, показанной на рис. 22 или эквивалентной схемой, показанной на рис. 23. Если в какой-нибудь ветви с сопротивлением RX с помощью трансформатора создать напряжение E, через цепь потечет ток I .
Описанные величины связаны соотношением E / I = RX. При известном неизменном напряжении Е сопротивление RX можно получить, измерив ток I.
Обратимся снова к рис. 22 и 23. Ток создается специальным трансформатором, подключенным к через усилитель мощности к источнику напряжения с постоянной амплитудой и частотой 1,6 кГц. Этот ток регистрируется в образующемся контуре. Измеряемый сигнал регистрируется синхронным детектором, усиливается избирательным усилителем, преобразуется аналогово-цифровым преобразователем и отображается на ЖК-дисплее.
Избирательный усилитель применяется для очищения полезного сигнала от сигналов с частотой сети и от высокочастотных шумов. Напряжение регистрируется катушками, охватывающими проводник в возбуждаемом контуре, затем усиливается и очищается, когда сравнивается в компараторе с опорным сигналом. Если клещи тока неправильно закрыты, на дисплее появляется сообщение “open jaws” (“клещи открыты”).
ПРИМЕРЫ ИЗМЕРЕНИЙ НА МЕСТНОСТИ
Ниже следуют примеры измерения сопротивления заземления на местности в типовых ситуациях.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА, СМОНТИРОВАННОГО НА СТОЛБЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Снимите защитную крышку с провода заземления и обеспечьте достаточно свободного места для захвата проводника клещами тока. Клещи должны свободно охватывать проводник заземления. Клещами можно захватить и непосредственно штырь заземления.
Примечание: клещи должны находиться на электрическом пути от нейтрали системы или проводника заземления к штырю или штырям (в зависимости от исполнения)
Выберите измерение тока “А”. Захватите клещами проводник заземления и измерьте ток в проводнике. Максимальное значение равно 30 А. Если значение тока превышает 30 А, измерение сопротивления заземления невозможно. Прекратите измерение. Снимите прибор С.А 6415 с данной точки и продолжите измерение в других точках.
Если измеренный в цепи заземления ток не превышает допустимого, выберите режим “?” прибора и прочитайте результат измерения в омах. Измеренное значение соответствует не только сопротивлению системы заземления, но и включает сопротивление контакта нейтрали со штырем и всех соединений между нейтралью и штырем.
Заметьте, что на рисунке 24 заземление обеспечивается торцом столба и заземленным штырем. Необходимо подключить клещи выше точки соединения проводников от торца столба и от штыря, чтобы измерить общее сопротивление заземления обоих заземлителей. Для последующих обращений к результату запишите дату, ток, сопротивление заземления в омах и номер столба.
Примечание: большое значение сопротивления может быть вызвано:
А) плохим заземлением штыря;
Б) отключенным проводником заземления;
В) большим сопротивлением контактов или мест сращивания проводника; осмотрите клещи, соединение на конце штыря, нет ли заглублённых трещин на стыках.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ КОРОБКЕ ИЛИ НА СЧЕТЧИКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Следуйте в основном описанной выше методике. Заметьте на рис. 25, что заземление может быть исполнено в виде группы штырей или, как показано на рис. 26, в качестве заземления может быть использована выходящая из земли водопроводная труба. Можно использовать одновременно оба вида заземления. В этом случае следует выбирать точку измерения на нейтрали так, чтобы измерить общее сопротивление заземления системы.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА ТРАНСФОРМАТОРЕ, УСТАНОВЛЕННОМ НА ПЛОЩАДКЕ
Замечание. Никогда не открывайте ограждение трансформатора. Это - имущество коммунальной службы. Данное измерение может выполнять только специалист.
Присутствует о пасное напряжение.
Определите и посчитайте все штыри заземления (обычно имеется единственный штырь). Если штыри заземления находятся внутри ограждения, обратитесь к рис. 27, а если за пределами ограждения – к рис.28. Если имеется единственный штырь заземления и он находится внутри ограждения, то для измерения следует подключиться к проводнику сразу после контакта проводника со штырем. Часто, от зажима на штыре возвращается к нейтрали или внутрь ограждения несколько проводников.
Во многих случаях, наилучшее измерение можно получить при помощи клещей 3710 или 3730, подключенных непосредственно к заземленному штырю. При этом измеряется исключительно сопротивление устройства заземления. Подключайте клещи только в той точке, где имеется единственный путь для тока, текущего в нейтраль.
Обычно, если вы получили очень низкое значение сопротивления, то это означает, что вы подключились к петле и вам следует переместить точку измерения ближе к штырю. На рис. 28 штырь заземления вне заграждения. Чтобы получить правильный результат, выберите точку подключения клещей, как показано на рисунке. Если внутри ограждения имеется несколько штырей в разных углах, надо определить, как они подключены, чтобы правильно выбрать точку измерения.
ПЕРЕДАЮЩИЕ СТОЙКИ
Соблюдайте все необходимые меры безопасности.
Присутствует опасное напряжение.
Найдите проводник заземления около фундамента стойки. Заметьте, что существует много конфигураций. Будьте осторожны при определении проводников заземления. На рис. 29 показана одна стойка на бетонном фундаменте с внешним проводником заземления. Точка подключения клещей должна находиться выше места электрического соединения частей системы заземления, которая может быть выполнена в виде группы штырей, пластин, витков или элементов фундамента.
Примеры объектов, где применение прибора С.А6415 наиболее эффективно:
