В современном мире практически невозможно представить жизнь без техники, работающие с помощью электричества. Можно сказать, что она довольно прочно вошла в жизнь многих и без нее трудно представить «нормальную» жизнь. Но бывает такое что любимое и такое нужно оборудование может внезапно превратиться в источник опасности для жизни. Именно, чтобы избежать таких ситуаций и нужно использовать контур заземления.(рис.1)

Почти все современные дома оснащены всевозможной электротехникой, которая является частью нашей повседневной жизни. Но в случае нарушения изоляции она может превратиться из незаменимого помощника в оборудование, представляющее реальную угрозу для жизни. Чтобы она не возникала, в домах устраивают контур заземления.

Для чего нужен контур заземления?

Заземление – это устройство специальной конструкции, которое будет соединяться с землей (грунтом). В таком случае в такое соединение включают электрические приборы, которые в нормальном своем состоянии не находятся под напряжением. А вот при нарушении условий эксплуатации или иных причин приведших к повреждению изоляции – оно может возникнуть. Поэтому так важно соблюдать нормы заземления контура заземления.

Все дело заключается в следующем – ток всегда стремиться туда, где находиться наименьшее сопротивление. Так при нарушении в оборудование происходит выход тока на корпус изделия. Техника начинает работать с перебоями и постепенно приходить в негодность. Но намного страшнее другое – при прикосновении к такой поверхности, человек получает такой разряд, что просто погибает.

Но при использовании – контура заземления будет происходить следующие. Напряжение будет распределяться между существующим контуром и человеком. Вот только контур заземления в данном случае будет обладать меньшим сопротивлением. И это значит, что человек хоть и почувствует неудобство, но все же весь основной ток уйдет через контур в грунт.

Важно! При устройстве контура заземления важным будет помнить, и соблюдать все необходимое для устройства его с минимальным сопротивлением.

Контур заземления – виды и его устройство

В основном для заземления используются металлические стрежни, которые играют роль электродов. Они соединяются между собой и углубляются на достаточное расстояние в землю. Такая конструкция соединяется с щитом, установленным в доме. Для этого используется полоса из металла нужной толщины. (рис.2)

Само расстояние, на которое погружают электрод, напрямую зависит от высоты расположения грунтовых вод. Чем их залегание выше, тем и выше система заземления. Но при всем этом удаление ее от нужного объекта составляет от одного метра до десяти метров. Это расстояние является важным условием и должно строго соблюдаться.

Расположение электродов зачастую носить форму геометрической фигуры. Зачастую – это треугольник, линия или квадрат. На форму влияет площадь, которую следует обязательно обхватить и удобство монтажа.

Важно! Система заземления в обязательном порядке располагается ниже уровня промерзания грунта, которое существует в конкретном месте.

Основные типы контуров заземления

Так существуют два основных типа технологических решений. Это контуры заземления – глубинный и традиционный.

Так при традиционном способе расположение электродов следующие – одни располагается горизонтально, а остальные вертикально. Первым электродом является стальная полоса, а вторыми являются соответственно стрежни из металла. Все они должны иметь допустимые значения по своему размеру.

Необходимо учитывать, что место для устройства конура необходимо подбирать из того, что он должно быть мало людным. Наилучшим для этого будет подходить теневая сторона с постоянной влажностью почвы.

Но у данного контура заземления существуют и свои минусы:

• довольно трудное и физически тяжелое его устройство;
• металлические изделия, из которой состоит контур подвержено коррозии, что не только его разрушает, но им ожжет служить причиной ухудшения проводимости;
• так как он расположен в верхней части земли, то очень сильно зависит от параметров окружающей среды, которые могут изменить его проводимые характеристики.

Глубинный способ намного эффективнее традиционного. Его изготавливают специализированные производства. И он обладает рядом достоинств:

• соответствует всем установленным нормам;
• срок службы значительно продолжительный;
• не зависит от окружающей среды, благодаря глубине залегания;
• монтаж довольно прост.

Необходимо учитывать, что после устройства любого из типов контура заземления, необходимо проверить его соответствие на все требования и надежность. Для этого необходимо пригласить специализированных экспертов. У них должна быть лицензия на проведения такой деятельности. После проверки выдается соответствующие заключение. На контур заземления необходимо завести паспорт к нему приложить протокол об проводимых испытаниях и разрешение на использование.(рис. 3)

Важно! Нельзя экономить на материалах при устройстве контура заземления (рис. 4). Иначе его работа будет полностью сведена к нулю.

Контур наружного заземления

Эта система служит для подстанции трансформатора и является замкнутой. Состоит из небольшого количества электродов. Они располагаются по вертикали. Заземлитель по горизонтали, он изготавливается, и полос стали 4*40 мм.

Контур заземления должен обладать сопротивление в 40 м, не как не больше, а земля максимально – 1000 м/м. В настоящее время согласно правилам можно увеличить значения, но не более чем в десять раз для грунта. Из этого можно сделать вывод, что для достижения значения в 40 м нужно произвести вертикальную установку восьми электродов по пять метровых. Они должны быть изготовлены из круга при его диаметре 16 мм. Или можно использовать десять трех метровых, при использовании уголка из стали 50*50 мм.

Наружный контур отводиться от края здания больше чем на метр. Элементы располагающиеся горизонтально закапываются в траншею на расстояние 700 мм от уровня поверхности почвы. Полоску располагают ребром.

Таким образом понятно, что следует четко руководствоваться существующими нормами. Так контур заземления ПУЭ отражен в главе 1.7. Н так же необходимо следить за всеми изменениями в требованиях, которые могут случаться довольно часто.

Добавить сайт в закладки

Как провести наружный контур заземления?

Для обеспечения безопасности людей осуществляют защитное заземление электроустановок. Заземлению подлежат:

• металлические кожухи и корпуса электроустановок, различных агрегатов и приводов к ним, светильников и т.д.;
• металлические каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов;
• металлические конструкции и металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки кабелей и проводов, стальные трубы электропроводки;
• вторичные обмотки измерительных трансформаторов.

Заземлению не подлежат:

• арматура подвесных и штыри опорных изоляторов;
• оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях, так как на их опорных поверхностях должны быть предусмотрены зачищенные, незакрашенные места для обеспечения электрического контакта;
• корпуса электроизмерительных приборов и реле, установленные на щитках, щитах, шкафах, а также на стенах камер распределительных устройств;
• металлические оболочки контрольных кабелей в случаях, которые оговариваются в проекте особо.

Защитное заземление состоит из наружного (внешнего) устройства, представляющего собой естественные или искусственные заземлители, проложенные в грунте и соединенные между собой в общий контур, и внутренней сети, состоящей из заземляющих проводников, прокладываемых по стенам помещения, в котором находится установка, и присоединяемых к наружному контуру.

Металлические заземлители, заложенные в грунт, имея большую площадь соприкосновения с землей, обеспечивают малое электрическое сопротивление контура.

Для заземления электроустановок в первую очередь должны использоваться естественные заземлители - проложенные в земле металлические трубопроводы (кроме трубопроводов с горючими, легковоспламеняющимися и взрывчатыми жидкостями или газами), обсадные трубы; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, надежно соединенные с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, и нулевые с повторными заземлителями рабочие провода воздушных линий напряжением до 1000 В. Естественные заземлители (кроме последних) должны присоединяться к заземляющей магистрали электроустановки не менее чем в двух местах.
Присоединение заземляющих проводников к заземлителям, а также соединение заземляющих проводников между собой производится сваркой, причем длина нахлестки (сварочного шва) должна быть равна двойной ширине проводника при прямоугольном его сечении и шести диаметрам - при круглом. При Т-образном соединении внахлестку двух полос длина нахлестки определяется их шириной.

Присоединение заземляющих проводников выполняется сваркой.

Присоединение заземляющих проводников к трубопроводам выполняется сваркой или, если это невозможно, хомутами со стороны ввода трубопроводов в здание (до водомера, задвижки, фланца). Сварочные швы, расположенные в земле, после монтажа для защиты от коррозии покрываются битумом.

Если естественных заземлителей нет или они не удовлетворяют расчетным требованиям, монтируют контур наружного заземления из искусственных заземлителей, которые могут быть вертикальными, горизонтальными и углубленными.

Вертикальные заземлители - это вбитые в землю стальные трубы (некондиционные) или угловая сталь (с толщиной стенки не менее 4 мм и длиной 2,5... 3 м), а также ввернутые в землю стальные стержни (с диаметром 10... 16 мм и длиной 4,5...5 м). Проложенные в земле стальные полосы толщиной не менее 4 мм или круглая сталь диаметром не менее 10 мм являются горизонтальными искусственными заземлителями, играющими роль самостоятельных элементов заземления или служащие для связи друг с другом вертикальных заземлителей.

Разновидностью горизонтальных заземлителей являются углубленные заземлители, закладываемые на дно котлованов при сооружении фундаментов опор воздушных линий и строящихся зданий. Их изготавливают в мастерских монтажной организации после предварительного замера из полосовой стали с сечением 30 х 4 мм или круглой стали диаметром 12 мм. Форма заземлителей, их число, сечение и размещение определяются проектом.

В качестве заземляющих проводников могут использоваться естественные проводники, т. е. металлические конструкции зданий (фермы, колонны и др.); металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников и т.п.); стальные трубы электропроводок; металлические оболочки кабелей (но не броня). Для зануления достаточно во всех случаях алюминиевой оболочки кабелей, а свинцовой, как правило, недостаточно.

Во взрывоопасных помещениях применяются специально проложенные заземляющие проводники, а естественные рассматриваются как дополнительная мера защиты. При заземленной нейтрали (сетей 380/220 или 220/127 В) зануление электроприемников взрывоопасных установок должно производиться отдельно выделенными жилами проводок и кабелей; при изолированной нейтрали для заземления могут применяться стальные проводники.

Использование голых алюминиевых проводников в качестве заземляющих запрещается из-за быстрого разрушения их вследствие коррозии. Монтаж наружного контура заземления и прокладка внутренней заземляющей сети производятся по рабочим чертежам проекта электроустановки.

Выполнение пробивных работ, установка закладных частей, подготовка свободных отверстий, борозд и других проемов, закладка проходных труб в стены и фундаменты, рытье земляных траншей для прокладки наружного контура заземления осуществляются на первой стадии подготовки к электромонтажным работам.

Внешний контур заземления прокладывается в земляных траншеях глубиной 0,7 м. Искусственные заземлители в виде отрезков стальных труб, круглых стержней и уголков длиной 3... 5 м заглубляются в грунт свертыванием или вибропогружением так, чтобы головка электрода оказалась на глубине 0,5 м от поверхности земли. Заглубленные заземлители соединяются друг с другом стальными полосами с сечением 40x4 мм с помощью сварки. Места приварки полосы к заземлителям покрываются разогретым битумом для защиты от коррозии. Расположенные в земле заземлители и заземляющие проводники не должны быть окрашенными.Траншеи с уложенными в них заземляющими проводниками и заземлителями засыпают землей, не содержащей камней и строительного мусора.

Естественные заземлители связываются с заземляющими магистралями электроустановки не менее чем двумя проводниками, присоединенными в разных местах. Соединение заземляющих проводников с протяженными заземлителями (например, трубопроводами) выполняется вблизи от вводов их в здания при помощи сварки или хомутов, контактная поверхность которых облуживается. Трубы в местах накладки хомутов зачищаются.

Места и способы присоединения приемников тока выбираются с таким расчетом, чтобы при разъединении трубопровода для ремонтных работ обеспечивалось непрерывное действие заземляющего устройства. У водомеров и задвижек устраивают обходные соединения.

Внутренняя заземляющая сеть выполняется открытой прокладкой внутри помещений по строительным поверхностям голых стальных проводников с прямоугольным и круглым сечениями.

Открыто прокладываемые голые заземляющие проводники располагаются вертикально, горизонтально или параллельно наклонным конструкциям зданий. Проводники с прямоугольным сечением устанавливаются большой плоскостью к поверхности основания. На прямолинейных участках прокладки проводники не должны иметь заметных на глаз неровностей и изгибов. Заземляющие проводники, прокладываемые по бетону или кирпичу в сухих помещениях, не содержащих едких паров и газов, укрепляются непосредственно на стенах, а в помещениях сырых, особо сырых, с едкими парами и газами - на опорах на расстоянии не менее 10 мм от поверхностей стен. В каналах заземляющие проводники располагаются на расстоянии не менее 50 мм от нижней поверхности съемного перекрытия. Расстояние между опорами для крепления заземляющих проводников на прямых участках составляет 600... 1000 мм.

Заземляющие проводники в местах перекрещивания их с кабелями и трубопроводами, а также в других местах, где возможны механические повреждения, защищают трубами или иными способами.

В помещениях заземляющие проводники должны быть доступны для осмотра, но это требование не относится к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубопроводам скрытой электропроводки и металлоконструкциям, находящимся в земле. Через стены заземляющие проводники прокладываются в открытых проемах, трубах или иных жестких обрамлениях.

Каждый заземляемый элемент электроустановки должен присоединяться к заземляющей магистрали при помощи отдельного ответвления. Последовательное подключение к заземляющему проводнику нескольких заземляемых элементов запрещается.

Нейтрали трансформаторов, заземляемые наглухо или через аппараты, компенсирующие емкостный ток, присоединяются к заземлителю или сборным заземляющим шинам при помощи отдельных заземляющих проводников.

Заземляемые выводы вторичных обмоток измерительных трансформаторов присоединяются к их кожухам заземляющими болтами. Гибкие перемычки, служащие для заземления металлических оболочек и брони кабелей, прикрепляются к ним бандажом из проволоки и припаиваются, а затем соединяются болтовыми контактами с кабельной заделкой (муфтой) и заземляющей конструкцией. Сечения гибких перемычек должны соответствовать сечениям заземляющих проводников, принятых для данной электроустановки. Места соединения заземляющей перемычки с алюминиевой оболочкой кабеля после пайки покрываются асфальтовым лаком или горячим битумом.

Соединение друг с другом заземляющих проводников и присоединение их к конструкциям установки выполняются сваркой, а подключение к корпусам аппаратов и машин - сваркой или надежным болтовым соединением. Для предотвращения ослабления контакта при сотрясениях и вибрациях устанавливаются контргайки, пружинные шайбы и т.д.

Контактные поверхности на заземляемом электрооборудовании в местах присоединения заземляющих проводников, а также контактные поверхности между заземляемым оборудованием и конструкциями, на которых оно установлено, должны зачищаться до металлического блеска и покрываться тонким слоем вазелина.

Контуром заземления называют находящееся в земле соединение горизонтальных и вертикальных заземлителей (электродов).

Совокупность помещённых в грунт электродов и заземляющего провода, который соединяет данный контур и главную заземляющую шину (ГЗШ) являет собой заземляющее устройство (ЗУ). Важнейшей характеристикой ЗУ является переходное сопротивление (металлосвязь) и сопротивление контура растеканию токов в земле.

От качества выполненных работ зависит заземление каждой розетки в доме и надёжность молниезащиты.

Расчет контура

Сопротивление контура заземления зависит от:

• параметров заземлителей: длины, площади контакта, количества электродов, расстояния между ними;
• длины соединяющих заземлители проводников;
• удельного сопротивления грунтов;
• влажности почвы;
• солёности грунта;
• температуры времени года;

Чтобы правильно выполнить все расчеты, необходимо иметь инженерное образование, и разобрать множество формул.

Из практического опыта известно, что ни одна из методик расчета не учитывает в полной мере все факторы, поэтому после выполнения работ результаты измерений практически всегда неожиданны. Поэтому часто пользуются типичным проектом, проверяя соответствие параметров у готового контура.

Естественно, что в отношении контура заземления для электростанции или большого производства расчеты обязательны, но для бытового использования можно выбрать подходящую схему заземляющего устройства и качественно её воплотить в металле, правильно выбрав место установки.

Даже без произведения расчётов из таблицы можно понять, какой тип грунта будет лучше всего для заземляющего устройства.

Как правило, в частном секторе для заземления используют одноконтурную схему, которая состоит из трёх вертикальных штырей, труб или уголков, соединённых между собой стальными полосами.

Использование одноконтурного заземления для частного дома

Соединение электродов в заземляющем устройстве выполняется в виде горизонтального равностороннего треугольника с вертикальными заземлителями, находящимися на его вершинах.

Типичная схема заземления небольшого частного дома

Такой проект заземляющего контура подходит для большинства небольших коттеджей и дачных домиков, получаемых однофазное энергоснабжение, выполненное по схеме TN-С-S, с повторным заземлением и разделением совмещённого нулевого провода PEN системы TN-С.

Но намного более надёжной будет схема с несколькими контурами, из-за того, что в одном месте свойства грунта могут измениться, он может высохнуть в жару, или промёрзнуть зимой, также вследствие проведённых рядом земляных работ могут измениться подземные водяные потоки.

Схема двойного контура зземления

Наиболее лучшей схемой традиционного заземляющего контура является кольцевая, или прямоугольная, обустроенная вокруг дома.

Заземление сделанное по периметру, самое надежное

Внутренний контур является ГЗШ и обеспечивает более рациональное подключение защитного провода PE к розеткам и корпусам электрооборудования. Для обустройства внешнего контура необходимо отойти от здания на расстояние не менее полторы – двух метров. Такую же схему используют для контура заземления трансформаторной подстанции.

Схема заземления Трансформаторного пункта

Для более сложных зданий горизонтальные заземлители прокладывают по периметру фундамента, на отдалении, требующемся, чтобы не вызвать осадку грунта при земляных работах.

Также применяют контур заземления в виде сетки.

Земляные работы

Поскольку контур заземления прокладывается в земле, то без земляных работ не обойтись.

Копают траншеи или яму глубиной ниже полуметра, вбивают в дно вертикальные электроды и прокладывают горизонтальные заземлители также по дну, соединяя в единый контур.

Контур заземления по типу треугольника по вершинам вбиты вертикальные заземлители

Засыпают траншею однородным грунтом без камней и мусора, утрамбовывая. Часто при прокладке вводной подземной линии электропередач, чтобы сэкономить на земляных работах, прокладывают горизонтальный линейный заземлитель в данной траншее, с установкой вертикальных электродов.

Зазыпка контура заземления и вывод на шину РЕ

В данном случае необходимо будет поверх установленного заземляющего контура насыпать подушку из грунта, плотно утрамбовав, после чего насыпают прослойку из песка, для прокладки кабеля. Самое главное при данных обстоятельствах проследить, чтобы выступающие части заземлителей не соприкасались и не повредили кабель.

Независимо от типа ЗУ, его установка должна производиться ниже точки промерзания грунта, из-за того, что замерзшая вода в почве в виде льда перестаёт быть проводником, и заземление теряет эффективность.

Установка Заземляющего контура ниже точки промерзания грунта и в скале

Данное обстоятельство не имеет никакого значения в случае применения глубинных заземлителей, которые устанавливаются в скважинах на значительную глубину 20-50 м.

Материалы заземлителей и заземляющего проводника

Применяют для электродов стальной металлопрокат, или медные проводники. Не допускается применение алюминия в качестве электродов. Использовать алюминиевый кабель в качестве заземляющего проводника допускается лишь в изоляции, защищающей жилу от коррозии, но в этом случае придётся уделить повышенное внимание герметизации болтового соединения.

Для соединения электродов применяют тот же вид металлопроката, что и при сборке заземлителей.

Использование заземлителей, покрытых медью.
В данной таблице не указан сравнительно новый, инновационный материал для заземлителей –омеднённые прутки, покрытые тонким слоем (0,275 мм) меди.

стальной пруток покрытый медью для вертикального заземлителя

Для данного материала следует применять параметры, указанные для оцинкованной стали.

Выпускаются такие заземлители в виде комплектов для быстрого монтажа заземляющего устройства.

Примечательно, что с их помощью можно монтировать глубинные заземлители без бурения скважин – на первый штырь навинчивается острый наконечник, который облегчает прохождение электрода в грунт.

При помощи соединительной муфты прикручивается ударопрочная головка, Не дающая металлу и резьбовому соединению разрушаться при ударах.

По мере углубления, головку отвинчивают, вкручивают новый стержень, на него прикручивают другую муфту, снова присоединяют головку и продолжают процесс забивания модульного заземлителя до требуемой глубины.

Часто для облегчения работ, вместо кувалды используют вибромолот. К последнему штырю крепят заземляющий провод или горизонтальный заземлитель, прокладываемый в виде полосы, покрытой медью, при помощи специального хомута.

Модульная установка заземляющего контура

Такой монтаж позволяет обойтись без сварочных работ, производится достаточно быстро. Минусом может быть недобросовестная затяжка болтов, поэтому в месте крепежа будет не лишним предусмотреть небольшие колодцы для проведения технологического осмотра и подтяжки соединений.

Схема контура модульного заземляющего контура

Контур заземления из стального металлопроката

Наиболее подходящим видом проката в качестве материала для вертикальных заземлителей будет уголок или труба (круглая или профильная). Для облегчения забивания уголок или трубу надрезают под углом 30-45º.

заостренный уголок для вертикального заземлителя

Больший угол затруднит прохождение плотных слоёв грунта, а при меньшем возможно загибания металла на кончике. Забивают заземлители в дно траншеи или ямы при помощи кувалды или вибромолота. Металл от ударов кувалды неизбежно расклепается, но это не страшно – главное хорошо проварить место соединения вертикального и горизонтального заземлителя.

Вибромолот для забивания вертикального заземлителя

Проверка контура заземления

Проверяют сварные швы, простукивая их молотом, а затяжку гаек при помощи ключа. Измерять сопротивление должны производить специалисты лицензированной электрической лаборатории, они же выдадут акт.

В системе TT чем меньше сопротивление, тем лучше, но в отношении TN-С-S не стоит, чтобы сопротивление было меньше чем у трансформаторной подстанции – 4 Ом, иначе вся нагрузка на заземление воздушной линии ляжет на данный домашний контур.

Оборудование для измерений слишком дорого, поэтому существует народный метод – в идеале контур должен обеспечивать работу домашних электроприборов на максимально возможном для автомата токе. Для этого один провод от переносной розетки подключат к фазе, а другой к контуру заземления, и в розетку включают нагрузку.

На практике контур считается хорошим, если подключаемый между фазой и заземлением электронагревательный прибор мощностью 2 кВт будет исправно работать, и падение напряжения между фазой и заземлением будет не больше 10 В. Но надо быть очень осторожным, проводя такие манипуляции и не находиться в этот момент вблизи контура.

Порядок обустройства и эксплуатации защитных электротехнических приспособлений регламентируется основными положениями ПУЭ, утвержденными МЭР, согласно приказу от 08.07.2002 года. В настоящее время подготовлена седьмая редакция этих нормативов, распространяющая своё действие на все электротехническое оборудование, включая заземляющий контур (смотрите рисунок ниже).

Для получения полной информации о тех требованиях, которые предъявляются к электроустановкам и защитным системам, рассмотрим их конкретное содержание на примере действующего контура заземления. Нормы ПУЭ для данного типа устройств касаются в основном такого важного параметра, как сопротивление заземления.

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.

На заметку. Наличие документально подтверждённых данных о рабочих характеристиках и надёжности функционирования контура заземления частного дома, например, позволит исключить вероятность поражения электрическим током животных и жильцов.

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.

Обратите внимание! Важнейшим фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления, является качество и состояние грунта в месте обустройства ЗУ.

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.

Важно! Наличие местного или повторного заземления позволяет подстраховаться на случай повреждения защитного нулевого провода PEN (PE – в системе электропитания TN-C-S).

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.

Обратите внимание! Для районов с засушливым летом лучше всего подходят трубные толстостенные металлические заготовки, нижний конец которых сплющивается на конус, а затем в этой части трубы просверливаются несколько отверстий.

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.

Важно! От качества сварочного сочленения зависит, сможет ли данное заземляющее устройство или контур пройти проверочные испытания на соответствие переходного сопротивления нормируемому значению (4 Ома).

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;

Обратите внимание! Покраске подвергаются лишь места образования сварных сочленений, наиболее подверженные коррозии.

• 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.

Видео

Что такое контур заземления? Защитное заземление необходимо для электрического соединения нетоковедущих частей электрооборудования с грунтом.

Зачем нужно устанавливать защитный контур? Основная задача защитного контура не дать человеку попасть под удар электрического тока. Необходимо учесть, что тело человека имеет сопротивление больше, чем заземлителя, поэтому ток перенаправляется к заземляющим приспособлениям.

При постройке заземлителя необходимо помнить, что ток пройдет только по наименьшему сопротивлению цепи. И поэтому любая система заземления должна иметь как можно меньшее сопротивление.

Устройство контура заземления

Как работает заземлитель? Преимущественно элементы в заземляемом контуре используются в виде стальных стержней. Они монтируются в почву грунта и соединяются между собой стальной пластиной либо полосой. Полученное сооружение соединяется кабелем либо аналогичной стальной пластиной.

Глубина залегания металлических стержней напрямую зависит от глубины грунтовых вод. Чем ближе к поверхности будут располагаться грунтовые воды, тем менее глубоко нужно устанавливать стержни.

Основные конструктивные параметры заземленного контура:

• Столбцы контура заземления, учитывая сопротивление, выполняются различными конфигурациями:
  • трубы;
  • арматуры, имеющую гладкую структуру;
  • двутавры.

Установка стержня в землю происходит, учитывая его форму и мягкости почвы, кроме того, рекомендуемая площадь сечения должна быть не менее 1,5 см2.

• Стержни размещаются в земле в различных формах, таких как:
  • треугольная схема;
  • в виде прямоугольника;
  • квадратная.

Выбор формы монтажа определяет рабочую площадь заземлителя. Существует разновидность заземлительного контура установленному по периметру здания. Хотя самой распространенной является треугольная схема монтажа. Верхние точки электродов сварены с металлической пластиной.

Заземлители можно установить, используя дополнительные приспособления, но в случае заказа специализированного оборудования, можно получить готовый набор всех элементов конструкции. Зачастую такие наборы содержат, заземлительные электроды, выполненные из меди, имеющие длину 1 – 1,5 м. Профессиональные комплекты отличаются своей низкой финансовой затратностью, надежными инструментами и долговечным сроком службы.

Разновидности контуров заземления

Имеются несколько основных видов заземлительных систем:

Традиционные системы заземления

Такая система заземления состоит из одного электрода, расположенного горизонтально, а другие два – вертикально. Первый элемент изготавливается из металлической полосы, а другие – из арматурных фрагментов. Все эти элементы необходимо проверить и убедиться, что они выполнены согласно заданным стандартным размерам.
В том случае, когда заземление монтируется в жилом доме, необходимо произвести монтаж заземления в той части, где реже бывают жители дома. Это может быть северная часть здания, где чаще бывает тень, в земля остается более влажной.

К недостаткам такого варианта монтажа относятся:

1. сложность и трудность постройки;
2. большинство детали заземлительного контура изготавливаются из черного металла, который очень сильно подвержен воздействию коррозии;
3. на находящееся в верхних слоях земли оборудование влияет перепады влажности, температуры.

Глубинные системы заземления

Данная система заземления предполагает отсутствие многих минусов предыдущего вида.
Изготавливается на производстве модульно-штыревым образом.

К его достоинствам можно отнести:

1. более высокая точность изготовления всех деталей;
2. длительный срок службы;
3. любая погода не помеха, поскольку заземлительные электроды установлены на большую глубину;
4. нет необходимости в постоянном техническом обслуживании;
5. довольной простой расчет заземления;
6. несложность монтажа.

После окончания монтажных работ, необходимо проверить работу всего оборудования. Следовать расчетам заземлителя, тем самым убедится в качестве всех соединений. Замер сопротивления заземления выполняют сотрудники специализированных и лицензированных лабораторий.

Наружные системы заземления

Эта система заземления имеет контур такой разновидности, которые применяется в трансформаторных подстанциях. В него входят:

1. вертикальные электроды;
2. горизонтальное устройство заземления.

Заземлитель изготавливается из 4-х полос по 40-50 мм каждая. Наружный контур заземления должен располагаться от стены на расстоянии более одного метра. Элемент конструкции, располагающийся горизонтально, укладывают в траншею на глубину 50-70 см от поверхности грунта.

Схемы подключения

Самыми популярными схемами подключения заземлителей являются:

Замкнутая, в форме треугольника (рис. 3). Главным достоинством можно назвать более стабильную и надежная работа. В случае повреждения перемычки между стержнями, контур все равно будет продолжать работать (но с другой стороны).

Линейная (рис. 4). Последовательное соединение в одну линию вкопанных металлических колышков. Недостатком такого контура можно назвать то, что при выходе из строя перемычки контур работать не будет.

Кроме вышеперечисленных разновидностей схем контуров можно еще использовать формы:

1. прямоугольника;
2. овала.

Необходимые инструменты и материалы:

1. аппарат для сварки;
2. режущий инструмент (болгарка);
3. лопата;
4. перфоратор;
5. гаечные ключи;
6. измеритель сопротивления;
7. измеритель тока;
8. измеритель напряжения.

Кроме вышеперечисленных приспособлений необходимо использовать:

• Уголок из коррозионно-стойкой стали, его размеры могут быть 50х50, 60х60 мм. Длина – более 2 метров. Также возможно использование стальной трубы, диаметром не менее 32 мм с толщиной стенки более 3,5-4 мм.
• Металлические полосы (3 штуки). Их параметры: длина – 120-130 см; ширина – 4-6 см; толщина стенки – 4-6 мм.
• Полоса стальная из нержавеющего материала 40х4, 50х5 мм. Она соединяет контур заземления и крыльцо дома.
• Болты М10, М8.
• Токопроводник медный, диаметром не меньше 6-7 мм2.

Все вышеприведенные параметры, необходимо проверить, используя измеритель.

Работы по монтажу

Как проверить и зачем нужно выбирать наилучшее место? Данный пункт, является основополагающим, поскольку от выбора места зависит безопасность работы заземлительного контура. Обязательно условие, это монтаж электродов на том месте, где не будет никого.

Подготовка земли. На примере схемы треугольника (рис. 6).

Траншея выкапывается глубиной 50-80 см. Стороны треугольника длиной 1,0-1,5 м.

Монтирование сооружения:

Вбиваются металлические стержни. Чтобы они легче входили в грунт, их рекомендуется заточить (рис. 7);

затем к верхушкам стержней привариваются соединительные пластины (рис. 8),

присоединение проводника к пластине через болт (рис. 9), и в самом конце засыпаем заземлительную конструкцию землей.

В конце необходимо сделать измерение заземления и проверить сопротивления всей цепи.

Видео о частых ошибках при заземлении