Сопротивление заземления: метод двух клещей и трёхпроводная схема

Заземляющее устройство — это часть системы электробезопасности здания. Оно соединяет открытые проводящие части электрооборудования, главную заземляющую шину, защитные проводники и заземлители в грунте. При повреждении изоляции такая система помогает снизить опасное напряжение на корпусах оборудования и обеспечить работу защитных аппаратов, автоматических выключателей или УЗО. По нашему опыту в ЭлектроЗамер, оценить состояние заземления можно только измерениями: внешне исправный контур может не отвечать норме.

Важно понимать: заземление не делает электрический удар «безопасным» и не гарантирует отсутствие последствий при аварии или ударе молнии. Его задача, снизить риск поражения людей током, повреждения оборудования и распространения аварийного режима. Если параметры заземляющего устройства не соответствуют требованиям для конкретной системы, возрастает риск опасного напряжения прикосновения и некорректной работы защитных мер. Поэтому состояние заземляющего устройства нужно периодически проверять измерениями, а не оценивать только визуально.

В этой статье разберём, как меряется сопротивление заземления, в чём суть метода двух клещей и трёхпроводной схемы, какие нормы и как читать протокол. Материал готовила редакция ЭлектроЗамер — действующей электролаборатории, проверившей более 5000 коммерческих объектов в Москве и Подмосковье с 2007 года.

Что такое заземляющее устройство

Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из двух главных частей: заземлителей (металлических электродов, забитых в грунт) и заземляющих проводников (магистральных шин и кабелей, соединяющих заземлители с электроустановкой). К заземляющему устройству через главную заземляющую шину и защитные проводники присоединяются открытые проводящие части электрооборудования, сторонние проводящие части и элементы системы уравнивания потенциалов. В отдельных случаях с ним связаны повторные заземления PEN/PE-проводников, заземлители молниезащиты, технологические заземления и нейтраль источника питания, но состав зависит от системы заземления и проекта.

Сопротивление заземляющего устройства — это сопротивление, которое встречает ток, идущий с заземлителей в землю. Чем оно меньше, тем эффективнее ЗУ работает. На сопротивление влияют площадь и глубина заземлителей, тип грунта, сезон (влажная или промёрзшая земля), состояние контактных соединений между заземлителем и заземляющим проводником.

Метод двух клещей

Это один из самых удобных методов на действующих объектах. Прибор измеряет двумя токовыми клещами: бывают модели с двумя клещами в одном корпусе, бывают отдельные клещи или адаптеры в комплекте. Главное достоинство: обычно не нужно отключать заземляющий проводник от защищаемых корпусов и не нужно бить дополнительные электроды в землю.

Базовая логика метода.

1. Подбор точки. Инженер находит участок заземляющего проводника, на котором можно охватить клещами весь магистральный путь.
2. Подача тока. Одни клещи индуцируют контролируемый ток в цепи заземления.
3. Замер. Другие клещи фиксируют, как этот ток распределяется по параллельным путям заземления.
4. Расчёт. Прибор рассчитывает сопротивление в проверяемой цепи через систему заземления. Результат представителен, если параллельных заземлителей достаточно и связи между ними в порядке.
5. Запись. Адрес точки, тип объекта, измеренное значение, температура грунта.

Метод двух клещей хорош тем, что не требует длительного отключения объекта и применяется даже на работающих установках. Минус: точность зависит от количества параллельных путей и от условий подключения. Важное ограничение: метод двух клещей работает только при наличии параллельных заземлителей (замкнутого токового контура) — для одиночного изолированного заземлителя он неприменим, и тогда применяют трёхпроводную схему со штырями. На некоторых сложных объектах метод дополняется или заменяется трёхпроводной схемой.

Трёхпроводная схема (метод вспомогательных электродов)

Это классический метод измерения сопротивления заземлителя с применением вспомогательных электродов. Он хорошо подходит для приёмки и проверки автономных заземлителей (молниезащита, отдельный контур), если есть доступ к грунту и можно правильно расположить токовый и потенциальный электроды вне зоны влияния испытуемого заземлителя. Точность зависит от расстояний до электродов, однородности грунта и отсутствия подземных коммуникаций.

Что нужно для замера.

1. Два вспомогательных электрода. Один — для подачи тока (токовый), второй — для измерения напряжения (потенциальный).
2. Подключение. Электроды забиваются в грунт на определённых расстояниях от испытуемого заземлителя. Расстояния выбираются так, чтобы зоны влияния не пересекались.
3. Подача тока. Прибор подаёт переменный ток от испытуемого заземлителя к токовому электроду через грунт.
4. Измерение напряжения. Потенциальный электрод регистрирует падение напряжения между испытуемым заземлителем и удалённой нейтральной зоной.
5. Расчёт сопротивления. По закону Ома прибор показывает сопротивление испытуемого заземлителя.

Метод требует доступа к открытому грунту, что не всегда возможно в плотной застройке. Поэтому в коммерческой недвижимости чаще встречается комбинация двух методов: трёхпроводная схема при первичной приёмке, метод двух клещей при последующих эксплуатационных проверках.

Нормативные пороги

Норму сопротивления нельзя выбирать «по одной таблице для всех объектов». Нормативная база зависит от задачи: ПУЭ, ГОСТ Р 50571.16-2019, проектная документация, график эксплуатации, нормы по молниезащите. Сначала нужно понять, какое именно заземляющее устройство проверяется: заземление нейтрали источника, повторное заземление PEN/PE-проводника, ЗУ здания, заземлитель молниезащиты, технологическое или отдельное заземление оборудования.

• Значение «не более 2 / 4 / 8 Ом при 660 / 380 / 220 В» по ПУЭ-7 п. 1.7.101 относится к заземляющему устройству, к которому присоединена нейтраль источника питания. Например, 4 Ом для сети 380/220 В, это требование к ЗУ с нейтралью источника, а не автоматическая норма для любого заземлителя здания.
• Для повторного заземления нулевого проводника на вводе в здание есть отдельные нормативы.
• Для молниезащиты действуют отдельные требования и проектные решения. Оценка заземлителя молниезащиты выполняется не по общей норме «4 Ом», а по применяемому нормативу, проекту и типу системы молниезащиты.
• Для медицинских помещений, серверных, ЦОДов и технологического оборудования могут задаваться отдельные требования к заземлению и уравниванию потенциалов. Обычно они берутся из проекта, технического задания и требований производителей оборудования, а не из универсального значения «чем меньше, тем лучше».

В протоколе указывается фактическое сопротивление и нормативный порог под конкретный сценарий, без этой привязки протокол сложно интерпретировать проверяющей стороне или эксплуатации.

Что должно быть в протоколе

В корректном протоколе измерения сопротивления заземления обычно указывают:

• Место измерения и идентификацию точки.
• Метод измерения: трёхпроводная схема, метод двух клещей или иной.
• Тип испытуемого заземляющего устройства: повторное заземление нейтрали, ЗУ здания, молниезащита, отдельный контур.
• Фактическое сопротивление в омах.
• Норматив или критерий оценки с указанием НПА.
• Средство измерений и сведения о поверке (проверяются во ФГИС «Аршин»).
• Дату измерений и условия: состояние грунта (влажный, сухой, мерзлый), сезон, погодные условия, если они влияют на результат.
• Заключение о соответствии или несоответствии в пределах проверенного объёма.

Сезонность важна: летом по сухому грунту сопротивление может быть выше, после дождей — заметно ниже. На объектах с критичной молниезащитой замер делается в сезон ожидаемого «худшего» состояния, чтобы получить запас по безопасности.

Когда замер обычно требуется или целесообразен

Шесть типовых ситуаций.

• При вводе новой электроустановки: подтвердить, что заземляющее устройство смонтировано и подключено корректно.
• После реконструкции или ремонта системы заземления.
• При эксплуатационных испытаниях по утверждённому графику.
• После земляных работ рядом с трассами заземляющих проводников: котлованы и прокладка коммуникаций могут повредить заземлители в грунте.
• После повреждений, аварий, удара молнии или подозрения на нарушение ЗУ.
• При подготовке к проверке, передаче объекта или аудиту технического состояния.

Для нового объекта (ПСИ)

На новой электроустановке замер сопротивления заземления — критичный пункт ПСИ. Если контур смонтирован некачественно (мало заземлителей, плохие сварочные соединения, неправильное подключение), это будет ясно только после замера. При выявленном несоответствии заземляющего устройства требованиям проекта или норм электролаборатория не выдаёт положительный вывод по проверенному объёму до устранения замечаний и повторного измерения: иначе защитные функции остаются «бумажными».

На стадии ПСИ замечания по заземлению, как правило, серьёзные: нужно перерабатывать контур, добавлять заземлители, восстанавливать сварку. Это не быстрая правка, и подрядчику важно знать о проблеме до окончания основных работ. Подробнее про сценарий нового объекта — в материале о приёмо-сдаточных испытаниях.

Для действующего объекта (ЭИ)

На действующих объектах параметры заземляющего устройства со временем могут меняться: из-за коррозии сварочных соединений, повреждений при земляных работах, сезонной влажности грунта, реконструкций и изменения связей с металлическими конструкциями. Плановые замеры в составе ЭИ позволяют увидеть эту динамику и заранее предусмотреть ремонт.

На объектах с молниезащитой регулярная проверка особенно важна. Подробнее про сценарий действующего объекта — в материале о эксплуатационных испытаниях.

Часто бывает, что собственник заказывает замер только основного контура заземления, забывая о повторном заземлении нулевого проводника на вводе и о молниезащите. Для полной картины безопасности здания все эти элементы должны быть в одной программе. Это особенно критично для производственных объектов и складских комплексов с высокими крышами и протяжёнными металлическими конструкциями.

Главное

Сопротивление заземления — фундаментальная характеристика безопасности электроустановки. Замер делается двумя основными методами: двух клещей для оперативного контроля на действующих объектах и трёхпроводной схемой для приёмки и автономных заземлителей при доступе к грунту. В протоколе должны быть тип прибора с поверкой, метод, тип ЗУ, фактическое сопротивление, норматив и условия измерения.

Если у вас новый объект перед сдачей, плановые испытания или вопросы к молниезащите после грозового сезона, пришлите однолинейную схему и краткое описание задачи. В течение часа подготовим программу и коммерческое предложение.

Частые вопросы

Какой метод лучше: двух клещей или трёхпроводная схема?

Они дополняют друг друга. Трёхпроводная схема даёт высокую точность, но требует доступа к открытому грунту и двух вспомогательных электродов. Метод двух клещей быстрее и не требует отключения, но точность зависит от схемы заземления. На большинстве коммерческих объектов используются оба, в зависимости от задачи и условий.

Можно ли замерить заземление без отключения объекта?

Методом двух клещей — да, если схема объекта подходит для этого метода (есть замкнутая цепь через параллельные заземлители). Трёхпроводная схема обычно требует отключения испытуемого заземлителя от защищаемых цепей, что планируется заранее с эксплуатацией.

Что делать, если сопротивление выше нормы?

Сначала фиксируется конкретное значение и точка замера. Дальше анализируются возможные причины: коррозия соединений, повреждённый заземлитель, изменение грунтовых условий. Решение — восстановление контактов, добавление заземлителей или обустройство нового контура. После работ проводится повторный замер.

Как часто проводить замеры заземления?

Периодичность устанавливает ответственный за электрохозяйство в графике технического обслуживания и испытаний с учётом действующих требований, типа объекта, условий эксплуатации, предыдущих результатов и требований принимающей стороны. Для молниезащиты периодичность зависит от категории и принятого норматива: для объектов I и II категории обычно говорят о ежегодной проверке перед грозовым сезоном, для III категории — реже.

Влияет ли сезон на результат?

Да, и сильно. Влажный грунт после дождей даёт более низкое сопротивление, сухой летний и промёрзший зимний — заметно выше. Для объектов с критической молниезащитой замер делается в сезон ожидаемого «худшего» состояния, чтобы получить запас по безопасности.

Что если в зоне измерения нет открытого грунта?

В плотной городской застройке часто так. Если нельзя корректно расставить вспомогательные электроды, основным становится метод двух клещей и проверка контактных соединений между заземлителями и магистральными проводниками. На отдельных контурах молниезащиты добавляются ремонтные люки и колодцы, позволяющие проводить трёхпроводную схему. Но если ЗУ одиночное и изолированное, двухклещевой метод может быть неприменим.