Естественные и искусственные заземлители

Чтобы полу­чить заземляющие устройства с малым сопротивлением, широко используются естественные заземлители.

Естественным заземлителем называются находящиеся в со­прикосновении с землей электропроводящие части коммуника­ций, зданий и сооружений производственного или иного назначе­ния, используемые для заземления. К ним можно отнести: водопроводные и иные трубы, проложенные в земле, металличе­ские конструкции, хорошо связанные с землей, сварочные обо­лочки кабелей, металлические шпунты и т.п. На устройство та­ких заземлителей не требуется специальных затрат. Поэтому они должны быть использованы в первую очередь.

В тех случаях, когда такие естественные заземлители отсут­ствуют, для заземляющих устройств приходится устраивать ис­кусственные заземлители.

Искусственным заземлителем называется заземлитель, спе­циально выполненный для целей заземления. Для искусственных заземлителей применяются обычно вертикальные и горизонталь­ные электроды.

В качестве вертикальных электродов использует­ся прутковая сталь диаметром 12 мм и длиной 4-5 м, а горизон­тальных — угловая сталь размером 50 x 50 x 6 мм и длиной 2,5-3 м или сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Верти­кальные электроды погружаются на глубину 4 м в предваритель­но вырытой траншее глубиной 0,7-0,8 м. Верхний конец электро­да должен выступать над дном траншеи на высоту 0,1-0,2 м.

Вертикальные электроды с горизонтальными соединяются свар­кой. Погружение электродов производится, как правило, механи­зированным способом с помощью копров, вибраторов, гидропрес­сов и т.п. Траншеи с уложенными в них электродами следует засыпать землей, не содержащей камней и строительного мусора.

Выбор электродов и глубину их заложения определяют в зависимости от характера грунта и климатических условий.

В соответствии с ПУЭ величина сопротивления заземления нейтрали источника тока в любое время года должна быть:

не бо­лее 8 Ом при напряжении 220/127 В,

4 Ом при напряжении

380/220 В и

2 Ома при напряжении 660/380 В.

Если заземляющее устройство одновременно используется для электроустановок выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю, то сопротивление заземляющего устройства определя­ется по формулеr₃ = 125 / I₃, где I₃ — расчетный ток замыкания на землю, А.

Приближенное значение расчетного тока I₃ может быть оп­ределено таким образом

I₃

=(35 l_КЛ + l_ВЛ), А, где U — напряжение сети, кВ;

l_КЛ и l_ВЛ — протяженность кабель­ных и воздушных линий, км.

На воздушных линиях зануление должно быть осуществле­но нулевым рабочим проводом, проложенным на тех же опорах, что и фазные провода. На концах воздушной линии длиной более 200 м, а также на вводах от воздушных линий к электроустанов­кам, которые подлежат занулению, должны быть выполнены

по­вторные заземления нулевого рабочего провода. Общее сопротив­ление повторного заземлителя должно быть не более 5, 10 и 20 Ом при напряжениях 660, 380 и 220 В соответственно.

Расчет заземлителя сводится к определению количества вертикальных и длины горизонтальных электродов, обеспечи­вающих необходимую норму сопротивления заземления.

6. Естественные и искусственные заземлители. Групповые заземлители. Расчет заземляющего устройства Заземлитель

Заземлитель — это основной элемент заземляющего устройства. Заземлитель представляет собой одиночный заземляющий электрод или группу электродов (контур заземления), находящихся в электрическом контакте с землей.

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).

Этот способ строительства заземлителя в прошлом не часто использовался из-за сложности монтажа, где требовалось привлечение специальной строительной техники — буровой установки.

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:

• металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий и сооружений, контактирующие с грунтом

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:

• вертикально погруженные в землю стальные трубы, уголковую сталь, металлические стержни и т. п.

Для защиты заземлителя от коррозии используются оцинкованные или омедненные (лучше) электроды.

Групповые заземлители

Характеристики группового заземлителя такие же, как и у одиночного заземлителя, однако их количественные значения описываются иными закономерностями. Групповые и спожные заземпители применяют для уменьшения сопротивления заземлителя.

Зона растекания тока и потенциальные кривые группового заземлителя при большом (40 м и более) расстоянии между электродами представляют собой несколько (по чиспу электродов) собственных зон растекания тока и потенциальных кривых, обусловленных током, стекающим с отдельных электродов в землю. При малых (менее 40 м) расстояниях между электродами эти зоны накладываются одна на другую, а собственные потенциальные кривые электродов как одиночных заземлителей взаимно пересекаются и образуют суммарную потенциальную кривую группового заземлителя

Вид потенциальной кривой зависит от расстояния между электродами, их взаимного расположения, числа, формы и размеров. Наибольший потенциал на поверхности земли всегда на электродах заземлителя, наименьший — на середине отрезков, соединяющих электроды. С уменьшением (начиная с 40 м) расстояния между электродами потенциалы точек земли в площади группового заземлителя выравниваются. Напряжение на каждом электроде заземлителя равно напряжению на групповом заземпителе.

Расчет заземляющего устройства

Расчет заземляющих устройств сводится к определению переходного сопротивления растекания тока замыкания на землю с заземлителей, зависящего от удельного сопротивления слоев грунта ρ. Сопротивление слоев грунта зависит от их состава, влажности, уровня грунтовых вод и температуры. Наиболее точно ρ можно определить непосредственным промером на месте одним из существующих методов. Рекомендуемые при предварительных расчетах значения для различных грунтов и повышающие коэффициенты в промерзающих грунтах приводятся в справочниках.

После того, как заземляющее устройство выполнено, обязательно измеряется его сопротивление, и если оно будет отличаться от нормативного, то его снижают, добавляя число заземлителей или повышая проводимость грунта, внося в него шлак, соль или иные вещества.

Произведя расчет для искусственных заземлителей, предварительно определяют, не окажется ли достаточно естественных заземлителей, а уже затем подсчитывают необходимое сопротивление заземлителей искусственных.

Естественные и искусственные заземлители. Устройство и расчёт

Если в городской квартире с занулением все более или менее ясно, то обладателям собственного дома есть над чем голову поломать.

Как правило, подвод в такие дома осуществляется посредством ВЛ электропередачи, и щиток (который, как правило, выполнен со всеми возможными нарушениями ПУЭ) в доме не заземлен (да и не может быть заземлен гетинакс или дерево). В таких случаях использовать приходящий N-проводник еще и в качестве PE, мягко говоря, опрометчиво.

При обрыве нулевого провода на линии (на опорах электропередачи он, кстати, в самом низу, за исключением опор, по которым проброшена еще и сеть уличного освещения) при однофазном питании мы имеем обратку на корпусе приборов, а при трехфазном — то же плюс разноименную фазу на нулевом проводнике. При обрыве на линии (дерево, например, упало) мы имеем все шансы получить чистую фазу на нуле (в этом случае выручает защитное отключение при превышении напряжения в сети. См. п. 7.1.21 ПУЭ). В общем, необходимо что-то изобретать с заземлением. Ведро закапывать не советую — если вдруг поможет, то ненадолго. Посмотрим, что по этому поводу говорят ПУЭ:

1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

В обоснованных случаях рекомендуется выполнять защитное отключение (для переносного электроинструмента, некоторых жилых и общественных помещений, насыщенных металлическими конструкциями, имеющими связь с землей).

1.7.70. В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:

1. проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления;
2. обсадные трубы скважин;
3. металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей;
4. металлические шунты гидротехнических сооружений, водоводы, затворы и т. п.;
5. свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в качестве естественных заземлителей. Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учитываться при количестве кабелей не менее двух;
6. заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством электроустановки при помощи грозозащитного троса ВЛ, если трос не изолирован от опор ВЛ;
7. нулевые провода ВЛ до 1 кВ с повторными заземлителями при количестве ВЛ не менее двух;
8. рельсовые пути магистральных неэлектрофицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами.

1.7.71. Заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это требование не распространяется на опоры ВЛ, повторное заземление нулевого провода и металлические оболочки кабелей.

1.7.72. Для искусственных заземлителей следует применять сталь. Искусственные заземлители не должны иметь окраски. Наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей приведены ниже:

• Диаметр круглых (прутковых) заземлителей, мм:
  • Неоцинкованных — 10
  • Оцинкованных — 6
• Сечение прямоугольных заземлителей, мм² — 48
• Толщина прямоугольных заземлителей, мм — 4
• Толщина полок угловой стали, мм — 4

Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ выбирается по термической стойкости (исходя из допустимой температуры нагрева 400°С).

Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т. п.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.

В случае опасности коррозии заземлителей должно выполняться одно из следующих мероприятий:

• увеличение сечения заземлителей с учетом расчетного срока их службы;
• применение оцинкованных заземлителей;
• применение электрической защиты.

В качестве искусственных заземлителей допускается применение заземлителей из электропроводящего бетона.

Итак, смотрим на возможность использования естественных заземлителей. Если такая возможность есть, то делаем отвод от них. Отвод делаем только посредством сварки. В качестве заземляющего проводника используем полосовую сталь сечением не менее 48 мм² при толщине не менее 4 мм, или угловую сталь с толщиной полки не менее 2,5 мм. Полосу или уголок заводим в помещение, где можно развести или контур заземления (стальная полоса сечением не менее 24 мм², толщиной не менее 3мм), или, приварив к полосе (уголку) болт, заводим на него медный проводник (от 2.5 мм²), который и будет PE-проводником.

Изготовление искусственного заземлителя — достаточно непростая задача, хотя бы исходя из объема грунта, который требуется перекидать.

Но прежде чем взять в руки лопату, нам понадобятся некоторые расчеты и некоторые данные.

Для начала нам необходимо знать удельное сопротивление грунта.

Тип грунта	Удельное сопротивление (Ом · м)
каменистый грунт:
граниты, гнейсы	700…106
сланец глинистый, известняк, ракушечник	100…1000
песок при залегании грунтовых вод:
глубже 5 м	1000
до 5 м	500
почва (чернозем и др.)	200
супесь влажная, мергель	150
суглинок полутвердый или лессовидный	100
мел или глина полутвердая	60
сланцы графитовые, мергель глинистый	50
суглинок пластичный	30
торф, глина пластичная	20
вода равнинной реки	50
подземные водоносные слои (разной минерализации)	5…50
морская вода	1

Следует учитывать, что заземлители монтируются на глубине, превышающей глубину промерзания. Скажем, для средней полосы вертикальный стержень забивается из траншеи глубиной более 0.6 м.

Ниже приводятся формулы для расчета сопротивления заземлителей.

Для вертикально заглубляемого стержня, у которого верхний конец находится на глубине до 0,8 м:

где — длина стержня, м; d — диаметр стержня, м; t — расстояние от поверхности земли до вершины стержня, м; — расчетное удельное сопротивление, Ом·м.

где — коэффициент сезона для вертикальных стержней. Для Московского региона =1.6…1.8. Собственно, коэффициент этот зависит от средней температуры летом, зимой и количества осадков в регионе. Чем ниже средняя температура, тем больше коэффициент (для Архангельска 1.8…2.0; для Краснодара — 1.2…1.4).

Сопротивление заземления горизонтальной полосы длиной l (м) и шириной b (м), расположенной на глубине t (м) от поверхности земли, можно подсчитать по формуле:

где .

— коэффициент сезона для горизонтальных заземлителей (для Москвы 3.5…4.5).

Пример 1:

Рассчитаем сопротивление заземлителя из стального прутка диаметром 10 мм, длиной 5 м, забиваемого из приямка глубиной 1 м.

Напоминаю, что сопротивление заземляющего устройства в сети 380/220 должно быть не больше 4 Ом.

Пример 2:

Попробуем произвести расчет реального заземляющего устройства для некоего дома с длиной стены 20 м (пусть он квадратный будет). Для того, чтобы обеспечить наилучшее растекание тока и выровнять потенциал, изготовим наше устройство из шести стержней, рассчитанных выше и забитых равномерно по периметру дома. Стержни будут соединены между собой стальной полосой с шириной стороны 30 мм.

Сначала рассчитаем сопротивление горизонтального заземлителя:

Суммарное сопротивление вертикальных заземлителей равно 40/6=6.7 Ом

Общее сопротивление заземляющего устройства будет равно:

Можно сказать, что уложились. Далее дело за замерами.

Ввод в помещение осуществляется с не менее чем двух разных точек (диаметрально противоположных) заземлителя. Все соединения выполняются только посредством сварки.

Еще один маленький момент. Для того чтобы копать вглубь и вширь, надо иметь четкое и однозначное представление о том, что находится в земле. Даже имея на руках кальку с нанесенными на ней коммуникациями, осторожный человек обязательно пригласит представителей организаций, чьи интересы могут быть, так сказать, задеты. Лицензия на раскопки — само собой. К вопросу о перестраховке… Очень неприятно войти ломом в кабель 10 кВ. Или порвать, к примеру, оптоволоконный кабель. Впрочем, в загородном доме и даче риск наткнуться на «сюрприз» меньше.

определение понятия, для чего нужно, как работает

Работа современного электрооборудования недопустима без грамотно организованной защиты от случайного поражения электрическим током. Для этих целей используются специальные устройства, которые называются заземляющими. Таким образом, заземление — это преднамеренно организованная система, обеспечивающая нормальные условия функционирования электрооборудования.

О заземлении простыми словами

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

Внешний контур заземления частного дома (слева). Заземление внутри помещения (справа), заземляющий проводник указан пунктирной линией.

Согласно определениям, приводимым в техдокументации, заземление это есть преднамеренное электрическое соединение металлических корпусов агрегатов со специальным заземляющим контуром. Исходя из рассмотренных фактов, можно сделать вывод, что заземлением называют преднамеренный электрический контакт защищаемого оборудования с грунтом.

Требования к заземлению

После того как разобрались с тем, что является определением самого понятия заземления – можно перейти к тем категориям и нормам, которые вводятся действующими стандартами. Согласно ПУЭ к заземляющему устройству в первую очередь предъявляются следующие требования:

• назначение ЗУ – эффективно отводить опасные токи в землю, для чего в их конструкции предусмотрен целый набор проводников и металлических прутьев;
• заземлению подлежат все части электроустановки, включая металлические дверцы щитов;
• суммарное переходное сопротивление контактов в системе заземления не должно превышать 4-30 Ом;
• при ее обустройстве в распределенных нагрузках обязательно использование системы выравнивания потенциалов (ее назначение – устранить неравномерность распределения напряжений).

Дополнительная информация: Поскольку основное назначение заземления состоит в обеспечении безопасности работающего с оборудованием персонала – при его эксплуатации особое внимание уделяется надежности функционирования.

Качество его работы обеспечивается целым комплексом профилактических мероприятий и периодически организуемых испытаний.

Почему человека бьет током

Для того чтобы ответить на поставленный вопрос потребуется ознакомиться с неисправностями, периодически возникающими в действующем электрооборудовании. Дело в том, что в процессе его длительной эксплуатации возможно разрушение изоляции и появление контакта оголенного провода силового питания с корпусом электроустановки.

Если у эксплуатируемого оборудования нет заземления – это угрожает работающему с ним оператору ударом тока (фото слева). Подобный эффект возникает при случайном соприкосновении тела человека с токопроводящими частями стиральной машины или ванны, например.

Принцип работы заземления

После ознакомления с определением заземляющих систем и предъявляемым к ним требованиям следует разобраться, что такое заземление и для чего оно предназначается. Для этого, прежде всего, следует знать, что ноги человека через железобетонный пол всегда в какой-то мере контактируют с землей.

При касании человеком корпуса оборудования, находящегося под воздействием высокого потенциала, ток протекает через его тело и ноги в землю, то есть он является звеном в этой цепочке.

Обратите внимание: Опасными для человека являются даже небольшие токи, а при достижении ими величины 100 мА возможен смертельный исход.

Для того чтобы понять, как работает заземляющая система – следует учесть, что корпус электрооборудования через набор проводников и металлических штырей соединяют с грунтом (заземляют). Благодаря этому преднамеренному соединению критичный для человека потенциал снижается до безопасного уровня. При этом аварийные токи «стекают» через заземленный корпус на землю, минуя человеческое тело.

Из чего состоит конструкция заземляющего устройства

Сначала следует познакомиться с теми элементами, которые входят в состав его конструкции. Типовой заземляющий контур представляет собой сооружение из трех стальных заземлителей, вбитых в землю по углам траншеи, вырытой на глубину примерно 0,7-0,8 метра. Заземлителями могут быть стальные уголки или омедненные прутки.

Длина погруженной в почву части заземлителей должна быть не менее 2,5 метров. Точные значения этих параметров выбираются с учетом характера грунта в месте обустройства контура и климатических условий в данной местности. Подробно о заземляющем контуре и его монтаже вы можете узнать в нашей статье «Контур заземления, что собой представляет и как он работает».

Выступающие из земли на 10-15 см части стальных заготовок свариваются между собой металлическими пластинами шириной 40 мм (толщиной не менее 4-х мм). В верхней части одного из вертикальных электродов устраивается контактная зона в виде наваренного на него болта с резьбой. На ней посредством гайки крепится конец идущей от корпуса заземляемого прибора медной шины, сечение которой не должно быть менее 6 кв.мм.

Дополнительная информация: Для снижения сопротивления цепи стекания аварийного тока это соединение иногда делается сварным.

Внешний контур заземления

По завершении основных работ траншея с размещенной в ней конструкцией засыпается откинутой ранее землей, из которой удаляются камни и ненужный мусор.

Согласно требованиям ПУЭ любая заземляющая система должна соответствовать техническим нормативам в части предельно допустимого сопротивления току утечки. Его величина должна быть:

1. менее 8 Ом в промышленных сетях с фазным напряжением 220/127 Вольт;
2. менее 4 Ом для линейных напряжений 380 Вольт;
3. не более 30 Ом в бытовых сетях (этот показатель считается предельно допустимым).

Прокладываемая от конструкции ЗУ медная жила вторым своим концом фиксируется на специальной планке, монтируемой на распределительном щитке объекта (дома, в частности). Ее называют главной заземляющей шиной (ГЗШ), а предназначается она для сборки всех защитных проводников в одном месте. Медные жилы расходятся от нее непосредственно к потребителям (через розетки  к корпусам приборов).

Естественное и искусственное заземление

Естественное заземление – это предмет или сооружение, которое имеет надежный контакт с землей в силу выполняемых им функций. К этой категории можно отнести:

• водопроводные и отопительные трубы, проложенные непосредственно в земле;
• любые металлические конструкции и их элементы, имеющие хороший контакт с почвой;
• оболочки сварочных и подобных им кабелей;
• металлические закладные и шпунты и т.п.

Стоит заметить! На обустройство функционального заземления в этом случае не потребуется специальных усилий, так как элементы естественного заземлителя уже готовы к подключению заземляющих проводников.

Естественные заземлители

В ситуации, когда такие системы найти не удается – приходится заниматься монтажом самодельных ЗУ.

Искусственным заземлением считается преднамеренно организованный электрический контакт двух тел, одним из которых является защищаемый прибор, а вторым – так называемый «заземляющий контур». Эта его составляющая представляет собой специальную распределенную (иногда – точечную) конструкцию на основе металлических стержней, размещаемых глубоко в земле.

Как правило, в качестве вертикально забиваемых электродов применяются стальные прутки диаметром до 12 мм, имеющие длину не менее 2,5 метра. Для обустройства горизонтальных перемычек, обеспечивающих электрический контакт двух тел, берутся металлические уголки 50x50x6 мм и длиной 2,5-3 метра (их можно заменить трубами диаметром порядка 6 мм и более).

Для чего нужно заземление Видео

Чтобы разобраться в том, зачем нужно заземление в доме – придется ознакомиться с его основным назначением. Как уже отмечалось в ранее представленном разделе, заземление служит для защиты человека от опасного потенциала, случайно оказавшегося на корпусе действующего оборудования. С порядком его работы и назначением проще всего ознакомиться на многочисленных примерах, представленных на видеороликах.

В заключение отметим, что понимание назначения заземления поможет сберечь здоровье работающих с электрооборудованием людей.

виды, функции, требования и установка

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

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

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

к содержанию ↑

Что выступает в роли искусственного заземлителя

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

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

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

Искусственный заземлитель изготавливается из таких материалов:

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

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

к содержанию ↑

Чем отличаются вертикальные и горизонтальные заземлители

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

Стандартные показатели заглубления:

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

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

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

к содержанию ↑

Функции искусственного заземляющего элемента

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

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

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

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

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

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

к содержанию ↑

Как устанавливать искусственный электрод в грунт

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

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

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

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

к содержанию ↑

Как определить сопротивление

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

Факторы, которые оказывают первостепенное влияние на показатель:

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

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

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

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

к содержанию ↑

Основные требования

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

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

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

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

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

к содержанию ↑

Как подбираются размеры искусственных электродов

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

Основные аспекты:

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

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

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

Искусственный заземлитель: виды, функции, требования и установка

что можно использовать, а что нет

В электрических установках при реализации защитных мер используют естественный заземлитель. В его роли может выступать стальная арматура, которая входит в состав железобетонных конструкций. Помимо этого, как естественное заземление применяются и различные коммуникации из металла, которые расположены под землей. Например, это могут быть трубопроводы или изоляционная оболочка кабеля. Бывают случаи, когда используются и коммуникации, которые находятся над землей, например, рельсы.

Преимущества перед искусственным контуром

Заземлитель естественного типа применяется только в том случае, когда он полностью удовлетворяет требования к устройству заземления.

Эти требования установлены п. 1.7.54 ПУЭ, согласно которому при использовании естественных заземлителей сопротивления заземляющих устройств или напряжения прикосновения должны иметь допустимые значения, а на заземляющем устройстве не должны превышаться нормированные значения напряжения и допустимые плотности токов. В этом случае в искусственные заземлители в электроустановках до 1 кВ применять не обязательно. Следует помнить, что при использовании естественных заземлителей в качестве элементов заземляющих устройств не должно происходить их повреждения от токов короткого замыкания или нарушения работы устройств, с которыми они связаны.

Исходя из этого можно сделать вывод, что в большинстве случаев применяются естественные заземлители, при этом искусственные не применяются. Благодаря такой конструкции можно в большей мере сэкономить на материалах, которые используются при создании контура заземления. Помимо этого, силы на монтаж, финансовые расходы будут уменьшены, а использование приспособления будет проще.

Соединение элементов в конструкции

Неважно из чего сделаны детали конструкции, из металла или железобетона, главное то, что они должны соединяться таким образом, чтобы в этих деталях образовалась электрическая цепь, проходящая по самому металлу. Если конструкция железобетонная, то следует дополнительно подготовить закладные детали в ней. Их наличие должно быть на каждом этаже объекта недвижимости.

Благодаря этим закладным деталям в устройстве можно соединить электрическое или технологическое оборудование, которое следует заземлить. Если в зданиях существуют соединения в виде болтов, заклепок или сварки, то их будет достаточно для того, чтобы смонтировать постоянную электрическую цепь. Если же подобные соединения отсутствуют то можно использовать гибкие перемычки, которые приваривают к элементам конструкции. Сечение перемычек должно быть от ста квадратных миллиметров.

Что нельзя использовать из железобетонных конструкций в качестве заземлителей? Если сборный фундамент выполнен из железобетона, то естественный заземлитель к нему лучше не подсоединять. Если есть возможность, то лучше сначала соединить между собой арматуру близлежащих блоков, и лишь потом приступать к изготовлению естественного заземления. Если такое соединение осуществить нет возможности, то тогда лучше всего сделать искусственный заземляющий контур.

Между собой железобетонные конструкции соединяются следующим образом: в случае, если фундамент здания осуществлен из свай, тогда арматуру свай соединяют с блоками фундамента или с арматурой ростверка с помощью электродуговой сварки. Но такая сварка не подойдет для пространственных колон и металлических каркасов. В этом случае применяют точечную сварку.

Железобетонный фундамент как заземляющее устройство

Естественный заземлитель в виде железобетонного фундамента используется только в том случае, когда грунт, на котором располагается строение, обладает влажностью от трех процентов. Если влажность будет меньше, то фундамент строения будет оказывать очень большое электрическое сопротивление, и как результат не будет выступать в качестве заземляющего устройства.

Также железобетонный фундамент применяется как заземлитель еще и тогда, когда на него будет воздействовать любая агрессивная среда. К примеру, это могут быть подземные воды, у которых нет значительных показателей жесткости. Помимо этого, такой фундамент может выступать, как естественный контур заземления, если отсутствует гидроизоляция или его поверхность будет максимально защищена, согласно СНиП и ПУЭ, битумным покрытием.

Железобетонный фундамент не соединяется с заземляющим проводником в том случае, если он расположен в агрессивной среде, потому что это может привести к дополнительной коррозии. Также не рекомендуются использовать основу из бетона, если в самой структуре конструкции существует напрягаемая арматура.

Если просмотреть все озвученные выше ограничения и позволения, то можно сделать вывод, что подобное строение совершенно не подходит для искусственного заземления. Благодаря этому при монтаже рабочего заземления есть возможность сэкономить на проводниках. Ведь они будут располагаться в постройке, соответственно, их длина будет меньше, а это позволит сэкономить материалы и денежные средства.

Также хотелось бы отметить, что естественный заземлитель может быть не только из тех, что перечислены ранее. Существует еще большое количество возможных вариантов. К примеру, согласно ПУЭ п. 1.7.109 (см. Главу 1.7) в его роли может выступать стальной трубопровод (только тот, в котором течет любая негорючая жидкость, о чем говорится в п. 1.7.110 того же ПУЭ) или обсадная труба, что используется в артезианских колодцах.

Перечень всех материалов, которые можно использовать для естественного заземления, а какие нет, предоставлен ниже:

Если все же для безопасности и защиты жилого или офисного здания было принято решение использовать исключительно естественное заземление, то необходимо учитывать следующий важный фактор: электрический ток, который проходит по электрическому заземленному проводу, не должен превышать допустимое значение каждого в отдельности элемента, что входят в состав заземляющего устройства.

Вот и все, что мы хотели рассказать о том, что такое естественный заземлитель и какие материалы можно использовать для организации такого варианта защитного контура. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Рекомендуем также прочитать:

Искусственное и естественное заземление: какое выбрать?

Для обустройства дачного дома необходимость создания заземления такая же, как и при строительстве коттеджа. Заземление на даче может быть естественным или искусственным. Для небольших домов можно обеспечить и естественный вариант, но важно учитывать не только габариты здания, но и максимальное напряжение.

Естественное заземление

Такой тип заземления достаточно надежный, но важно понимать, что напряжение в доме должно быть не выше 1 кВт. Также нужно учесть, что конструкция, которая используется как заземлитель, должна соприкасаться с землей. При этом возможны состыковки, соединительные элементы – например между собой соединены две трубы. Главное, чтобы трубы были металлическими (нельзя путать с алюминием). Подойдут также оболочки кабелей, ведущие к земле и уходящие под нее. Также хорошо естественное заземление работает при использовании железобетонных конструкций фундамента. Еще на этапе строительства это лучше учесть.

Не используются как элементы естественного заземления газовые трубы, водопроводные трубы, отопительные элементы, любые трубы, наполненные взрывоопасными или легко воспламеняемыми составами.

Искусственное заземление

Электроды для искусственного заземления могут быть выполнены из стали, меди, оцинкованного материала. Профиль сечения может быть округлым, угловым, прямоугольным, трубным. Запрещено использовать элементы, которые заизолированы, утеплены или окрашены. В процессе использования их ни при каких обстоятельствах нельзя окрашивать или обрабатывать другими составами, изолировать.

Чтобы система заземления была надежной и правильно функционировала, нужно также правильно обустроить контур заземления, который распределяет сопротивление между человеком и системой. При этом заземлители могут размещаться как вертикально, так и горизонтально.