Заземлитель

Функциональность заземлителя определяется прежде всего сопротивлением заземления, которое должны быть минимально низким. Для этого используются различные методы, в том числе глубинные заземлители.

Глубинный заземлитель

Использование глубинного заземлителя позволяет существенно уменьшить площадь, занимаемую заземлителем на поверхности, а также повысить его эффективность (уменьшить сопротивление заземления), так как электрод(ы) такого заземлителя находится в слоях грунта с меньшим удельным сопротивлением, чем у поверхностных слоев (за счет большей влажности и плотности почвы).

В настоящем, с широким распространением модульного заземления, монтаж глубинных заземлителей стал простым и быстрым без привлечения спецтехники. Простота позволяет производить работы в подвальных помещениях.

Естественный заземлитель

Естественными заземлителями называют металлические сооружения, имеющие контакт с грунтом и которые можно использовать для заземления.
В качестве естественных заземлителей используют например:

Естественные заземлители должны быть связаны с объектом не менее чем двумя заземляющими проводниками, присоединенными к такому заземлителю в разных местах.

В качестве естественных заземлителей нельзя использовать :

В тех случаях, когда естественные заземлители отсутствуют либо имеют слишком высокое сопротивление заземления, используют искусственные заземлители.

Искусственный заземлитель

Искусственными заземлителями называются устанавливаемые в земле металлические конструкции, специально предназначенные для целей заземления.

В качестве искусственных заземлителей применяют:

Для защиты заземлителя от коррозии используются оцинкованные или омедненные (лучше) электроды. Примером искусственного заземлителя на основе омедненных электродов является модульное заземление ZANDZ.

Необходимость электрически соединять контур заземления молниезащиты, установленной непосредственно на здании, с контуром заземления для электрических установок, прописана в действующих нормативных документах (ПУЭ). Цитируем дословно: «Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими». Как раз 2-я и 3-я категории являются наиболее распространёнными, в 1-ю категорию входят взрывоопасные объекты к молниезащите которых предъявляются повышенные требования. Тем не менее, наличие оборота «как правило» подразумевает возможность наличия исключений.

Современные офисные, а теперь и жилые здания содержат множество инженерных систем жизнеобеспечения. Сложно представить отсутствие систем вентиляции, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа и т.д. Естественно, у проектировщиков таких систем есть опасения, что в результате действия молнии “нежная” электроника выйдет из строя. При этом некоторые сомнения у специалистов-практиков вызывает целесообразность соединения контуров двух видов заземлений и возникает желание «в рамках закона» запроектировать электрически не связанные заземления. Возможен ли такой подход и повысит ли он на самом деле безопасность эксплуатации электронных устройств?

Зачем нужно объединение контуров заземления?

При попадании молнии в молниеотвод в последнем возникает короткий электрический импульс напряжением до сотен киловольт. При столь высоком напряжении может произойти пробой промежутка между молниеотводом и металлическими конструкциями дома, в том числе и электрическими кабелями. Последствием этого станет возникновение неконтролируемых токов, которые могут привести к пожару, выходу электроники из строя и даже разрушению элементов инфраструктуры (например, пластиковых водопроводных труб). Опытные электрики говорят: «Дайте молнии дорогу, иначе она найдёт её сама». Вот почему электрическое объединение заземлений обязательно.

По этой же причине ПУЭ рекомендует электрически объединять не только заземления, находящиеся в одном здании, но и заземления территориально сближенных объектов. Под данным понятием подразумеваются объекты, заземления которых настолько сближены, что между ними нет зоны нулевого потенциала. Объединение нескольких заземлений в одно осуществляется, согласно нормам ПУЭ-7, п. 1.7.55, путём соединения заземлителей электрическими проводниками в количестве не менее двух штук. Причем проводники могут быть как естественными (например, металлические элементы конструкции здания), так и искусственными (провода, жёсткие шины и т.п.).

Одно общее или отдельные заземляющие устройства?

К заземлителям для электрических установок и молниезащиты предъявляются разные требования, и это обстоятельство может стать источником некоторых проблем. Заземлитель для молниезащиты должен отвести в землю за короткое время большой электрический заряд. При этом согласно «Инструкции по молниезащите РД 34.21.122-87» нормируется конструктив заземлителя. Для молниеотвода, согласно этой инструкции, требуется не менее двух вертикальных, или лучевых горизонтальных, заземлителей, за исключением 1 категории молниезащиты, когда таких штырей нужно три. Вот почему наиболее распространённый вариант заземления для молниеотвода — два или три штыря длиной около 3 м каждый, соединённых металлической полосой, заглублённой не менее чем на 50 см в землю. При использовании деталей производства ZANDZ такой заземлитель получается долговечным и простым в монтаже.

Совсем другое дело — заземление для электрических установок. В обычном случае оно не должно превышать 30 Ом, а для ряда применений, описанных в ведомственных инструкциях, например, для аппаратуры сотовой связи — 4 Ом или ещё меньше. Такие заземлители представляют собой штыри длиной более 10 м или даже металлические пластины, помещённые на большую глубину (до 40 м), где даже зимой нет промерзания грунта. Создать такой молниеотвод с заглублением двух и более элементов на десятки метров слишком затратно.

Если параметры грунта и предъявляемые к сопротивлению требования позволяют выполнить единое заземление в здании для молниеотвода и заземления электрических установок, нет никаких препятствий его сделать. В остальных случаях делают различные контуры заземления для молниеотвода и электрических установок, но обязательно соединяют их электрически, желательно, в земле. Исключением является использование некоторого специального оборудования особенно чувствительного к помехам. Например, звукозаписывающая аппаратура. Такое оборудование требует отдельного, так называемого, технологического заземляющего устройства, что прямым образом указывается в инструкциях. В таком случае выполняется отдельное заземляющее устройство, которое соединяется с системой уравнивания потенциалов здания через главную заземляющую шину. А, если такое соединение не предусматривается руководством по эксплуатации аппаратуры, то применяются специальные меры по исключению одновременного прикосновения людей к указанной аппаратуре и металлическим частям здания.

Электрическое соединение заземлений

Схема с несколькими заземлениями, соединёнными электрически, обеспечивает выполнение разных, подчас противоречивых, требований к заземляющим устройствам. Согласно ПУЭ, заземления, как и многие другие металлические элементы здания, а также аппаратуры, установленной в нем, должны быть соединены системой уравнивания потенциалов. Под уравниванием потенциалов подразумевается электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства потенциалов. Различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Заземления подключаются к основной системе уравнивания потенциалов, то есть соединяются между собой через главную заземляющую шину. Провода, соединяющие заземления с этой шиной, должны подключаться по радиальному принципу, то есть одно ответвление от указанной шины идет только к одному заземлению.

Для того, чтобы обеспечивалась безопасная работа всей системы, очень важно использовать максимально надежное соединение между заземлениями и главной заземляющей шиной, которое не разрушится под действием молнии. Для этого нужно соблюдать нормы ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.54-2013 “Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов” относительно сечения проводов системы уравнивания потенциалов и их соединения между собой.

Тем не менее, даже очень качественная система уравнивания потенциалов не может гарантировать отсутствие всплесков напряжения в сети при ударе молнии в здание. Поэтому, наряду с грамотно спроектированными контурами заземлений, от проблем спасут устройства защиты от импульсных помех (УЗИП). Такая защита является многоступенчатой и носит селективный характер. То есть на объект должен быть установлен комплект УЗИП, подборка элементов которого — непростая задача даже для опытного специалиста. К счастью, выпускаются готовые комплекты УЗИП для типовых случаев применения.

Выводы

Рекомендация ПУЭ об электрическом соединении всех контуров заземлений в здании является обоснованной и при правильной реализации не только не создает опасность для сложной электронной аппаратуры, а, наоборот, защищает её. В том случае, если аппаратура чувствительна к помехам от молний и требует собственного отдельного заземлителя, можно установить отдельное технологическое заземление в соответствии с прилагаемому к аппаратуре руководству. Система уравнивания потенциалов, объединяющая разрозненные контура заземлений, должна обеспечить надёжное электрическое соединение и во многом определяет общий уровень электробезопасности на объекте, поэтому ей должно быть уделено особое внимание.

Источник

Естественные заземлители используемые в качестве заземлителей

Для безопасной работы с различными электрическими установками требуется использовать заземление. Естественное заземление является одной из распространенных мер. В качестве него можно использовать стальную арматуру, являющуюся частью бетонной конструкции. Кроме того, применимы другие металлические устройства, расположенные в грунте. Подходят водопроводные коммуникации, кабели, реже для заземлителя могут быть использованы надземные конструкции, такие, как металлические трубы или рельсы.

2.1. Естественные заземлители

2.1.1. В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать сооружения, указанные в табл. 2. ¶
Таблица 2. ¶

Пояснения, требования к использованию

Железобетонные фундаменты зданий, в том числе имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных и слабоагрессивных средах

Для соединения арматуры железобетонных колонн с арматурой фундамента необходимо использовать перемычку диаметром не менее 12 мм (рис. 1).

Соединение металлических колонн с арматурой фундамента следует выполнять по рис. 2.

Необходимость приварки анкерных болтов стальных колонн (арматурных стержней железобетонных колонн) к арматурным стержням железобетонных фундаментов определяется допустимой плотностью тока в приарматурном слое бетона в соответствии с ПЭУ

Железобетонные фундаменты технологических, кабельных, совмещенных эстакад в неагрессивных и слабоагрессивных грунтах во всех климатических зонах СССР

Металлическое соединение арматуры железобетонных опор и фундаментов не является обязательным

Кабельные тоннели из сборного железобетона при условии установки в них закладных деталей, приваренных к арматуре тоннеля, и последующего соединения закладных деталей стальными перемычками

Допускается использовать в качестве дополнительных естественных заземлителей, если сопротивление растеканию железобетонных фундаментов производственного здания или напряжение прикосновения превышает нормы, установленные ПЭУ

Рельсы электрифицированных железных дорог на станциях и перегонах, а также рельсы подъездных путей тяговых подстанций переменного тока

Заземляющие проводники должны присоединяться к рельсам только механическим способом без применения сварки (рис. 3).

Рельсы кранового пути при установке крана на открытом воздухе. Стыки рельсов должны быть надежно соединены сваркой, приваркой перемычек

Рельсы должны быть присоединены к дополнительному заземлителю, располагаемому вблизи крана

Обсадные трубы скважин

Заземлители опор воздушных линий электропередачи, соединенные с заземляющим устройством электроустановки при помощи грозозащитного троса линии, если трос не изолирован от опор линии

Металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, затворы и т.п.

Заземлители повторных заземлений нулевых проводников воздушных линий напряжением до 1 кВ в случае использования не менее двух воздушных линий

Проложенные в земле металлические трубопроводы, кроме трубопроводов канализации и центрального отопления. Запрещается применять в качестве естественных заземлителей чугунные трубопроводы и временные трубопроводы строительных площадок

Свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в качестве заземлителей

Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при числе кабелей не менее двух

Рис. 1. Соединение арматуры железобетонных конструкций: 1 – молниеприемная сетка; 2 – токоотвод; 3 – арматура колонны; 4 – заземляющая перемычка; 5 – арматура фундамента ¶

Рис. 2. Соединение металлической колонны с арматурой железобетонного фундамента: 1 – арматура подошвы; 2 – арматура фундамента; 3 – фундамент; 4 – фундаментные болты (не менее двух), соединенные с арматурой фундамента; 5 – пластины для приварки проводников заземления; 6 – стальная колонна ¶

Естественный заземлитель: что можно использовать

Стандартизация применения заземлителей в электроустановках зданий регламентируется в материалах следующей документации:

Основным требованием при применении естественного контура выступает его устойчивость к протекающим токам короткого замыкания. Исключается вариант возможного нарушения работоспособности связанных с заземлителями устройств.

Естественный заземлитель предусматривает строение конструкции, которая постоянно находится в земле. В качестве заземляющих устройств такого типа принято использовать:

Соответствие требованиям ПУЭ по соотношению сечения проводимости — общеобязательный аспект выбора любого устройства в качестве заземляющего элемента. Естественный заземлитель соединяется с заземляющей магистралью электроустановки в двух и более местах.

В качестве естественного контура запрещено применять:

Естественный заземлитель используется повсеместно — лишь при необходимости уменьшения потенциалов протекающих по нему токов, которые уходят в землю, предусматривается использование искусственных заземляющих устройств.

Какие виды заземления в частном доме можно выполнить своими руками

При строительстве дома своими руками, возможно, многие задумываются о том, какие виды заземления можно сделать самостоятельно. При наличии необходимых материалов и инструментов, позволяющих произвести необходимые измерения, устроить это несложно.

Самостоятельно можно сделать заземление, используя подручные средства – старые трубы, металлопрокат, арматуру. Преимуществом такого вида заземления является простота изготовления и невысокая стоимость. Порой все затраты приходятся лишь на покупку электродов для сварки. Недостатком такого способа является небольшой срок службы. Через 10-15 лет заземляющий контур придется заменить.

Если позволяют средства, лучше купить модульное заземление и смонтировать его своими руками. Такой вид заземления представляет собой готовый комплект. Преимуществом такого вида является быстрота установки и длительный срок службы. Недостаток – высокая цена.

Заземление посредством железобетонного фундамента

Выбор такой конструкции в качестве заземлителя можно осуществить лишь при соответствии физических основ фундамента (гидрофильность бетона) с количественными показателями влажности грунта.

Допускается реализация такого технологического варианта заземления только при условии наличия влажности грунта, на котором находится объект, свыше 3 %. Меньший показатель такой характеристики почвы отразится на гидрофильности бетона: произойдет мощное электрическое сопротивление, железобетонная конструкция потеряет свойства заземлителя.

Естественный заземлитель посредством железобетонного фундамента практичнее применять при таких условиях:

Нормативная стандартизация применения такого типа заземлителя предусматривает варианты, когда его запрещено использовать в системе заземления объекта.

Когда не применяются железобетонные конструкции

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

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

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

Преимущества

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

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

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

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

Принцип соединения железобетонных конструкций

Соединения между деталями производятся, ориентируясь на образование между ними электрической цепи (проходит по металлу). Заблаговременно подготавливаются закладные элементы внутри железобетонных конструкций, посредством которых реализуется соединение технологического или электрического оборудования для последующего заземления.

Наличие болтов, заклепок, сварки или аналогичных соединений позволит смонтировать постоянную коммутационную электрическую цепь. При отсутствии подобных соединений предусмотрен вариант создания аналогичных соединений с использованием гибких перемычек. Эти элементы привариваются к частям конструкции. Стандартизация сечения перемычек составляет 100 кв. мм и выше.

Заземляющая схема IT

Система используется исключительно на горных выработках, например, шахтах или карьерах. Особенности использования электрического оборудования на подобных предприятиях таковы, что обеспечить качественный защитный контур там попросту невозможно.

Заземляется только нейтраль трансформатора с помощью контрольно-измерительных приборов, которые выполняют функции защиты от утечки электроэнергии. Если приборы улавливают избыточное энергопотребление, происходит аварийное отключение приборов.

Основное назначение заземления – сделать использование электрических приборов безопасным, а также продлить их эксплуатационный срок. Не стоит пренебрегать проектированием и сооружением заземления, это неоправданный риск.

Источник

Естественные заземлители, заземляющие контуры и заземляющие проводники

Чтобы получить заземляющие устройства с малым сопротивлением, широко используются так называемые естественные заземли : водопроводные и иные трубы, проложенные в земле, металлические конструкции хорошо связанные с землей и т. п. Такие естественные заземлители могут иметь сопротивление порядка долей ома и не требуют специальных затрат на их устройство. Поэтому они должны быть использованы в первую очередь.

Выполнение сетей заземления облегчается при использовании в качестве заземляющих проводников стальных конструкций различного назначения. Будем называть их условно естественными проводниками.

В качестве естественных проводников могут служить:

а) металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т. п.),

б) металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников и т. п.),

г) стальные трубы электропроводок,

д) свинцовые и алюминиевые оболочки (но не броня) кабелей.

В качестве заземляющих проводников в первую очередь применяется сталь. Для осветительных установок и в других случаях, когда применение стали конструктивно неудобно или проводимость недостаточна, используются медь или алюминий.

Заземляющие проводники разделяются на основные (магистральные) и ответвления от них к отдельным электроприемникам.

Заземляющие проводники должны иметь минимальные размеры, приведенные в ПУЭ.

Таким образом, выбор проводников для заземления оборудования достаточно прост, поскольку допустимая нагрузка на различные проводники может быть получена из таблиц ПУЭ или электротехнических справочников.

В цепь однофазного замыкания в сети с заземленной нейтралью входят сопротивления: обмоток (и магнитной цепи) трансформатора, фазного провода, нулевого провода (зануляющего проводника). Трансформатор и фазный провод выбираются по нагрузке и другим факторам, не относящимся к системе зануления.

Для нулевого провода (зануляющего проводника) ПУЭ предписывается следующее требование: его сопротивление не должно превышать более чем в 2 раза сопротивление фазного провода наиболее мощной линии из числа питающих электроустановку или электроприемник (или проводимость должна составлять не менее 50% проводимости фазного провода). Таково второе требование ПУЭ в отношении устройств зануления.

Первое требование в большинстве случаев автоматически выполняется, если обеспечено выполнение второго требования. Таким образом, необходимо главным образом обеспечить требуемую величину сопротивления нулевого провода (зануляющего проводника). Для этого необходимо принять сечение нулевого (зануляющего) провода равным 50% фазного.

Правильный выбор зануляющих проводников имеет особо важное значение для обеспечения безопасности.

Источник

Что можно использовать в качестве естественного заземлителя?

Нередко при организации заземления на объекте у монтажников и заказчиков возникает вопрос — можно ли использовать элементы строений и смежных конструкций в качестве заземлителей: трубы, фундаменты, опоры забора и пр.?

Ответ на этот вопрос представлен в Правилах устройства электроустановок 7 изд.:

1. Согласно пункту 1.7.109 в качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т. п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6) другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

На фото: использование естественных конструкций в качестве заземлителей

2. Пункт 1.7.110. гласит:

Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с пунктом 1.7.82.

На фото: заземляющий проводник подключен к трубопроводу, используется в системе уравнивания потенциалов

Занимайтесь заземлением и молниезащитой правильно! Получите бесплатно консультацию по выбору, расчётам и монтажу у наших технических специалистов!

Источник