Как сделать заземление там, где для этого нет места

Как сделать заземление там, где для этого нет места

Организация заземления электроустановок при отсутствии открытого землеотвода очень актуальный вопрос. В современном мегаполисе застройка бывает столь плотной, что невозможно найти открытый участок земли для обустройства заземления. В то же время, такая задача периодически встает перед проектировщиками и бригадами монтажников. Давайте рассмотрим основные способы решения данной проблемы для электроустановок до 1 кВ, их преимущества и недостатки.

Использование фундамента здания

Действующие нормативные документы по организации заземления рекомендуют в первую очередь использовать естественные заземлители. Согласно ПУЭ-7, п. 1.7.109, разрешается использовать «металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей. » К таким конструкциям можно отнести, например, железобетонный фундамент здания, а также буронабивные сваи.

Наилучший вариант — при строительстве здания в его фундамент замоноличиваются электроды заземления в полном соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571.5.54 — 2013 «Электроустановки низковольтные». Тогда заземление заведомо будет соответствовать действующим нормам и иметь готовые выводы для подключения. Но в реальности часто приходится иметь дело с фундаментом, либо возведенным до введения в действие указанного ГОСТ, либо же построенным недавно, но без оглядки на данный документ.

Многолетняя практика показывает, что в большинстве случаев железобетонный фундамент является хорошим заземлителем. Но есть и исключения. Например, к заземлению могут предъявляться повышенные требования по плотности тока. Тогда ПУЭ-7, п. 1.7.110 требует соединять сваркой элементы арматуры фундамента. Если же вы делаете заземление в уже построенном здании, придется выяснять, как именно соединялись металлические прутья фундамента перед тем, как их залили бетоном.

Свойства железобетонного фундамента как заземлителя может ухудшить слой гидроизоляции. Толщина этого слоя, как правило, зависит от степени агрессивности среды. ПУЭ-7 по этому параметру безоговорочно допускает использование в качестве заземления железобетонные фундаменты, находящиеся в слабо- и среднеагрессивных средах (п. 1.7.109). Для фундаментов, находящихся в сильноагрессивных средах, ПУЭ-7 требует проводить расчеты, обосновывающие возможность использования данных конструкций в качестве заземления (п. 1.7.110). ГОСТ Р 50571.5.54 — 2013 «Электроустановки низковольтные», приложение C, устанавливает, что использование в качестве заземлителя железобетонного фундамента, в котором гидроизоляция выполнена пластмассовыми листами толщиной более 0,5 мм, неэффективно.

Таким образом, применение железобетонного фундамента в качестве заземления в ряде случаев может потребовать обращения к проектной документации на здание, а также дополнительных расчетов. Другой проблемой является поиск подходящих прутьев арматуры, с которыми следует электрически соединить провода заземления.

При строительстве зданий в условиях слабых грунтов нередко применяют фундаменты из буронабивных свай. Данная технология предусматривает бурение скважин с их последующим заливанием бетоном. Следует иметь в виду, что такие сваи могут как иметь металлическую арматуру, так и не иметь ее. В том случае, если металлическая арматура есть, буронабивные сваи могут быть использованы для организации заземления.

Использование коммуникаций

Любому грамотному электрику известно, что водопроводную трубу, проходящую внутри здания, использовать в качестве заземления нельзя. Но, если металлическая водопроводная труба проложена в земле, то ПУЭ-7, п. 1.7.109 допускает ее использование для организации заземления. Проблема лишь в том, что металлические трубы, лежащие в земле, сейчас массово заменяются на пластиковые, для заземления совершенно не пригодные. Также непригодны для рассматриваемого применения и современные металлопластиковые трубы, так как сверху они покрыты слоем полимера и поэтому электрического контакта с землей не имеют.

Другой вариант, также допускаемый ПУЭ-7, п. 1.7.109, — применение для организации заземления металлических оболочек бронированных кабелей, если таких кабелей не менее двух. При этом использование в данных целях кабелей в алюминиевой оболочке не допускается. Обратите внимание, что речь идет именно о металлической оболочке кабелей, т. е. внешней поверхности, имеющей контакт с землей. Данное положение было актуально во времена широкого распространения силовых кабелей в свинцовой оболочке. Но современные бронированные кабели поверх металлической брони обычно вместо свинцовой имеют прочную полимерную оболочку, которая не проводит электрический ток. Соответственно, данный вариант организации заземления для современных условий не всегда применим.

Вынос заземления на значительное расстояние от электроустановки

Возможный вариант решения проблемы — вынести заземление туда, где есть открытый грунт. ПУЭ-7, п. 1.7.106 допускает такой подход в случае, если на расстоянии до 2 км от электроустановки есть места с меньшим удельным сопротивлением земли, чем в непосредственной близости от защищаемого оборудования.

Отсутствие места под заземление в мегаполисе само по себе причиной для выноса заземлителя согласно ПУЭ-7 не является, хотя может так счастливо совпасть, что на участке с открытым грунтом удельное сопротивление земли действительно будет ниже. Но в реальности возникнут проблемы, связанные тем, что при увеличении длины провода растет его индуктивность. Для современных электрических сетей, характеризующихся высоким уровнем импульсных и высокочастотных помех, данное обстоятельство может приводить к сбоям в работе сложного цифрового оборудования. Наконец, в густонаселенном городе непросто найти место для прокладки кабеля, идущего к электродам заземления.

Модульное заземление

Обычно небольшой участок открытого грунта все же удается отыскать, но его площадь недостаточна даже для классического трехэлектродного заземления. Тогда проблему можно решить применением глубинного модульного заземления. Оно представляет собой штырь длиной до 30 м, собранный из отдельных модулей длиной по 1,5 м каждый. Благодаря большой глубине, такое заземление обеспечивает нужные параметры при использовании только одного электрода. Мало того, штырь обычно достигает уровня грунтовых вод, что значительно повышает эффективность такого заземления.

Модули длиной 1,5 м удобно хранить и транспортировать. На месте они соединяются резьбовыми муфтами, что обеспечивает надежный электрический контакт. Крайний модуль снабжается специальным стартовым наконечником, обеспечивающим заглубление штыря в твердый грунт. Штырь забивается в землю отбойным молотком или мощным перфоратором, снабженным специальной насадкой. По мере вхождения штыря в грунт к нему добавляют посредством резьбовых муфт все новые и новые модули. Для выполнения этих действий достаточно одного работника.

При необходимости глубинное модульное заземление можно установить там, где вообще нет открытого грунта. Например, просверлить отверстие в асфальте и забить штырь в грунт под покрытием. Для обеспечения безопасности и красивого внешнего вида делается приямок, в который устанавливается инспекционный колодец, позволяющий обслуживать заземление. Крышка этого колодца находится на одном уровне с поверхностью земли. Другой вариант — просверлить отверстие в подвале, если под бетонным перекрытием находится грунт, то туда можно также забить штырь заземления.

Перед установкой глубинного заземлителя следует обязательно убедиться, что в месте его будущего размещения не находятся никакие коммуникации, либо другие объекты, которые могут быть повреждены штырем.

Бренд ZANDZ предлагает несколько комплектов модульного заземления, которые могут быть использованы для создания глубинного заземляющего устройства. Для большинства применений подойдут модули из стали, покрытой слоем меди. При этом медное покрытие наносится методом электролитического осаждения, что обеспечивает его высокую прочность. Комплект ZZ-000-015 позволяет собрать штырь длиной до 15 м, а ZZ-000-030 – длиной до 30 м.

При организации заземления в агрессивной среде, например, на месте бывших промзон или бывших полей орошения, а также в местах с высокой влажностью требуется повышенная коррозионная стойкость. Тогда подойдут комплекты, модули которых целиком выполнены из нержавеющей стали. Комплект ZZ-000-115 позволяет собрать штырь длиной до 15 м, а ZZ-000-130 – длиной до 30 м.

Для удобного доступа к изголовью стержня может быть использован специальный контрольный/инспекционный колодец ZANDZ ZZ-550-002, изготовленный из прочного пластика.

Выводы

Применение железобетонного фундамента в качестве заземления — надежный и эффективный способ. Но он может потребовать изучения конструкции фундамента. Для старых зданий найти соответствующую документацию иногда бывает затруднительно. Также может возникнуть необходимость в привлечении высококвалифицированных специалистов для проведения расчетов.

Использование в качестве заземлений водопроводных труб, проложенных в земле, а также металлических оболочек кабелей — способ, уходящий в прошлое. Даже если имеющиеся сейчас на объекте водопроводные трубы или кабели позволяют его применить, в будущем их заменят на более современные.

Вынос заземления на значительное расстояние — не самый лучший вариант, особенно в условиях плотной застройки.

Наиболее универсальным способом является использование глубинного модульного заземления. Если выполнить установку точно по инструкции, то соответствие полученного заземления нормам ПУЭ-7 достигается почти всегда. Документация потребуется только по проложенным в земле коммуникациям, не придется выполнять сложные расчеты. Поэтому данное решение удобно для бизнеса самого разного масштаба — от небольшой бригады монтажников до крупной строительной фирмы.

Заземление цеха, расчёт контура заземления цехов, правила монтажа в цехах.

Работа электрических приборов всегда связана с таким опасным для человека явлением, как напряжение. Выход из строя оборудования часто сопровождается короткими замыканиями, либо возникновением перегрузок.

Электрический ток, в результате неисправности оборудования, может проходить через непредназначеннуюо для этого часть. От прикосновения к корпусу оборудования под напряжением человек получает удар электрическим током. Последствия могут нанести вред здоровью и поставить угрозу для жизни человека.

Для защиты электроустановок от поломок, а человека от опасного воздействия электрического тока применяют заземление. Заземление электроустановок осуществляется за счет электрического соединения с землей или иными элементами металлических частей, не предназначенных для проведения тока.

Заземление оборудования может быть двух видов:

Читайте также: Омметр устройство и принцип действия

• Защитное заземление — специальное присоединение оборудования с устройством заземления. Целью этой меры является ограничение человека от опасного воздействия при контакте с корпусом прибора.
• Зануление — подсоединение элементов оборудования с заземленной нейтралью с нулевым проводом. Зануление способствует отключению оборудования при возникновении неисправностей в его работе.

Защитное заземление включает в свою конструкцию сам заземлитель, а также проводники. В свою очередь заземлители могут быть естественными и искусственными. К первым относят металлические элементы в конструкции зданий, объектов, которые имеют соединение с землей.

Искусственными являются схема из металлических труб, штырей, уголков, ввинченных в землю и имеющие между собой соединение из полос или проволоки.

Заземляющими проводниками выступают шины из стали или меди, они создают соединение между оборудованием и непосредственно заземлителем. Крепят шины болтами или сварочным способом.

Заземляющее устройство

Заземляющее устройство – система, состоящая из заземляющего контура и проводников, обеспечивающих безопасное прохождение тока через землю. Исходя из Правил Устройства Электроустановок, естественными заземлителями могут быть:

1. Каркасы зданий (железобетонные или металлические), которые соединены с землей.
2. Защитная металлическая оплетка проложенных в земле кабелей (кроме алюминиевой)
3. Трубы скважин, водопроводов, проложенных в земле (кроме трубопроводов с горючими жидкостями, газами, смесями)
4. Опоры высоковольтных линий электропередач
5. Неэлектрифицированные железнодорожные пути (при условии сварного соединения рельсов)

Для искусственных заземлителей, по правилам, используют неокрашенные стальные прутки (с диаметром более 10 мм), уголок (с толщиной полки более 4 мм), листы (с толщиной более 4 мм и сечением в разрезе более 48 мм2). Для создания системы с искусственным заземлением возле сооружения вкапывают или вбивают в землю металлические пруты, уголок или листы с указанными выше толщиной и сечением, но длиной не менее 2,5 м. Затем их сваркой соединяют между собой с помощью прутковой или листовой стали. От поверхности земли данная конструкция должна находиться более 0,5 м. По требованиям, контур заземления здания должен иметь не менее двух соединений с заземлителем. В зависимости от назначения, заземление оборудования делится на два типа: защитное и рабочее. Защитное заземление служит для безопасности персонала и предотвращает возможность поражения человека электрическим током вследствие случайного прикосновения к корпусу электроустановки. Защитному заземлению подлежат корпуса электроустановок и электрических машин, которые не закреплены на «глухозаземленных» опорах, электрошкафы, металлические ящики распределительных щитов, металлорукав и трубы с силовыми кабелями, металлические оплетки силовых кабелей. Рабочее заземление используют в том случае, когда для производственной необходимости в случае повреждения изоляции и пробоя на корпус требуется продолжение работы оборудования в аварийном режиме. Таким образом, например, заземляют нейтрали трансформаторов и генераторов. Также, к рабочему заземлению относят подключение к общей сети заземления молниеотводов, которые защищают электроустановки от прямого попадания молний.

Согласно Правилам Устройства Электроустановок обязательно подлежат заземлению электрические сети с номинальным напряжением свыше 42 В при переменном токе и свыше 110 В при постоянном.

Как работает заземление

Для начала разберемся, почему на корпусе стиральной машинки или другого электрооборудования появилось опасное напряжение. Всё достаточно просто – изоляция проводников по какой-то причине испортилась или повредилась и поврежденный участок касается металлического корпуса какой-то из деталей оборудования.

Если заземление или зануление электрооборудования отсутствует, то при касании человеком поврежденного прибора может возникнуть напряжение прикосновения (разность потенциалов на поверхности между точками касания). При нахождении рядом с поврежденным оборудованием может возникнуть шаговое напряжение (разность потенциалов между ступнями, соприкасающимися с землей). Напряжение прикосновения и шаговое напряжение могут иметь опасное для человека значение. Чтобы уменьшить их значение до безопасной величины, применяется защитное заземление.

Для человека опасны даже такие маленькие значения как 50 мА – такой ток может привести к фибрилляции желудочков сердца и смерти.

Так вот принцип работы заземления заключается в следующем: к заземлителю подключаются корпуса всех электроприборов, дополнительно устанавливается УЗО. В случае возникновения опасного напряжения на корпусе заземление всегда притягивает опасный потенциал к безопасному потенциалу земли и напряжение «стекает» на заземление.

Классификация систем заземления

Различают следующие системы заземления:

• Система ТN (которая в свою очередь разделяется на подвиды TN-C, TN-S, TN-C-S)
• Система TT
• Система IT

Буквы в названиях систем взяты из латиницы и расшифровываются так: Т – (от terre) земля N – (от neuter) нейтраль C – (от combine) объединять S – (от separate) разделять I – (от isole) изолированный По буквам в названиях систем заземления можно узнать, как устроен и заземлен источник питания, а также принцип заземления потребителя.

Система ТN

Это наиболее известная и востребованная система заземления. Основным ее отличием является наличие «глухозаземленной» нейтрали источника питания. Т.е. нулевой провод питающей подстанции напрямую соединен с землей. TN-C – подвид системы заземления, которая характеризуется объединенным заземляющим и нейтральным нулевым проводником. Т.е. они идут одним проводом от питающего трансформатора до потребителя. Отсутствие отдельного РЕ (защитного нулевого) проводника в данной системе однозначно является недостатком. Система TN-C широко использовалась в советских зданиях и непригодна для современных новостроек, т.к. в ней отсутствует возможность выравнивания потенциалов в ванной комнате. TN-S – система, в которой защитный проводник системы уравнивания потенциалов и рабочий нулевые проводники идут раздельными проводами от источника питания до электроустановки. Эта система только обретает широкое применение при подключении зданий к электроснабжению. Является наиболее безопасной. К недостаткам можно отнести ее дороговизну, т.к. требуется монтаж дополнительного проводника. TN-C-S – система, в которой нулевой защитный проводник и нейтральный рабочий идут совмещенным проводом, а разделяются на входе в распределительный щит. По требованиям Правил Устройства Электроустановок для этой системы необходимо дополнительное заземление.

Читайте также: Что измеряет люксметр: подробно о видах, принципе работы и применение устройства

Система TT

Это система, в которой питающая подстанция и электроустановка потребителя имеют различные, независимые друг от друга заземлители. Областью применения системы ТТ являются мобильные объекты, имеющие электроустановки потребителей. К ним относят передвижные контейнеры, ларьки, вагончики и т.д. В большинстве случаев для потребителя в системе ТТ применяется модульно-штыревое заземление.

Система IT

Система, в которой источник питания разделен с землей через воздушное пространство или соединен через большое сопротивление, т.е. изолирован. Нейтраль в этой системе соединена с землей через сопротивление большой величины. Система IT используется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых функционирует высокоточное и чувствительное оборудование.

Что еще входит в комплект?

Рассмотрим компоненты готовых комплектов заземления, представленных на рынке РФ. Про стержни много было сказано выше, поэтому поговорим об остальных комплектующих:

Для лучшего погружения в землю на конец первого стержня устанавливают стартовый наконечник. В российских комплектах он выполнен из черной стали (St), в немецких из тугоплавкого чугуна (TG/FT) или оцинкованной стали (St/FT).

У отечественных комплектов для соединения стержней на их соседние концы накручиваются муфты (выполняются из нержавеющей стали или латуни). Немецкие исключают использование этого элемента, поскольку соединяются в стык по принципу «папа – мама» (см. выше), за счет чего у них в месте соединения нет утолщения диаметра конструкции и как следствие получается более надежное соединение с хорошим электрическим контактом между соседними заземлителями.

Для передачи ударного усилия при монтаже у наших стержней в муфту с противоположной стороны вкручивается удароприемная головка (болт), а у немецких она просто надевается на конец стержня с накатной цапфой. Визуально это два разных элемента, у отечественных ударный болт выполнен из черной стали (St), а у импортных ударный наконечник из ковкого чугуна (TG/FT).

Для улучшения качества соединения элементов и лучшей проводимости тока комплекты поставляются с токопроводящей смазкой, консистенция которой варьируется от жидкого до пастообразного состояния. Она наносится в местах стыковки компонентов конструкции.

На последний (верхний) электрод одевается диагональный или крестовой зажим (соединитель), к нему же подключается заземляющий проводник (круглый пруток или полоса). Выполняется он из нержавеющей или оцинкованной стали, последнюю для лучшей коррозионной стойкости лучше использовать с ПВХ-покрытием.

Место соединения стержня и заземляющего проводника через зажим бинтуют антикоррозионной лентой.

Опционально модульно-штыревые комплекты поставляются с насадкой для перфоратора и заземляющим проводником, иногда еще и шиной заземления.

Требования к заземлению электродвигателя

Согласно требованиям и правилам установленный электродвигатель перед пуском должен быть заземлен. Исключением являются те случаи, в которых корпус электродвигателей установлен на металлическую опору, соединенную с землей через металлоконструкцию здания или через проводник заземлителя. В остальных случаях корпус электродвигателя должен быть соединен проводом с контуром заземления здания, выполненного из полосы металла при помощи сварки.

Это является рабочим заземлением. В противном случае при нарушении изоляции между обмоткой двигателя или токопроводом и корпусом электродвигателя защитное устройство не сработает и не отключит питание. А двигатель продолжит работу. Каждая электрическая машина должна иметь индивидуальное соединение с заземлителем. Последовательное соединение электродвигателей с контуром заземления запрещено, т.к. при нарушении одного из соединений с заземлителем, вся цепь будет изолирована от земли. Для установки защитного заземления, необходимо наличие дополнительного заземляющего проводника в силовом кабеле, один конец которого подключают к клеммной коробке электродвигателя, а другой к корпусу электрошкафа управления двигателем. Электрошкаф предварительно должен быть соединен с землей. В случае пробоя между токопроводом и этим заземляющим проводником образуется ток короткого замыкания, который разомкнет защитное или коммутирующее устройство (тепловое или токовое реле, защитный автомат). Сечение заземляющего проводника, удовлетворяющее требованиям Правил Устройства Электроустановок приведено в таблице 1:

Сечение фазных проводников, мм2	Наименьшее сечение защитных проводников, мм2
S≤16	S
16 < S≤35	16
S>35	S/2

Сечение фазных проводников рассчитывается по токовой нагрузке потребителя.

Техническое задание

В соответствии с требованиями нормативов на любом энергозависимом объекте перед монтажом заземляющего контура подготавливается техническое задание (ТЗ). В нем обязательно учитываются следующие рабочие моменты:

Читайте также: Электропроводка на кухне: схемы разводки проводки и монтаж

• тип используемого заземления (одно- или двухконтурное, стационарное или переносное);
• схема и способ прокладки заземляющих шин;
• геометрические размеры и форма погружаемой в грунт части конструкции;
• материал, используемый для изготовления заземляющих проводников и заземлителя (сталь, медь или алюминий);
• способ их соединения (сварка или ботовое сочленение).

Это позволяет в дальнейшем быстро и своевременно выполнить работы по монтажу заземления, а также подготовить документацию.

Требования к заземлению сварочных аппаратов

Как и для любого технологического оборудования, потребляющего электрический ток, для сварочных аппаратов существуют правила подключения заземления. Помимо необходимости заземления корпуса сварочной электроустановки с контуром заземления здания, заземляют один вывод вторичной обмотки аппарата, а ко второму, соответственно подключается электрододержатель. При этом вывод вторичной обмотки, требующей заземления, должен быть обозначен графически и иметь стационарное выведенное крепление, для удобного соединения с заземлителем. Переходное сопротивление контура заземления не должно превышать 10 Ом. В случае необходимости увеличения электрической проводимости контура заземления, увеличивают контактную площадь соединения.

Последовательное соединение сварочных аппаратов с заземлителем также запрещено. У каждого аппарата должно быть отдельное соединение с заземленной магистралью здания. Заземление электроустановок потребителей – это не формальность, а необходимая техническая мера безопасности, которая позволит не только стабилизировать работу оборудования, но и спасти жизнь персоналу, обслуживающему и контактирующему с ним.

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.

Источник https://zandz.com/ru/biblioteka/kak-sdelat-zazemlenie-tam-gde-dlya-etogo-net-mesta/

Источник https://dzgo.ru/montazh/zazemlenie-stankov.html