Осмотр, проверка и испытание заземляющих устройств

Заземляющие устройства представляют собой токоотводящие конструкции, которые обеспечивают через металлический проводник соединение с землей. Заземление работает следующим образом: через проводник, имеющий слабое сопротивление, проходит электрический ток, создавая потенциалы. С удалением от заземлителя потенциал стремится к нулю. Сопротивление, которое оказывает току грунт, называется «сопротивлением растеканию». В практике сопротивление растеканию относят не к грунту, а к заземлителю и применяют сокращенный условный термин «сопротивление заземлителя». Зимой, когда земля промерзает, и летом, когда грунт пересушен, индуктивное сопротивление максимально при неизменном активном сопротивлении (сопротивление заземлителя). Если заземляющее устройство потеряло контакт с землей, оно будет находиться под напряжением и представлять опасность. Точно так же опасно, если значение сопротивления заземлителя не соответствует нормируемым величинам, если имеются коррозия и обрывы в заземлителе, наблюдается изменение кривой разницы потенциалов. Чтобы заземляющее устройство работало качественно, требуется регулярно проводить его осмотр, проверку и испытания, измерения.

Заземляющие устройства: осмотр состояния

Заземляющие устройства ( далее-ЗУ) проверяются, в первую очередь, визуально. Точками внимания являются:

контакты с оборудованием;
контактное соединение с землей;
крепления проводников;
оценка воздействия на проводники внешней среды;
степень коррозии;
наличие или отсутствие нагрева.

Вместе с внешним осмотром заземлителей проводится, как правило, и визуальная проверка всего электрооборудования.

При осмотре состояния важно обращать внимание на то, в каких условиях и как долго работают ЗУ. Так, например, постоянное нахождение на открытом воздухе, в условиях повышенной влажности и осадков (в том числе – снега, который создает при налипании сильное давление, растягивающее тросы, что в свою очередь изменяет потенциалы), приводит к тому, что при внешней стабильности заземляющее устройство находится в практически нерабочем состоянии. Иногда этот факт маскирует декоративно-защитное покрытие, а также скрывают – при неудобстве доступа для осмотра – детали оборудования, зданий и сооружений. Заземляющие устройства с повреждениями являются нерабочими и подлежат ремонту (восстановлению) или замене.

Заземляющие устройства: проверка

Проверка заземляющих устройств происходит после осмотра – сначала проверяются те узлы, которые вызывают сомнение. Так, на прочность проверяются стяжки и крепления, затягиваются ослабленные соединения болтов, производится окраска частей, пострадавших от воздействий внешней среды. Это так называемый косметический ремонт. Его нужно проводить регулярно, и вполне возможно осуществлять силами работников электрохозяйства самого предприятия.

Существует и капитальный ремонт. Во время капитального ремонта изготавливаются новые электроды заземляющих устройств, а также заземляющие проводники, проводится замена проржавевших и пришедших в негодность креплений, а также проводится ряд других мероприятий, касающихся обслуживания заземляющих устройств. К этому относится составление и корректировка графика осмотра и проверки ЗУ, планирование и обучение согласно плану специалистов, отвечающих за электрооборудование, проверка знаний техники безопасности и методик у персонала.

В силу того, что сопротивление самих проводников, а главное – грунта, меняется в зависимости от времени года, температуры и влажности, проверку заземляющих устройств проводят в несколько этапов. Первый – при нормальной влажности, среднегодовой температуре. Второй – при экстремальной влажности. Третий – при максимальном сопротивлении грунта (зимой или в разгар летней засухи). Как правило, выясняется, что при промерзании или высыхании земли сопротивление грунта оказывается высоким, что приводит, фактически, к неработоспособности в нормальном режиме системы заземления. Если требуется снизить сопротивление заземления до нормальных показателей, можно использовать дополнительные электроды или установить новый заземляющий контур. Чтобы оценить состояние ЗУ, также требуется производить вскрытие грунта в местах заземления и измерение параметров самого ЗУ. Нормативный документ, определяющий последовательность операций и нормируемые величины ЗУ в эксплуатации : «Методические указания по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок» - РД 153-34.0-20.525-00

Монтаж нового заземляющего устройства

В осмотр, проверку и испытание заземляющих устройств входит также исследование документации в том числе и скрытых работ: актов монтажа, протоколов измерений, исполнительных чертежей и иной технической документации. В них должны быть указаны расположение, конфигурация и потенциалы всех заземляющих устройств и элементов молниезащиты. В случае необходимости переделки или изменения заземляющего устройства, либо установки нового, необходимо произвести перерасчет совместной работы сети ЗУ во избежание конфликтов между устройствами. Новое заземляющее устройство требуется устанавливать не только для снижения регулярного высокого сопротивления: по расчетам экспертов, за каждые 10 лет стальные конструкции теряют в грунте до 2,5 мм толщины, следовательно, если заземлитель изготовлен из полосовой стали толщиной в 5 мм, то очевидно, что коррозия будет составлять более 50%, и электрод потребует замены. Однако не требуется ждать все 10 лет – при потере половины полезной массы, электрод уже считается нерабочим. В целом, расчет сроков замены заземляющих устройств довольно легко сделать – по толщине элемента и коэффициенту коррозии. Так, для стали срок замены будет составлять число лет, тождественное толщине полосы. При толщине в 8 мм, замена должна произойти через 8 лет, 4 мм – 4 года, 5 мм – 5 лет. Это – рекомендуемые сроки, хотя заземлители могут работать и дольше, теряя каждый год определенный процент эффективности, что повышает опасность отсутствия эффективности заземления при аварийной ситуации . В приведенном примере мы использовали полосовую сталь, но аналогично можно рассчитать старение угловой стали, стали круглого сечения или труб.

Чтобы точно выяснить, надо ли менять заземлители, достаточно измерить объем коррозии элементов заземляющего устройства и воспользоваться рекомендациями Нормативнного документа. Если от составляет 50% и больше – замену рекомендуется произвести незамедлительно. Согласно рекомендациям специалистов, «осмотры с выборочным вскрытием грунта в местах, наиболее подверженных коррозии, а также вблизи мест заземления нейтралей силовых трансформаторов, присоединений разрядников и ограничителей перенапряжений должны производиться в соответствии с графиком планово-профилактических работ (далее— ППР), но не реже одного раза в 12 лет. Величина участка заземляющего устройства, подвергающегося выборочному вскрытию грунта (кроме ВЛ в населенной местности), определяется решением технического руководителя потребителя на основе требований НД».

Заземляющие устройства: испытания

Важным моментом завершения работ по замене и мониторингу заземляющих устройств является его испытание. Проводить его можно только после завершения капитального или текущего ремонта. Отметим, что алгоритмы в обеих случаях различны: после текущего ремонта с помощью приборов или средств измерений для измерения сопротивления или параметров заземления типа МС-08, Ф4103 или их аналогов производится измерение непрерывности цепи. После капитального ремонта, помимо указанного выше, замеряется:

успешность расплавления плавкой вставки предохранителя (методом создания искусственного замыкания);
измерение сопротивления петли «фаза-нуль» с глухим заземлением нейтрали;
проверка пробивных предохранителей;
замер искровых промежутков.

При испытании заземляющих устройств требуется плавное поднятие напряжения, для чего используются реостаты, установленные в цепи трансформатора. При этом подавать напряжение нужно, предварительно проведя проверку состояния и сопротивления изоляции линии, и если она оказывается в ненадлежащем состоянии, то до испытания заземляющих устройств требуется эти дефекты устранить.

Осуществить весь комплекс указанных мер самостоятельно без привлечения специалистов электроизмерительной лаборатории практически невозможно, поскольку требуется работа и с документацией, и непосредственно с оборудованием: с учетом множества условий и ограничений по работе оборудования, проведением многократных замеров. Поэтому необходимо привлекать для работ по оценке состояния заземляющих устройств и параметров молниезащиты квалифицированных специалистов электролаборатории, имеющих опыт данных работ и разрешительные документы для их выплолнения.