Искусственное заземление

Для устройства заземления требуется надежный заземлитель.

В большинстве случаев от его работоспособности зависят ни много ни мало жизни людей, потому небрежность в данном вопросе недопустима.

Для правильной организации необходимо знать, какими бывают заземлители и все требования к ним предъявляемые.

Что является заземлителем

Заземлитель — конструкция из одного или нескольких металлических токопроводящих элементов (электродов), заглубленная в грунт.

Его задача — обеспечить электрический контакт между заземленным элементом, например, корпусом установки или молниеприемником, и землей, имеющей свойство поглощать электрический заряд. Следовательно, от заземлителя требуется только одно — низкое сопротивление. Его максимально допустимая величина — 30 Ом.

Виды заземлителей

Понятие «сопротивление заземлителя» включает в себя не только резистивность собственно электродов, но и окружающего их грунта.

Если проводимость у последнего низкая, приходится усложнять конструкцию заземлителя.

Есть еще сложности: среда грунта оказывает на электроды корродирующее воздействие, в некоторых случаях металл «вымывается» в результате электролиза.

Все это побуждает разрабатывать самые разные конструкции заземлителей.

Естественные, искусственные заземлители

Естественными заземлителями называют конструкции, у которых отведение электричества в грунт не является основной функцией. Например:

• Фундаменты, сооруженные из железобетона.
• Подземные инженерные сети: трубопроводы, оболочка и броня кабелей.
• Рельсы железной дороги и прочие коммуникации наземной прокладки.

Использование ж/б фундаментов в качестве заземлителей допускается при следующих условиях:

1. Влажность грунта — не менее 3%. В сухой почве бетон обладает высоким сопротивлением.
2. Отсутствует гидроизоляция (битумное покрытие допускается).
3. Монолитная конструкция. Можно использовать и сборные, но для этого необходимо соединить электросваркой арматуру соседних блоков. Также поступают со свайным фундаментом: арматуру свай приваривают к арматуре ростверка.

Применение естественных заземлителей позволяет значительно удешевить устройство заземления.

Если это невозможно, используют заземлители искусственные — специальные конструкции, нацеленные только на обеспечение электроконтакта с высокой проводимостью между заземленным элементом и грунтом.

Искусственный заземлитель, состоящий из нескольких соединенных между собой электродов, называют сложным. Если он смонтирован вокруг объекта, то применяют название «контур заземления».

В основном электроды изготавливают из стали:

• черной (низкоуглеродистой – Ст.0, Ст.3 и пр.);
• нержавеющей;
• черной с покрытием из меди, алюминия или цинка.

Электроды из «черной» стали в расчете на коррозию делают более крупными, но они все равно стоят дешевле нержавеющих или с покрытием. Однако, у них есть важный недостаток: при появлении ржавчины на поверхностном слое его сопротивление возрастает.

Горизонтальные, вертикальные заземлители

Если проводимость поверхностного слоя грунта высока и имеется достаточно свободного места, электроды искусственного заземлителя укладывают горизонтально в неглубоких траншеях. На пахотных землях глубина закладки составляет 1 м, на прочих — 0,5 м.

Достоинство метода: минимальная доля ручного труда.

На каменистых и вечномерзлых грунтах горизонтальная закладка — единственно возможный вариант. Если проводимость поверхностного слоя грунта невысока, что бывает довольно часто, применяют электролитический заземлитель. Это согнутая Г-образно труба с отверстиями в стенке, заполненная минеральной солью.

При растворении солей в грунтовой влаге образуется электролит, что дает двойной эффект:

• повышается проводимость грунта;
• снижается температура замерзания (промерзший грунт обладает высоким сопротивлением).

В засушливый период через выведенную наружу короткую часть в заземлитель наливают воду. В соль добавляют вещества, тормозящие их вымывание весной.

Засыпку периодически обновляют.

В подавляющем большинстве случаев поверхностный грунт обладает рядом недостатков:

• слабая проводимость — из-за низких: плотности и влажности;
• неравномерное растекание тока — из-за низкой и нестабильно распределенной плотности;
• значительное содержание воздуха, способствующего коррозии;
• температурные перепады;
• промерзание.

Плотные и влажные глубинные слои этих недостатков лишены, потому чаще электроды размещают вертикально. Термин «вертикально» условен: проводники могут располагаться под углом до 45 градусов.

Разновидности вертикальных заземлителей

Распространены следующие виды вертикальных заземлителей:

• традиционный;
• модульный;
• гибкий;
• бесконтактный;
• для засушливых регионов.

Традиционный

Самый простой вариант. Отрезки стального проката длиной до 5 м вколачивают в землю кувалдой или специальным электроинструментом.

Для изготовления электродов используются:

• уголок: минимальная толщина полки — 4 мм;
• полоса: минимальная толщина — 4 мм, минимальное сечение — 48 кв. мм;
• труба: минимальная толщина стенки — 3,5 мм;
• прут: минимальный диаметр — 10 мм, оцинкованного — 6 мм.

Минимальное сечение электродов и подводящих шин для заземлителей молниезащиты составляет 160 кв. мм.

Круглые электроды наиболее предпочтительны, поскольку:

• при том же сечении имеют меньшую площадь поверхности, потому меньше ржавеют;
• легче вбиваются в грунт;
• требуют в 1,5 раза меньших затрат стали и обходятся в 1,75 раза дешевле прочих разновидностей.

Модульный (наращиваемый)

Используются круглые стержни, снабженные конструктивными элементами для прочного соединения. По мере погружения в грунт электрод наращивается, что позволяет достигать любой глубины.

Достоинства модульного заземлителя:

1. Высокая эффективность, обусловленная значительной глубиной погружения: чтобы обеспечить сопротивление в 2 Ома достаточно 1-го электрода длиной 12 м, тогда как 3-метровых для этого требуется 15 м и более.
2. Компактность: заземлитель занимает мало места на поверхности участка.
3. Долговечность: модули имеют коррозионноустойчивое медное или цинковое покрытие.

Параметры модулей:

• диаметр: 12 – 25 мм;
• длина: 1,2 – 5 м.

Применяются разные способы соединения секций:

• резьбовыми муфтами;
• резьбовое без муфты (стержни навинчиваются один на другой);
• муфтой без резьбы;
• фрикционный метод: один стержень заклинивается в другом.

При выборе модульного заземлителя внимание обращают на характеристики покрытия:

• толщина;
• адгезия: подразумевается сила сцепления покрытия с основным материалом, препятствующая его соскальзыванию в процессе внедрения в грунт.

Гибкий

Электрод изготовлен в виде тонкостенной трубы из нержавеющей стали (толщина стенки составляет 1 – 2 мм) с находящимся внутри сердечником из полужесткого пластичного материала.

Он хорошо переносит процесс забивания, но при попадании на препятствие в грунте (камень и пр.) изгибается и обходит его. Наконечник делают закругленным, чтобы он лучше соскальзывал с препятствия.

Стандартный диаметр стальной трубы — 15 мм. Диаметр «начинки» из пластичного материала больше, за счет чего она после запрессовывания в трубу удерживает последнюю от смятия.

Другой способ изготовления упругого сердечника — заливка в трубу эпоксидной смолы, какого-нибудь эластомера или полиуретана. При отвердении эти материалы стремятся увеличиться в объеме, чем и обеспечивается требуемый натяг.

Выгоды от использования электродов данного типа:

• возможность обходить твердые включения в грунте;
• уменьшение затрат стали.

Бесконтактный

При конструировании этого заземлителя преследовалась цель исключить контакт металлического электрода со средой грунта, вызывающей электролитическое растворение металла.

Бесконтактный заземлитель сооружается так:

1. В грунте бурят скважину.
2. Вставляют в горловину скважины трубу из гетинакса или иного изолятора, так чтобы она располагалась выше уровня земли.
3. Засыпают в скважину и трубу токопроводящую засыпку.
4. Внедряют в засыпку металлический электрод такой длины, чтобы его нижний конец был выше поверхности земли.
5. Кладут на засыпку тяжелый диск с отверстием для электрода, компенсирующий усадку засыпки и поддерживающий таким образом ее плотность и хороший контакт с электродом.

Для засушливых регионов

В грунте устраивается железобетонная емкость с люком вверху для заполнения водой. К низу емкости подсоединяют сеть из стальных труб с отверстиями в стенках для истечения воды, выполненными с определенным шагом. Эти трубы покрываются материалом, впитывающим влагу, например, бетоном или цементом.

Марку раствора необходимо подобрать так, чтобы добиться оптимальной скорости фильтрации влаги в грунт. Тогда воду в заземлитель придется заливать реже. Подключение заземляемого элемента осуществляется к арматурному каркасу ж/б емкости.

Проверка цепи между заземлителями и заземленными элементами

Контроль заземления включает следующие этапы:

1. Осмотр проводников и соединений на предмет обрыва.
2. Замер переходного сопротивления в разъемных соединениях. Максимально допустимое значение — 0,05 Ом.
3. Проверка наличия цепи специальными приборами.

Существует несколько их разновидностей:

• Ф4104-М1;
• Р.ЗЗЗ;
• Ф4103-М1;
• МКИ-100;
• М1Ш-101;
• МКР- 200;
• М2Р-300.

Приборы отличаются диапазоном показателей, уровнем помехоустойчивости, областью применения, частотой измерительного тока и прочими параметрами.

Проверка электроцепи заземленный объект – заземлитель осуществляется после:

• монтажа;
• реконструкции;
• ремонта.

Для некоторых электроустановок предписывается проверять наличие цепи с определенной периодичностью (точные сроки указаны в нормативных документах).

От правильности выбора и эксплуатации заземлителя зависит безопасность персонала, работающего с электроустановкой. К настоящему моменту разработаны конструкции для любых условий, эффективно работающие даже в грунтах с самой низкой проводимостью.

Источник: proprovoda.ru

Материалы для вертикального заземления

Как показала практика, лучший вертикальный заземлитель — это стальной круглый стержень, который устанавливается в грунт, непосредственно возле защищаемого объекта. Кроме стального прута, допускается использовать в качестве заземлителя медный провод. Но учитывая высокую стоимость этого материала, его не так часто используют в качестве заземляющего проводника. Одного прута не достаточно для обеспечения надёжной защиты от поражения электрическим током, поэтому стержни помещённые на некотором расстоянии друг от друга соединяются с помощью электросварки.

Для того чтобы осуществить соединение стержней между между собой, необходимо приобрести арматуру, которая приваривается к каждому заземлителю из круглой стали, и вводится в дом для подключения к электрическим приборам и устройствам.

Цена стального стержня невелика, а при наличии электросварочного аппарата, все работы можно выполнить самостоятельно. Стоимость расходных материалов при проведении подобных работ, также не будет слишком большой, поэтому заземление, которое выполнено с использование стальных стержней и арматуры, не потребует значительных финансовых вложений.

Расчёт параметров

Прежде чем приступить к выполнению монтажных работ, необходимо осуществить правильный расчёт параметров заземления. Площадь соприкосновения вертикального заземлителя с породой напрямую зависит от сопротивления грунта.

Если осуществляется в северных районах страны, где грунт промерзает на значительную глубину, площадь соприкосновения проводника с грунтом должна быть более значительной, чем на юге, где грунт не промерзает на глубину более 0,5 метра.

При промерзании грунта его сопротивление резко увеличивается, что негативно сказывается на эффективности заземляющего контура. Поэтому, для обеспечения надлежащего уровня электротехнической защиты в условиях вечной мерзлоты, могут применяться монтажные технологии, отличающиеся от общепринятых.

Если земля полностью промёрзла, то необходимо осуществить бурение на значительную глубину, установить металлические электроды и засыпать отверстие ранее удалённым грунтом.

От породы, в которой необходимо осуществить заземление, также зависит площадь соприкосновения грунта с грунтом и удельное сопротивление вещества.

Наибольшее значение сопротивления в скальном и каменистом грунте. Длина вертикального заземлителя, в этом случае, будет максимальной, для того чтобы обеспечить нормальное прохождение электрического тока в породе. В таких условиях монтаж вертикального заземления, является единственным способом осуществить электротехническую защиту объекта. Наиболее оптимальный вариант установки электротехнической защиты в таких условиях — это применение специального вибратора, который позволяет довольно легко осуществить монтаж стержня в скальном или каменистом грунте.

Если осуществляется монтаж заземления в чернозёме и торфе, то для обеспечения нормального заземления, достаточно погружения электрода на глубину 1,5 метра.

Диаметр вертикального заземлителя должен быть не менее 16 мм. Обычно в качестве вертикальных стержней для заземления, используется металлическая арматура диаметром 18 — 20 мм.

Монтаж оборудования

После того, как будет определён тип грунта, где планируется установка заземления, можно приступать к установке стержней.

Прежде чем устанавливать стержни в землю, необходимо снять верхний слой грунта на глубину не менее 0,5 метра. Обычно такая траншея делается по периметру всего здания. Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть не более 5 метров. Количество вертикальных заземлителей несложно подсчитать, если общую длину траншеи разделить на «5». Например, при общей длине траншеи в 50 метров, количество вертикальных заземлителей составит 10 штук.

Для того чтобы осуществить проникновение стержней в грунт на необходимую глубину, можно их вбить с помощью кувалды. Если грунт мягкий, а длина стержней не превышает 3 метров, то монтаж ручным способом не займёт много времени и сил. Для удобства дальнейшего монтажа, необходимо установить вертикальные стержни в траншее таким образом, чтобы они возвышались от дна на высоте 10 — 20 см.

Если грунт достаточно каменист, можно применить отбойным молоток со специальной насадкой для установки вертикальных стержней.

Оригинальным способом монтажа пользуются в том случае, если есть трактор-экскаватор типа «Петушок». Гидравлический привод управления ковшом позволяет с достаточным усилием воздействовать на вертикально поставленный стержень, чтобы последний полностью вошёл даже в каменистый грунт.

После установки всех вертикальных заземлителей их соединяют между собой горизонтально расположенными кусками арматуры.

Диаметр горизонтально расположенных стержней должен составлять не менее 10 см, иначе не будет достигнуто показание сопротивления на необходимом уровне.

Соединить стержни между собой можно стальной лентой. Ширина ленты должна быть не менее 48 мм, а толщина металла — не менее 4 мм. Сварка должна быть выполнена качественно, чтобы в местах соединения металла не образовался процесс коррозии, который может быть значительно усилен токами, проходящими через сварной шов.

Чтобы обеспечить беспрепятственное истечение электрического тока по проводнику следует обеспечить по всему периметру электрического контура, сопротивление вертикальных заземлителей, равное 4 Ом. Если не удаётся добиться данного идеального показателя сопротивления, допустимо отклонение этого значения до 10 Ом, без ухудшения защитных свойств вертикального заземления.

Если сразу после установки электротехнической защиты её вводят в эксплуатацию, то места, где расположены вертикальные стержни, необходимо полить значительным количеством воды. Таким образом удаётся восстановить структуру грунта, который будет максимально эффективно передавать электрический потенциал от металлических стержней земле.

Самостоятельная установка

Вертикальные электроды заземления, можно установить самостоятельно. При установке необходимо знать состав грунта, чтобы определить примерную глубину установки рабочих электродов. Для установки заземления потребуется приобрести сварочный аппарат и необходимое количество электродов для того чтобы сварить вертикальные и горизонтальные заземлители.

Для соединения металлов не рекомендуется использовать различные зажимы и другие резьбовые соединения. Со временем такие места могут значительно ухудшить проводимость участка электрической цепи, что негативно скажется на эффективности заземляющего контура. Если грунт не промерзает в зимнее время на глубину более 0,5 метра, и не является скальным или каменистым, то можно использовать круглый стержень длиной не более 1,5 метров.

При неблагоприятных условиях для установки заземления, глубина размещения стержней должна составлять не менее 3 метров, а расстояние между ними может быть уменьшено до 4 метров. Не рекомендуется далее уменьшать расстояние между электродами, иначе общее сопротивление заземляющей установки может значительно увеличиться, за счёт эффекта экранирования.

Если нет желания заниматься монтажом заземления самостоятельно, то можно обратиться в специализированные фирмы, которые в кратчайшие сроки установят вертикальное заземление на прилегающем к дому участке. Несмотря на то, что такие услуги будут стоить денег, экономия времени может быть значительна. И если этот ресурс, является очень важным, то лучше доверить работу профессионалам.

Что представляет собой искусственный заземлитель?

В большинстве случаев в роли искусственного заземлителя выступает проводник, изготовленный из стали и помещенный в грунт в горизонтальной или вертикальной плоскости. В некоторых случаях используют целую группу подобных проводников, которые соединяют между собой. В таком случае заземлитель получается сложным. Если же электроды образуют контур, то это уже будет заземляющий контур.

Чем отличаются друг от друга вертикальные и горизонтальные заземлители?

Фактически эти понятия достаточно условны, так как, например, во втором случае, совершенно необязательно, чтобы положение заземлителя в грунте было строго горизонтальным. Однако очень важно, чтобы проводники, образующие собой заземлитель или заземляющий контур, находились на требуемой глубине. Это необходимо для того, чтобы в случае земляных работ они не получили никаких механических повреждений.

Из-за того что поверхность земли на различных ее участках не является достаточно ровной, горизонтальные заземлители должны следовать рельефу поверхности, по возможности в точности повторяя его.

Точно так же вертикальные электроды могут быть установлены не совсем вертикально, а под незначительным наклоном, который, впрочем, не будет оказывать существенного влияния на их работу.

На какую глубину помещают горизонтальный заземлитель?

Горизонтальные заземлители лучше всего прокладывать на глубине приблизительно 0,5 м. Если же земли пахотные, то глубину лучше всего увеличить приблизительно до 1 м. Их следует использовать в тех случаях, когда верхний слой грунта в состоянии обеспечить требуемую проводимость электрического тока.

Как правило, подобные заземлители устанавливаются с помощью специальных аппаратов, поэтому ручной труд здесь практически не задействуется. Следует отметить, что верхние слои почвы зачастую способны сильнее сопротивляться электрическому току по сравнению с более глубокими.

Если же заложить горизонтальный заземлитель слишком близко к поверхности земли, то в этом случае растекание электрического тока по почве будет проходить не слишком равномерно, а на более значительной глубине такой эффект достигается без лишних затрат и усилий.

У горизонтально заложенных проводников сопротивление значительно выше по сравнению с аналогичным проводником, установленным в вертикальное положение. Именно по этой причине чаще всего при проведении электромонтажных работ пользуются вертикальными проводниками.

Лучше всего для этой цели использовать глубинные вертикальные электроды, так как они способны добраться до хорошо проводящих электрический ток слоев грунта.

Как подобрать размеры искусственных заземлителей?

Заземляющие электроды, установленные в почве, а также выводы от них и любые перемычки, должны иметь следующие минимально допустимые размеры:

Круглая сталь — диаметр 10 мм;

Круглая оцинкованная сталь — диаметр 6 мм;

Угловая сталь — толщина полки 4 мм;

Общее сечение для заземлителей с присоединенной к ним системой защиты от молний — 160 мм2;

Полосовая сталь — 4 мм, в случае, если сечение составляет 48 мм2 (при изготовлении магистрали заземления сечение должно составлять не менее 100 мм2, а для заземления с молниезащитой — 160 мм2);

Отбракованные трубы — толщина стенок труб 3,5 мм.

Исходя из чего вычисляются минимальные размеры?

Указанные выше минимальные размеры для электродов в искусственной системе заземления берутся, главным образом, для их использования во временных установках, где условиями коррозии можно пренебречь, так как они не будут иметь решающей роли.

Если же необходимо соорудить систему заземления для постоянной установки, то в этом случае сечение заземлителей нужно выбирать таким образом, чтобы был еще и запас на коррозионное разрушение материалов. Лучше всего способна сопротивляться негативному воздействию коррозионный процессов круглая сталь. Дело в том, что разъедание металла ржавчиной напрямую зависит от поверхности металла, которая будет непосредственно соприкасаться с землей. Из-за того что площадь круглой стали наименьшая, она значительно медленнее разрушается.

Для того чтобы заземлитель надежно функционировал достаточно долгое время, например 40-50 лет, для его изготовления нужно брать материал гораздо большей толщины, чем указанное минимальное значение. Например, если фунтовые условия достаточно благоприятные, то есть не слишком влажные, то диаметр заземлителя должен быть больше всего на 2-3 мм. Если же грунт влажный, то диаметр должен быть больше минимального значения в два раза.

Как устанавливать в грунте искусственный заземлитель?

От заземляемой части электроустановки горизонтальные лучи заземляющего устройства должны расходиться в противоположных направлениях. Если же этих лучей не два, а больше, то лучше всего их располагать под углом друг к другу.

Это делают с той целью, чтобы как можно большая площадь земли использовалась рационально. Если же установить заземлители рядом друг с другом, то они будут экранироваться друг другом, следовательно, их эффективность будет в значительной степени снижена. По такой же причине на значительном расстоянии друг от друга устанавливают и вертикальные заземлители. Вертикальные заземлители лучше всего установить на расстояние, равное как минимум длине самого заземлителя.

Из-за того что потенциалы на поверхности земли могут распределиться не слишком равномерно, вокруг заземлителя будут создаваться опасные напряжения. Для того чтобы выровнять разные потенциалы, заземлитель изготавливают в форме сетки, которая должна быть сделана из горизонтальных элементов. В почве их нужно уложить вдоль и поперек места электроустановки. Также их следует соединить друг с другом с помощью сварки. Как правило, размер одной ячейки полученной сетки составляет от 6 х 6 до 10 х 10 м.

Кроме того, в некоторых случаях потенциалы выравнивают с помощью заземлителя, который изготавливают в форме концентрических колец. Их необходимо поместить в почву и соединить с заземляемым устройством.

Напряжение на поверхности можно снизить за счет сетчатого заземлителя, только в этом случае все равно высока вероятность того, что за пределами этой сетки возможность поражения электрическим током будет сохраняться. В связи с этим нужно уложить дополнительные заземлители, глубина закладки которых должна постепенно увеличиваться. Такие дополнительные конструкции также нужно соединить с основными заземлителями.

Как дополнительно обезопасить участок заземления?

Площадь заземлителя и расход металла можно сократить за счет сооружения специального изолирующего заграждения, которое устанавливается по периметру заземлителя. Следует отметить, что ограждение должно быть изготовлено из диэлектрика. Такой подход позволяет не допустить растекания электрического тока по земной поверхности. Кроме того, ограждение из диэлектрика позволяет выровнять потенциал за пределами заземлителя.

Из чего лучше всего изготовить заграждение?

Для сооружения данной конструкции можно использовать любой материал, не пропускающий электрический ток, также он должен быть весьма прочным с механической точки зрения, а электрическая прочность его должна составлять не меньше 1 МВ/м. Для этой цели лучше всего подойдут изоляторы, которые изготавливают на битумной основе. Например, к ним относят бризол, производимый из отходов производства. Его электрическая прочность обычно бывает не менее 20 МВ/м.

Какие трудности могут возникнуть при изготовлении заземлителя?

Зачастую заземлители, изготовленные из профильной стали, не в состоянии удовлетворить те требования, которые предъявляют к заземляющим конструкциям. Допустим, в засушливой местности достаточно проблематично добиться того, чтобы данный вид заземлителя имел необходимую проводимость электрического тока. В скальных породах затруднен монтаж данного типа заземлителей, а в агрессивной среде очень сложно защитить их от коррозии и одновременно добиться необходимого уровня проводимости электрического тока. Для подобных случаев разработаны специальные конструкции искусственных заземлителей.

Из чего делают заземлитель в районах с засушливыми почвами?

Для засушливых районов чаще всего используется следующая конструкция. Заземлитель представляет собой емкость, изготовленную из железобетона. Ее размещают ниже поверхности земли. Водой такая емкость наполняется через специальный съемный люк.

Такая конструкция оборудуется водораспределительной системой. Она представляет собой отрезки стальных труб, в которых имеются отверстия для стока воды, располагающиеся равномерно по всей длине трубы. Трубы покрывают слоем материала, способного поглощать влагу, например бетоном или цементом. Скорость фильтрации влаги, с которой вода будет просачиваться через бетон и уходить в почву, напрямую зависит от марки бетона. Правильно подобранный бетон позволит сократить затраты усилий, направленных на регулярное увлажнение. Вывод от железобетонной емкости соединяется со стальными стержнями.

Какие отличительные черты иностранной конструкции заземлителя современного образца?

Основная цель данной конструкции состоит в уменьшении металлоемкости и облегчении помещения этого устройства в грунт. Заземлитель в этом случае оснащен тонкостенной металлической трубкой (толщина ее стенок равна 1-2 мм). При этом в нее установлен полужесткий стержень, изготовленный из пластичного материала. Однако его жесткость достаточна для того, чтобы служить опорой для упругой трубки с не слишком толстыми стенками. Данное свойство позволяет заземлителю обходить препятствия, которые встречаются на его пути. Для того чтобы максимально увеличить срок службы данного заземлителя, трубку изготавливают из нержавеющей стали.

На конце, этой трубки имеется конусообразный стальной наконечник, изготовленный из обычной стали. Он предназначен для того, чтобы трубку можно было как можно легче забивать в землю. Если же наконечника нет, то трубку можно попросту обжать в тисках.

Диаметр данной трубки обычно составляет 15 см. При этом диаметр сердечника, который впрессовывают в такую трубку, обычно больше его. Трубку иногда заполняют не полужестким сердечником, а текучим материалом, затвердевающим после заполнения. Чаще всего для этой цели используют эпоксидную смолу, полиуретан или эластомер.

Однако не следует использовать для этой цели слишком пластичные материалы, так как они не способны создать достаточную прочность для стенок трубки, ведь ее придется забивать на относительно большую глубину — приблизительно 2,3 м. Для того чтобы забить такую конструкцию в почву, используют специальную съемную наковальню. В ее конструкции предусмотрено плечо, которое упирается в конец трубки, а также выступ, который соединяется не только с внутренним диаметром самой трубки, но и пластичным сердечником.

Заземление корпусов и других частей производственных и бытовых электроустановок, не находящихся обычно под напряжением, позволяет отвести электрический ток в грунт. Это предусмотрено Правилами безопасной эксплуатации электроустановок потребителей и распространяется на фланцы опорных изоляторов, щиты и шкафы управления, рукоятки приводов разъединителей, корпуса измерительных трансформаторов, сварочных аппаратов и другое оборудование. Монтаж системы заземления предусматривает установку заземляющих штырей и крепление к ним заземляющих проводников, присоединенных к корпусам электрооборудования.

Заземление сварочного аппарата, представляющего собой стационарную установку, выполняется с целью обеспечения его безопасной эксплуатации. Основные требования к заземлению в следующем:

1. Заземляются все нетоковедущие части электросварочных установок и один вторичный вывод.
2. Сварочное оборудование должно быть оснащено специальным контактом в (виде болта или шпильки), предназначенным для присоединения заземления.
3. Заземляющий болт должен быть с контактной площадкой, обозначенной специальным знаком заземления.
4. Последовательное заземление нескольких установок запрещается: для каждого должна быть предусмотрена отдельная точка подсоединения.

Переносные сварочные автоматические установки и полуавтоматы, подключаемые к сети переменного тока свыше 42 В (и более 110 В постоянного), также оснащаются заземляющими контактами. В том случае, когда заземление (зануление) для установки не может применяться или монтаж заземления затруднен, электрооборудование должно иметь УЗО (устройство защитного отключения).

Заземление может использоваться и для устройства молниезащиты.

Для объектов, запитываемых от понижающего трансформатора с глухозаземленной нейтралью и напряжением на вторичной обмотке 380/220 В, повторное заземление устраивается на вводе. При этом сопротивление заземляющего контура, согласно ПУЭ, не должно быть большим 10 Ом. Для того, чтобы обеспечить такие параметры, необходимо использовать заземлители с большой контактной площадью и хорошей проводимостью. Их поверхность должна быть очищена от масла и краски. Пригодны для этого:

• трубопроводы из металла (кроме тех, что связаны с горючими жидкостями и газами);
• металлические оболочки кабелей;
• обсадные трубы;
• элементы фундамента.

Схема монтажа контура заземления в таком случае должна предусматривать двойное присоединение их к заземляющей магистрали. Для присоединения заземлителей к заземляющим проводникам используется сварка. При этом сварочный шов должен быть вдвое шире прямоугольной формы проводника (в сечении) и в шесть раз – круглого. Если сварку использовать невозможно – применяются хомуты, которые так же, как и сварочные швы, защищают от коррозии слоем битума. Перед наложением хомутов поверхность естественного заземлителя в этом месте должна быть зачищена.

Во взрывоопасных помещениях естественное заземление может использоваться только в качестве дополнительного. Основным должно быть заземление искусственное, выполненное в соответствии с ПУЭ.

Внутренний контур заземления крепится анкерными болтами непосредственно к стене. В местах их пересечения с кабелями или трубопроводами предусматривают защиту из труб. В помещениях с высоким уровнем сырости и кислотности внутренний контур заземления крепят на опорах на расстоянии 100 мм от стен.

Разновидности заземлителей

При отсутствии естественных заземлителей выполняется монтаж наружного контура заземления, к которому присоединяют соответствующие выводы и клеммы электрооборудования.

Искусственное заземление может быть реализовано с вертикальных или горизонтальных заземлителей. Для вертикальных используют трубы из стали или уголки, которые соединяют друг с другом, в результате чего образуется контур. Соединяющие элементы являются горизонтальными заземлителями: применяется для этого металлические полосы толщиной не менее 4 мм или круглого сечения арматура диаметром от 10 мм.

Горизонтальные заземлители могут быть выполнены в виде металлических полос, заложенных на дно котлованов, подготовленных для строительства фундамента. Располагаются полосы таким образом, чтобы их наибольшая поверхность была ориентирована в сторону земли. Сечение полос – 30×4 мм, может использоваться круглая стальная арматура диаметром 12 мм.

Использовать алюминий для создания заглубленного заземления не разрешается, так как этот металл быстро разрушается в почве от электрокоррозии.

Там, где монтаж горизонтального заземления невозможен (например, из-за отсутствия земельного участка, свободного от асфальта и других коммуникаций), применяется технология глубинного заземления. При этом в одной точке в грунт различными способами вводятся металлические стержни: конец каждого следующего соединяется с предыдущим, образуя заземлитель с большой контактной площадью.

Как выполняется горизонтальное заземление

Технология монтажа заземления проста. Используется для выполнения работ болгарка с кругом по металлу, сварка, кувалда и металлическая щетка для зачистки мест сваривания. Весь процесс состоит из следующих пунктов.

1. Заготавливаем необходимые материалы. Понадобятся:
   • полоса из того же материала 40×4 мм или круглая проволока (арматура) диаметром 10 мм;
   • горяче-цинковые уголки по 2,5 м (сечением 50×50×5 мм – 3-4 шт).
2. Составляем проект, в котором на прилегающей территории предусматривается достаточно места для расположения вертикальных электродов на расстоянии, превышающем их собственную длину (то есть более 2,5 м).
3. Роется траншея шириной около 400 мм глубиной 700-800 мм.
4. В намеченных местах уголки с заточенными верхушками забивают кувалдой, оставляя на поверхности 200 мм.
5. Выполняется сварка контура заземления: полоса металла приваривается к торчащим над землей верхушкам.
6. Производится сварка заземления с проволокой или шиной, проложенной к распределительному щиту или шкафу управления.
7. Сварка полосы заземления с уголками и соединительная проволока покрывается битумной мастикой для защиты от коррозии.
8. Все элементы присыпаются землей, которая затем утрамбовывается.
9. Измеряется сопротивление заземления.
10. Если полученный результат превышает 4 Ом, необходимо добавить еще один вертикальный элемент, который соединяется сваркой с остальной конструкцией.

Монтаж вертикального глубинного заземления

Кроме экономии места, глубинное заземление обладает еще одним преимуществом: за счет контакта с нижними, плотными и насыщенными грунтовыми водами слоями грунта, достигается хорошая проводимость.

Монтаж заземления своими руками осуществляется различными способами. Выбор зависит от свойств грунта в данной местности:

• для рыхлых пород применяется вдавливание, вкручивание и забивка электродов, состоящих из отдельных стержней;
• в плотные и мерзлые грунты электроды погружаются методом забивки или вибропогружения;
• в скальных породах электроды углубляются в специально пробуренную скважину.

Электроды, в зависимости от грунта, используются разные. Они бывают квадратные, уголковые и круглые. Сечение их выбирается для мягких грунтов в пределах 12 – 14 мм (если глубины забивки достаточно до 6 м), для плотных грунтов и значительной глубины забивки (свыше 10 м) сечение электродов должно составлять 16 – 20 мм. Для глубинной забивки используют специальные вибраторы, в других случаях достаточно применение отбойного молотка или мощного перфоратора.

Если о свойствах грунта ничего неизвестно, при монтаже глубинного заземления действуют следующим образом.

1. Заготавливают электроды необходимой длины.
2. Забивают первый отрезок заземлителя и измеряют сопротивление заземления.
3. К верхнему концу забитого отрезка приваривают следующий элемент и забивают его.
4. Вновь проводят измерения так продолжают до тех пор, пока не получат требуемое значение сопротивления заземления.
5. К верхнему концу углубленного электрода приваривают шину или проволоку, другой конец которого заводят в распределительный шкаф или щит.

Источник: hi-electric.com

Чтобы полу­чить заземляющие устройства с малым сопротивлением, широко используются естественные заземлители.

Естественным заземлителем называются находящиеся в со­прикосновении с землей электропроводящие части коммуника­ций, зданий и сооружений производственного или иного назначе­ния, используемые для заземления. К ним можно отнести: водопроводные и иные трубы, проложенные в земле, металличе­ские конструкции, хорошо связанные с землей, сварочные обо­лочки кабелей, металлические шпунты и т.п. На устройство та­ких заземлителей не требуется специальных затрат. Поэтому они должны быть использованы в первую очередь.

В тех случаях, когда такие естественные заземлители отсут­ствуют, для заземляющих устройств приходится устраивать ис­кусственные заземлители.

Искусственным заземлителем называется заземлитель, спе­циально выполненный для целей заземления. Для искусственных заземлителей применяются обычно вертикальные и горизонталь­ные электроды.

В качестве вертикальных электродов использует­ся прутковая сталь диаметром 12 мм и длиной 4-5 м, а горизон­тальных — угловая сталь размером 50 x 50 x 6 мм и длиной 2,5-3 м или сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Верти­кальные электроды погружаются на глубину 4 м в предваритель­но вырытой траншее глубиной 0,7-0,8 м. Верхний конец электро­да должен выступать над дном траншеи на высоту 0,1-0,2 м. Вертикальные электроды с горизонтальными соединяются свар­кой. Погружение электродов производится, как правило, механи­зированным способом с помощью копров, вибраторов, гидропрес­сов и т.п. Траншеи с уложенными в них электродами следует засыпать землей, не содержащей камней и строительного мусора.

Выбор электродов и глубину их заложения определяют в зависимости от характера грунта и климатических условий.

В соответствии с ПУЭ величина сопротивления заземления нейтрали источника тока в любое время года должна быть:

не бо­лее 8 Ом при напряжении 220/127 В,

4 Ом при напряжении 380/220 В и

2 Ома при напряжении 660/380 В.

Если заземляющее устройство одновременно используется для электроустановок выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю, то сопротивление заземляющего устройства определя­ется по формулеr₃ = 125 / I₃, где I₃ — расчетный ток замыкания на землю, А.

Приближенное значение расчетного тока I₃ может быть оп­ределено таким образом

I₃ =(35 l_КЛ + l_ВЛ), А, где U — напряжение сети, кВ;

l_КЛ и l_ВЛ — протяженность кабель­ных и воздушных линий, км.

На воздушных линиях зануление должно быть осуществле­но нулевым рабочим проводом, проложенным на тех же опорах, что и фазные провода. На концах воздушной линии длиной более 200 м, а также на вводах от воздушных линий к электроустанов­кам, которые подлежат занулению, должны быть выполнены по­вторные заземления нулевого рабочего провода. Общее сопротив­ление повторного заземлителя должно быть не более 5, 10 и 20 Ом при напряжениях 660, 380 и 220 В соответственно.

Расчет заземлителя сводится к определению количества вертикальных и длины горизонтальных электродов, обеспечи­вающих необходимую норму сопротивления заземления.

Источник: StudFiles.net