Заземлитель горизонтальный

Содержание

Искусственный заземлитель: виды, функции, требования и установка

Заземлитель горизонтальный

Металлоконструкции, специально выполняемые для заземляющих цепей, характеризуются в качестве искусственного заземлителя. Используется этот вид электродов в таких случаях:

  • невозможность применения естественных заземляющих элементов;
  • превышение токовых показателей допустимых нагрузок на естественный заземлитель.

Такой структурный элемент заземления имеет определенную конфигурацию (материал, количество элементов, длина, месторасположение электродов).

Что выступает в роли искусственного заземлителя

Заземляющий элемент выполняется в виде проводника (электрода) определенного материала, который помещается в грунт. В некоторых случаях монтируется несколько подобных заземлителей.

Определение ситуации, когда необходимо монтировать именно группу искусственных стержней, реализуется посредством специальных расчетов. Результатом вычисления обосновывается выбор конфигурации электрода по отношению к его сопротивлению — основному показателю, определяющему качество заземления.

Важно! Совокупность соединенных искусственных стержней, вмонтированных в землю и объединенных с электрооборудованием при помощи проводника, образует заземляющий контур.

Искусственный заземлитель изготавливается из таких материалов:

  1. Омедненная сталь. Соединение меди и стали имеет хорошее сцепление. Стержни прочные, отлично контактируют с любыми материалами. За счет химических особенностей сплав обладает отличной электропроводимостью. Электрохимическая активность меди и стали незначительна, нормальная эксплуатация заземлителей из такого металла может достигать больше ста лет.
  2. Оцинкованная сталь. Преимущества — коррозионная стойкость материала, низкое сопротивление, электроды устойчивы к кислотной среде.
  3. Черные металлы. Недостаток — быстрое разрушение в агрессивном грунте (образуются коррозия и ржавчина). Высокая прочность материала повышает сопротивление растеканию тока, что крайне опасно для человека.

Помимо материала, искусственные заземлители различается по форме и по расположению в почве (углубленный вертикальный и протяжной горизонтальный тип).

Чем отличаются вертикальные и горизонтальные заземлители

Особого функционального отличия между такими типами электродов нет. При монтаже как вертикального, так и горизонтального элемента важна лишь глубина их погружения.

Стандартные показатели заглубления:

  1. Верхний конец вертикально заложенных в грунт заземляющих элементов углубляется на 0,7 м. Укладываются на дно горизонтально, по периметру фундамента. Диаметр электродов — от десяти до шестнадцати мм, длина — до 5 м.
  2. Горизонтальные элементы заземляющего устройства углубляются в грунт на 0,5 м. Если земля пахотная, прокладывать их необходимо на глубину не меньше 1 м. Рациональность их применения обоснована лишь при хорошей электропроводимости верхнего слоя почвы. Такой вид электродов может использоваться для связи вертикальных заземляющих элементов. Соединения выполняются при помощи сварки. Применяется или сталь округлой формы диаметром более 10 мм, или стальные полосы толщиной больше 4 мм.

Обратите внимание! Практичнее использовать вертикальные заземлители. Горизонтальные элементы заземления крайне сложно заглубить в почву на необходимую глубину. При небольшой глубине в таких заземлителях начинает ухудшаться основной характеризующий показатель — увеличивается удельное сопротивление.

Конкретного профильного требования, которое регламентирует монтаж заземлителей четко в вертикальном положении, не существует (исключительно рекомендательный характер). Возможен вариант установки вертикального электрода под незначительным углом. Такой фактор не отражается на функциональности заземлителя.

Функции искусственного заземляющего элемента

Согласно пункту ПУЭ 1.7.28, заземление должно быть организованно для всех видов промышленных и бытовых электроустановок. Необходимость установки аргументирована практической значимостью функций системы. Каждой части заземляющего устройства отведена своя задача.

Проводящий элемент или совокупность соединенных между собой аналогичных элементов заземляющего устройства играют важную роль в надлежащей работе всей системы заземления объекта.

Существует две основных функции заземления, которые реализуются при помощи искусственного заземлителя:

  1. Обеспечение электрической безопасности пользователям электроустановки. Основные задачи защитной функции — уменьшение показателей разности потенциалов, отвод блуждающего тока. Ток утечки образуется при взаимодействии заземляющего предмета с фазным кабелем.
  2. Поддержка эффективной и бесперебойной работы как электрического оборудования, так и всей электроустановки.

Важно! Заземление более эффективно, когда электрическая система объекта оснащена УЗО (устройством защитного отключения) или аналогичными защитными приборами. Такие устройства моментально реагируют на утечку тока.

Искусственный заземлитель имеет ряд требований, реализация которых позволит добиться надлежащего результата выполнения функций. Основа — надежный монтаж и оптимальное расположение в грунте заземляющего элемента.

Искусственный заземлитель в процессе изготовления неоднократно подвергается проверке на соответствие всем параметрам нормативных требований. Аналогичная ситуация с его установкой и расположением в грунте. Обобщив данные, можно выделить основные моменты производства такого электромонтажа:

  1. Процесс установки практически полностью механизирован.
  2. Если предусмотрено два протяженных (горизонтальных) луча, от заземляемой части электроустановки электроды прокладываются в противоположных направлениях. При условии, что заземлителей больше двух, прокладка лучей осуществляется под наклоном (угол в 120° – 90°). Обусловлено такое размещение улучшением показателя сопротивляемости.
  3. При монтаже заземлителя часто происходит распределение потенциалов. Разница потенциала на поверхности грунта (сверху заземлителя) и вокруг элемента (внутри почвы) служит причиной возникновения опасных напряжений. Для выравнивания потенциалов в таких случаях искусственный заземлитель изготавливается в форме сетки. Горизонтальные электроды прокладываются как вдоль, так и поперек площади электроустановки. Соединения на местах пересечения выполняются сваркой.

Важно! При близком расположении электродов такого типа происходит экранирование. Снижается показатель их эффективности.

Завершающим этапом выполнения заземления обязательно будет работа по измерению параметров сопротивления заземления.

Как определить сопротивление

Согласно нормативной документации, такой показатель считается основным для определения качества заземляющего устройства. Сопротивление регламентирует надежность производства основных функций заземляющих элементов.

Факторы, которые оказывают первостепенное влияние на показатель:

  1. Площадь (S) заземляющих электродов с почвой («стекание» тока).
  2. Удельное электрическое сопротивление грунта (R).

Существуют стандартные показатели сопротивления растекания, при соответствии которым реализуется эффективная работа заземляющей системы. Определяется уровень проводимости тока устройством.

Обратите внимание! Для электроустановки с напряжением в 380 В показатель сопротивления не должен превышать 30 Ом. Системы видеонаблюдения, серверные блоки и медаппаратура выполняется заземлением с сопротивлением заземляющих элементов в 0,5–1 Ом.

Определение такого показателя проводимости не единичная рекомендация. Существует еще и ряд общеобязательных требований по структуре и монтажу такого элемента заземления.

Основные требования

Большая часть профильных рекомендаций и правил регламентирует конструкцию и размещение такой составной части заземляющей системы. Требования, которым должен соответствовать искусственный заземлитель:

  1. Для засушливых территорий существует отдельная технология производства заземления с применением железобетонных конструкций.
  2. Искусственный заземлитель не подлежит окраске. Объясняется тем, что любое окрашивание выполняет роль изолятора. Изоляция будет препятствовать протеканию тока в почву. Искусственный заземлитель должен иметь естественный цвет.
  3. Окраске подлежат сварочные швы (соединения проводников). Окрашиваются битумной краской, предотвращается преждевременное разрушение соединительных элементов.
  4. Нестандартные (уменьшенные) значения электродов применяются исключительно при установке временных электроустановок.

Оптимальным выбором материала заземлителя считается круглая арматура. Обоснование такого приоритета:

  1. Минимальный расход металла. Следовательно, снижается себестоимость заземляющего устройства.
  2. Коррозионная стойкость у такого электрода значительно выше, чем у его аналогов.
  3. Легкость монтажа.

Помимо профильных требований, существует рекомендационная стандартизация параметров (размеров) материала, используемого для создания искусственного заземляющего элемента.

Как подбираются размеры искусственных электродов

Все параметры основной конфигурации проводников в обязательном порядке должны соответствовать нормативным требованиям профильной документации, в частности ГОСТ Р 50571.5.54-2013.

Основные аспекты:

  1. Стальной прут в диаметре должен быть свыше 10 мм.
  2. Оцинкованный арматурный стержень должен иметь диаметр 6 мм и больше.
  3. Соблюдение толщины стенок в уголках — свыше 4 мм.
  4. Молниезащитные заземлители применяются с сечением свыше 155 мм².
  5. Стенки отбракованных труб монтируются с толщиной свыше 3,5 мм.
  6. Толщина стенок отбракованных труб не менее 3,5 мм.

Правильно подобранные материалы и размеры электродов, применение оптимальной вариации производства такого электромонтажа — основные рабочие моменты заземления, которые влияют на качество работы заземлителя.

Искусственный электрод обладает важным эксплуатационным преимуществом, обусловленным принципом монтажа. Такой вид чаще монтируется глубоко в грунт. За счет грунтовых вод уменьшается показатель удельного сопротивления материала. Итог — реализация оптимальной характеристики и стабильности конечного сопротивления заземлителя.

Искусственный заземлитель: виды, функции, требования и установка

Заземлитель горизонтальный

Заземлитель горизонтальный

Ввод здания в эксплуатацию возможен только после выполнения монтажа заземляющих устройств. При отсутствии заземляющего контура, подключение к электросетям является грубым нарушением правил техники безопасности и иных положений, содержащихся в целом ряде нормативных актов (ПТБЭ, ПУЭ и ПТЭЭ). Наличие заземления является обязательным условием для согласования предпроектной документации.

Неисправность заземляющего оборудования, или несоответствие его характеристик потребляемым мощностям электроустановок может повлечь возгорание и гибель людей при поражении электротоком.

Принцип работы заземления

При возникновении повреждения в изоляции фазового провода возникает угроза замыкания фазы на корпуса электрооборудования, водопроводных и отопительных труб, и иные предметов из токопроводящих материалов.

Сырость и влага усугубляют угрозу поражения током при нахождении людей в помещении, где произошёл аварийный пробой в цепи. Для предотвращения несчастных случаев, связанных с ударом тока из-за неисправной изоляции, применяются заземляющие устройства.

Принцип работы заземления – соединение при помощи заземляющихпроводников всех потенциально опасных металлических частейв помещении с землёй.

Устройство заземления

Заземляющее устройство состоит из следующих основных частей:

  • Заземлители – система проводников, которые закапываются в землю и соединяются между собой;
  • Заземляющие проводники – соединяют заземлители и все находящиеся в здании потенциально опасные токопроводящие элементы;
  • Внешний контур заземления – заземлители и соединённые с ними проводники, находящиеся за пределами сооружения или здания;
  • Внутренний контур заземления – замкнутая цепь проводников, соединяющая металлические элементы электрооборудования с внешним контуром заземления — находится внутри здания;
  • Заземляющая шина — устройство, предназначенное для соединения с землёй нескольких проводников и выравнивания потенциалов подсоединённых к ней частей электроустановок.

Монтаж вышеперечисленных элементов в единую систему является обязательным этапом при подготовке здания к подключению к энергосети. Различные по мощности и энергопотреблению приборы можно выводить на 1 общий заземлитель.

Металлические части подлежащие заземлению

При выполнении монтажных работ по электробезопасности внутри здания заземляются следующие металлические части:

  • Металлические корпуса распределительных устройств;
  • Поверхность оболочек кабелей;
  • Трубы отопления, канализации, газоснабжения и водопровода, если они сделаны из металла;
  • Металлические ванны в квартирах;
  • Корпуса и металлические рамы трансформаторов; осветительных приборов, электромеханических устройств и их приводов;
  • Выступающие части арматуры внутри сооружений из железобетона;
  • Несущий металлический каркас здания;
  • Вентиляционные металлические каналы и воздуховоды;
  • Системы молниезащиты.

При монтаже электрического оборудования на открытом воздухе заземляются следующие элементы:

  • Железобетонные и стальные опоры ЛЭП;
  • Трансформаторные будки;
  • Металлические каркасы, на которых устанавливаются электрощиты, коробки с предохранителями, реле и рубильниками;
  • Стальные ворота с электромеханическим приводом;
  • Металлические и железобетонные стойки уличных осветительных фонарей.

С заземлением нельзя соединять следующие элементы:

  • Электросчётчики, электроизмерительную аппаратуру и реле, включая их корпуса;
  • Подвижные части электроустановок, если они смонтированы на заземлённой токопроводящей раме.

Естественное заземление

Функцию заземления могут выполнять следующие части зданий и оборудования:

  • Выступающие части железной арматуры несущих стен;
  • Металлические несущие опоры и части железного каркаса сооружений и зданий;
  • Чугунные трубы канализации, если она на определённом участке имеет подземное залегание;
  • Железные трубы холодного водоснабжения.

Функцию заземлителя не могут выполнять газопроводы и трубы с горячей водой. Если уровень сопротивления у естественного заземления будет находиться в пределах расчётной нормы, то строить искусственную систему заземлителей не обязательно.

Искусственное заземление

Искусственный заземлитель оборудуют при помощи вертикальных и горизонтальных заземлителей. Основу конструкции составляют проводники, которые вертикально погружают в грунт и выступающие концы соединяют горизонтальными проводниками при помощи сварки.

Допускается как установка вертикальных проводников в один ряд, так и в форме треугольника. При расположении вертикальных заземлителей в одну линию снижается надёжность всего устройства, поскольку при обрыве горизонтального соединения один из заземлителей будет отрезан от системы.

При расположении в форме треугольника обрыв 1 соединения не нарушит функциональности заземления.

Технология укладки заземлителей

Основной рабочий элемент, которым обладают любые заземляющие устройства — комплекс заземлителей, который является частью внешнего контура заземления. Внешнее заземление делается по проекту электроустановки, в котором учитываются следующие параметры:

  • Сопротивление и электропроводность грунта;
  • Суммарный расчётный объём потребляемых мощностей электрических устройств;
  • Расположение на безопасном расстоянии от входа в здание.

Материал заземлителей

В качестве электродов заземлителей допускается использование следующих материалов:

  • Железных, оцинкованных, медных или стальных труб с диаметром от 2-3 см. и толщиной стенок от 4 мм.
  • Стержней или арматур 12-16 мм в диаметре;
  • Уголков, квадратных или прямоугольных профилей.

Площадь сечения вертикальных заземлителей должна составлять от 100 мм2 у железа и 50 мм2 у меди. Длина заготовок должна составлять от 2,5 до 3 м.

Материал горизонтальных заземлителей

Для горизонтального наружного заземления используются железные, стальные, медные полосы, или уголки с площадью сечения 50-100 мм2, в зависимости от материала. Заземляющие проводники приваривают внахлёст, а места сварки обрабатываются гудроном в целях защиты от коррозии.

Установка заземлителей

Заземлители устанавливаются на том месте, которое определено в проекте в следующей последовательности:

  • с учётом расположения заземлителей (треугольная, или линейная конфигурация) роются несколько траншей глубиной до 1 м и шириной до 0,5 м по трассам, обозначенным в плане электроустановки;
  • Разметка установки электродов производится с учётом их запланированного количества и минимально допустимого расстояния между ними 2,5 м.
  • Заземляющие электроды погружают в грунт так, чтобы выступающие части имели высоту 10-20 см.
  • Установленные заземлители скрепляют между собой стальной полосой, железным уголком или прутками арматуры.

Стержни заземлителей должны быть опущены в грунт на глубину 2,5-3 м. Для обеспечения расчётной глубины погружения применяются следующие приспособления:

  • Электромеханические сверлильные устройства, оборудованные зажимами для электродов круглого сечения (ПВЭ);
  • Сверлильные аппараты на ДВС (ПЗД 12) для круглых прутков и арматуры;
  • Вибрационные молоты для заглубления труб, уголков или профиля;
  • Ручные инструменты для ввинчивания с зажимами или кувалды.

При использовании ввинчивающих устройств на концы электродов приваривают спиралевидные лопатки, или шнеки.

Монтаж наружного контура заземления

Заземляющие устройства на участке внешнего контура располагаются в толще грунта, поэтому все наружные проводники соединяют сваркой:

  • Приваривание проводников внахлёст делается с учётом минимальной длины нахлёстки (равна ширине пластины, или 6 диаметрам прутка);
  • К установленному наружному заземляющему контору через стену здания подводится и приваривается соединение с внутренним защитным контуром;
  • Проводник, соединяющий оба контура, на отрезке прохождения сквозь стену укладывается внутрь обрезка металлической трубы, которая затем заполняется цементом, или другим негорючим изоляционным материалом.

Соединение металлических частей наружного контура можно производить любым видом сварки.

Два выхода от внутреннего контура заземления

При монтаже наружного контура должно быть предусмотрено как минимум два выхода на внутренний контур. Соединения обоих контуров выполняются сквозь стены при помощи таких же проводников, которые образуют внешний контур и с тем же сечением.

Использование металлических конструкций для устройства внутреннего контура

Если внутри здания имеются конструкции из металла, то их можно включить в цепь внутренней магистрали заземления. Также для этой цели используются проводники с нулевой фазой. Разрешается использовать следующие элементы:

  • Железные трубопроводы с холодной водой;
  • Металлические каркасы для оборудования;
  • Стальные защитные кожухи электропроводки;
  • Несущие металлические каркасы зданий.

В цепь внутреннего контура запрещается соединять следующее оборудование:

  • Трубопроводы газоснабжения и отопительную систему;
  • Несущие тросы;
  • Оболочки свинцовых электрокабелей;
  • Железные двери, подвижные решётки, съёмные крышки корпусов, электрощитов и распределительных устройств.

Для прокладки магистрали внутреннего заземляющего контура используются следующие проводники:

  • Стальная проволока толщиной от 6 мм;
  • Железная труба со стенками от 2,5 мм толщины;
  • Уголки с полкой шириной от 10 мм и толщиной от 3 мм;
  • Профиль с площадью сечения от 25 мм ².

Технология прокладки проводников внутреннего контура

  • Перед укладкой металлические заготовки выпрямляются, а места их соединений зачищаются;
  • Для прокладки магистралей выбираются открытые места, доступные для осмотра;
  • Если проводник необходимо пропустить через стену, то в сухих помещениях допускается его свободный проход через отверстие, в сырых и влажных помещениях необходимо заполнять отверстие прохода негорючим материалом (асбест, цемент);
  • Присоединение заземляющего проводника к внутренней магистрали заземления можно выполнять при помощи болтовых соединений.

Использование шины

При выполнении плана электрооборудования монтаж заземляющих устройств обычно включает в себя установку шин.

Они размещаются рядом с распределительными щитами и рубильниками, находящимися под напряжением, и выполняют роль узловых соединений для нескольких проводников от внутреннего заземляющего контура.

При помощи шины к заземляющему контуру можно подключить электрооборудование с различными характеристиками энергопотребления, а также заземляющие магистрали от разных помещений. С шиной при помощи заземляющего болта соединяется внешний контур, выходящий на заземлители.

« вернуться

Установка горизонтального заземления

Горизонтальные заземлители прокладывать на глубине  0,5 м. Если земли пахотные, то глубину лучше всего увеличить  до 1 м. Как правило, подобные заземлители устанавливаются с помощью специальных аппаратов.

В случае горизонтального заземлителя, расположенного слишком близко к поверхности земли,  растекание электрического тока по почве будет проходить не 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 элетродом, установленным в вертикальное положение. Именно по этой причине чаще всего при проведении электромонтажных работ пользуются вертикальными электродами.

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

Заземление оборудования в грунте

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.

Дополнительные меры при заземлении

Заземление в частном доме своими руками: 2 схемы для разных грунтов по науке

Заземлитель горизонтальный

Соблюдение правил электрической безопасности защищает здоровье жильцов и сохраняет в исправность бытовых приборов при авариях в системе энергоснабжения.

Сейчас очень много статей и видеороликов о том, как можно сделать заземление в частном доме своими руками. Средства интернет позволяют людям высказывать свое мнение, зачастую довольно ошибочное.

В этой статье я показываю 2 варианта схем разных конструкций, основанных на научных рекомендациях со ссылками на нормативные документы.

Какие электрические характеристики обеспечивают безопасную работу контура заземления

Защитная функция контура основана на том явлении, что аварийный ток стекает по пути наименьшего сопротивления.

На корпусе любого бытового прибора из-за повреждения изоляции может появиться потенциал фазы. В старой системе заземления TN-C он станет стекать через тело прикоснувшегося человека.

Тяжесть электротравмы зависит от многих факторов, но может привести и к фатальным последствиям.

https://www.youtube.com/watch?v=6MIOsXp7Tso

В схеме электропитания TN-S искусственно созданный РЕ проводник через контур заземления отводит опасный потенциал, защищает человека от поражения током.

Для оптимальной работы схемы необходимо учесть:

  • сопротивление растеканию;
  • напряжения прикосновения и шага;
  • состояние грунта по его удельному сопротивлению;
  • электрические характеристики выбранных материалов и их стойкость к воздействию агрессивной среды почвы;
  • конструкцию контура, которая должна быть просчитана по нормативам и проверена электрическими замерами высокоточными приборами.

Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В: из каких составляющих оно складывается

Любой контур заземления состоит из вертикальных или горизонтальных заземлителей (электродов), расположенных в земле. Через создаваемый ими контакт протекает аварийный ток.

Вертикальные электроды заглублены в почву, разнесены на определенное расстояние, объединены горизонтальным заземлителем, подключенным к главной шине здания.

Для частного дома редко используется один вертикальный заземлитель по причине противодействия сопротивления растеканию тока.

Допустим, что имеется сооружение с подключенным к нему одним вертикальным электродом, расположенным в почве. шину организовано металлическое короткое замыкание. Сопротивлением заземляющего проводника пренебрегаем для упрощения.

Ток короткого замыкания начинает стекать на потенциал земли по электроду и распределяется с него равномерно по всем направлениям. При этом максимальная плотность тока будет создана у самого заземлителя, а с удалением от него она станет уменьшаться.

Прохождение тока через постоянно увеличивающуюся поверхность земли ослабляет его величину. Напряжение тоже имеет самую большое значение у электрода, а с постоянным снижением величины тока оно падает. Здесь проявляет свое действие простой закон Ома.

На границе определенной площади, называемой зоной растекания, напряжение уменьшается практически до нуля от своего максимального значения. Таким способом мы получили точки нулевого потенциала, находящиеся с противоположных сторон электрода, на которых U=0.

Сопротивление заземляющего устройства Rз — это сопротивление участка земли между точками нулевого потенциала. Оно вычисляется по формуле Rз=Uф/Iкз.

На его величину очень слабо влияет сопротивление металлических частей заземлителей с шиной и контакты электродов с землей — они очень маленькие.

Вопрос его снижения решается за счет изменения конструкции контура и характеристик грунта.

Улучшить этот показатель можно установкой дополнительного электрода. Однако монтировать его следует определенным образом.

Если два электрода разместить рядом, то площадь зоны растекания практически не меняется. Ток короткого замыкания стекает на том же участке грунта. Поэтому заземлители необходимо разнести на большее расстояние.

При этом ток КЗ станет стекать с каждого электрода, разделяясь на два потока, а между ними образуется пространство, где они оказывают влияние друг на друга. Оно называется зоной экранирования. Для оценки его характеристик введены поправочные коэффициенты.

Второй способ улучшения сопротивления заземляющего устройства основан на увеличении длины вертикального электрода и его заглублении в грунт до 30 метров. Технология этого метода приведена в конце статьи.

Несколько вертикальных электродов привариваются в почве к металлической полосе (горизонтальному заземлителю). Он тоже оказывает влияние на стекание аварийного тока, оценивается по индивидуальному коэффициенту.

Его величина зависит от количества электродов в контуре и отношения расстояния между ними к их длине. Данные сведены в таблицу.

Таким образом, электрические характеристики создаваемого контура сильно зависят от конфигурации и расположения вертикальных и горизонтальных заземлителей, их заглубления в грунт.

Владельцу частного дома необходимо оценивать сопротивление заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В и делать предварительный расчет на бумаге до начала сборки конструкции. Для этого требуется представлять, из каких процессов берутся параметры, задаваемые в проекте.

Напряжение прикосновения и шага: что это такое и как оно влияет на расчет контура заземления

Напряжение прикосновения описывает пункт ПУЭ 1.7.24. Его величина заложена в формулы для расчета сопротивления контура заземления.

Представим, что на корпусе какого-то оборудования появился фазный потенциал U и к нему прикоснулся человек с сопротивлением тела R.

Через него начнет стекать ток Iт, который определяется по закону Ома. Величина приложенного напряжения зависит от места создания контакта, удаления от максимальной величины U, обозначается термином прикосновения (Uпр).

Поскольку от Uпр зависит безопасность человека, то на него введены строгие нормативы. При создании электрического проекта на объект в него закладывают жесткие ограничения, влияющие на безопасность. Они учтены в допустимых параметрах сопротивления заземляющего устройства.

Напряжение шага

Еще один ряд факторов, влияющий на расчет контура — учет тех процессов, которые протекают непосредственно на грунте при стекании аварийного тока, распределяющегося внутри той зоны, где может случайно оказаться человек. Их учитывает напряжение шага.

https://www.youtube.com/watch?v=OWmyC8hspOs

В эпицентре разряда приложено максимальное напряжение, а его величина постепенно снижается с увеличением расстояния до нуля. Когда в этой зоне будет двигаться человек, то между его ногами возникнет разность потенциалов.

Она возрастает при приближении к месту разряда, а при определенных условиях может привести к электротравме: чем ближе к центру, тем опаснее.

Термин напряжения шага Uш заложен в пункт ПУЭ 1.7.25. Он строго нормируется формулами расчета проекта заземляющих устройств.

На промышленных объектах обычно применяются дорогие специальные защиты, быстро отключающие аварийные режимы, когда напряжению шага остается возможность проявить себя очень короткое время.

В частном доме таких устройств нет. Поэтому к качеству контура предъявляются повышенные требования. Владельцу необходимо продумать место его расположения и трассу прохождения горизонтального заземлителя.

Напряжение прикосновения и шага стремятся сделать настолько минимальными, насколько они могут обеспечить повышенную безопасность человека. Они учитываются нормативами ПУЭ.

Какие нормы по сопротивлению растекания заложены в ПУЭ и почему

Для создания надежного контура частного дома следует понимать, что он работает не сам по себе, а в составе всей системы заземления электроустановки, начиная от промышленной трансформаторной подстанции.

Безопасность зависит от типа нейтрали ТП и быстроты ликвидации аварийных ситуаций.

На промышленных объектах, требующих оперативного отключения аварий, создается эффективно заземленная нейтраль, позволяющая при однофазных замыканиях на землю быстро отключать токи КЗ. Для этого ее сопротивление, с учетом влияния всех естественных и искусственных заземлителей, не должно превышать 0,5 Ома. (Пункт 1.7.90.)

Бытовая электрическая сеть 380/220 вольт обычно создается с глухозаземленной нейтралью. Ее безопасность в какой-то части может улучшить разделительный трансформатор.

За ним создается сеть с изолированной нейтралью. Но мы сейчас рассматриваем другой вопрос.

Как правильно сделать контур заземления: таблицы, формулы

Заземлитель горизонтальный

Основным элементом обеспечения безопасности электроустановок является защитное заземление. Сопутствующие системы: автоматические защитные выключатели, предохранители, молниезащита — не могут функционировать при его отсутствии, и становятся бесполезными.

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.

Круг — диаметр 12 мм.

Труба — диаметр 25 мм.

Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 75 мм².

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.

по теме

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.