Вимірювання опору заземлення: методи, прилади і протокол
Зміст
- Що саме вимірюють і чому не мультиметром
- Методи вимірювання
- Метод падіння потенціалу, трипровідна схема
- Чотирипровідна схема
- Перевірка правильності за трьома точками
- Селективний метод
- Кліщовий метод без електродів
- Двоточковий спрощений метод
- Пастка системи TN-C-S: що покаже прилад без від'єднання
- Які значення вважати нормою
- Покроковий порядок для приватного будинку
- Хто вимірює і що має бути в протоколі
- Як часто вимірювати
- Що робити з результатом
- Безпека і коли кликати майстра
- Поширені питання
Опір заземлення вимірюють спеціальним вимірювачем, а не мультиметром. Для приватного будинку з одним контуром основний спосіб — метод падіння потенціалу: у ґрунт на відстані кількох десятків метрів забивають два допоміжні електроди, прилад пропускає струм через контур і показує опір в омах. Трипровідна схема простіша, чотирипровідна прибирає опір вимірювальних проводів. Кліщі без електродів підходять лише там, де є кілька паралельних заземлень, — на одиночному контурі вони не дають достовірного результату. Вимірює електролабораторія, результат оформлює протоколом і порівнює з вимогою для вашої системи: для повторного заземлення на вводі в TN-C-S — не більше 30 Ом, для TT — щоб добуток опору на струм спрацювання ПЗВ не перевищував 50 В.

Коротко:
- Мультиметр опір заземлювача не виміряє: потрібен вимірювач опору заземлення з допоміжними електродами або кліщовий тестер.
- Основний метод для будинку — падіння потенціалу (трипровідна або чотирипровідна схема), потенціальний електрод на 61,8 % відстані до струмового.
- Кліщовий метод без електродів не працює на одиночному заземлювачі, а в TN-C-S без від'єднання контуру прилад покаже опір усіх заземлень лінії разом.
- Норма залежить від системи: TN-C-S — повторне заземлення на вводі до 30 Ом; TT — RA × IΔn ≤ 50 В.
- Вимірюють після монтажу і ремонтів контуру, а надалі — періодично, краще в найсухіший або найхолодніший сезон.
Що саме вимірюють і чому не мультиметром
Заземлювач — це металеві електроди в ґрунті. Струм, що стікає з них, розходиться в землі на кілька метрів навколо, і основну частину опору становить саме ця зона ґрунту, а не метал. Тому опір заземлення залежить від вологості, температури і складу ґрунту, а результат одного й того самого контуру в дощову осінь і в посушливий серпень може відрізнятися в рази.
Мультиметр вимірює опір між двома своїми щупами, пропускаючи малий постійний струм. Між контуром і «землею» немає другої точки, до якої можна прикласти щуп, а постійний струм у ґрунті викликає поляризацію електродів. Тому для заземлення використовують прилади, які:
- подають у ґрунт змінний струм частотою, відмінною від 50 Гц, щоб не заважали блукаючі струми мережі;
- вимірюють падіння напруги окремим потенціальним електродом;
- самі відфільтровують перешкоди і показують опір.
Як влаштувати сам контур і з яких матеріалів його робити, ми розповідали в статті про контур заземлення приватного будинку. Тут — про те, як перевірити, що він справді працює.
Методи вимірювання
Метод падіння потенціалу, трипровідна схема
Класичний спосіб. Прилад має три клеми:
- E — до заземлювача, який вимірюють;
- H (C2) — до струмового електрода, забитого далеко від контуру;
- S (P2) — до потенціального електрода між ними.
Прилад пропускає струм між контуром і струмовим електродом і вимірює напругу між контуром і потенціальним електродом. Опір — це відношення напруги до струму. Щоб результат був правильним, потенціальний електрод має стояти поза зонами розтікання і контуру, і струмового електрода. Теорія дає точку на 61,8 % відстані від центру заземлювача до струмового електрода, звідси назва «правило 62 %».
Особливість трипровідної схеми: у результат входить опір проводу від приладу до контуру. Якщо провід довгий, його опір вимірюють окремо і віднімають, або переходять на чотирипровідну схему.
Чотирипровідна схема
До контуру йдуть два окремі проводи: струмовий і потенціальний. Тоді опір вимірювальних проводів і перехідний опір затискача в результат не потрапляють. Для малих значень опору, кілька омів і менше, чотирипровідна схема точніша.
Перевірка правильності за трьома точками
Інструкція до вимірювача Megger DET2/3 для чотирипровідної схеми пропонує такий порядок:
- Струмовий електрод забивають на 30–50 м від заземлювача.
- Потенціальний — посередині між ними.
- Роблять вимір, потім переставляють потенціальний електрод на 3 м далі від контуру і ще раз, потім на 3 м ближче від початкового положення.
- Якщо три результати близькі, їх середнє вважають опором заземлювача. Якщо показання ростуть, струмовий електрод треба віднести далі.
Відстані — рекомендація, а не закон. Megger у своїй методичці прямо пише: якщо місця мало, працюйте на тій відстані, яка є, але перевіряйте, чи вийшли показання на «плато». Електроди й контур мають стояти на одній прямій, а вимірювальні проводи не варто прокладати поруч один з одним.

Селективний метод
Поєднує електроди й кліщі. Допоміжні електроди забивають так само, а кліщі охоплюють провідник саме того заземлювача, який цікавить. Прилад рахує лише струм, що пройшов через цей провідник. Перевага — заземлювач не треба від'єднувати від будинку, а отже, не треба знеструмлювати установку.
Кліщовий метод без електродів
Кліщовий тестер (наприклад, Chauvin Arnoux серії C.A 641x) наводить у провіднику напругу і вимірює струм, що тече по замкненому контуру «заземлювач — земля — інші заземлювачі — провідник». Електроди не потрібні, від'єднувати нічого не треба, вимір займає хвилину.

Але цей метод працює лише тоді, коли в системі є кілька паралельних заземлень: ланцюг опор лінії з повторними заземленнями, система блискавкозахисту з кількома спусками. Fluke у документації до своїх тестерів прямо пише, що для заземлення з одним шляхом, як у багатьох житлових будинках, безелектродний метод не дає прийнятного результату і потрібен метод падіння потенціалу.

Двоточковий спрощений метод
Опір вимірюють між контуром і іншим, свідомо добрим заземленням, наприклад металевим водопроводом великої довжини. Прилад показує суму двох опорів, і точність тут низька: результат придатний лише для грубої оцінки, коли забити електроди ніде.
| Метод | Що потрібно | Чи треба від'єднувати контур | Де підходить |
|---|---|---|---|
| Падіння потенціалу, 3 проводи | Прилад, 2 електроди, 30–50 м місця | Так | Приватний будинок, одиночний контур |
| Падіння потенціалу, 4 проводи | Те саме, окремий провід до контуру | Так | Малий опір, точні вимірювання |
| Селективний | Прилад, 2 електроди, кліщі | Ні | Контур, який не можна відключити |
| Кліщовий без електродів | Кліщовий тестер | Ні | Лише кілька паралельних заземлень |
| Двоточковий | Прилад і відоме добре заземлення | Так | Груба оцінка в тісній забудові |
Пастка системи TN-C-S: що покаже прилад без від'єднання
У більшості будинків, підключених від повітряної лінії, система TN-C-S: PEN лінії розділяється на вводі, а контур будинку є повторним заземленням. Через PEN контур з'єднаний з усіма іншими заземленнями лінії й заземленням трансформатора.
Якщо виміряти опір контуру, не від'єднавши його від шини, прилад покаже опір паралельно з'єднаних заземлень усієї лінії. Цифра вийде гарною, але до вашого контуру вона стосунку не має: обірвався PEN на лінії — і будинок лишається тільки зі своїм заземлювачем. Тому для оцінки власного контуру:
- або від'єднують провідник від контуру до головної заземлювальної шини (ГЗШ) на час вимірювання — лише при знеструмленій установці, і потім обов'язково підключають назад;
- або застосовують селективний метод з кліщами на провіднику контуру.
Від'єднувати заземлювальний провідник під напругою небезпечно: якщо в цей момент в установці є пошкодження ізоляції, на корпусах з'явиться напруга.
Які значення вважати нормою
ПУЕ вимагає, щоб нормований опір забезпечувався в будь-яку пору року (п. 1.7.60). На практиці це означає: вимірюють у період найменшої провідності ґрунту — посушливе літо або промерзлий ґрунт узимку, а якщо вимір зроблено після дощів, роблять поправку або повторюють його в інший сезон.
| Ситуація | Вимога | Звідки |
|---|---|---|
| Повторне заземлення на вводі від повітряної лінії, TN-C-S | не більше 30 Ом | ПУЕ, п. 1.7.94 |
| Кожне повторне заземлення PEN лінії 380 В | не більше 30 Ом | ПУЕ, п. 1.7.95 |
| Ґрунт з питомим опором понад 100 Ом·м | значення можна збільшити в 0,01·ρ разів, не більше ніж у 10 | ПУЕ, п. 1.7.96 |
| Власний заземлювач у системі TT | RA × IΔn ≤ 50 В | ДСТУ HD 60364-4-41, п. 411.5.3 |
| Коло між заземленим обладнанням і заземлювачем | без обривів, не більше 0,1 Ом | ПТЕЕП, дод. 1, табл. 27, п. 5 |
Цифра «4 Ом», яку часто називають нормою для будинку, у ПУЕ стосується нейтралі трансформатора, а не приватного контуру. Детальний розбір норм є в статті про контур заземлення, посилання на яку ми давали вище.
Для системи TT умова з ПЗВ виглядає так: при ПЗВ на 30 мА опір заземлювача теоретично може бути до 50 / 0,03 ≈ 1667 Ом. Але це межа, а не мета: ґрунт сохне і мерзне, з'єднання окислюються, і контур з кількома сотнями омів не має запасу. Тому навіть у TT контур роблять із розрахунком на десятки омів, а ПЗВ перевіряють регулярно. Про типи ПЗВ і їх вибір — у статті ПЗВ: що це, як працює і як вибрати.
Покроковий порядок для приватного будинку
- Підготовка. Знайти точку, де провідник від контуру підходить до ГЗШ або до шини PE щитка. Визначити, куди можна відійти по прямій на 30–50 м від контуру: город, двір, узбіччя. Уздовж цієї лінії не повинно бути підземних металевих труб і кабелів.
- Знеструмлення. Якщо вимір робиться з від'єднанням контуру, вимикають ввідний апарат, переконуються у відсутності напруги і лише потім від'єднують провідник від шини. ПУЕ вимагає, щоб це з'єднання знімалося тільки інструментом.
- Електроди. Струмовий електрод забивають на 30–50 м, потенціальний — на 61,8 % цієї відстані. Електроди забивають на глибину, вказану в інструкції приладу, у вологий ґрунт; у сухий ґрунт навколо них можна підлити воду, щоб зменшити перехідний опір самого електрода (на результат вимірювання контуру це не впливає).
- Підключення. Клему E — до контуру, H — до струмового, S — до потенціального електрода. Для чотирипровідної схеми окремий провід ES — теж до контуру.
- Вимір. Прилад сам перевіряє рівень перешкод і опір допоміжних електродів. Роблять три виміри з переміщенням потенціального електрода і порівнюють результати.
- Повернення. Підключити провідник контуру до шини, затягнути з'єднання, увімкнути ввідний апарат.
- Додаткова перевірка. Перевірити безперервність захисного провідника від шини до розеток і корпусів обладнання. Про перевірку розеток читайте в статті як підключити розетку із заземленням.
Хто вимірює і що має бути в протоколі
Офіційний вимір, з яким можна працювати далі, роблять електровимірювальні лабораторії з повіреними приладами. Результат оформлюють протоколом. У ньому мають бути:
- адреса і назва об'єкта, дата вимірювання, погода і стан ґрунту (сухий, вологий, промерзлий);
- тип і номер приладу, дата його повірки або калібрування;
- метод і схема (відстані до електродів);
- виміряне значення, нормоване значення з посиланням на документ і висновок «відповідає» чи «не відповідає»;
- результати перевірки кола між заземленим обладнанням і заземлювачем;
- підписи виконавців.
Протокол зберігають разом зі схемою щитка: його запитують при прийманні електроустановки, а наступні вимірювання порівнюють саме з ним. Зростання опору від виміру до виміру — сигнал, що контур корозує або з'єднання послабилося.
Як часто вимірювати
ПТЕЕП (додаток 1, табл. 25, п. 3.3) для заземлювальних пристроїв електроустановок, крім повітряних ліній, вимагає вимірювань після монтажу, переобладнання і ремонтів, а надалі — не рідше ніж один раз на 12 років, а в умовах підвищеної небезпеки (ліфти, пральні, лазні тощо) — щороку. Перевірку кола між заземленими елементами виконують раз на рік. Ці правила написані для споживачів, що мають персонал і обслуговуючі організації, але для приватного будинку вони теж добрий орієнтир.
Позачергово вимір варто зробити:
- після будь-яких земляних робіт поруч із контуром, просідання чи розмивання ґрунту;
- якщо почали «бити» струмом корпуси приладів або ПЗВ спрацьовує без видимої причини;
- перед підключенням генератора чи сонячної електростанції — щоб знати, на що спирається їхній захист;
- після посушливого літа, якщо попередній вимір був близький до межі.
Що робити з результатом
| Результат | Можлива причина | Що робити |
|---|---|---|
| Опір у нормі з запасом | Контур у порядку | Зберегти протокол, повторити вимір за графіком |
| Опір вищий за норму | Мало електродів, сухий або кам'янистий ґрунт | Додати вертикальні електроди або модульний глибинний заземлювач, перевірити питомий опір ґрунту |
| Опір різко зріс порівняно з минулим виміром | Корозія, обрив штаби, послаблене з'єднання | Розкопати місця з'єднань, перевірити зварні шви і болтові з'єднання |
| Показання не стабілізуються | Струмовий електрод заблизько, підземні комунікації | Відійти далі або змінити напрям |
| Опір у TN-C-S підозріло малий | Контур не від'єднано, прилад бачить усі заземлення лінії | Повторити з від'єднанням або селективним методом |
| Коло «корпус — шина» понад 0,1 Ом | Поганий контакт, тонкий провідник, окислення | Перетягнути з'єднання, замінити провідник |

Шаруватий ґрунт — ще одна причина, чому реальний опір відрізняється від розрахованого за таблицями. Якщо верхній шар піщаний і сухий, а на глибині кількох метрів волога глина, глибинний заземлювач дає набагато кращий результат, ніж кілька коротких електродів. Питомий опір ґрунту при проєктуванні міряють окремо, чотирма електродами в лінію (метод Веннера), — це завдання для лабораторії ще до того, як контур закопали.
Безпека і коли кликати майстра
Самостійно власник може лише оглянути видимі з'єднання і перевірити ПЗВ кнопкою «Тест». Від'єднувати заземлювальний провідник, працювати в щитку і на вводі — робота для електрика з допуском. Ділянка до лічильника часто опломбована оператором системи розподілу, і самовільні роботи там заборонені.
Небезпечні ситуації, коли вимір треба робити негайно і силами фахівців: корпус пральної машини або котла «щипає», на трубах відчувається напруга, після грози вийшла з ладу техніка. Якщо будинок живиться від повітряної лінії, а на розетках напруга скаче, перевірте реле напруги і схему розділення PEN. Порядок апаратів і шин у щитку ми розбирали в статті про збирання електрощитка.
Ціни: автоматичні вимикачі
Індекс цін Трибуни 524 ₴ ≈ 11,5 $
| # | Модель | Ціна, ₴ | від, $ | 30 дн. | Магазинів | Індекс | Оцінка читачів |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E.NEXT e.mcb.stand.45.2.B63 (s001023) Найкраща ціна · 10.11 | 179–184 | 3,9 | 3 | 72 | |||
| Chint NB1-63 2P 6kA C 16A 179658 | 391–419 | 8,6 | 3 | 59 | |||
| Hager SFT132 I-0-II 1P 32А/230В 1мод | 488–609 | 10,8 | 4 | 57 | |||
| 4 | Schneider Electric Resi9 40 А, 1P, кривая С, 6кА (R9F12140) | 244–305 | 5,4 | 12 | 56 | ||
| 5 | Hager 2P 6kA C-20A 2M (MCN220) | 403–663 | 8,9 | 16 | 47 | ||
| 6 | Schneider Electric Acti9 iC60N 3P 40A C (A9F79340) | 598–1 683 | 13,2 | 9 | 42 | ||
| 7 | Hager SFT140 I-0-II 1P 40А/230В 1мод | 560–735 | 12,3 | 6 | 42 | ||
| 8 | Schneider Electric Resi9 63 А, 2P, кривая С, 6кА (R9F12263) | 629–877 | 13,9 | 8 | 37 | ||
| 9 | Schneider Electric Resi9 40A 4P кривая С 6кА (R9F12440) | 1 110–1 388 | 24,4 | 4 | 33 | ||
| 10 | Schneider Electric Resi9 16А 30 мА 1P+N 6кA кривая С тип АС (R9D25616) | 1 510–1 887 | 33,3 | 10 | 32 |
Поширені питання
Чи можна виміряти опір заземлення мультиметром між фазою і контуром?
Ні. Такий спосіб небезпечний і нічого не вимірює: мультиметр у режимі омів не можна підключати до кола під напругою, а напруга між фазою і заземленням не говорить про опір контуру. Для оцінки потрібен вимірювач опору заземлення.
Чому лабораторія забиває електроди так далеко від будинку?
Кожен електрод має свою зону розтікання струму в ґрунті. Якщо поставити електроди близько, ці зони перекриються, і прилад покаже заниження або завищення. Відстань у 30–50 м дає змогу розвести зони і отримати «плато» показань.
Взимку опір вийшов меншим, ніж улітку. Який результат правильний?
Обидва правильні для свого сезону. Норма має виконуватися в будь-яку пору року, тому орієнтуйтеся на гірший результат — сухого літа або промерзлого ґрунту.
Чи вистачить вимірювання кліщами, яке зробили за хвилину?
Для одиночного контуру приватного будинку — ні. Кліщі показують опір замкненого кола через інші заземлення, і на одному заземлювачі без паралельних шляхів результат недостовірний.
Чи потрібно міряти заземлення, якщо в будинку стоять ПЗВ?
Так. ПЗВ спрацьовує, коли струм витоку йде в землю, а в системі TT саме опір заземлювача визначає, яка напруга з'явиться на корпусі до спрацювання. ПЗВ не замінює заземлення, а працює разом з ним.