Контур заземления пуэ

Использование электрических приборов это неотъемлемая часть жизни каждого человека. Во время их эксплуатации возникает риск поражения электрическим током. Поэтому была создана защитная система заземления. Чтобы данная система эффективно работала и выполняла свои защитные функции, были сформулированы требования, предъявляемые к защитному устройству. Такие предписания содержатся в правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Раздел ПУЭ заземления включат в себя основные рекомендации: как правильно выполнить контур заземления; как установить защитные конструкции электросети; нормы заземления; сопротивление заземления и другие. Данные правила позволяют создать условия для эффективной защиты помещений различных модификаций от негативного воздействия.

Нормы ПУЭ заземления

Нормы ПУЭ заземления являются совокупностью нормативно-правовых актов. Настоящие правила включают рекомендации, как выполнить электропроводку грамотно, описание различных электроустановок и принцип их действия, а также требования, предъявляемые к электрическим системам и их компонентам.

Работы по установке заземления необходимо производить в соответствии с нормами правил устройства электроустановок. Критерии, определенные в ПУЭ, позволят выполнить все присоединения и подключение безошибочно, выдерживая все стандарты. Это гарантирует надежную работу защитной системы в доме, позволит избежать негативных последствий природного и техногенного воздействия.

Если беспрекословно соблюдать все правила, описанные в ПУЭ, это приведет к большим финансовым затратам, поэтому электрики и инженеры в своей деятельности соблюдают только очень важные рекомендации.

В соответствии с нормами ПУЭ, повторный защитный контур непременно должен быть расположен на участках выхода из помещения. На данном месте рекомендуется монтировать естественные заземлители. К ним относятся железобетонные устройства, большие металлические детали, которые большей своей частью непосредственно соединены с грунтом.

Также в ПУЭ указываются предметы, которые не могут использоваться в роли заземлителей: металлические предметы, находящиеся под напряжением, канализационные и отопительные трубы, а также трубопроводы с легковоспламеняющимися веществами.

При монтаже заземления необходимо тщательно произвести расчеты, учитывая все факторы, влияющие на качество создаваемого устройства, при этом необходимо следовать ПУЭ.

Сопротивление заземления ПУЭ

Согласно нормам ПУЭ все электроприборы производятся в соответствии с нормированными значениями:

• для телекоммуникационного оборудования защитное устройство должно иметь сопротивление не более 2 Ома или 4 Ома;
• для надежной работы подстанции с напряжением 110кВ данный показатель должен быть не более 0,5 Ом;
• при напряжении электролинии 220В источника однофазного тока и 380В трехфазного тока сопротивление трансформаторной подстанции должно соответствовать величине не более 4 Ом;
• защитные конструкции воздушных линий связи подключаются к заземлению с сопротивлением не более 2 Ом;
• при подключении молниеприемников защитное устройство должно соответствовать сопротивлению не более 10 Ом;
• для жилого фонда частного сектора при эксплуатации системы TN-C-S рекомендовано локальное заземляющее устройство с сопротивлением не более 30 Ом;
• для подключения частных домов к электрической цепи 220В/380В при эксплуатации системы TT, с использованием устройства защитного отключения требуется защитное заземляющее устройство с сопротивлением не более 500 Ом.

Заземление оборудования

Правила устройства электроустановок требуют большую часть электрооборудования на 380В и 220В непосредственно подсоединять к заземляющему устройству.

В электроустановках с напряжением до 1кВ и свыше 1кВ, применяется заземление с целью снизить ток, который может убить человека.

Защитное заземление электрооборудования требуется проводить при переменном напряжении свыше 42 Вольта и постоянном напряжении от 110 Вольт, а также в условиях переменного напряжения 380В и постоянного напряжения 440В в электроустановках различного типа.

Заземлению подлежат корпуса электрооборудования, металлические каркасы распределительных электрощитов и шкафов, оболочки проводов и кабелей, приводы аппаратов, обмотки трансформаторов, стальные тросы, трубы электропроводки и электрооборудования, металлические корпуса переносных и передвижных электроприемников, вторичные обмотки трансформаторов.

Согласно ПУЭ не подходят для заземления:

• арматура опорных и подвесных изоляторов;
• электрооборудование, зафиксированное на металлических заземленных конструкциях, при условии надежного контакта между ними;
• при установке на деревянные конструкции не заземляются кронштейны и осветительная арматура; обшивка электроизмерительных приборов;
• поверхность электроприемников с двойной изоляцией;
• рельсы, проходящие за территорией электроподстанций.

В общественных и жилых помещениях необходимо заземлять электрические приборы с мощностью более 1300 Вт.

Защитные меры электробезопасности

Если соблюдать в точности все правила при эксплуатации, использование электрических приборов не представляет никакой опасности. Защищенность от поражения электрическим током достигается следующими способами:

• часть электрической цепи, через которую проходит ток, не должна быть доступна для случайного прикосновения;
• токоведущие части, находящие в открытом состоянии, не должны содержать опасное для человеческой жизни, напряжение, даже если изоляция нарушена;
• такая недоступность достигается путем защитного отключения, использование малого напряжения, двойной изоляцией, уравниванием и выравниванием потенциалов, выполнение барьеров, расположение электрооборудования вне зоны доступности.

Применение мер в совокупности по защите от поражения током не должны снижать эффективности каждой.
Если электрооборудование расположено в области уравнивания потенциалов, а самое большое рабочее напряжение при этом составляет не выше 25В переменного тока и не более 60В постоянного, то нет необходимости в защите от прямого прикосновения.

Также защитные функции электрооборудования должны быть предусмотрены при изготовлении последнего, либо при производстве монтажа.

Поделиться ссылкой:

Источник: uzotoka.ru

Что можно использовать в качестве заземлителей

Временно отложив тему конструкции заземляющего контура, необходимо разобраться с материалом, который потребуется для работ. Это основной вопрос перед монтажом: что можно использовать в качестве заземлителей?

Пункт 1.7.109 гласит, что в качестве защитного контура можно воспользоваться как уже готовыми материалами (естественными), так и искусственными (созданными отдельно после возведения постройки). К первому типу относятся конструкции сооружений, водопроводные трубы и даже рельсовые пути, а ко второму – контур, проложенный самостоятельно после окончания строительства.

Какими должны быть заземлители (пункта 1.7.111):

• Из меди, чёрной или оцинкованной стали.
• Чистыми, без покрытия грунтовкой или краской.

Для определения диаметра и площади поперечного сечения в зависимости от материала, следует воспользоваться удобной и простой в понимании таблицей из того же раздела 1.7:

Сечение заземляющих проводников

В подпункте «Заземляющие проводники» раздела 1.7 есть отсылки к таблице 1.7.5, в которой сечения проводов заземления определяются исходя из фазных проводников. В пункте 1.7.117 отдельно указано сечение проводника, соединяющего контур заземления и главную шину:

• Медный проводник – сечение не менее 10 мм2.
• Алюминиевый проводник – сечение не менее 16 мм2.

• Стальной проводник (практически не применяется в современных электротехнических сетях) – сечение не менее 75 мм2.

Обязательно! Там, где провод заземления введён в здание, должен быть установлен соответствующий знак.

Сечение заземляющих проводников, проложенных на участке от шины и до потребителей, определяются по простым формулам:

• Если сечение фазного проводника S≤16, то сечение защитного: S.
• Если сечение фазного проводника 16<S<35, то сечение защитного: 16.
• Если сечение фазного проводника S >35, то сечение защитного: S/2.

Конечно, данные указания ПУЭ практически не соблюдаются, так как затраты на монтаж защитных проводников по всей квартире или частному дому будет мягко говоря затратным. К потребителям предпочитают прокладывать защитный провод такого же сечения, как и фазный с нулевым.

Какой конструкции выбрать заземляющий контур

Контур заземления в виде треугольника – прошлый век. Основное преимущество такой конструкции в возможности её монтажа собственными руками. Многие мастера-электрики предпочитают монтировать контуры заземления штыревого типа. Установка такого заземлителя занимает минимум времени, усилий и имеет продолжительный эксплуатационный срок. Необходим только комплект штыревого заземления, перфоратор и специальная насадка. Время монтажа: не более одного часа.

Источник: zen.yandex.ru

Термины заземляющей системы

Прежде чем переходить к рассмотрению правил монтажа заземления, необходимо обозначить термины, которыми пользуются специалисты, проводя данный тип работ.

• Во-первых, что такое заземляющее устройство? Это конструкция, состоящая из заземлителя и заземляющих проводников.
• Во-вторых, что такое заземлитель? Это проводник из металла, который непосредственно соединяется с землей.
• В-третьих, что такое заземляющие проводники? Это система металлических проводников, которые соединяют заземлитель с электрическим оборудованием.

Обратите внимание, что заземление электроустановки искусственным способом называется преднамеренным. Есть такое понятие, как сопротивление заземляющего устройства. Это, по сути, сумма сопротивлений заземлителя и заземляющих проводников. Если говорить о сопротивлении самого заземлителя, то это напряжение относительно земли к проходящему по металлическому проводнику току.

Заземлители искусственные и естественные

С терминами разобрались, теперь можно рассмотреть, какие проводники можно использовать в качестве заземлителя. По заголовку раздела становится понятным, что они могут быть или естественными, или искусственными.

К естественным относятся металлические системы подземных трубопроводов (водопровод, канализация, скважины) или металлические конструкции зданий и сооружений, глубоко входящие в землю.

Внимание! Трубопроводы, проложенные под землей, могут быть использованы в качестве естественного заземления лишь в том случае, если стыки труб были соединены газо- или электросваркой. Использовать в данных целях нефте-, газо- и бензопроводы запрещается. В ПУЭ это четко обозначено.

Что касается искусственных заземлителей, то для этого чаще всего используются металлические профили, которые вбиваются в землю на глубину от 2,5 до 3 м. Чаще всего для этих целей применяются стальные уголки с шириною полки 50 мм, арматуру или трубы. Обязательное условие – это оставить над поверхностью земли 10 см торчащего профиля. Заземлителей должно быть или четыре, или три, они устанавливаются или квадратом, или треугольником. Торчащие концы обвязываются круглой арматурой диаметром 10-16 мм или стальной полосой шириною 30 мм. Все стыки производятся только электросваркой.

Показатели сопротивления

Показатели сопротивления очень важны, когда идет речь о сетях с разным напряжением. Это четко зафиксировано в ПУЭ.

• В электрических установках до 1000 вольт сопротивление должно составлять не больше 4 Ом.
• Выше 1000 вольт – сопротивление не более 0,5 Ом.
• Если в сети используются установки и больше и меньше 1000 вольт, то за расчетный показатель берется наименьший.

Правила монтажа

Внимание! Все соединения заземляющей системы производятся только сваркой, где два элемента или участка соединяются внахлест. Качество такого соединения проверятся ударом килограммового молотка. Сварные стыки обязательно надо обработать лаком на основе битума.

Теперь, что касается проводки заземляющих проводников. Их можно проводить по бетонным и кирпичным конструкциям, как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной. Крепление к конструкциям производится дюбелями, между которыми можно оставлять расстояние:

• на прямолинейных участках в диапазоне 600-1000 мм;
• на изгибах и поворотах не более 100 мм.

Расстояние от напольного основание до места крепежа должно составлять 400-600 мм. Если заземляющая система проводников будет прокладываться во влажных помещениях, то под них необходимо будет уложить подкладки толщиною не меньше 10 мм.

Правила заземления трубопроводов

Заземление трубопроводов – мероприятие обязательное, закрепленное в ПУЭ. Именно таким образом можно повысить безопасность их эксплуатации, ведь в трубных системах скапливается статическое электричество, плюс всегда есть вероятность попадания молнии в трубы. Требования правил устройства электроустановок обеспечить заземлением не только трубопроводы внешние, но и внутренние (технологические и коммуникационные).

В ПУЭ четко регламентировано, как должно проводиться заземление трубопроводов.

• Во-первых, система труб должна быть единой непрерывной сетью, соединяемой в единый контур.
• Во-вторых, к заземляющей системе трубопроводы должны быть подключены минимум в двух точках.

Что касается первой позиции, то это не значит, что сама трубопроводная система должна быть непрерывной. Здесь будет достаточно обеспечить соединение участков или отдельных трубопроводов в одну единую сеть, для чего чаще всего используются так называемые межфланцевые перемычки. По сути, это обычный медный провод марки или ПВЗ, или ПуГВ. Крепление перемычек к трубопроводу обеспечивается сваркой, болтовым соединением или устанавливается хомут заземления для труб.

Что касается второй позиции, то специалисты рекомендуют не разбрасываться по всей линии технологической цепочки, просто провести соединение в начале и конце контура.

Заключение по теме

Обычно система заземления работает достаточно долго, особенно это касается той ее части, которая располагается внутри помещений. Но иногда приходиться менять какие-то элементы или целые участки. Повторное подключение и сборка линии не требует каких-то других нюансов проведения работ. Главное – это плотное примыкание всех частей друг к другу, никакого обрыва, коррозии стыков и других изъянов.

Источник: onlineelektrik.ru

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.

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. На главную 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.

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.

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.

Трансформаторная подстанция, подключенная по обычной схеме с заземленной нейтралью, должна работать в режиме, предусмотренном пунктом ПУЭ 1.7.101.

Это значит, что при питании частного дома напряжением 380/220 вольт общее сопротивление всей цепочки заземляющих устройств должно укладываться в норматив менее 4 Ома. На эту величину оказывают влияние все повторные заземлители ВЛ и естественные заземления.

К последним относят железобетонные фундаменты зданий и другие, закопанные в грунт металлические конструкции. Их задача — длительно обеспечивать электрический контакт с землей.

Повторные заземлители линии распределяются по опорам ВЛ для обеспечения достаточной величины тока однофазного замыкания, которую должна почувствовать токовая защита. Они же ставятся на вводе в здание.

Все эти заземления должны в комплексе обеспечить величину сопротивления 0,4 Ома на трансформаторной подстанции.

Теперь продолжим рассмотрение пункта ПУЭ 1.7.107. для заземляющего устройства частного дома. Здесь уже приводятся другие нормативы.

Для создаваемого нами заземлителя введена величина 30 Ом. Контур заземления можно отключить от ГЗШ и замерить его сопротивление. Понимаем, что в работе оно участвует со всеми повторными и естественными заземлителями схемы и обеспечивает 4 Ома для трансформатора на КТП.

Но не все так просто. Нам потребуется выполнить еще одно условие безопасности: сопротивление ближайшего повторного заземлителя должно составить 10 Ом. Об этом говорит пункт ПУЭ 1.7.103.

Однако обеспечить эти 10 и 30 Ом простыми способами не всегда возможно из-за физического состояния грунта.

Виды грунтов и их удельное сопротивление: что требует обязательного учета

Наш контур будет забит в землю, которая служит проводником электрического тока. Ее проводимость зависит от многих факторов и нормируется величиной удельного сопротивления.

Например, скальный грунт имеет очень плохие характеристики. Работать на нем — плохая затея. Нормируемые параметры и возможные пределы их отклонения помещены в таблицу.

Сведения эти представлены как ориентировочные для проведения приблизительного расчета. При создании проекта контура их желательно уточнить на конкретной местности.

Чем влажнее почва и больше в ее состав входит различных солей, тем лучше ее удельное сопротивление. Однако солевые растворы — это агрессивная среда, вызывающая коррозию металлов.

Именно постоянные колебания влаги, зависящие от времени года и погодных условий, вызывают большие отклонения удельного сопротивления от средней величины.

В мороз вода превращается в лед, а он довольно плохо проводит электрический ток. Во время жары почва высыхает. Зима и лето — самые неблагоприятные периоды для работы контура заземления.

Поэтому эти времена года используются для проведения контрольных замеров сопротивлений растекания.

Грунт не обладает однородной структурой. При заглублении в почву могут встретиться всякие сюрпризы. Предвидеть их нереально. Особенно при большой глубине.

Например, сверху почвы может быть слой чернозема, а под ним суглинок или супесок, камни.

Приблизительно оценить состав грунта можно самостоятельно. Для этого берут с глубины порядка метра его кусочек и пытаются скатать «колбаску» между ладонями. Если ее толщина соответствует спичке, то это глина.

Из песка скатать ничего не получится, он рассыпается. Из суглинка можно сделать колбаски толщиной порядка сантиметра. Супесок скатывается чуть большими кусочками и сразу разваливается.

Метод приблизительный, но он позволяет получить данные для расчета проекта. Более точно эти результаты обеспечивают приборы, предназначенные для измерения электрического сопротивления грунтов. Ими занимаются специалисты электролабораторий.

Поскольку удельное сопротивление грунта сильно зависит от сезона, то для более точного расчета контура введены сезонные коэффициенты, учитывающие еще и четыре района проживания.

Требования к материалам для контура заземления, которые надо знать обязательно

Качественный электрический контакт между металлом электродов и почвой создается не за счет закапывания конструкции, а при забивании стержней в землю, когда грунт уплотняется при вдавливании.

Электроды должны хорошо выдерживать ударные механические нагрузки при монтаже схемы, входить в грунт без деформации и сохранять свои электрические характеристики десятилетиями в условиях действия на них агрессивной почвенной среды.

К выбору заземлителей предъявляются строгие нормативы по виду металлов и их габаритов. Предельно допустимые минимальные размеры электродов опубликованы таблицей ПУЭ.

Уменьшать сечение материалов нельзя, а выбирать толще не рационально.

Для вертикальных заземлителей обычно используется труба, пруток и уголок, а горизонтальных — та же полоса или пруток. Их поперечное сечение должно соответствовать требованиям таблицы 1.7.104.

Конструкция контура предназначена для создания электрического контакта с грунтом даже при коррозии металла. Защищать его красками нельзя.

Окончательная сборка электродов осуществляется сваркой, а ее
шов довольно быстро ржавеет и разрушается. Поэтому его надо покрывать защитным
слоем битумного лака.

Металл соединительной полосы, расположенный на открытом воздухе, к которому подключают отвод на главную защитную шину, тоже нужно покрасить.

Как рассчитать контур заземления: пошаговая инструкция

Проект создается в несколько этапов.

Шаг №1. Выбор материала

Металл и его профиль выбирают по вышеприведенной таблице 1.7.104. При изготовлении используют те материалы, которые имеются в наличии или проще всего приобрести в конкретной местности. Главное условие — соблюсти требуемое сечение.

Шаг №2. Определение конструкции

Здесь задаемся:

• глубиной забивки вертикальных заземлителей H;
• расстоянием между ними D;
• их количеством N.

Расчет предполагает их расположение в линию, а не треугольником, когда увеличивается зона экранирования. Но при необходимости этот вариант можно легко пересчитать.

Направление линии выбирается с учетом местных условий так, чтобы она не пересекалась с другим магистралями, например, канализацией, водопроводом, подводом газа.

Глубину забивки определяют опытным путем на одном контрольном экземпляре. Для него выкапывают ямку глубиной 0,7 метра и в нее загоняют пробный стержень.

При этом оценивают затрачиваемое усилие и особенности технологии. Если залить в ямку ведро воды и дать ее впитаться в грунт хотя бы полчаса, то забивка потребует меньших физических усилий.

Рекомендуемая длина для опытного образца обычно составляет 2-2,5 метра. Короче стержни делают только для очень плотных почв.

Расстояние между вертикальными электродами выбирают кратно их длине: это позволяет лучше учитывать коэффициенты взаимного влияния.

Количество вертикальных заземлителей определяет длину соединительной полосы с учетом участка подвода к дому, а ее характеристики тоже закладывают при расчете конструкции.

Когда конфигурация и размеры выбраны, то приступают к следующему этапу.

Шаг №3. Расчет электрического сопротивления выбранного контура

Вычисления по математическим формулам позволяют предварительно оценить собираемую конструкцию. Если она укладывается в норматив, то можно приступать к ее изготовлению. В противном случае вносятся коррективы схемы увеличением числа электродов, их заглублением или повышением расстояний.

Вначале считают сопротивление одиночных заземлителей с учетом их формы и способа заглубления.

Когда расчет выполнен и проверен, то приступают к определению специальных коэффициентов использования. Они учитывают степень экранирования и взаимного влияния электродов.

Привожу их наиболее распространенную часть таблицей.

После определения коэффициентов влияния можно приступать к общему расчету сопротивления заземляющего устройства. Привожу формулу.

Полученный результат может уложиться в нормируемые 30 Ом или быть выше. Если он не удовлетворяет требованиям ПУЭ, то потребуется что-то добавить в конструкцию или изменить размеры. После этого необходимо сделать новый расчет и добиться положительного результата.

Вычисления можно вести вручную по формулам на бумаге или воспользоваться онлайн калькулятором, приложенным ниже.

2 схемы изготовления контура заземления в частном доме

Приступать к практическим работам на грунте можно только после того, как теоретический расчет собираемой схемы полностью уложился в требования безопасности, заложенные в ПУЭ.

Типовой контур для обычных грунтов из подручных средств

Для сборки заземлительного устройства потребуется:

1. Прокопать канаву под горизонтальный электрод на глубину порядка 0,8 метра. Ее ширина в местах забивки вертикальных штырей должна обеспечить удобство работы сварочными электродами.
2. Забить в грунт вертикальные штыри на всю глубину, оставив на поверхности только десяток сантиметров для монтажа горизонтальной полосы.

Чтобы не разбивать верхушку электрода кувалдой его сразу защищают предохранительным колпаком. Можно заранее приварить пластину или кусок уголка, предотвращающий деформации.

• Сварить по длине горизонтальный заземлитель и приварить его к вертикальным электродам. Сварные швы должны проходить по всему периметру стыкуемых поверхностей.

• Вывести полосу на цоколь здания, закрепить, приварить к ней болт 10 мм для крепления заземляющего проводника, через который будет создаваться электрическая связь с главной шиной заземления.

• Подключить заземляющий проводник болтовому соединению.

ПУЭ определяет нормативы на использование защитного проводника из:

• стали с поперечным сечением 75 мм кв (очень проблемно подключать к ГЗШ вводного щита);
• алюминиевого провода 16 кв мм (требует периодического поджатия при эксплуатации из-за высокой текучести металла);
• меди сечением 10 квадрат. Это самый приемлемый вариант монтажа к контуру и ГЗШ.

Промышленные модульные заземлители быстрого монтажа

Специальные заводские комплекты значительно облегчают сборку и монтаж контура, но их стоимость может разочаровать.

Здесь обычно используется один вертикальный стальной электрод с омедненным покрытием сборной конструкции за счет промежуточных резьбовых переходников.

Длина одного элемента составляет 1,5 метра. Последовательное соединение четырех звеньев позволяет углубиться на 6 м. Можно забивать в землю и дальше, вплоть до 30 метров.

Но здесь махать кувалдой очень затруднительно. Такую работу выполняют мощным перфоратором.

На верхний штырь забитого электрода монтируется через специальный обжимной переходник под заземляющий проводник.

Место контакта защищается битумной лентой. В таком виде оно может быть скрыто в почве.

Однако для проведения профилактических осмотров его лучше делать чуть выше грунта и помещать в защитный короб.

Пример того, как сделать заземление в частном доме своими руками по этому методу объясняет своим видеороликом владелец Energosystems.

Заключительный совет

Окончанием работы следует считать не завершение монтажа и подключение заземлительного проводника к ГЗШ вводного щитка, а электрические проверки собранной схемы.

Они заключаются в замере электрического сопротивления специальными приборами. Это работа электротехнической лаборатории.

Она оценит сопротивление собранного заземлительного устройства и ближайшего повторного заземлителя. Если они укладываются в норму, то вопрос закрыт. Вы получите заверенный протокол проверки.

Выход из этой ситуации прост: траншею в районе концевого электрода оставляют открытой и прокапывают ее дальше для вбивания дополнительного вертикального заземлителя.

Его подключают сваркой через соединительную полосу к основному контуру. Затем выполняют повторный замер сопротивления.

Свои работы лаборатория выполняет за деньги. Они позволяют оценить реальное состояние контура, а не полагаться на волю случая.

Выражаю благодарность владельцу видео Алекс Жук за его канал «Лекции по электротехнике». Предлагаю оценить его работу «Зачем нужен контур заземления».

Жду ваших вопросов в комментариях.

Источник: ElectrikBlog.ru

Вопросы, затрагиваемые в ПУЭ

Регламентирование порядка эксплуатации различных видов защитных систем может быть представлено в виде определённого набора требований, касающихся обустройства отдельных конструкций.

Согласно им, функциональная готовность контуров заземления, в состав которых входит целый набор конструктивных элементов, должна подтверждаться следующими техническими данными:

• Описание конструкции и состава защитных устройств, применяемых в действующих электроустановках;
• Формулы для расчета их размеров, а также нормы сопротивления заземляющих устройств (ЗУ);
• Таблицы с корректировочными коэффициентами, позволяющими вводить поправки на качество и состояние грунта в месте размещения контура (с учётом материала отдельных элементов);
• Порядок организации и проведения контрольных испытаний, имеющихся у систем заземления.

При его обустройстве предписывается действовать в строгом соответствии с ПУЭ, а также соблюдать все требования, касающиеся эксплуатации данного защитного устройства.

Конструкция контура

Составные части

Уже упоминавшееся ранее сопротивление заземления (Rз) контура – основной параметр, контролируемый на всех этапах его эксплуатации и определяющий эффективность его применения. Эта величина должна быть настолько малой, чтобы обеспечить свободный путь аварийному току, стремящемуся стечь в землю.

Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

• В её составе необходимо предусмотреть набор металлических прутьев или штырей длиной не менее 2-х метров и диаметром от 10-ти до 25-ти миллиметров;
• Они соединяются между собой (обязательно на сварку) пластинами из того же металла в конструкцию определённой формы, образуя так называемый «заземлитель»;
• Кроме того, в комплект устройства входит подводящая медная шина (её ещё называют электротехнической) с сечением, определяемым типом защищаемого оборудования и величиной токов стекания (смотрите таблицу на рисунке ниже).

Дополнительная информация. Условно к этой конструкции можно отнести соединительные медные провода в виде жгута или оплётки.

Эти составляющие устройства  необходимы для соединения элементов защищаемого оборудования со спуском (медной шиной).

Различие по месту устройства

Согласно положениям ПУЭ, защитный контур может иметь как наружное, так и внутреннее исполнение, причём к каждому из них предъявляются особые требования. Последними устанавливается не только допустимое сопротивление контура заземления, но и оговариваются условия измерения этого параметра в каждом частном случае (снаружи и внутри объекта).

При разделении систем заземления по их местонахождению следует помнить о том, что лишь для наружных конструкций корректен вопрос о том, как нормируется сопротивление заземлителя, поскольку внутри помещения он обычно отсутствует. Для внутренних конструкций характерна разводка по всему периметру помещений электротехнических шин, к которым посредством гибких медных проводников подсоединяются заземляемые части оборудования и приборов.

Для элементов конструкций, заземлённых снаружи объекта, вводится понятие сопротивления повторного заземления, появившееся вследствие особенной организации защиты на подстанции. Дело в том, что при формировании нулевого защитного или совмещённого с ним рабочего проводника на питающей станции нейтральная точка оборудования (понижающего трансформатора, в частности) уже заземляется один раз.

Поэтому когда на ответном конце того же провода (обычно это PEN или PE шина, выводимая непосредственно на щиток потребителя) делается ещё одно местное заземление, его с полным основанием можно назвать повторным. Организация этого вида защиты показана на рисунке ниже.

Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля».

Влияние почвы на сопротивление Rз

Практически доказано, что сопротивление заземляющего устройства в значительной степени определяется состоянием грунта в месте расположения заземлителя. В свою очередь, характеристики почвы в зоне проведения защитных работ зависят от следующих факторов:

• Влажность почвы на участке проведения работ;

Дополнительная информация. При оценке влажности следует знать, что сланцы и глина хорошо удерживают воду, а песчаные почвы, напротив, плохо.

• Наличие в почве каменистых составляющих, в которых обустроить заземление попросту невозможно (в этом случае приходится выбирать другое место);
• Возможность искусственного увлажнения грунта в особо засушливые летние периоды;
• Химический состав почвы (наличие в ней солевых составляющих).

В зависимости от состава грунта, он может быть отнесён к тому или иному виду (смотрите фото ниже).

Исходя из особенностей формирования сопротивления заземлителя, предполагающих его снижение при увлажнении и повышении солевой концентрации, в случае крайней необходимости в грунт искусственно вводятся порции влажного химиката NaCl.

Хорошие грунты с точки зрения обустройства заземления – это суглинистые почвы с высоким содержанием торфяных составляющих и солей.

Устройство и типы контуров

Стандартный контур заземления изготавливается не только в виде оптимального для большинства условий треугольника; он может иметь форму линии, прямоугольника, угла или даже дуги (овала). При рассмотрении каждой из этих конструкций с точки зрения их сопротивления необходимо отметить следующее:

• Основой конструкции являются забиваемые в землю штыри или стержни;
• Между собой они соединяются нарезанными по длине металлическими полосами (так называемой «металлосвязью»);
• К одному из штырей или к полоске металла приваривается медная шина, прокладываемая в отдельной канавке, как это изображено на приведённом ниже рисунке.

Выбор треугольника в качестве основного вида заземлителя объясняется тем, что в этом случае удаётся получить максимальную зону рассеивания при небольшой занимаемой площади. Материальные затраты на такую конструкцию минимальны, а величина сопротивления растеканию в грунте при правильном её обустройстве соответствует нормативам.

Расстояние между штырями треугольного контура обычно выбирается равным длине, а максимальное удаление одного от другого может быть вдвое больше. Так, если штыри заглубляются в землю на 250 сантиметров, оно может достигать 5-ти метров. Лишь при соблюдении этих условий удаётся получить оптимальные характеристики зарытого в землю сооружения.

Линейный контур представляет собой цепочку штырей, вбитых в землю с определённым шагом, равным примерно 5-10 метров (смотрите рисунок далее по тексту).

В отдельных случаях, зависящих от условий местности, конструкция сооружается в виде полукруга; при этом штыри располагаются на том же удалении один от другого. В таком распределённом устройстве сопротивление должно быть минимальным именно в точках соприкосновения прутьев с грунтом. Для достижения требуемого показателя Rз штырей забивается как можно больше.

Все остальные типы конструкций являются модификациями описанных выше заземлителей, а предъявляемые к ним требования по сопротивлению стекания являются производными от уже рассмотренных.

Виды материала (профили)

Согласно требованиям ПУЭ, содержащим указания на то, каким должно быть сопротивление растекания тока в грунте, в большинстве случаев этот показатель устанавливается на уровне не более 4 Ом. Для получения этого значения обычно приходится приложить немало усилий, направленных на то, чтобы придерживаться заданных теми же требованиями технологий.

В первую очередь, это касается используемых при сборке заземляющего контура материалов, подбираемых, исходя из следующих условий:

• При выборе штырей предпочтение должно отдаваться заготовкам из черного металла;
• Наиболее часто применяется пруток типоразмером 16-20 мм или уголок с параметрами 50х50х5 мм и толщиной металла около 5 мм;
• Применять в качестве элементов контура арматуру не допускается, поскольку она обладает каленой поверхностью, влияющей на нормальное стекание тока;
• Для этих целей подходит именно чистый пруток, а не его арматурный заменитель.

Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично. В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов.

К этому виду профильных заготовок предъявляются особые требования, касающиеся порядка их размещения в почве и состоящие в следующем:

• Во-первых, трубные элементы защитного контура должны размещаться на глубине, превышающей уровень промерзания грунта не менее чем на 80-100 см;
• Во-вторых, в особо засушливых местностях примерно треть длины заземлителя должна достигать влажных слоёв почвы;
• В-третьих, при выполнении второго условия следует ориентироваться на особенности расположения в данном регионе так называемых «грунтовых вод». В случае если они находятся на значительной глубине, по правилу, сформулированному в положениях ПУЭ, необходимо будет подготовить более длинные трубные отрезки.

С видом и профилем используемых при обустройстве заземлителя штыревых заготовок можно ознакомиться на размещённом ниже рисунке.

На практике в большинстве регионов России обычно применяются стальной уголок и полоса из того же металла. Для того чтобы получить более точные параметры используемых элементов заземления, потребуются данные геологических обследований. При наличии этой информации можно будет привлечь к обсчёту параметров заземлителя специалистов.

Из чего делается металлосвязь

Соединяющие штыри элементы (металлосвязь) обычно изготавливается из следующих электротехнических материалов:

• Типовая медная шина, имеющая сечение на менее 10 мм2;
• Алюминиевая полоса с поперечным сечением порядка 16 мм2;
• Стальная полоска 100 мм2 (типоразмер – 25х5 мм).

Классическая металлосвязь делается обычно в виде нарезанных по размеру стальных полос, крепящихся на сварку к уголкам или оголовкам прутка.

При применении более дорогих алюминиевых (медных) полосок к ним на сварку крепится болт подходящего типоразмера, на котором впоследствии фиксируются подводящие шины. Главное, на что нужно обращать внимание при обустройстве любых соединений, – это надёжность получаемого в результате контакта.

Для этого перед оформлением болтового сочленения необходимо тщательно зачистить обе соединяемые детали до появления блеска чистого металла. Дополнительно эти места желательно обработать шкуркой, а после закручивания болта хорошо его поджать, что обеспечит более надёжный контакт.

Самостоятельное изготовление

После подготовки всех необходимых материалов и выбора подходящего места для обустройства заземления можно переходить к непосредственным операциям по сборке заземляющего контура. На подготовительной стадии нарезаются трубные или другие профильные отрезки, размер которых выбирается на 20-30 см больше расчётного (это нужно для компенсации изгиба вершины заготовки при её вбивании в землю).

Дополнительная информация. Для облегчения забивания таких отрезков рекомендуется заострить их нижний срез посредством болгарки с обрезным диском.

Одновременно с подготовкой точечных штыревых заземлителей начинается этап земляных работ, состоящих в подготовке канавок со скошенными краями (для лучшего удерживания грунта от осыпания).

Порядок производимых при земляных работах операций выглядит следующим образом:

• Сначала подготавливается (расчищается) площадка под будущий контур заземления и делается его разметка;
• Затем по уже нанесённой разметке выкапываются канавки глубиной 70-80 см и шириной порядка 50 см (глубина выбирается из соображения минимальной коррозии металлосвязей);
• После этого нарезанные по длине штыри забиваются в намеченных точках так, чтобы над поверхностью выступало около 20 см (смотрите фото ниже);

• По завершении монтажа всех вертикальных элементов верхние их части срезаются, а контактные площадки тщательно зачищаются, после чего к ним привариваются металлосвязи;
• После того, как все сварочные швы остынут, они зачищаются болгаркой со шлифовальным диском, а затем окрашиваются специальной защитной краской на основе гудрона;

• Далее от ближайшей к жилому строению точки КЗ прокапывают канавку на ту же глубину, что была вырыта под металлосвязи (её ширина может быть чуть меньше, поскольку соединительная полоса делается цельной, не требующей проведения сварных работ);
• Затем в подготовленную траншею укладывается полоса металла с типоразмером не менее 25х4 мм, которая впоследствии приваривается к штырю или перемычке (металлосвязи);
• На заключительной стадии работ у самой стены дома уже проложенная металлическая полоса поднимается на высоту порядка 200 мм, где к ней на болт или сварку подсоединяется шина (провод), идущая на ГЗШ распределительного щитка (фото ниже).

Для подключения готового заземления в действующую цепь электроснабжения потребуется ознакомиться с существующими схемами организации заземления.

Ввод в дом

На шину заземления распределительной системы контур заводится с помощью стальной полосы с типоразмером 24х4 мм или же медной и гибкой проволоки сечением 10 мм². В отдельных случаях, специально оговариваемых в ПУЭ, для этого допускается применять алюминиевый провод сечением 16 мм² (смотрите рисунок ниже).

При возможности выбора между предложенными выше вариантами предпочтение отдаётся медному проводу, имеющему наиболее подходящие для выполнения поставленной задачи характеристики.

В заключительной части обзора обратим внимание пользователей на то, что сделать заземляющий контур своими руками не очень просто, поскольку при проведении этих работ необходимо строгое соблюдение требований ПУЭ. Для тех, кто полностью не уверен в своих силах, всегда имеется «запасной» выход – пригласить представителей организации, специализирующейся на изготовлении заземлений.

Источник: amperof.ru

Другие статьи по теме:

Рабочее и защитное заземление Виды молниезащиты Заземление штыревое Прибор для проверки заземления Замеры сопротивления Тип системы заземления