Виды и назначение искусственных заземлителей

Что выступает в роли искусственного заземлителя

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

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

Искусственный заземлитель изготавливается из таких материалов:

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

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

Монтаж заземления своими руками

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

Монтируют контур по правилам:

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

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

ТРЕБОВАНИЯ ПУЭ К ОБУСТРОЙСТВУ И КАЧЕСТВУ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Для реализации такой защиты от поражения электрическим током требуется обеспечить надежный контакт корпуса электроустановки с землей.

При его наличии опасный для человека токовый заряд стекает в грунт через заземляющее устройство, сопротивление которого значительно ниже, чем у человеческого тела.

ВИДЫ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Согласно требованиям ПУЭ, корпуса электрооборудования для обеспечения безопасности обязательно заземляются. Для этого используются различные виды заземлителей.

В качестве готовых допускается использовать:

  • уложенные в землю металлоконструкции, непосредственно соприкасающиеся с ней;
  • металлические кожуха и оболочки кабелей, укладываемых в грунте с конкретными целями;
  • металлические трубопроводы (кроме газовых коммуникаций и нефтепроводов);
  • ж/д рельсы.

Использование готовых конструкций в качестве заземлителей заметно упрощает и удешевляет процесс обустройства всей системы.

Специально монтируемые заземляющие устройства применяются когда нет возможности задействовать уложенные под землей трубы, кабельные коммуникации или элементы металлоконструкций.

Они представляют собой различные конструктивные элементы, размещаемые в грунте на определенной глубине и обеспечивающих надежный контакт с почвой.

Самый простой вариант такого заземлителя стальной стержень длиною не менее 2,5 метров. После его заглубления к оголовку крепится толстая медная жила (стальная полоса), подключаемая к системе заземления.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Основное требование к заземлителю, независимо от его типа – обеспечить условия для стекания опасных для человека зарядов в почву. Его функциональность оценивается сопротивлением растекания (чем оно меньше – тем более эффективно действует заземление).

Основными составляющими при этом являются сопротивления:

  • самого заземлителя;
  • переходное (контактное) между заземлителем и грунтом;
  • грунта в месте контакта с заземляющим устройством.

Согласно ПУЭ сопротивление типового устройства, обустраиваемого на потребительской стороне, не должно превышать 30 Ом. При особых условиях эксплуатации оборудования (на силовых подстанциях, в частности) оно нормируется на уровне не более 4 Ом.

Достигнуть нормируемых показателей удается за счет принятия специальных мер. Как правило, они сводятся к следующим приемам:

  • увеличение площади контакта элементов искусственных заземлителей с грунтом;
  • улучшение проводимости грунта (за счет увлажнения или добавления химикатов).

Кроме того, требованиями ПУЭ предписывается периодические замеры сопротивления заземления на соответствие действующим нормам.

  *  *  *

2014-2021 г.г. Все права защищены.Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Конструктивные особенности

Как уже было сказано выше базовым элементом конструкции являются стержни заземления. Их количество, материал, диаметр и длина зависят от условий монтажа и показателя удельного сопротивления грунта растеканию тока. Чем выше сопротивление, тем больше общая длина и/или диаметр, количество точек установки заземлителей.

Стержни имеют резьбу на концах и соединяются между собой посредством муфт. При этом для обеспечения лучшей токопроводимости в местах их установки конструктив смазывают токопроводящей смазкой (пастой).

Зарубежные производители используют цапфовое безмуфтовое соединение, оно более контактное и его не нужно смазывать пастой. То есть получается самозакрывающаяся конструкция (на примере ниже показан разрез в месте соединения).

Для облегчения монтажа в землю в состав комплектов входят наконечники и удароприемные головки. Производители из России делают эти компоненты с резьбой, зарубежные исключают риски, возникающие при резьбовом контакте, особенно при забивании, и соединяют элементы надежно в стык.

В месте выхода последнего (верхнего) заземлителя всю конструкцию подключают с помощью зажима к системе молниезащиты или шине заземления

Геометрия зажима значения не имеет (диагональный или крестовой), важно лишь чтоб его материал в плане коррозии не «конфликтовал» с материалом заземлителей и заземляющих проводников

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 заземленияне 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

Заземление и зануление.

Разновидности конструкций

Применение неправильно подключённых электроприборов может быть небезопасным. Опасность состоит в том, что в процессе использования может случиться пробой, в результате которого напряжение перейдёт на корпус устройства. Это напряжение может как вывести из строя сам прибор, так и нанести человеку электротравму разной степени тяжести (вплоть до летального исхода). Для предотвращения подобных проблем могут быть использованы два вида заземления:

  • Естественное. К нему относятся массивные конструкции, постоянно находящиеся в земле. Роль естественных заземлителей отводится фундаментам зданий, водопроводным трубам, металлоконструкциям и шпунтам, хорошо закреплённым в грунте. Достоинство таких конструкций в том, что на обеспечение заземления с их помощью не требуется дополнительных затрат. Однако сопротивление естественного контура невозможно рассчитать.
  • Искусственное. Заземление такого рода создаётся специально из горизонтальных и вертикальных элементов (электродов), изготовленных из определённого материала и имеющих конкретный размер. В качестве основных элементов искусственного контура чаще всего выступают стальные детали, имеющие круглую или угловую форму. Качество такого заземления зависит от сопротивления, которым обладают искусственные заземлители. Определение сопротивления каждого электрода осуществляется по специальной формуле.

Во всех современных устройствах, работающих за счёт электроэнергии, предусмотрено заземление. Всё, что требуется сделать — просто обеспечить соединение с основной заземлительной системой.

Какие требования предъявляются к искусственным заземлителям

Искусственные заземлители не подлежат окрашиванию, так как окраска играет роль изолятора и препятствует отведению электротока в землю. Таким образом, цвет заземлителя должен быть естественным, которым обладает применяемый в заземляющих устройствах, металл. Но места соединения проводников (сварочные швы) должны быть окрашены битумной краской, для предотвращения разрушения.


Нельзя размещать искусственные или применять естественные заземлители вблизи источников тепла, которые сушат землю. Для засушливых территорий существует особая железобетонная конструкция. Заземлитель делают в форме емкости, и помещают ниже поверхности земли. Емкость заполняют водой через люк. Таким образом, в заземлении принимает участие водораспределительная система. Стальные электроды соединены с выводом из емкости. Так обеспечивается оптимальное сопротивление.

Для создания искусственных заземлителей используются следующие материалы с указанными параметрами:

  • диаметр стального арматурного прута не менее 10 мм;
  • диаметр оцинкованного прута не менее 6 мм;
  • в уголках толщина стенок от 4 мм;
  • при использовании полосовой стали ее толщина должна быть не менее 4 мм;
  • в молниезащитных заземлителях сечение берется от 155 мм2;
  • толщина стенок отбракованных труб не менее 3,5мм.

Только для временных электроустановок можно применять электроды с минимальными значениями. Чтобы заземляющее устройство служило 40-50 лет в благоприятных грунтовых условиях, достаточно выбрать стержни для него на 2-3 мм больше. Во влажных грунтах толщина и диаметры ЗУ должны быть в 2 раза выше минимального.

Из всех названых материалов наиболее оптимальным признано использование круглой арматуры, поскольку расход металла в этом случае снижается в 1,5 раза, уменьшается соответственно и себестоимость заземляющих устройств.


Коррозионная стойкость у круглой стали выше, чем у линейной, потому что у круглого электрода площадь соприкосновения с землей самая малая в сравнении с другими формами ИЗ. Еще одно преимущество состоит в том, что стержневые круглые электроды легче монтируются, экономится время, затрачиваемое на устройство ЗУ.

При заземлении мощных высоковольтных установок применяются контуры, состоящие из горизонтальных лучей, раскинувшихся на сотни метров и нескольких десятков вертикально установленных стержней. Чтобы искусственные заземлители не экранировали друг на друга, лучи разводят горизонтально в противоположные стороны. Если лучей 3, или 4, их располагают под углом 90 и 120 градусов соответственно.

Углубление электродов

Заглубление электродов в землю осуществляется посредством их забивания кувалдой. Для облегчения работы лучше использовать подмостья или стремянку. Если металл электродов слишком мягкий, то удары наносятся через специальные деревянные брусья. До конца забивать штыри не нужно: над землей должно оставаться порядка 10-20 сантиметров, которые используются для соединения с контуром.

Забивание заводских электродов осуществляется отбойным молотком. После того как штырь будет углублен, на него навинчивается муфта и дополнительный заземлитель. Процесс повторяется несколько раз до достижения требуемой глубины.

Виды заземления

В классификации видов заземления присутствует два основных его вида:

  • Рабочее.
  • Защитное.

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

Рабочее

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

Защитное

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

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

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

Схема заземления в частном доме

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

Сопротивление заземлению

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

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

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

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

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

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

Что такое заземлитель и что можно использовать в качестве заземлителя ?

Что такое заземлитель ?

ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ — проводящая часть (или совокупность соединенных между собой проводящих частей), находящаяся в контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Из чего можно сделать заземлитель ?

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.

Что нельзя использовать в качестве заземлителя ?

1.7.110. 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 1.7.82. Не следует использовать в качестве заземлителей железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряженной арматурой, однако это ограничение не распространяется на опоры ВЛ и опорные конструкции ОРУ. Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций, приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность использования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом.

Требования к искуственным заземлителям ?

1.7.111. Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. Искусственные заземлители не должны иметь окраски. 1.7.112. Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ следует выбирать по условию термической стойкости при допустимой температуре нагрева 400 °С (кратковременный нагрев, соответствующий времени действия защиты и отключения выключателя). В случае опасности коррозии заземляющих устройств следует выполнить одно из следующих мероприятий: увеличить сечения заземлителей и заземляющих проводников с учетом расчетного срока их службы; применить заземлители и заземляющие проводники с гальваническим покрытием или медные. При этом следует учитывать возможное увеличение сопротивления заземляющих устройств, обусловленное коррозией. Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора. Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т.п.

Что выступает в роли искусственного заземлителя

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

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

Искусственный заземлитель изготавливается из таких материалов:

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

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

Расположение электродов

Входящие в общую заземлительную конструкцию детали могут располагаться вертикально или горизонтально. При первом способе монтажа электроды закапываются в грунт на 70 см. При этом их длина не должна превышать 5 м, а диаметр должен находиться в диапазоне 10−16 мм.

Горизонтальный метод укладки предполагает углубление заземлителей на 50 см (в случае с пахотной землёй на — 1 м). Горизонтально расположенные стальные пруты диаметром более 1 см (либо стальные полосы толщиной более 4 мм) используются для связывания вертикально установленных элементов, стыки между ними фиксируются при помощи сварки. Такой метод показывает свою эффективность лишь при достаточной электропроводимости верхнего слоя грунта.

Правила устройства электроустановок обязывают обеспечить заземление для электрооборудования бытового и промышленного назначения. Чётких требований относительно того, как электроды должны располагаться в грунте, не существует. В каждом конкретном случае это определяется индивидуально.​

Вам это будет интересно Виды однополюсных и двухполюсных указателей напряжения до 1000 В

Электрическая безопасность, созданная с помощью искусственных заземлителей, реализуется с помощью уменьшения разности потенциалов и отвода блуждающего тока. Ток утечки возникает вследствие взаимодействия заземляющего элемента и фазного кабеля. Одновременно обеспечивается бесперебойное и эффективное функционирование электротехники.

Заземление и зануление: в чем разница?

Заземление электрического оборудования возможно двумя способами:

  • Защитное заземление: установка заземляющего приспособления и присоединение к нему части электрического объекта.
  • Зануление — присоединение частей электроприбора или установки с заземленной нейтралью с нулевым проводом. Этот тип защиты отключает оборудование при наличии повреждений.

Заземлители разделяют на два вида: естественные и искусственные. К первым можно отнести металлоконструкции сооружений, которые соединены с землей.

Искусственными заземлителями выступают стальные штыри, трубы, уголки, ввинченные в землю. Они имеют систему соединений между собой с помощью стальных полос или проволоки. Проводниками между электрическим оборудованием и заземлителями являются шины из стали или меди. Их соединяют при помощи сварки или болтами.

Защитное заземление требуется для такого оборудования как электромашины, трансформаторы, шкафы.

Согласно Правилам Устройства Электроустановок (ПУЭ) занулевание, как преднамеренная защита, используется только в промышленных условиях, и не должоа практиковаться в быту.

Работа со схемой зануления рассчитана на предотвращения короткого замыкания. Именно при возникновении такой ситуации срабатывает автоматическое выключение. На производстве электроустановки имеют хотя бы общий контур заземления.

Защитное заземление и зануление электроустановок позволяет обезопасить жизнь человека при взаимодействии с электрическими объектами, в случае возникновения неполадок в их работе.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий

Adblock
detector