Заземлитель горизонтальный

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.

Для того чтобы обеспечить электротехническую безопасность в доме или на предприятии, необходимо установить заземляющий контур. Земля, является отличным проводником, который заряжен отрицательно, и если корпус мощных электрических приборов соединить с этим проводником, посредством вертикального заземления, то можно не опасаться поражения электрическим током, даже в случае утечки фазного напряжения.

Чтобы осуществить монтаж вертикального заземления, которое бы отвечало всем правилам и стандартам, необходимо ознакомиться с основными принципами правильной установки этого метода электротехнической защиты.

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.

Источник: levevg.ru

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.

Источник: www.eti.su

2.2.1. При невозможности использования естественных заземлителей, а также в случаях, когда токовые нагрузки на естественные заземлители превышают допустимые (см. гл. 1.7 ПУЭ) или естественные заземлители не обеспечивают безопасных значений напряжения прикосновения по ГОСТ 12.1.038-82, в дополнение к естественным заземлителям необходимо сооружать искусственные стальные вертикальные и горизонтальные заземлители. Искуственные заземлители не должны иметь окраски. ¶

2.2.2. Вертикальные заземлители приведены на рис.4. Длина вертикальных электродов определяется проектом, но не должка быть менее 1 м; верхний конец вертикальных заземлителей должен быть заглублен, как правило, на 0,5-0,7 м. ¶

2.2.3. Горизонтальные заземлители используют для связи вертикальных заземлителей или в качестве самостоятельных заземлителей. Глубина прокладки горизонтальных заземлителей — не менее 0,5-0,7 м. Меньшая глубина прокладки допускается в местах их присоединений к оборудованию, при вводе в здания, при пересечении с подземными сооружениями и в зонах многолетнемерзлых и скальных грунтов. Горизонтальные заземлители из полосовой стали следует укладывать на дно траншеи на ребро (рис. 5). ¶

¶

Рис. 4. Установка вертикальных заземлителей ¶

2.2.4. Горизонтальные заземлители в местax пересечения с подземными сооружениями, железнодорожными путями и дорогами, а также в других местах возможных механических повреждений следует защищать металлическими или асбоцементными трубами. ¶

¶

Рис. 5. Прокладка горизонтальных заземлителей в траншее (а) и совместно с кабелем (б): 1 – полоса; 2 – мягкий грунт; 3 – грунт; 4 – силовые кабели; 5 – контрольные кабели ¶

Прокладку заземлителей параллельно кабелям или трубопроводам следует выполнять на расстоянии не менее 0,3 м, а при пересечениях — не менее 0,1 м. ¶

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны быть заполнены сначала однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора, с утрамбовкой на глубину 200 мм, а затем — местным грунтом. ¶

2.2.5. По условиям механической прочности размеры заземлителей должны быть следующие (не менее): ¶

Диаметр круглых заземлителей, мм: ¶

• неоцинкованных — 10;
• оцинкованных — 6;

Сечение прямоугольных заземлителей, мм² — 48 ¶

Толщина прямоугольных заземлителей, мм — 4 ¶

Толщина полок угловой стали, мм — 4 ¶

Толщина стенки труб, мм — 3,5 ¶

2.2.6. В случае повышенной коррозионной опасности необходимы следующие мероприятия или их сочетания: использование стали круглого сечения; применение оцинкованных заземлителей; заполнение траншеи влажной утрамбованной глиной; увеличение сечения заземлителя; применение электротехнической защиты. ¶

2.2.7. Сечение заземлителей с учетом коррозионной активности грунта следует выбирать по табл. 3. ¶

2.2.8. Если диаметр горизонтального стального заземлителя меньше 12 мм, то необходимо при расположении этого заземлителя ближе, чем 0,3 м от железобетонного фундамента изолировать часть заземлителя на расстоянии в обе стороны от фундамента до 0,5 м. ¶

2.2.9. Места входа в грунт заземлителей и места пересечения ими грунтов с различной воздухопроницаемостью рекомендуется гидроизолировать. ¶

При пересечении трасс кабелей, имеющих свинцовую или алюминиевую оболочку, с трассой горизонтального стального заземлителя, если оба элемента прокладывают непосредственно в грунте, расстояние между заземлителем и кабелем в местах пересечения должно быть выбрано не менее 1 м. ¶

При невозможности выполнения этого требования кабель, наоборот, рекомендуется прокладывать максимально близко к заземлителю, и его оболочку следует дополнительно соединить с заземлителем. Место соединения необходимо гидроизолировать (см. также п. 2.9). ¶

Гидроизоляцию можно выполнить при помощи специальных коррозионных лент, полихлорвиниловых обмоток и тафтяных лент с пропиткой их горячим битумом. Верхняя точка наложения изоляции должна находиться на 10-15 см выше поверхности грунта, нижняя — на том же расстоянии ниже уровня поверхности или под слоем раздела грунтов в случае их неоднородности. ¶

2.2.10. Общие требования к конструктивному выполнению заземлителей промышленных электроустановок в зависимости от принципа нормирования заземляющего устройства в соответствии с требованиями гл. 1.7 ПУЭ изложены в приложении 1, условия выравнивания потенциалов вокруг промышленной установки или здания, в котором она размещена — в приложении 2, а условия заземления внешней ограды электроустановок — в приложении 3. ¶

Таблица 3. ¶

Вид заземлителя	Коррозионная активность грунта	Материал, рекомендуемый для изготовления заземлителя	Допустимые к применению заземлители
Стальные вертикальные заземлители	Весьма высокая (ρгр < 5 Ом м)	Сталь круглая диаметром 16 мм	–
	Высокая (ρгр = 5 – 10 Ом м)	То же	–
	Повышенная (ρгр = 10 – 20 Ом м)	Сталь круглая диаметром 12 мм для мягких грунтов и диаметром 16 мм для грунтов средней твердости	Уголок размером 63х63х6 мм
	Средняя (ρгр = 20 – 100 Ом м)	То же	То же
	Низкая (ρгр > 100 Ом м)	То же	Уголок размером 50х50х5 мм для мягких грунтов и 63х63х6 мм для грунтов средней твердости
Стальные горизонтальные заземлители	Весьма высокая (ρгр < 5 Ом м)	Сталь круглая диаметром 16 мм	Полоса 20х10, 30х10, 40х10 мм
	Высокая (ρгр = 5 – 10 Ом м)	Сталь круглая диаметром 14 мм	Полоса 20х8, 30х8, 40х8 мм
	Повышенная (ρгр = 10 – 20 Ом м)	Сталь круглая диаметром 12 мм	Полоса 20х6, 30х6, 40х6 мм
	Средняя (ρгр = 20 – 100 Ом м)
	Низкая (ρгр > 100 Ом м)	Сталь круглая диаметром 10 мм	Полоса 20х4, 30х4, 40х4 мм

2.2.11. При сооружении искусственных заземлителей в зонах с большим удельным сопротивлением земли ρ_гр ≥ 500 Ом м)необходимы следующие мероприятия: ¶

1) установка вертикальных заземлителей увеличенной длины, если с глубиной удельное сопротивление грунта снижается, а естественные углубленные заземлители, например скважины с металлическими обсадными трубами, отсутствуют; ¶

¶

Рис. 6. Соединение заземляющих проводников с вертикальными заземлителями; 1 – стержневой заземлитель; 2 – заземляющий проводник из круглой стали; 3 – заземляющий проводник из полосовой стали; 4 – заземлитель из угловой стали ¶

2) установка выносных заземлителей, если вблизи от электроустановок есть участки с меньшим удельным сопротивлением грунта; ¶

3) укладка в траншеи вокруг горизонтальных заземлителей в скальных грунтах влажного глинистого грунта или другого электропроводящего материала с последующей трамбовкой и засыпкой обратным грунтом до верха траншеи; ¶

4) применение искусственной обработки грунта с целью снижения его удельного сопротивления, если другие способы не могут быть применены или не дают необходимого эффекта; ¶

¶

Рис. 7. Соединение заземляющих проводников с горизонтальными заземлителями: а) продольное соединение проводников из полосовой стали, б) ответвление проводника из полосовой стали; в) ответвление проводника из круглой стали; г) продольное соединение проводников из полосовой и круглой стали; д) продольное соединение проводников из круглой стали; е) ответвление проводника из круглой стали; 1 – стальная полоса; 2 – сталь круглая ¶

5) помещение заземлителей в непромерзающие водоемы и талые зоны; ¶

6) использование обсадных труб скважин; ¶

7) применение в дополнение к углубленным заземлителям горизонтальных заземлителей на глубине не менее 0,3 м, предназначенных для работы в летнее время при оттаивании поверхностного слоя земли; ¶

8) создание искусственных талых зон путем покрытия грунта над заземлителем слоем торфа или другого теплоизоляционного материала на зимний период и раскрытия его на летний период, а также использование электроподогрева. ¶

Мероприятия, изложенные в пп. 5-8, относятся к районам многолетнемерзлых пород. ¶

Источник: www.elec.ru

Что такое заземление

Это комплекс, состоящий из металлических конструкций и проводников, который обеспечивает электрический контакт корпуса электроустановки с физической землей, то есть с грунтом. Система начинается с заземлителя: металлического электрода, заземленного в грунт. Эти элементы не могут быть одиночными, для надежности они объединяются в заземляющий контур.

Как это работает

Внешний контур заземления (который находится непосредственно в грунте), соединяется с помощью надежного проводника с внутренним контуром в помещении, или с щитком заземления. Далее, с помощью внутренней сети защитных проводников, производится подключение к корпусам электроустановок, и контактам заземления на коммутационных устройствах (распределительные щитки, коробки, розетки и прочее).

Устройства, генерирующие электроэнергию, также имеют систему заземления, с которой соединяется нулевая шина. При возникновении аварийной ситуации (фаза соединилась с корпусом электроустановки), возникает электрическая цепь между фазным проводником и нулевой шиной по линии заземления. Сила тока в аварийной цепи спонтанно возрастает, срабатывает устройство защитного отключения (автоматический выключатель) или перегорает предохранительная вставка.

Результат работы исправной системы:

• не происходит возгорание силового кабеля (опасность пожара);
• предотвращается возможность поражения электротоком при касании аварийного корпуса электроустановки.

Сопротивление тела человека в десятки раз выше, чем сопротивление заземления. Поэтому сила тока (при наличии фазы на корпусе электроустановки) не достигнет опасной для жизни величины.

Из чего состоит заземление

1. Внешний контур заземления. Располагается за пределами помещений, непосредственно в грунте. Представляет собой пространственную конструкцию из электродов (заземлителей), соединенных между собой неразделимым проводником.
2. Внутренний контур заземления. Токопроводящая шина, размещенная внутри здания. Охватывает периметр каждого помещения. К этому устройству подсоединяются все электроустановки. Вместо внутреннего контура может быть установлен щиток заземления.
3. Заземляющие проводники. Соединительные линии, предназначенные для подключения электроустановок непосредственно к заземлителю, или внутреннему контуру заземления.

Рассмотри эти компоненты подробнее.

Внешний, или наружный контур

Монтаж контура заземления зависит от внешних условий. Прежде чем начать расчет, и выполнить проектный чертеж, необходимо знать параметры грунта, в котором будут установлены заземлители. Если вы сами строили дом, эти характеристики известны. В противном случае лучше вызвать геодезистов, для получения заключения по грунту.

Какие бывают грунты, и как они влияют на качество заземления? Примерное удельное сопротивление каждого типа грунта. Чем оно ниже, тем лучше проводимость.

• Глина пластичная, торф = 20–30 Ωм·м
• Суглинок пластичный, зольные грунты, пепел, классическая садовая земля = 30–40 Ом·м
• Чернозем, глинистые сланцы, полутвердая глина = 50–60 Ом·м

Это лучшая среда для того, чтобы установить наружный контур заземления. Сопротивление растекания тока будет достаточно низким даже при малом содержании влаги. А в этих грунтах естественная влажность обычно выше среднего.

• Полутвердый суглинок, смесь глины и песка, влажная супесь — 100–150 Ом·м

Сопротивление немного выше, но при нормальной влажности параметры заземления не выйдут за нормативы. Если в регионе установки установится продолжительная сухая погода, необходимо принимать меры к принудительному увлажнению мест установки заземлителей.

• Глинистый гравий, супесок, влажный (постоянно) песок = 300–500 Ом·м

Гравий, скала, сухой песок – даже при высокой общей влажности, заземление в такой почве будет неэффективным. Для соблюдения нормативов, придется устанавливать глубинные заземлители.

Важно! Неверный расчет контура заземления, игнорирование параметров, часто приводят к печальным результатам: поражение электротоком, выход из строя оборудования, возгорание кабеля.

Многие владельцы объектов, экономя «на спичках», просто не понимают, для чего нужен контур заземления. Его задача при соединении фазы с землей обеспечить максимальную величину тока короткого замыкания. Только в этом случае быстро сработают устройства защитного отключения. Этого невозможно достичь, если сопротивление растекания тока будет высоким.

Определившись с грунтом, вы сможете выбрать тип, и самое главное — размер заземлителей. Предварительный расчет параметров можно выполнить по формуле:

Расчет приведен для вертикально установленных заземлителей.

Расшифровка величин формулы:

• R0 — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
• Рэкв — удельное сопротивление грунта, см. информацию выше.
• L — общая длина каждого электрода в контуре.
• d — диаметр электрода (если сечение круглое).
• Т — вычисленное расстояние от центра электрода до поверхности земли.

Задавая известные данные, а также меняя соотношение величин, вы должны добиться значения для одного электрода порядка 30 Ом.

Если установка вертикальных заземлителей невозможна (по причине качества грунта), можно рассчитать величину сопротивления горизонтальных заземлителей.

Важно! Монтаж горизонтального контура более трудоемок и связан с повышенным расходом материала. К тому же, такое заземление сильно зависит от сезонной погоды.

Поэтому лучше потратить больше времени на забивание вертикальных стержней, чем следить за барометром и влажностью воздуха.

И все же приводим формулу расчета горизонтальных заземлителей.

Соответственно, расшифровка дополнительных величин:

• Rв — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
• b — ширина электрода — заземлителя.
• ψ — коэффициент, зависящий от погодного сезона. Данные можно взять в таблице:

• ɳГ — так называемый коэффициент спроса горизонтально расположенных электродов. Не вдаваясь в подробности, получаем цифры из таблицы на иллюстрации:

Предварительный расчет сопротивления необходим не только для правильного планирования закупок материала: хотя будет обидно, если вам не хватит для завершения работ, пары метров электрода, а до магазина несколько десятков километров. Более-менее аккуратно оформленный план, расчеты и чертежи, пригодятся для решения бюрократических вопросов: при подписании документов о приемке объекта, или составлении ТУ с компанией энергосбыта.

Разумеется, никакой инженер не подпишет бумаги только на основании пусть и красиво исполненных чертежей. Будут произведены замеры сопротивления растекания.

Далее расскажем о том, как добиться правильных характеристик внешнего контура заземления.

Технология проведения работ

Выбираем место размещения заземлителей. Разумеется, недалеко от дома (объекта), чтобы не пришлось прокладывать длинный проводник, который придется механически защищать. Желательно, чтобы вся площадь контура находилась на территории, которую вы контролируете (являетесь собственником). Чтобы в один прекрасный момент, ваша защитная «земля» не была выкопана пьяным экскаваторщиком. Так что забивать штыри за забором не будем.

Подойдет огород (за исключением картофельной грядки), палисадник, клумба возле дома. Возделываемые участки предпочтительнее, они регулярно поливаются. А дополнительная влага в земле пойдет на пользу заземлению. Если ваш грунт обладает низким удельным сопротивлением — можно установить заземление на площадке, которая затем будет покрыта асфальтом или плиткой. Под искусственным покрытием земля не пересушивается. Да и риск повредить контур заземления минимален.

Разумеется, необходимо учитывать дальнейшие планы. Если в месте установки контура через год появится гараж со смотровой ямой — лучше сразу выбрать место поспокойнее.

В зависимости от формы площадки, выбираем порядок расположения электродов: в линию, или треугольником.

Важно! Вне зависимости от расположения, вертикальных заземлителей должно быть не менее трех.

Если выбран треугольник — размечаем площадку соответствующей формы со сторонами 2.5–3 метра.  Копаем траншею в форме равностороннего треугольника на глубину 70–100 см, шириной 50–70 см. Мы знаем, что все заземлители соединяются между собой. Проводник должен быть углублен на расстояние не менее 50 см, с учетом минимального уровня грунта (например, вскопка грядки). Если сверху будет уложено покрытие — его толщина в расчет не берется. Только чистый грунт.

Можно выбрать весь грунт, не только по периметру траншеи. Получится треугольная яма глубиной 0.7–1.0 м. Готовый контур можно будет засыпать грунтом с низким удельным сопротивлением. Например, золой или пеплом. Соли проникнут в землю, и будут способствовать снижению общего сопротивления растекания тока.

После чего, по углам ямы (траншеи) начинаем забивать электроды.

Параметры заземлителей (рассматриваем вертикальное расположение)

• Сталь без гальванического покрытия:

Круг — диаметр 16 мм.

Труба — диаметр 32 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 100 мм².

• Сталь оцинкованная

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 25 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 75 мм².

• Медь

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 20 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 50 мм².

Важно! Категорически запрещено бурить скважины, а затем погружать в них заземлители. При таком способе монтажа сопротивление увеличивается в разы.

Грунт должен плотно облегать металлическую поверхность заземлителя. Красить электроды запрещено!

А как быть, если по расчетам длина каждого из трех электродов превышает 1.5–2 метра? Есть небольшие секреты.

1. Электроды забивают не кувалдой, а вибратором, отбойным молотком с насадкой, или перфоратором. Кувалда подойдет для высоты чуть более 1 метра. Это вариант для идеального грунта с наименьшим сопротивлением.
2. Совершенно не обязательно устанавливать трехметровую стремянку. Длинные электроды соединяются между собой по мере погружения в грунт. Если вы купили фабричный комплект — заземлители составные, можно набрать из сегментов любую длину.
3. Для кустарного изготовления также есть способ забить в землю 4 метровый уголок. Нарезаем электрод на куски по 1.5 метра. Забиваем первый сегмент. Привариваем к нему следующий — забиваем далее. И так до расчетной глубины.
   
   

   Информация: часто бывает, что заземлитель упирается в монолитное препятствие (например, на глубине 2.5 метра), а расчетная глубина — 3.5 м. В этом случае электрод просто обрезается, а в контуре заземления будет добавлен еще один стержень, для компенсации потерянной длины.

4. Если забить стержни на расчетную глубину не получается в принципе — опять же берем количеством. Линейный перерасчет (типа: вместо трех по 4 метра, забиваем шесть по 2 метра длиной) не работает. Количество заземлителей определяется только последующим замером сопротивления растекания тока.

Соединяем электроды проводником. Если арматура стальная — лучше всего подойдет сварка. Медные стержни соединяются болтовой стяжкой, проводник должен иметь сечение не менее 30% от сечения электродов.

После сборки контура, проводим замеры сопротивления растекания тока. Требования к контуру заземления для индивидуального жилья — 10 Ом. Измерение лучше доверить сертифицированным специалистам, у которых имеется соответствующее оборудование. Тем более, что при получении ТУ от энергетиков, вам все равно придется представить систему заземления для измерений. Если сопротивление выше нормы — добавляем электроды и привариваем их к контуру. Пока не получим норму.

Контур заземления внутри объекта

Как правило, это стальная шина, проложенная открытым способом по внутренней поверхности стен, вблизи пола.

В индивидуальных жилых домах монтаж внутреннего контура заземления не проводится. По причине невысокого класса опасности помещения, и небольшого количества электроустановок. Вместо внутреннего контура устанавливается заземляющий щиток, или главная заземляющая шина (ГХШ).

Щиток соединяется либо с внутренним контуром (как на иллюстрации), либо с помощью проводника с внешним контуром заземления. Непосредственно от щитка выполняется разводка проводников защитного заземления по электроустановкам. Часто вместо щитка заземления, может применяться контактная колодка «PE», непосредственно во входном щите квартиры.

Итог

Мы подробно рассмотрели, что такое контур заземления, для чего он нужен, и каким он должен быть согласно ПУЭ. Самостоятельная установка не снижает ответственности: от выполнения требований безопасности зависит ваша жизнь, и жизнь домочадцев.

Источник: ProFazu.ru