Что такое повторное заземление

Качество заземления

Выше уже говорилось о том, что тип грунта и материал для системы влияют на качество заземляющего контура. Но кроме этого есть еще несколько позиций.

Площадь заземления

Сразу скажем так, чем больше площадь заземления, тем его качество выше. Поэтому, когда стоит вопрос, что использовать: стержень заземления или пластину, то выбирается второй вариант. Почему? Все дело в ее большей площади. Площадь соприкосновения у пластины для заземления в разы больше, чем у штыря. При этом данную площадь можно, в принципе, увеличивать до бесконечности. А это большой плюс. Для этого обычно используют пластины «PTCE» из сплава никеля и меди.

Поэтому чаще всего, когда планируется заземление высоковольтных линий, к примеру, опор ВЛ 10 кВ, используется именно пластинчатый вариант (PTCE). Хотя показатель площади можно увеличить и по-другому. Можно просто использовать стержень заземления, только не один, а несколько, обвязав их вокруг опор ВЛ 10 кВ контуром из хорошего проводника. Вот почему в частном домостроение используется контур из трех или четырех штырей. Для ВЛ 10 кВ количество может быть увеличено до бесконечности. Для производственных мощностей не обязательно применять квадрат или треугольник, здесь может быть использована линейная структура. Главное – побольше стержней установить на линии.

Чем больше больше площадь заземления, тем выше его качество

Есть еще один вариант увеличения площади контакта с грунтом. Это увеличить размеры штырей. То есть, сделать их длиннее и толще. Кстати, такой вариант используется, если верхние слои грунта имеют высокое сопротивление, а нижние, наоборот, низкое. Такое глубинное заземление прекрасно работает даже в том случае, если устанавливается один металлический штырь. Правда, для 10 кВ линий придется количество заземляющих проводников увеличить, один ничего здесь не решит. Но лучше установить PTCE.

Расчет заземления

Не будем останавливаться на этом разделе долго. Все дело в том, что рассчитать заземление непросто. Существует достаточно большая и сложная формула, по которой и производится расчет. Но, как показала практика, ее конечный результат – всего лишь неточная цифра. Почему? Потому что все зависит от типа грунта. Наша земля во многих участках – слоеный пирог из разных наполнителей. Поэтому точно определить, где и какой слой находится, можно только по специальной карте геологической разведки.

Вот почему выбирая глубинное заземление, необходимо ориентироваться на максимальный показатель, подставляя в формулу разные величины сопротивления грунта.

Назначение и принцип работы

Рабочее или функциональное заземление создается не для защиты, а для нормальной эксплуатации установки. При его создании делают так, чтобы установка контактировала с землей. Основное назначение — сведение к нулю вероятности поражения током при соприкосновении человека с корпусом установки или с ее токопроводящими элементами, которые находятся под высоким напряжением.

Такая защита используется в электросетях с 3-фазной системой распределения электрического тока.

Между корпусом электрической установки и грунтом уменьшается напряжение. Его величина становится менее опасной. В том случае, если корпус электрической установки не будет иметь рабочего заземления, прикосновение к нему приведет к тем же последствиям, что и контакт с фазным проводом. С учетом того что электрическое сопротивление обуви и пола невелико по сравнению с сопротивлением почвы, ток может стать опасным.

Если все будет функционировать правильно, то ток, который пройдет через тело человека, не нанесет никакого вреда. Напряжение в этом случае тоже будет небольшим: почти вся энергия уйдет в грунт. Поспособствует этому заземляющий проводник — по-другому он называется заземлителем.

Внешняя молниезащита

Внешняя молниезащита ZANDZ (пр. Россия ) — это долговечные, надёжные и эстетичные элементы для организации эффективной системы внешней молниезащиты на объектах различного назначения.

В номенклатуре представлены стержневые молниеприёмники, держатели и зажимы к ним, выполненные из нержавеющей стали. Эти элементы предназначены для монтажа непосредственно на защищаемом объекте. Так же мы предлагаем отдельностоящие молниеприёмники различной высоты (до 54 м), выполненные из оцинкованной стали. Этот тип молниеприёмников позволяет обеспечить наиболее надёжную защиту различных промышленных объектов.

Чем они отличаются

Разницу между двумя этими видами сможет уловить только основательно изучивший их особенности человек. Для непрофессионала они с трудом различимы, поскольку чаще всего организуются с привлечением одних и тех же технических средств.

Отличия между рабочим заземлением и защитным заземлением проявляется не столько в технической части, сколько в том, для каких конкретных целей они организуются. В обоих случаях для обустройства ЗУ используются специальные приспособления (конструкции), способные отводить опасные токи на землю. И там и там потребуется присоединить корпуса приборов через толстую медную жилу к тому сооружению, которое выбрано для надежной защиты электрооборудования и людей.

Хорошо различимое отличие рабочего заземления от своего аналога состоит в следующем:

1. функциональное заземление делается с целью защиты оборудования и приборов, подключенных к данной электрической сети, от выхода их из строя;
2. для его реализации допускается использовать молниеотводы и распределенные системы выравнивания потенциалов, подключенные к местному заземляющему контуру;
3. оно в меньшей мере, чем защитное, обеспечивает безопасность работающего на линии персонала и простых людей.

Хороший пример такой разницы – так называемые «переносные» или временные конструкции, применяемые исключительно для защиты работающих на отключенном оборудовании специалистов. К защите электроустановок они никакого отношения не имеют (последние отключены) и даже при случайной подаче в линию стороннего напряжения представляют угрозу лишь для человека. То есть это – чисто защитная мера.

Другим характерным отличием защитного заземления является обязательное присоединение к заземлителю все металлические части корпусов оборудования, то есть каркасы, рамы, стальные ограждения и тому подобное. Функцию самого заземлителя в этом случае могут выполнять как искусственно созданные конструкции, так и уже проложенные в земле стальные элементы коммуникаций (включая различные виды металлических труб и кабельных экранов).

К частям оборудования, подлежащим обязательному рабочему занулению и заземлению относятся:

• Приводы всех без исключения электрических аппаратов.
• Корпуса работающих на объекте электрических машин, а также понижающих трансформаторов, используемых для питания переносных светильников.
• Обмотки измерительных преобразователей, относящихся к разряду вторичных.
• Стальные остовы и корпуса передвижных (переносных) электрических приемников.
• Все открытые части работающего в данный момент оборудования.

Во всех этих случаях при невозможности организации заземления для снижения опасности поражения людей согласно ПУЭ используют электроприемники, рассчитанные на напряжение не более, чем 42 Вольта.

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.

Выполнение расчетов

На этапе проектирования заземлителя нужно так подобрать его параметры, чтобы сопротивление устройства оказалось в допустимых пределах. Для этого выполняют серию расчетов.

Сопротивление грунта

Сопротивление растеканию заряда для одиночного стержня рассчитывают по формуле:

Ro = (Pэкв/2π*L) *{ln(2L/d) + 0.5 ln((4T + L)/(4T – L)}

Если электрод помещен в разнородный грунт (2-слойный), сопротивление вычисляют по формуле:

Pэкв = (Ψ*P1*P2*L)/( P1(L – H + tг) + P2(H – tг)), где

• Ψ – коэффициент, учитывающий сезонность;
• P1 и P2– удельная резистивность первого и второго слоев грунта, Ом/м;
• Н – толщина верхнего слоя, м;
• Т – глубина погружения стержней;
• Tг – заглубление вертикального штыря (расстояние от верха заземлителя до поверхности земли).

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Минимальная длина стержня составляет 2,5 м. При соблюдении этого условия основание электрода с гарантией 100% окажется ниже отметки промерзания грунта, где круглый год сохраняется приемлемое сопротивление растеканию заряда.

Методика расчета количества стержней зависит от того, из чего состоит заземлитель.

Если только из вертикальных электродов – применяют формулу:

No = Ro *Ψ/Rн, где

Rн – рекомендуемое нормами сопротивление растеканию.

Если в конструкции есть горизонтальные элементы, число стержней равно:

N = Ro/( Rв*ηв), где

ηв – коэффициент использования заземлителя, учитывающий взаимное влияние электродов друг на друга.

В линейной конструкции оно выше, поэтому результат вычислений округляют в большую сторону.

Нормы и требования

Сопротивление PE-контура нормируется. Максимально допустимые значения задают ПУЭ и другие документы. Данные сведены в таблицу:

Устройство	Максимально допустимое сопротивление заземления, Ом
Молниеотвод	10-20
Телекоммуникационные системы	2
Серверное оборудование	1
Рабочее заземление электроустановок	4-10
Защитное заземление жилых и общественных зданий при суммарной мощности одновременно работающих потребителей до 100 кВА	10
То же при мощности свыше 100 кВА	4

В качестве электродов разрешено применять:

• трубы диаметром 3-5 см с толщиной стенки от 3,5 мм;
• полосовую сталь или уголок толщиной от 4 мм;
• прут диаметром от 10 мм.

В агрессивных почвах (кислых, щелочных и т.д.) вместо быстро корродирующей стали применяют медные, омедненные или оцинкованные стержни. Алюминий использовать нельзя: он покрывается плохо проводящей электричество окисной пленкой.

Число стержней и глубина погружения не нормируются – их определяют расчетом. Но в правилах прописано ограничение: электроды забивают хотя бы на 30 см ниже отметки промерзания грунта. Причина заключается в том, что мерзлая почва обладает высоким сопротивлением растеканию тока.

Со временем резистивность PE-контура может вырасти по ряду причин:

• из-за коррозии стержней;
• вследствие изменения химического состава грунта;
• в результате снижения влажности почвы после работ по осушению участка.

По этой причине ПУЭ и Правила технической эксплуатации электроприемников предписывают периодически замерять сопротивление заземлителя. Установлены следующие сроки:

Потребители	Периодичность проверок
Работающие в особо опасных условиях – лифты, прачечные, бани, кухни и столовые, грузоподъемные машины и механизмы	1 год
Силовые подстанции	6 лет
Частные дома	1 год
То же, если электроустановки, дымовые трубы или изоляция проводов уже подвергались ремонту	6 месяцев

Замер сопротивления осуществляет лицензированная компания. Результаты отражают в протоколе, который домовладелец должен предъявить в РЭС.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

• TN-C;
• TN-S;
• TNC-S;
• TT.

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

• заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
• внешние проводящие части устройства;
• проводник нейтрального типа;
• совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название — Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

Недостатки:

• возрастает вероятность получения удара током;
• возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
• высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
• такая система защищает только от короткого замыкания.

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 — это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

Конструкция:

1. PN — нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
2. PE — глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.

Преимущества:

• легкость монтажа;
• низкая стоимость покупки и содержания системы;
• высокая степень электробезопасности;
• не требуется создание контура;
• возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

Достоинства:

• простое устройство защитного механизма от попадания молний;
• наличие защиты от короткого замыкания.

Минусы использования:

• слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
• возможность появления фазного напряжения;
• высокая стоимость монтажа и содержания;
• напряжение не может быть отключено автоматикой;
• отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

• 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
• 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.

Преимущества TT:

• высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
• защита от КЗ;
• возможность использования на электроустановках высокого напряжения.

Недостатки:

• сложное устройство защиты от молний;
• невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Правила для переносных установок

В некоторых ситуациях допускается отказ от местного заземлителя для электрооборудования, оснащенного автономными источниками питания с нейтралью, не вступающей в контакт с грунтом. Обычно переносное заземление используется для защиты установок, не питающих другое оборудование. При этом источники питания должны иметь собственные заземлители, а все элементы установки — стыковаться с корпусом источника электропитания.

Работы по заземлению мобильных электрических установок выполняют в соответствии с требованиями к напряжению или сопротивлению. Показатель сопротивления не должен превышать 25 Ом. Устройства с автономными источниками электропитания и изолированными нейтралями всегда контролируются по уровню сопротивления изоляции. Кроме того, нужно обеспечить постоянный доступ для проведения проверок работоспособности изоляции.

Переносные заземлительные установки монтируются во время перерывов в работе электрооборудования. Установка защиты начинается только после отключения напряжения в электросети. Заземление устанавливается на все отключенные фазы. Причем установка осуществляется со всех сторон, откуда подается напряжение.

К монтажу переносных систем в электрических установках с напряжением свыше 1000 вольт допускаются исключительно специалисты, обладающими группой электробезопасности не меньше четвертой. Для установок с напряжением менее 1000 вольт необходима третья или выше группа электробезопасности.

Сопротивление заземлителей для различных объектов

В частных домах, где используются электрические сети, напряжением 220-380 вольт, сопротивление заземлителя не должно превышать 30 Ом.

Максимальное сопротивление, не превышающее 10-ти Ом, допускается при подключении к дому газопровода и другого опасного оборудования. Это же значение используется и при подключении молниеприемников. Для каждого вида оборудования с повышенной опасностью, производится устройство локального заземления.

При эксплуатации таких источников тока, как трансформатор или генератор, используются заземлители с соответствующим сопротивлением в 8 и 2,4 Ом. Для того, чтобы газовые разрядники, используемые в защитных устройствах воздушных линий, уверенно срабатывали, подключенные к ним заземлители должны иметь сопротивление в пределах 2-4 Ом. Те же требования касаются и подключаемого оборудования для телевизионных коммуникаций.

Все эти усредненные показатели сопротивления соответствуют нормальным стандартным грунтам, удельное сопротивление которых не превышает 100 Ом х м. При более высоком удельном сопротивлении грунта, пропорционально увеличивается и сопротивление заземлителя.

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.

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).

Преимущества

Естественные заземлители не делают специально, а применяют то, что есть под рукой. Для того чтобы использоваться металлические конструкции в роли заземлителей, они должны полностью соответствовать требованиям, предъявляемым правилами для электроустановок.

Естественный заземлитель можно сочетать с искусственным. Такая схема применяется, когда требуется отвести большие токи. Искусственный заземлитель будет направлять ток к естественному, по которому он уйдет в грунт.

Естественные контуры применяются достаточно часто без искусственных, сами по себе. Благодаря такому подходу обеспечивается не только безопасная работа, но и происходит значительная экономия материалов, расходуемых на обустройство заземляющего контура.

Так как конструкция уже существует, не требуется монтировать что-то еще, благодаря этому можно значительно сузить временные рамки, отведенные на монтаж, использовать простое, недорогое приспособление.

Когда не применяются железобетонные конструкции

Сборный железобетонный фундамент обладает хорошими структурными характеристиками как по прочности конструкции, так и по долговечности. Подводить заземляющий проводник к такому фундаменту не запрещено.

Главное — произвести правильное соединение элементов конструкции. Скрепив между собой арматуру соседних блоков, можно удостовериться в надежности конструкции, а потом приступить к производству заземляющего устройства.

Если выполнить такое соединение нет возможности, лучше прибегнуть к применению искусственного заземлителя. Производить соединения такого типа конструкций нужно с учетом профильной стандартизации производства таких работ.

Для чего необходима проверка наличия цепи между заземлителем и заземляемыми элементами?

Проверка наличия цепи между заземлителем и заземляемыми элементами – это вид испытания, в ходе которого проверяется надежность «обнуления» металлических конструкций (корпусов электрических щитов, электродвигателей, корпусов светильников и заземляющих контактов розеток). Данная услуга необходима всем организациям, эксплуатирующим и монтирующим электроустановки и кабельные сети. Этот вид испытания проводится согласно графику планово-предупредительных работ по предписанию МЧС России, Ростехнадзора и других организаций, контролирующих состояние электрических сетей. Проверка проводится не реже 1 раза в 3 года для объектов административного назначения: школ, объектов ЖКХ, жилых зданий, офисных зданий. Для опасных производственных объектов испытание проводится не реже 1 раза в год.

Цель данного испытания — выявить, надежно ли заземлены конструкции, которые в процессе эксплуатации могут попасть под напряжение в связи с нештатными ситуациями. Надежное «обнуление» исключает поражение обслуживающего персонала или сотрудников организации электрическим током, поэтому данный параметр имеет одно из важнейших значений.

Результатом выполнения данного испытания является протокол №2 технического отчета. В составе технического отчета протокол хранится в службе главного энергетика до следующих испытаний. В документе отмечены проверяемые элементы, значения переходных сопротивлений, а также заключения по результатам проверки испытаний.

О термине простыми словами

Само понятие «заземление» происходит от слова «земля», то есть почва или грунт, назначение которых – служить отводом для опасных токов, стекающих по специально организованной цепи. Для ее образования необходимо неразрывное соединение всех частей защитной системы, которое начинается от точки контакта корпуса заземляющего элемента и заканчивается погруженным в землю элементом заземляющего устройства (ЗУ).

Внешний контур заземления частного дома (слева). Заземление внутри помещения (справа), заземляющий проводник указан пунктирной линией. Согласно определениям, приводимым в техдокументации, заземление это есть преднамеренное электрическое соединение металлических корпусов агрегатов со специальным заземляющим контуром. Исходя из рассмотренных фактов, можно сделать вывод, что заземлением называют преднамеренный электрический контакт защищаемого оборудования с грунтом.

Как сделать заземление.

Заземлители делятся на искусственные и естественные.

• Искусственные заземлители – это заземлители выполняемые специально в целях заземления людьми.
• Естественные заземлители – это металлические объекты, находящиеся в контакте с землей, которые могут быть использованы в целях заземления: водопроводные трубы, обсадные трубы скважин и т.д.

Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемую часть с заземлителем. Это могут быть стальные пластины, оцинкованные стальные пластины, медные кабеля сечением в соответствии с нормативными документами.

Разница между заземлением и занулением

Термин «зануление» означает подключение нетоковедущей части установки к рабочему нулю. Если она окажется под напряжением, произойдет короткое замыкание и в автомате сработает электромагнитный расцепитель. Участок сети мгновенно будет обесточен.

Недостаток данного способа защиты состоит в том, что при повреждении (обрыве) нуля выше точки подключения защитного проводника все зануленные элементы окажутся под напряжением. Чем дальше эта точка от потребителя, т.е. чем ближе она к подстанции, тем ниже вероятность аварии и, соответственно, тем безопаснее система.

Но во втором случае точка подключения защитного проводника к нейтрали находится на подстанции, что практически исключает обрыв нуля выше ее. Полноценное заземление потребителей реализовано только в системах TT и IT (с изолированной нейтралью).

Качество заземления

Выше уже говорилось о том, что тип грунта и материал для системы влияют на качество заземляющего контура. Но кроме этого есть еще несколько позиций.

Площадь заземления

Сразу скажем так, чем больше площадь заземления, тем его качество выше. Поэтому, когда стоит вопрос, что использовать: стержень заземления или пластину, то выбирается второй вариант. Почему? Все дело в ее большей площади. Площадь соприкосновения у пластины для заземления в разы больше, чем у штыря. При этом данную площадь можно, в принципе, увеличивать до бесконечности. А это большой плюс. Для этого обычно используют пластины «PTCE» из сплава никеля и меди.

Поэтому чаще всего, когда планируется заземление высоковольтных линий, к примеру, опор ВЛ 10 кВ, используется именно пластинчатый вариант (PTCE). Хотя показатель площади можно увеличить и по-другому. Можно просто использовать стержень заземления, только не один, а несколько, обвязав их вокруг опор ВЛ 10 кВ контуром из хорошего проводника. Вот почему в частном домостроение используется контур из трех или четырех штырей. Для ВЛ 10 кВ количество может быть увеличено до бесконечности. Для производственных мощностей не обязательно применять квадрат или треугольник, здесь может быть использована линейная структура. Главное – побольше стержней установить на линии.

Чем больше больше площадь заземления, тем выше его качество

Есть еще один вариант увеличения площади контакта с грунтом. Это увеличить размеры штырей. То есть, сделать их длиннее и толще. Кстати, такой вариант используется, если верхние слои грунта имеют высокое сопротивление, а нижние, наоборот, низкое. Такое глубинное заземление прекрасно работает даже в том случае, если устанавливается один металлический штырь. Правда, для 10 кВ линий придется количество заземляющих проводников увеличить, один ничего здесь не решит. Но лучше установить PTCE.

Расчет заземления

Не будем останавливаться на этом разделе долго. Все дело в том, что рассчитать заземление непросто. Существует достаточно большая и сложная формула, по которой и производится расчет. Но, как показала практика, ее конечный результат – всего лишь неточная цифра. Почему? Потому что все зависит от типа грунта. Наша земля во многих участках – слоеный пирог из разных наполнителей. Поэтому точно определить, где и какой слой находится, можно только по специальной карте геологической разведки.

Вот почему выбирая глубинное заземление, необходимо ориентироваться на максимальный показатель, подставляя в формулу разные величины сопротивления грунта.

Особенности конструкции

Рабочее заземление — это установленные в грунте металлические прутья. Они играют роль проводников электротока и способны отводить электричество вглубь на несколько метров. Такие железные штыри являются соединительными элементами между шиной заземления и клеммами электрического оборудования. В результате образуется металлическая связь.

Такая связь имеется в каждом жилом здании. С ее помощью соединяются верхушки заземлителей. Она заводится к вводному щитку и затем разводится по всем квартирам. Роль заземляющего проводника в этой конструкции играет шина или провод, площадь сечения которого — минимум 4 кв. мм.

Почему арматура не подходит в качестве заземлителя?

Один из повсеместно распространенных способов устройства заземления частного дома, модульно-штырьевой, с применением обычных арматурных прутов. Но и по ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки Низковольтные, введенному 1 января 2015 года, и по вступившему в силу с 1 января 2021 года, ГОСТ 58882-2020 «Заземляющие устройства. Системы уравнивания потенциалов. Заземлители. Заземляющие проводники», сталь для этих целей не подходит. Для электроустановок напряжением до 1 кВ система заземления может выполняться только из устойчивых к коррозии материалов:

• нержавеющая сталь;
• оцинкованная сталь (покрытие методом горячего цинкования или электролитическое покрытие, с минимальной толщиной слоя цинка 1 мкм);
• сталь, покрытая медью (минимум 70 мкм радиального покрытия медью с содержанием меди 99,9%);
• медь.

Учитывая, какое у нас отношение к различным нормативам даже со стороны профи, не говоря о самостройщиках, при выборе материала для заземлителей стоит отталкиваться и от целесообразности. Да, арматура доступна и даже сейчас, когда она подорожала в несколько раз, затраты будут минимальными. Однако устраивается заземление не на год, не на пять, и даже не на десять и двадцать – в идеале, навсегда. В фундаменте арматурный каркас защищен слоем бетона, который предотвращает прямой контакт с влагой, в земле сталь ничем не защищена и вряд ли продержится даже десятилетие. Тогда как специализированный комплект прослужит значительно дольше.

Геннадий ЧебатарёвТехнический специалист компании ОБО Беттерманн

Согласно ГОСТу Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011, часть 5-54 «Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов», нельзя использовать черный металл для заземления. И самое главное, черный металл сгниет в земле через 2-5 лет. Срок службы комплекта заземления ОБО Беттерманн до 50 лет! Установка специального заземлителя гарантирует хорошие характеристики заземления.

Виды заземления

В классификации видов заземления присутствует два основных его вида:

• Рабочее.
• Защитное.

Есть и несколько подгрупп: радиозаземление, измерительное, инструментальное, контрольное.

Рабочее

Существует определенная категория электрических установок, которые не будут работать, если их не заземлить. То есть, основанная цель сооружения заземляющей системы – это необеспечение безопасности эксплуатации, это обеспечение самой эксплуатации. Поэтому в этой статье данный вид нас интересовать не будет.

Защитное

А вот этот вид специально устраивается с целью обеспечить безопасность работы электроустановок. Он делится на три категории в зависимости от назначения:

• Молниезащита.
• Защита от импульсного перенапряжения (перегруз линии потребления тока или короткое замыкание).
• Защита электросети от электромагнитных помех (чаще всего данный вид помех образуется от рядом работающего электрического оборудования).

Нас интересует именно импульсное перенапряжение. Назначение заземления данного типа – это безопасность обслуживающего персонала и самой установки в процессе аварии или поломки оборудования. Обычно такая поломка внутри электрического агрегата – это замыкание провода электрической схемы на корпус прибора. Замыкание может происходить непосредственно или через любой другой проводник, например, через воду. Человек, коснувшийся корпус установки, подвергается воздействия электрического тока, потому что становится его проводником в землю. По сути, он сам становится частью заземляющего контура.

Схема заземления в частном доме

Вот почему, чтобы устранить такие ситуации и устанавливается заземление корпуса на контур, расположенный в земле. При этом срабатывание заземляющей схемы – это толчок для системы автоматов, которые тут же отключают подачу электроэнергии к оборудованию. Все это располагается в специальных силовых и распределительных щитах.

Сопротивление заземлению

Есть такой термин, как сопротивление растеканию тока. Для простых обывателей легче будет воспринимать, как сопротивление заземлению. Вся суть этого термина заключается в том, что схема заземления должна работать корректно с определенными параметрами. Так вот сопротивление является основным из них.

Оптимальный вариант этого значения – ноль. То есть, лучше всего использовать материалы для сборки контура, у которых электропроводность самая высокая. Конечно, добиться идеала никак не получится, поэтому старайтесь выбирать именно те, у которых сопротивление самое низкое. К ним относятся все металлы.

Есть специальные коэффициенты, с помощью которых производится определение показателя сопротивления заземляющего контура, эксплуатируемого в разных условиях. К примеру:

в частном домостроение, где используются сети на 220 и 380 вольт (6 и 10 кВ), необходимо устанавливать контур с сопротивлением 30 Ом.

• монтируемая газопроводная система, входящая в дом, должна заземляться схемой в 10 Ом.
• молниезащита должна иметь сопротивление не более 10 Ом.
• Телекоммуникационное оборудование заземляется контуром 2 или 4 Ом.
• Подстанции от 10 кВ до 110 кВ – 0,5 Ом.

То есть, получается так, что чем больше мощность силы тока внутри оборудования или приборов, тем ниже должно быть сопротивление.

Монтаж заземления своими руками

Место выбирают так, чтобы на участке не было коммуникаций. Прежде чем сделать заземление на даче своими руками, согласовывают схему с водопроводной, газовой службой и другими конторами. Заземление делают чаще с северной стороны дома, т. к. там всегда более влажное место на участке.

Монтируют контур по правилам:

1. копают траншею под горизонтальные связи;
2. в углах треугольника с равными сторонами забивают штыри;
3. для стержней нельзя копать скважины, прутки должны плотно входить в грунт;
4. приваривают полосу к углам, присоединяют проводящий кабель, идущий к зданию;
5. сварочные места после соединения обрабатывают растопленным битумом (смолой);
6. закапывают место установки.

Проверяют заземление с помощью мультиметра. В доме раскрывают розетку, прибор переводят в регламент напряжения. После стыкования щупами нуля и фазы мультиметр должен показывать напряжение. Затем стыкуют фазу и заземление, при этом вольтаж должен немного понизиться.