книги из ГПНТБ / Сакулин В.П. Безопасность труда при монтаже и эксплуатации электроустановок

ток *. Величина пропускаемого тока ые должна быть слишком малой, чтобы на результаты измерений не оказывало влияние присутствие посторонних (блуж­ дающих) токов в земле. Для замыкания цепи тока ис­ пользуется забиваемый в землю вспомогательный элек­ трод В. Вольтметр включается между заземлптелем X п зондом 3, который также забивается в землю в точке нулевого потенциала **. В качестве вспомогательного электрода и зонда применяют стальные стержни диа­ метром І2—16 мм, длиной 0,8—1 м.

Сопротивление заземлнтеля R x определяют согласно формуле Ома как частное от деления напряжения Ux (показание вольтметра) на ток Іх (показание ампер­ метра) .

В целях обеспечения безопасности при измерении сопротивления заземлнтеля по методу амперметра — вольтметра следует пользоваться пониженным напря­ жением — 36 или 12 В. Если пониженное напряжение применить невозможно, то необходимо вспомогатель­ ный электрод оградить в радиусе 1,5 м или выставить в этом месте охрапу.

Следует помнить, что опасность поражеппя элект­ рическим током людей и сельскохозяйственных живот­ ных будет возрастать с увеличением напряжения пита­ ния и сопротивления вспомогательного электрода. Так, например, еслп для питания измерительной схемы ис­ пользуется сеть напряжением 220 В, а сопротивление испытуемого заземлнтеля составляет 4 Ом, то при со­ противления вспомогательного электрода, равном 50 Ом, напряжение на нем составит:

U		220 • 50
Rеетн^в			204	В.
B~\~RX		50 +	4
Непосредственное	питание		измерительной		схемы
от сети запрещается	ввиду возможных			токов	утечки

(в местах с ослабленной изоляцией питающей сети), могущих исказить результаты измерений.

Для питания схемы следует использовать пони­ зительные трансформаторы (котельные, нагрузочные,

* Постоянный ток но может быть использован для этих целей вследствие возникновения в земле э. д. с. поляризации, искажающей результаты измерений.

** Точка, находящаяся вне зоны растекания токов в земле, но не ближе чем в 20 м от заземлнтеля.

190

сварочные, трехфазные трансформаторы типа ГІВ-9, И-100, С-622 II т. п.). Нельзя названные трансформа­ торы подменять автотрансформаторами.

Для того, чтобы получить результаты измерений с удовлетворительной точностью, необходимо применять вольтметр и амперметр не ниже 2,5 класса точности. Если приборы будут включаться через трансформатор тока, то последний по сравнению с амперметром дол­ жен быть высокого класса точности.

Очень ответственно нужно отнестись к выбору вольтметра. Вольтметр включается последовательно с зондом. Напряжение Ux, приложенное к испытуе­ мому заземлителю, распределится менаду вольтметром Uо и зондом Uя, поэтому вольтметр будет показывать только часть общего напряжения, составляющую раз­ ность между полным напряжением на заземлителе и напряжением на зонде:

	и в= и х- и а,
что	приведет к погрешности результатов измерений,
определяемой по формуле:
	Д% =	R3
		• 100,
где: Rn — сопротивление		вольтметра;
,	R 3— сопротивление зонда.
	Знак минус указывает, что полученный результат
будет уменьшенным, по		сравнению с действительным

значением сопротивления. Погрешность будет тем больше, чем меньше разность сопротивлений вольтме­ тра Rn и зонда Rn. Например, при сопротивлении зонда і?3=300 Ом и сопротивлении вольтметра Rn = = 1000 Ом погрешность измерения составит:

Л % = — 1 0 0 0 + 300 = ~ 23% •

При измерении погрешность не должна превышать 2%. Чтобы достичь этого, сопротивление вольтметра

должно превышать сопротивление	зонда не менее чем
в 50 раз.	имеющий меньшее
Если применяется вольтметр,

сопротивление, то действительное напряжение на ис­ пытуемом заземлителе нужно определять по формуле:

191

Для измерения сопротивления заземляющих уст­ ройств, измерения удельного сопротивления грунта получили самое широкое распространение измерители сопротивления тина МС-07 (в деревянном корпусе) и MG-08 (в пластмассовом). В основу прибора зало­ жен метод амперметра — вольтметра.

Рис. 56. Принципиальная схема измерителя сопро­ тивления заземлений типа МС-08 (МС-07):

1 — генератор постоянного тока; 2 — прерыватель; з — выпрямитель; 1 — логометр; 5 — сопротивление; X — испы­ туемый заземлитель; 3 — зонд; В — вспомогательный за-

землитель; I ,, U — тоновые зажимы; E ltEa — потенциаль­ ные зажимы.

Прибор имеет следующие пределы измерений: 0—1000 Ом, 0—100 и 0—10 Ом. Наименьшее сопро­ тивление, измеряемое прибором, составляет 0,1 Ом. По­ грешность измерений не превышает ±1,5% всей длины

шкалы (не более ± 15 Ом — для предела до	1000 Ом,
±1,5 Ом — для предела до 100 Ом и ±0,15	Ом — для
предела до 10 Ом).

Прибор портативен, не требует постороннего источ­ ника питания (рис. 56).

192

Источником питания служит генератор постоянного тока, встроенный в прибор и приводимый во вращение рукояткой. На валу генератора смонтированы коммута­ торный прерыватель и выпрямитель. Измерительная цепь проходит от зажима плюс генератора через рамку логометра, вспомогательный заземлитель, испытуемый заземлитель, прерыватель и генератор. Рамка, вклю­ ченная как амперметр, получает питание постоянного тока, а прерыватель преобразует постоянный ток в пе­ ременный, который и поступает в землю через вспомо­ гательный заземлитель.

Логометр имеет две рамки — потенциальную и то­ ковую. Рамки закреплены иа одной оси под углом друг к другу и находятся в поле постоянного магнита. При прохождении тока от генератора через рамки послед­ ние взаимодействуют, и стрелка прибора, соединенная с рамками, отклоняется.

Показание прибора пропорционально отношению токов в рамках.

При повороте вала генератора на 180° переменный ток от прерывателя проходит в землю в обратном на­ правлении — от испытуемого заземлителя к вспомога­ тельному, затем к прерывателю и через токовую обмот­ ку логометра возвращается в генератор (направление токд в токовой обмотке логометра при этом не ме­ няется) .

Переменное напряжение, существующее между ис­ пытуемым заземлптелем и зондом, при вращении руч­ ки генератора, выпрямителем преобразуется в постоян­ ное и подается к потенциальной рамке логометра. Ток, проходящий через потенциальную рамку, показан стрелками. Цепи переменного тока показаны пунктир­ ными линиями, а постоянного — сплошными.

Последовательно с зондом включено регулируемое сопротивление — потенциометр. Рукоятка регулируе­ мого сопротивления выводится сбоку на корпус при­ бора. Прибор проградуирован на внешнее сопротивле­ ние потенциальной цепи 1000 Ом.

Прибор имеет четыре зажима для присоединения проводов: два токовых h и 1% и два зажима напряже­ ния Е\ и Еч. Шкала и переключатель «регулировка — измерение» расположены на верхней крышке, а руко­ ятка регулировочного реостата (регулировочного сопро­ тивления) вынесена на боковую панель прибора. .

193

Для производства измерений прибор устанавли­ вают рядом с испытуемым заземлителем. Чтобы исклю­ чить погрешность, сечение проводника, соединяющего зажимы / 1 , Е\ с испытуемым заземлителем, должно со­ ставлять не менее 4—6 мм2, а длина ие более 2 м.

При невозможности приближения измерителя со­ противления на расстоянии не далее 2 м от испытуе­ мого заземлителя, а также при измерении сопротив­ лении до 5 Ом следует снять перемычку, установлен­ ную между зажимами I\ и Е\.

Зажимы / 1 и Еі подсоединяются к заземлителю от­ дельными проводниками.

Прежде чем начать непосредственное измерение со­ противления заземления, необходимо зоид расположить на таком расстоянии от измеряемого сопротивления и вспомогательного электрода, за пределами которого по­ тенциал грунта может быть принят равным нулю.

Расстояние между испытуемым заземлителем, вспо­ могательным электродом и зондом и их взаимное рас­ положение принимаются в зависимости от устройства испытуемого заземления. Электроды забиваются в плотный, естественный (ие насыпной) грунт на глу­ бину не менее 0;5 м. Провода применяются гибкие, мед­ ные, многопроволочные марки ПГВ сечением не ме­ нее 1 мм2.

После расстановки зонда и вспомогательного элект­ рода следует скомпенсировать сопротивление потен­ циальной цепи. Переключатель режимов установить в положение «Регулировка», вращая рукоятку генера­ тора со скоростью 90—150 об/мин. Ручку регулируе­ мого сопротивления поворачивать до тех пор, пока стрелка прибора не установится на красную черту (против цифры 600). Если установить стрелку на крас­ ной черте не удается, то это значит, что сопротивление зонда превышает 1000 Ом (например, при песчаном грунте). При этом следует еще больше заглубить зонд в землю пли принять другие меры по уменьшению со­ противления.

После компенсации потенциальной цепи можно при­ ступить к измерению сопротивления заземления. При этом переключатель становится в положение «Измере­ ние» таким образом, чтобы стрелка на лимбе устанав­ ливалась против множителя Х І. Если при вращении генератора со скоростью 90—150 об/мин стрелка при­

194

бора отклонилась незначительно, следует перейти па предел ХОД или на предел Х0,01. Чтобы повысить точность измерений, необходимо добиться отклонения стрелки не менее чем на 2/з шкалы.

Иногда невозможно установить стрелку прибора на том или ином делении шкалы (стрелка все время ко­ леблется), что свидетельствует о большом сопротивле­ нии вспомогательного электрода. Поэтому величина со­

противления вспомогательного электрода в зависимо­ сти от пределов измерения, должна составлять:

Предел измерения, Ом	1000	100	10
Предельно допустимое сопротпвле-	1000	500	250
нпе вспомогательного заземлнтеля,
Ом

Для измерения сопротивления заземляющих устройств, удельного сопротивления земли, а также из­ мерения активных сопротивлений, кроме моста сопро­ тивлений МС-08 (МС-07), используется еще более пор­ тативный прибор типа М416.

Измеритель сопротивления заземления типа М416 имеет четыре диапазона измерения: 0,1—10 Ом, 0,5— 50, 2—200 и 10—1000 Ом. Основная погрешность при­

бора не превышает r!z ^5 +

% от измеряемой вели­

чины при сопротивлениях вспомогательного заземлителя и зонда ые более: 500 Ом в диапазоне измерений

195

0,1 —10 Ом, 1000 Ом в диапазоне 0,5—50 Ом, 2500 Ом а диапазоне 2—200 Ом и 5000 Ом в диапазоне измере­ ний 10—1000 Ом, где: N — конечное значение диапа­ зона измерений (10, 50, 200, 1000); R x — сопротивле­ ние испытуемого заземлптеля (показание прибора при измерении).

Питание прибора осуществляется от сухих элемен­ тов (три батарейки типа «Марс» пли «Сатурн» напря­ жением 4,5 В ).

Для измерения сопротивления заземляющей про­ водки, установления факта обрыва ее, а также для обнаружения аварийного напряжения на оборудовании применяется омметр типа М372, имеющий класс точ­

ности 1,5.			вызываемая	влиянием
Погрешность измерения,
внешнего	магнитного	поля	напряженностью 400 а/м,
не превышает ±1,5% .				собранный
Прибор	М372 — магнитоэлектрический,
по комбинированной		схеме	омметра и	вольтметра

(рпс. 57). Он позволяет измерять переходные сопротив­ ления в местах соединения заземляющих проводников „ в пределах от 0,1 до 50 Ом, обнаруживать наличие иа корпусе электроприемннка или иа заземляющей про­ водке переменного напряжения от 60 до 380 В.

В корпусе прибора помещен сухой элемент напря­ жением 1,4 В п емкостью 1 А • ч, предназначенный для питания схемы омметра.

Прибор подключается к измеряемому сопротивле­ нию участка заземляющей проводки при помощи спе­ циального щупа п струбцины, снабжепной гибким про­ водником сопротивлением 0,035 Ом. Для выполнения измерений струбцина присоединяется к магистраль­ ному заземляющему проводнику (место заземления за­ чищается до металлического блеска). Провод, идущий от струбцины, присоединяют к одному из зажимов Rx прибора при помощи медного проводника сечением 1,5 мм2 и длиной 3 м или сечением 2,5—4 мм2 и дли­ ной 5—8 м. Далее корректором устанавливают стрелку на нуль, нажимают кнопку и рукояткой «Установка оо» ставят стрелку на отметку оо.

После настройки прибора свободный конец провод­ ника щупа присоединяют ко второму зажиму Rx и, кос­ нувшись острием щупа, зачищенного до металлическо­ го блеска, места корпуса заземленного объекта (элект-

•196

родшігателя, магнитного пускателя и т. п.), убеждают­ ся в отсутствии на нем напряжения. Кнопку нажимать не следует, чтобы не вывести прибор пз строя при на­ личии напряжения на корпусе потребителя. При отсут­ ствии напряжения на корпусе потребителя стрелка не будет отклоняться. При наличии напряжения прибор ио следует оставлять включенным более 30 с.

§ 2

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗЕМЛИ ПО МЕТОДУ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕТРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ (ВЭЗ)

Методы измерения удельного электрического со­ противления земли, рассмотренные выше, а также рас­ четы сопротивлений заземляющих устройств основыва­ лись на допущении, что сопротивление не изменяется по глубине, а структура земли по электрическому удель­ ному сопротивлению однородна.

Вдействительности удельное сопротивление земли на глубине неоднородно. Поэтому рассмотренные ме­ тоды измерения часто приводят к значительным рас­ хождениям между действительными и расчетными зна­ чениями удельного электрического сопротивления земйи, завышая последние, а это приводит к излиш­ ним материальным затратам на сооружение заземляю­ щих устройств.

Внастоящее время метод ВЭЗ, разработанный геофизпкамп, широко используется при проведении изыс­ кательских работ для проектирования ВЛ, электро­ станций и подстанций *. Данные изысканий, например

трассы ВЛ, позволяют определить глубину залегания грунта, обладающего хорошей проводимостью. Распо­ лагая заземлители в таком грунте, можно снизить рас­ ход металла в несколько раз. Выяснено, что хорошо проводящие слои земли часто располагаются под по­ верхностным слоем песка на глубине 5—10 м и более.

На практике широко распространена четырехэлект­ родная симметричная схема измерения удельного электрического сопротивления грунта.

* Большая работа по практическому использованию метода ВЭЗ проведена под руководством доктора технических наук А. И. Якобса.

197

Различают два вида четырехэлектродных	схем
(рис. 58, 59) для измерения р по методу ВЭЗ:	схема
ІІІлюмберже н схема Беннера.
MC- 0 8

Рис. 58. Четырехэлектродная схема измерения удельного элек­ трического сопротивления земли по методу ВЭЗ (схема ШлюмСіерже).

MC-08

Рис. 59. Четырехэлектродная схема измерения удельного элек­ трического сопротивления земли по методу ВЭЗ (схема Беннера).

По схеме ІІІлюмберже измерение кажущегося удельного сопротивления грунта производится при сим­ метричном (относительно точки «О») раздвигании только внешних электродов А и В, соблюдая условие:

... ,	A B	X
M N	- g - , плп	d = — i
	О	о

где: MN — расстояние между потенциальными элект­ родами;

198

AB — расстояние	между токовыми	электродами;
к — расстояние	от центра расстановки электро­
дов О (ось	симметрии) до	электродов А
или В.

Глубина заложения электродов В должна состав­ лять не более

Электроды AB и MN располагаются на одной пря­ мой симметрично точке О.

Схема Шлюмберже позволяет более точно произво­ дить измерения кажущегося значения удельного элект­ рического сопротивления грунта, при этом нужно раз­ носить только внешние электроды А и В.

В схеме Вейнера для каждого последующего изме­ рения кажущегося удельного электрического сопротив­ ления грунта разносятся все четыре электрода так, чтобы центр симметрии О был неподвижен относи­ тельно электродов. Электроды всегда располагаются на поверхности земли по прямой линии на равных друг от друга расстояниях а. Электроды должны заглуб­ ляться не более чем на */з о,-

Для измерения кажущегося удельного сопротивле­ ния грунта по методу ВЭЗ можно использовать изме­ ритель заземления типа МС-08 (МС-07). Перемычки с зажимов прибора снимают, и прибор включается по схеме Шлюмберже или Венпера.

Значение кажущегося удельного электрического сопротивления по схеме Шлюмберже определится по формуле:

а по схеме Веннера:

р = 2л/?в,
где: R — показание измерителя	заземления	МС-08
(МС-07), Ом;	будет'иметь	размер­
к, d, а — расстояния, м, тогда р

ность Ом • м.

Измерение прибором МС-08 (МС-07) производят в такой последовательности: расстанавливают электроды

199