Условия испытаний (измерений)

 

5.1.При выполнении измерений сопротивления заземляющих устройств соблюдают следующие условия:

1) При выполнении измерений должны быть учтены климатические условия (температура, влажность воздуха, давление) и другие факторы, влияющие на измеряемую величину и на погрешность измерений применяемых приборов.

2) Перед проведением измерений следует, уменьшить количество факторов, вызывающих дополнительную погрешность. Например, установить измеритель заземления практически горизонтально, вспомогательные электроды забивать в грунт прямыми ударами молотка (не раскачивая), измерения проводить по четырехзажимной схеме и т.п.

3) На время проведения измерений действующие электроустановки, по возможности, должны быть обесточены.

5.2.Измерения следует выполнять в условиях, указанных в руководстве по эксплуатации применяемого прибора: измеритель параметров заземляющих устройств MRU-200 рассчитан для работы при температуре окружающего воздуха от минус 10 до плюс 50 °С и относительной влажности до 90%, при температуре +20 ⁰С.

5.3.Средства измерений должны быть исправными, и иметь клеймо госповерки с действующим сроком.

5.4.Защитные средства и инструмент с изолирующими ручками должны быть исправными и испытанными, с действующим сроком испытания.

 

5.5.Измерение сопротивления заземляющих устройств следует выполнять, по возможности, в период, соответствующий наименьшей проводимости грунта.

 

Метод измерений

 

6.1.Измерение сопротивления заземляющих устройств выполняют с помощью измерителя параметров заземляющих устройств MRU-200.

6.2.Измерение геометрических размеров производят методом прямых измерений штангенциркулем.

6.3.Качество контактных соединений проверяют легкими ударами молотка.

6.4.Измеритель параметров заземляющих устройств MRU-200 (рисунок 1) содержит генерирующий (токовый) и измерительный (потенциальный) блоки. С помощью генерирующего блока и присоединяемых к нему токовых проводов имитируются токовые цепи, возникающие при замыканиях на землю в электрической сети. Измерительный блок с присоединенными к нему потенциальными проводами регистрирует при этом возникающие напряжения.

Рисунок 1 – Измеритель параметров заземляющих устройств MRU-200

 

6.5.При измерении сопротивлений отдельных заземлителей применяют трехполюсный метод измерения сопротивления, который заключается в забивке в грунт двух измерительных электродов (токовый электрод H и электрод напряжения S) вблизи заземляющего устройства по однолучевой схеме.

Рисунок 2 – Трехполюсная (3Р) схема подключения для измерения сопротивления заземления

H – токовый зонд;

S – потенциальный зонд;

E – измеряемое ЗУ.

Трехполюсная схема является основной при измерении сопротивления заземляющих устройств.

Расстояние между электродами должно быть как минимум 20 м. Электрод напряжения (S) помещают между измерительным заземляющим устройством и токовым электродом (H), в пространстве нулевого потенциала. Исследуемый заземлитель, токовый зонд и потенциальный щуп необходимо выстроить в одну линию, образуя тем самым однолучевую схему измерения. Прибор измеряет величину протекающего тока в созданной цепи и напряжение между исследуемым заземлителем и электродом напряжения. Результатом измерения является величина сопротивления заземляющего устройства.

Применение двухлучевой схемы не гарантирует заявленную точность измерений. Прибор показывает сопротивления устройства заземления R_E, а также сопротивления измерительных щупов R_S и R_H. Рекомендуется повторить измерения после перемещения потенциального измерительного зонда на 1 м к измеряемому заземлителю. Если результаты измерения отличаются больше чем 3 %, расстояние от токового зонда до исследуемого заземлителя должно быть увеличено значительно, а измерения следует повторить. Оптимальное положение потенциального щупа – 62 % от расстояния между токовым зондом и исследуемым заземлителем.

Рисунок 3 – Трехполюсный метод измерения

 

Генерируемый ток имеет частоту 125 Гц, чтобы избежать влияния сторонних токов промышленной частоты 50 Гц и их высших гармоник.

6.6.Измерения сопротивлений многократных (составных) заземлителей можно провести методом, описанным выше, последовательно отключая исследуемые заземлители от общей системы заземления на время измерения. Ввиду того, что такой процесс может быть очень сложным, измеритель MRU-200 снабжен клещами и имеет возможность проведения измерения без отсоединения исследуемого заземлителя. При этом методе токовый электрод (Н) и электрод напряжения (S) устанавливаются также как при классическом трехполюсном методе, но ток измеряется при помощи клещей, устанавливаемых на исследуемом заземлителе. Измеритель показывает величину сопротивления заземлителя, на котором установлены токовые клещи (измеритель рассчитывает сопротивление, зная величину тока, которая протекает через исследуемый заземлитель и игнорируя ток, протекающий через смежные заземлители).

Рисунок 4 – Одиночный заземлитель (а), составной заземлитель (б)

 

 

Рисунок 5 – Измерение сопротивление одного элемента многоэлементного устройства

 

Измерив значения сопротивлений отдельных элементов заземлителя R_E1, R_E2, R_E3,.., R_EN, определяют общую величину сопротивления системы по формуле:

 

 

6.7.Основная погрешность измерения обусловлена взаимным влиянием измерительных электродов и заземлителя. В зависимости от конфигурации и размеров ЗУ, близкое к действительному значение сопротивления может быть получено при определенном соотношении расстояний от испытуемого заземлителя до электродов.

В качестве размера ЗУ (D) следует принимать:

– для сложных заземлителей (заземляющей сетки, контура и заземляющей сетки, контура с вертикальными электродами) – длину большей диагонали;

– для заземлителей из одиночной горизонтальной полосы или полосы, объединяющей вертикальные электроды (гребенка) – длину полосы;

– для глубинного заземлителя (к глубинным заземлителям относятся электроды длиной 30 и 50 м) – длину глубинного электрода.

Измерительные электроды рекомендуется размещать на одной линии: токовый электрод R_H на расстоянии r_зт ≥ 5D от края заземляющего устройства, а потенциальный R_S на расстоянии r_зп = 0,5 r_зт, где:

r_зт – расстояние заземлитель-токовый электрод;

r_зп – расстояние заземлитель-потенциальный электрод.

Если характерные особенности территории вокруг ЗУ таковы, что разместить измерительные электроды в соответствии указанными выше требованиями не представляется возможным, то измерения производят следующим методом.
Токовый электрод следует разместить на расстоянии r_зт ≥ 3D. Потенциальный электрод размещается последовательно на расстоянии r_зп, равном 0,1 r_зт; 0,2 r_зт; 0,3 r_зт; 0,4 r_зт; 0,5 r_зт; 0,6 r_зт; 0,7 r_зт; 0,8 r_зт; 0,9 r_зт и производится измерение значений сопротивления. Далее строится кривая зависимости значения сопротивления от расстояния r_зп. Если кривая монотонно возрастает и имеет в средней части горизонтальный участок (как показано на рис.6), за истинное значение сопротивления принимается значение при r_зп = 0,5 r_зт. Если кривая немонотонная, что является следствием влияния различных коммуникаций (подземных и надземных), измерения повторяются при расположении электродов в другом направлении от ЗУ.

 

Рисунок 6 – Зависимость измеренного сопротивления от расстояния потенциального электрода до токового:

а – при достаточном удалении токового электрода;

б – при недостаточном удалении токового электрода;

1 – кривая при r_зт = 3D;

2 – кривая при r_зт = 2D.

 

Если кривая сопротивления плавно возрастает, но не имеет горизонтального участка (разница сопротивлений, измеренных при r_зп = 0,4 r_зт и r_зп = 0,6 r_зт, превышает более чем на 10% значение, измеренное при r_зп = 0,5 r_зт) и отсутствует возможность перемещения токового электрода на большее расстояние, возможен следующий выход. Проводятся две серии измерений при r_зт = 2D и r_зт = 3D. Кривые наносятся на один график. Точка пересечения кривых принимается за истинное значение сопротивления заземлителя.

6.8.Измерение удельного сопротивления грунта происходит при использовании четырех электродов, размещенных линейно на равных расстояниях (метод Веннера). Определение значения удельного сопротивления грунта требует измерения сопротивления и подсчета с учетом расстояния между электродами. Измеритель покажет величину удельного сопротивления грунта ρ [Ω∙ м]

В MRU-200 функция измерения удельного сопротивления грунта задается простым выбором положения поворотного переключателя функций.

Эта функция с метрологической точки зрения идентична четырехполюсной схеме измерений сопротивления заземления, но содержит дополнительную процедуру ввода в прибор взаимного расстояния между измерительными щупами и электродами заземлителя.

Расчет удельного сопротивления методом Веннера основан на условии равного расстояния между измерительными зондами.

Рисунок 7 – Схема для измерения удельного сопротивления грунта

Рисунок 8 – Метод измерения удельного сопротивления грунта (метод Веннера)

 

Результат измерения – величина удельного сопротивления грунта определяется автоматически согласно формуле ρ = 2πd R_E, которая применяется в Методике измерения Веннера.

6.9.Также можно производить измерения по четырехполюсной схеме (4Р) (измерительный ток 200 мА (125 Гц), измерительное напряжение 40В, разрешение на нижнем поддиапазоне 0,01 Ом).

Рисунок 9 – Четырехполюсная (4Р) схема подключения для измерения сопротивления заземления

 

Четырехполюсный метод измерения рекомендован в случае измерения малых значений сопротивления заземляющих устройств. Он позволяет исключить влияние сопротивления измерительных проводников на результат измерения.

6.10.В трехполюсном режиме прибор измеряет напряжение между зондами S и E c заданием тока между щупами H и Е (таким образом, вывод Е – общий для тока и напряжения).

В четырехполюсном режиме прибор измеряет напряжение между зондами S и ES c заданием тока между щупами E и H.

При наличии токоизмерительных клещей, прибор учитывает ток, текущий через них (прибор рассчитывает сопротивление заземления, ток которого проходит через токовые клещи. Ток, текущий через соседние заземлители, на результат не влияет). Выбор режима осуществляется переключателем на приборе.

6.11.Сопротивление измерительных щупов R_H и R_S не должно превышать 50 кΩ. В противном случае на экране отображается соответствующее предупреждение (уменьшить значения сопротивлений можно, например, увеличив влажность грунта вблизи щупа).

6.12.Измеритель может работать при наличии помех в виде напряжений до уровня 24 В (AC, DC). Уровень помех отображается на дисплее прибора.

При измерении сопротивления заземления прибор генерирует ток 200 мА частоты 125 Гц. Это позволяет избежать влияния на результаты измерений интерференции и помех от находящихся в грунте и системе заземления токов утечки частотой 50 Гц и их гармоник. Поэтому при проведении измерения сопротивления заземляющего устройства нет необходимости отсоединять заземляющее устройство от главной заземляющей шины электроустановки.

6.13.Особое внимание должно быть уделено качеству соединения исследуемого заземлителя с измерительными проводниками. Место контакта должно быть очищено от краски, ржавчины, и т. п.

6.14.Если сопротивление щупов измерителя слишком высоко, измеренное сопротивление заземления будет иметь дополнительную погрешность. Особенно большая погрешность наблюдается при измерении малых величин заземляющего устройства при высоких значениях сопротивлений измерительных зондов (такая ситуация возможна, когда заземлитель сделан как хороший электрод заземления, в то время как верхний уровень грунта сухой и имеет плохую проводимость). При этом отношение сопротивления измерительных щупов к сопротивлению исследуемого заземлителя очень большое и дополнительная погрешность находится в зависимости от этого отношения. Контакт измерительных щупов с грунтом может быть улучшен, например, увлажнением водой места, где установлен щуп в грунт или перестановкой щупа в другое место поверхности грунта. Кроме того, необходимо проверить измерительные провода на наличие повреждений изоляции, проверить контакт подключения зажима к измерительному щупу.

В большинстве случаев точность измерений достаточна. Однако, нужно осознавать наличие и величину дополнительной погрешности, возникающей в результате измерения.

 

Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам

 

7.1.При выполнении измерения сопротивления заземляющих устройств применяют следующие средства измерений (СИ) и вспомогательные средства, приведенные в таблице 1.

Таблица № 1 – Средства измерений, вспомогательные устройства

Порядковый номер и наименование средств измерений (СИ), вспомогательных устройств	Обозначение стандарта, ТУ и типа СИ	Завод. Номер	Метрологические характеристики (класс точности, пределы погрешностей, пределы измерений и т.д.)	Наименование измеряемой величины
1.Измеритель сопротивления заземления	МRU-200		±(2% и.в. + 4 е.м.р.) для 0,000...3,999 Ом; ±(2% и.в. + 2 е.м.р.) для 4,00…39,99 Ом; 40,0…399,9 Ом; 400…3999 Ом; ±(5% и.в. + 2 е.м.р.) для 4,00…19,99 кОм.	Сопротивление заземляющих устройств
2. Штангенциркуль	ШЦ-II-250-0,1 КТ2	x086271	Диапазон измерений: 0…250 мм Цена делений:	Сечение заземляющих проводников
3. Рулетка	КТ3		Диапазон измерений: – 0…5 м Цена делений мин. - 1 мм	Измерение размеров ЗУ
4. Молоток	Масса – 1кг.	Для проверки сварных соединений между элементами ЗУ
5. Пробник универсальный	УП – 71		Напряжение питания – 3В от двух сухих элементов типа А-316	«Прозвонка» цепи между элементами ЗУ, проверка отсутствия напряжения на ЗУ
6. Нормативные документы	ПУЭ (изд. 6, изд. 7); РД 34.45-51.300-97, ПТЭЭП (2003 г.); ГОСТ Р 50571.16-2007; ГОСТ Р 50571.3-2009; ГОСТ Р 50571.5.54-2013; проект на электроустановку

7.2.Дополнительно используются молоток массой 1 кг и напильник для подготовки контактной поверхности.

7.4. Измеритель сопротивления заземления, используемый для электрических измерений должен быть в исправном состоянии и обязательно быть поверенным метрологической службой ЦСМ. Срок госповерки измерителя – один раз в год.

7.5.Измеритель МRU-200 в соответствии с паспортными данными сохраняет работоспособность при температуре окружающей среды от минус 10 до плюс 50 °С и относительной влажности до 90%, при температуре +20 ⁰С.

7.6. Измеритель имеет пять диапазонов измерений:

0,000...3,999 Ом;

4,00…39,99 Ом;

40,0…399,9 Ом;

400…3999 Ом;

4,00…19,99 кОм.

7.7.Рабочее положение измерителя – горизонтальное расположение.

7.8.Измеритель MRU-200 укомплектован пакетом аккумуляторов (NiMH) и зарядным устройством. Пакет аккумуляторов устанавливается в специальное отделение на задней панели измерителя. Зарядное устройство подключается к специальному разъему на внешней панели измерителя. Питание осуществляется от сети 100-240В 50 или 60 Гц.

7.9.Схемы подключения измерителя MRU-200 приведены в приложении А.

Полные технические характеристики и подробное описание принципов работы приведены в руководстве по эксплуатации на прибор.

 

Требования к погрешности измерений и приписанные характеристики погрешности измерений

 

8.1.Измерение сопротивления заземляющих устройств (3p, 4p):

Таблица № 2.

Диапазон	Разрешение	Основная погрешность
0,000...3,999Ω	0,001Ω	±(2% и.в. + 4 е.м.р.)
4,00…39,99Ω	0,01Ω	±(2% и.в. + 2 е.м.р.)
40,0…399,9Ω	0,1Ω
400…3999Ω	1Ω
4,00…19,99kΩ	0,01kΩ	±(5% и.в. + 2 е.м.р.)

Сокращение «е.м.р.» в определении основной погрешности обозначает «единица младшего разряда».

Сокращение «и.в.» в определении основной погрешности обозначает «измеренная величина».

8.2.Измерение сопротивления сложных заземляющих устройств с использованием клещей (3p+клещи)

Таблица № 3.

Диапазон	Разрешение	Основная погрешность
0,000...3,999Ω	0,001Ω	±(8% и.в. + 4 е.м.р.)
4,00...39,99Ω	0,01Ω	±(8% и.в. + 3 е.м.р.)
40,0...399,9Ω	0,1Ω
400....1999Ω	1Ω

 

8.3.Измерение удельного сопротивления грунта (измерение согласно методу Веннера, ρ = 2πLR_E).

Таблица № 4.

Диапазон	Разрешение	Основная погрешность
0,0..199,9 Ωм	0,1 Ωм	Зависит от основной погрешности RE при измерении методом 4p но не менее ±1 е.м.р.
200..1999 Ωм	1 Ωм
2,00..19,99 кΩм	0,01 кΩм
20,0..99,9 кΩм	0,1 кΩм
100..999 кΩм	1 кΩм

* расстояние между измерительными зондами (L): 1...50м

Подготовка к выполнению измерений

 

9.1.При подготовке к выполнению измерений проводят следующие работы:

1) Определяют характеристики заземляющего устройства: геометрические размеры заземляющего устройства в плане, вид исполнения (сложный контур, гребенчатый, одиночный заземлитель), используя для этого данные проекта, паспорта заземляющего устройства или результаты визуального осмотра электроустановки (выполненного по методике «МВИ-1»).

2) Выполняют мероприятия, обеспечивающие безопасность проведения работ, в соответствии с разделом 15, «Требования безопасности», настоящей методики.

3) Выполняют проверку работоспособности и подготовку к работе измерителя сопротивления заземления в соответствии с руководством по эксплуатации на прибор.

4) Собирают измерительную схему, соответствующую виду проверяемого заземляющего устройства.

9.2.Подготовку к работе измерителя сопротивления заземления MRU-200 выполняют в соответствии с указаниями, приведенными в руководстве по эксплуатации на прибор.

Прибор должен обслуживаться только квалифицированным персоналом, ознакомленным с Правилами техники безопасности.

Нельзя использовать:

– поврежденный и неисправный полностью или частично измеритель;

– провода и зонды с поврежденной изоляцией;

– измеритель, который долго хранился в условиях, несоответствующих техническим характеристикам (например, при повышенной влажности).

Ремонт измерителя должен осуществляться только представителями авторизованного Сервисного центра.

Перед началом измерений убедиться, что проводники подключены к соответствующим гнездам измерителя.

Запрещается пользоваться измерителем с ненадежно закрытым или открытым контейнером для элементов питания, а также осуществлять питание измерителя от любых других источников, кроме указанных в настоящем руководстве.

9.3.Подключение прибора в зависимости от конфигурации заземлителя и требуемой точности измерения производятся по схемам, приведённым в приложении А.

9.4.Четырехполюсный метод (см. приложение А) позволяет исключить из результатов измерения сопротивление соединительного проводника, поэтому её применяют при измерении малых сопротивлений, когда сопротивление соединительного проводника соизмеримо с измеряемым).