Из какого материала должны изготавливаться искусственные заземлители

Заземление: теория и практика. Часть II

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

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).

Элементы искусственного контура

Несмотря на то что естественные и искусственные заземлители выполняют одинаковую функцию, заключающуюся в защите от поражения электрическим током, использование первых не всегда оказывается целесообразным. Установка искусственной конструкции необходима, когда:

1. Она является единственно возможной.
2. Естественный контур не выдерживает токовых нагрузок.

Вам это будет интересно Физика и последствия поражения электрическим током
И в том, и в другом случае оптимальным решением является создание искусственной заземлительной системы с проведением предварительных расчётов. В процессе таких расчётов определяется форма, размер контура и материал, из которого будут выполнены электроды. В качестве основы для них обычно используют сталь, которая имеет покрытие:

• Из цинка. Обеспечивает устойчивость к действию коррозии и кислотной среды. Детали из такого материала отличаются низким сопротивлением.
• Из меди. Для стали и меди характерно хорошее сцепление, поэтому такие электроды обладают высокой прочностью и хорошо контактируют с другими материалами. Имеют отличную электропроводимость и долгий срок службы, обеспечивающийся за счёт низкой электрохимической активности металлов.

Ещё один вариант изготовления электродов (из чёрных металлов) обладает существенным недостатком, выражающимся в низкой устойчивости к коррозии и ржавчине. Из-за высокой прочности сопротивление растеканию тока возрастает, в результате этого создаётся очень опасная для человека ситуация.

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.

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.

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 Принципы и источники свободной энергии по схеме Теслы

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.

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.

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.

Измерение сопротивления

Завершающим этапом монтажа конструкции является измерение сопротивления, которым обладают электроды. Этот параметр является главной качественной характеристикой работы заземлительного контура искусственного типа. Он зависит от таких факторов, как площадь электродов и удельное электрическое сопротивление грунта.

Вам это будет интересно Принцип работы и устройство электронного мегаомметра

Удельное сопротивление показывает уровень электропроводности грунта, выступающего в роли проводника. В разных почвах оно разное, на его величину оказывает влияние влажность, температура, состав и плотность грунта, а также наличие в нём солей, кислотных и щелочных остатков.

Проверка сопротивления установленного контура происходит с применением специальной техники. Если система содержит разветвления, то сначала делают замеры на отдельных участках магистрали и сравнивают их с показателями на участке, связанном с заземлителем. После этого снимают показания между заземляемыми электроустановками и соотносят их с показателями на ранее проверенных участках.

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.

Из какого материала должны изготавливаться искусственные заземлители?

Начало формы

Конец формы
Какие плакаты из перечисленных относятся к предупреждающим?

Начало формы

10. В каком месте касания земли электрическим проводом можно попасть под «шаговое» напряжение?

Начало формы

Билет28

Сколько источников питания необходимо для организации электроснабжения электроприемников второй категории?

Начало формы

С какой нейтралью должны работать электрические сети напряжением 10 кВ?

Начало формы

Какие меры принимаются к работнику, который в период дублирования был признан профнепригодным к данному виду деятельности?

Начало формы

Какая группа электробезопасности должна быть у ответственного за электрохозяйство в электроустановках напряжением до 1000 В?

Начало формы

Сколько работников и с какой группой по электробезопасности должны выполнять проверку отсутствия напряжения на ВЛ напряжением выше 1000 В?

Начало формы

В каком случае допускается применять нестандартизированные средства измерений?

Начало формы

Какова периодичность осмотров заземляющих устройств с выборочным вскрытием грунта?

Начало формы

Какая периодичность осмотра состояния средств защиты, используемых в электроустановках?

Начало формы

9. Каким образом следует передвигаться в зоне «шагового» напряжения?

Начало формы

В какой последовательности необходимо начать оказывать первую доврачебную помощь пострадавшим от действия электрического тока в случае, если он без сознания, но пульс на сонной артерии есть?

Начало формы

Билет29

Какие помещения относятся к помещениям с повышенной опасностью?

Начало формы

Какие помещения называются сырыми?

Начало формы

Кто проводит первичный инструктаж командированному персоналу при проведении работ в электроустановках до 1000 В?

Начало формы

Какой инструктаж должен пройти электротехнический персонал перед началом работ по распоряжению?

Начало формы

Сколько человек должно быть в составе бригады, выполняющих работы по перетяжке и замене проводов на воздушных линиях электропередач напряжением до 1000 В?

Начало формы

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.

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.

Материал и сечение искусственных заземлителей, проложенных в земле:

Сталь черная  круг 16 мм (вертикальные) и 10 мм (горизонтальные); сталь полоса сечение 254 (100 мм 2 ); уголок с полкой не менее 4 мм, сечением 100 мм 2 ; труба – 32 мм с толщиной стенки 3,5 мм.

Сталь оцинкованная  круг 12 мм (вертикальные) и 10 мм (горизонтальные), полоса 253, труба 25 мм с толщиной стенки 2 мм.

В случае опасности коррозии заземляющих устройств следует увеличить сечение заземляющих проводников.

5.3. Меры электробезопасности

Для защиты от поражения электрическим током при замыканиях на корпус применяются меры, которые принято называть защитными мерами электробезопасности: заземление, зануление, выравнивание потенциалов, малые напряжения, изоляция, защитное отключение, разделительные трансформаторы, ограждения. Целям улучшения безопасности служат также индивидуальные защитные средства и приспособления. Применение тех или иных защитных средств при наладке, эксплуатации или ремонте оборудования устанавливается правилами техники безопасности и специальными инструкциями.

Заземление – одна из основных защитных мер, при которой заземляют все металлические корпуса электроприемников и другие металлические конструкции, могущие оказаться вследствие повреждения изоляции под опасным напряжением.

Назначение защитного заземления – создать между корпусом заземляемого устройства и землей электрическое соединение с достаточно малым сопротивлением для того, чтобы в случае замыкания на корпус этого устройства прикосновение к нему человека (параллельное присоединение) не могло вызвать прохождения через его тело такого тока, который угрожал бы жизни или здоровью. Для обеспечения безопасности пригодно соединение с землей, имеющее достаточно малое сопротивление (во много раз меньше, чем сопротивление тела человека). Тогда основная часть тока замыкания будет проходить через землю, а ток, проходящий через тело человека, будет мал, и опасности прикосновения к заземленному корпусу не возникнет. Заземленные части электроустановок соединяют с землей при помощи заземлителей и заземляющих проводников.

Зануление применяют в установках с заземленной нейтралью. При этом все металлические корпуса и конструкции связывают электрически с заземленной нейтралью трансформатора через нулевой провод или специальный защитный проводник (при защите трехфазного двигателя – четвертый, при защите однофазного приемника – третий), благодаря чему всякое замыкание на корпус превращается в короткое замыкание и аварийный участок отключается предохранителем или автоматическим выключателем.

Зануление должно быть выполнено таким образом, чтобы ток короткого замыкания в аварийном участке был достаточен для расплавления плавкой вставки ближайшего предохранителя или отключения ближайшего автоматического выключателя.

Сопротивление цепи замыкания в сети с занулением, условно называемое «сопротивление цепи фаза–нуль», должно быть настолько малым, чтобы создать достаточный ток короткого замыкания.

Выравнивание потенциалов имеет первостепенное значение в обеспечении электробезопасности. Благоприятные условия создаются, если электрооборудование находится внутри промышленного здания с большим количеством станков, машин, трубопроводов и металлоконструкций, связанных между собой и с корпусами электрооборудования. При замыкании на корпус в каком-либо из электроприемников все указанные части получают примерно близкое по значению напряжение по отношению к «земле». В результате напряжение между корпусом электроприемника и полом существенно уменьшается, происходит выравнивание потенциалов по всему помещению. Благодаря выравниванию потенциалов тело человека, находящегося в цепи замыкания между корпусом электроприемника и полом, оказывается под сравнительно малым напряжением.

Степень выравнивания потенциалов зависит от того, насколько заполнено здание металлическими конструкциями и оборудованием, а также от конструкции здания: в железобетонных зданиях происходит наилучшее выравнивание потенциалов.

Малые напряжения (номинальные напряжения не более 42 В между фазами и по отношению к «земле») применяют чаще всего для переносных электроприемников, местного и ремонтного освещения и т. п. Напряжение 12 В используют в особо опасных условиях – при работе внутри металлических резервуаров, на металлоконструкциях и т. п. Если понижающие трансформаторы не являются разделительными, то в зависимости от режима нейтрали сети, питающей первичную обмотку, следует заземлять или занулять корпус трансформатора, а также один из выводов (одну из фаз) или нейтраль (среднюю точку) вторичной обмотки. Это необходимо для обеспечения безопасности в случае повреждения изоляции трансформатора с переходом напряжения сети на вторичную обмотку или на корпус.

Изоляция от «земли» служит для обеспечения безопасности, например, при использовании изолирующих от «земли» площадок во время ремонтных работ и обслуживания оборудования, корпус которого или токоведущие части находятся под напряжением.

В настоящее время применяют двойную изоляцию электроприемника (совокупность рабочей и защитной дополнительной изоляции), при которой доступные прикосновению части электроприемника не приобретают опасного напряжения при повреждении только рабочей или только защитной изоляции.

Двойную изоляцию можно получить, выполняя, например, корпус электроприемника – электроинструмента, аппарата или любого другого устройства из изолирующих материалов. Рукоятки управления и рабочая часть инструмента должны быть при этом связаны с частями, несущими обмотку, через промежуточные изолирующие детали.

При двойной изоляции электроприемника заземление или зануление металлических частей не требуется во избежание шунтирования дополнительной изоляции. Состояние изоляции следует периодически проверять.

Защитное отключение обеспечивает безопасность путем быстродействующего (время действия 0,05 с и менее) размыкания аварийного участка или сети в целом при замыкании на корпус или непосредственно на землю, а также в случае прикосновения к частям, находящимся под напряжением. Благодаря высокой чувствительности (многие устройства защитного отключения имеют токи срабатывания 5÷30 мА) устройства защитного отключения реагируют и на снижение сопротивления изоляции, когда токи утечки достигают уставки токов срабатывания, т. е. одновременно осуществляют контроль изоляции и тем самым предотвращают возникновение пожаров.

Данная защитная мера получает все большее распространение в сетях напряжением до 1000 В благодаря существенным преимуществам перед обычными системами заземления или зануления. Она особенно необходима в неблагоприятных, с точки зрения поражения электрическим током, условиях, например, при пользовании переносным или передвижным электрооборудованием.

Разделительные трансформаторы применяют с целью изолировать электроприемники от первичной сети, а также от сети заземления или зануления и тем самым от возможных аварийных состояний первичной сети – повреждений изоляции, однофазных и двойных замыканий на «землю», утечек.

К разделительным трансформаторам предъявляются повышенные требования, чтобы исключить повреждение изоляции внутри трансформатора и переход напряжения с первичной сети на вторичную (например, повышенное испытательное напряжение, расположение обмоток первичного и вторичного напряжения на разных стержнях). Разделительные трансформаторы можно применять не только с одновременным понижением напряжения, но и как чисто разделительные, например, 220/220 В.

Заземление вторичной обмотки разделительного трансформатора не допускается. Корпус трансформатора в зависимости от режима нейтрали сети, питающей первичную обмотку, должен быть заземлен или занулен.

Применение разделительных трансформаторов существенно улучшает условия безопасности по сравнению с питанием непосредственно от сети или через понижающие трансформаторы с заземлением вторичных обмоток.

Ограждение относится к защитным мерам и предусматривает выполнение аппаратов и приборов в закрытых корпусах, применение закрытых комплектных устройств, надежные ограждения и т. п. Во многих случаях они снабжены блокировками, не допускающими снятие корпусов или ограждений, если предварительно не отключено напряжение.

Каждая из перечисленных защитных мер имеет свою область применения. В некоторых случаях применяют одновременно две защитные меры. Но ни одна из защитных мер сама по себе не дает полной гарантии электробезопасности, потому что главная гарантия – это соблюдение всех правил обращения с электро­техническими устройствами. Их нарушение является основной причиной электротравматизма.

Защитные средства, способствующие обеспечению электробезопасности, включают в себя: изолирующие оперативные штанги; изолирующие клещи для операций с предохранителями; указатели напряжения; изолирующие измерительные штанги; токоизмерительные клещи; изолирующие лестницы и площадки; изолирующие тяги, захваты; инструменты с изолированными рукоятками; резиновые диэлектрические перчатки, боты, галоши, коврики; изолирующие подставки, колпаки и накладки; переносные заземления; временные ограждения; предупреждающие плакаты; защитные очки; предохранительные пояса; страхующие канаты и др.

Применение тех или иных защитных средств при эксплуатации, ремонте и наладке устанавливается правилами техники безопасности и специальными инструкциями. Защитные средства должны находиться под постоянным контролем и учетом и быть в исправном состоянии. При приемке в эксплуатацию их проверяют независимо от заводского испытания, а в процессе эксплуатации подвергают периодическим контрольным осмотрам, электрическим и механическим испытаниям в сроки и по нормам, указанным в ПТБ при эксплуатации потребителей.

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

электроустановки выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);

электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;

электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1 кВ сети с эффективно заземленной нейтралью следует выполнять с соблюдением требований либо к их сопротивлению, либо к напряжению прикосновения, а также с соблюдением требований к конструктивному выполнению и к ограничению напряжения на заземляющем устройстве. Эти требования не распространяются на заземляющие устройства опор воздушных линий.

Напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не должно превышать 10 кВ. Напряжение выше 10 кВ допускается на заземляющих устройствах, с которых исключен вынос потенциалов за пределы зданий и внешних ограждений электроустановки.

При напряжениях на заземляющем устройстве более 5 кВ и до 10 кВ должны быть предусмотрены меры по защите изоляции отходящих кабелей связи и телемеханики и по предотвращению выноса опасных потенциалов за пределы электроустановки.

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом, включая сопротивление естественных заземлителей.

В целях выравнивания электрического потенциала и обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории, занятой оборудованием, следует прокладывать продольные и поперечные горизонтальные заземлители и соединять их между собой в заземляющую сетку.

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований, предъявляемых к напряжению прикосновения, должно обеспечивать в любое время года при стекании с него тока замыкания на землю значения напряжений прикосновения, не превышающих нормированных. Сопротивление заземляющего устройства при этом определяется по допустимому напряжению на заземляющем устройстве и току замыкания на землю.

Внешнюю ограду электроустановок не рекомендуется присоединять к заземляющему устройству. Если от электроустановки отходят ВЛ 110 кВ и выше, то ограду следует заземлить с помощью вертикальных заземлителей длиной 2–3 м, установленных у стоек ограды по всему ее периметру через 20–50 м. Установка таких заземлителей не требуется для ограды с металлическими стойками и с теми стойками из железобетона, арматура которых электрически соединена с металлическими звеньями ограды.

Для исключения электрической связи внешней ограды с заземляющим устройством расстояние от ограды до элементов заземляющего устройства, расположенных вдоль нее с внутренней, с внешней или с обеих сторон, должно быть не менее 2 м. Выходящие за пределы ограды горизонтальные заземлители, трубы и кабели с металлической оболочкой и другие металлические коммуникации должны быть проложены посередине между стойками ограды на глубине не менее 0,5 м.

В местах примыкания внешней ограды к зданиям и сооружениям, а также в местах примыкания к внешней ограде внутренних металлических ограждений должны быть выполнены кирпичные или деревянные вставки длиной не менее 1 м.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью. Сопротивление заземляющего устройства при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом естественных заземлителей должно быть,но не более 10 Ом.

Для подстанций напряжением 6–10/0,4 кВ должно быть выполнено одно общее заземляющее устройство, к которому должны быть присоединены: нейтраль трансформатора на стороне с напряжением до 1 кВ, корпус трансформатора, металлические оболочки и броня кабелей напряжением до 1 кВ и выше, открытые проводящие части электроустановок напряжением до 1 кВ и выше, сторонние проводящие части.

Вокруг площади занимаемой подстанцией на глубине не менее 0,5 м и на расстоянии не более 1 м от края фундамента здания подстанции или от края фундаментов открыто установленного оборудования должен быть проложен замкнутый горизонтальный заземлитель, присоединенный к заземляющему устройству.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью нейтраль генератора или трансформатора трехфазного переменного тока, средняя точка источника постоянного тока, один из выводов источника однофазного тока должны быть присоединены к заземлителю при помощи заземляющего проводника.

Искусственный заземлитель, предназначенный для заземления нейтрали, как правило, должен быть расположен вблизи генератора или трансформатора. Искусственные заземлители (ИЗ) могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. Искусственные заземлители не должны иметь окраски.

Сопротивление защитного устройства к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях трехфазного тока 660, 380 и 220 В.

Главная заземляющая шина(ГЗШ) может быть выполнена внутри вводного устройства электроустановки напряжением до 1 кВ или отдельно от него. Внутри ВРУ, в качестве ГЗШ, следует использовать шину РЕ. Система уравнивания потенциалов и подключения к ГЗШ приведена в прил. В. При отдельной установке ГЗШ должна быть расположена в удобном для обслуживания месте вблизи вводного устройства. Сечение ГЗШ должно быть не менее сечение РЕ проводника питающей линии. Главная заземляющая шина, как правило, должна быть медной. Допускается применение ГЗШ из стали. Применение алюминиевых шин не допускается. В конструкции шины должна быть предусмотрена возможность индивидуального отсоединения присоединенных к ней проводников. Отсоединение проводится только с использованием инструмента.

В местах доступных только квалифицированному персоналу, ГЗШ следует устанавливать открыто, во всех остальных местах, она должна иметь защитную оболочку. Заземляющий проводник, присоединяющий заземлитель рабочего заземления к ГЗШ в электроустановках до 1 кВ должен иметь сечение не менее: медный – 10 мм 2 , алюминиевый – 16 мм 2 , стальной – 75 мм 2 .

Из какого материала могут изготавливаться искусственные заземлители?

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).

Виды заземления

Существует два основных вида заземления:

• естественное;
• искусственное.

Роль естественного заземления выполняют части металлических конструкций дома, постоянно находящиеся в земле: арматура фундамента, водопровод, обсадные трубы. “Данный вид заземления может показаться экономичнее на этапе возведения здания, но не рекомендуется применять его потому, что металлические элементы, находящиеся в постоянном контакте с грунтом, со временем приходят в негодность и их ремонт или замена будет значительно сложнее и дороже замены отдельного заземлителя”, – говорит Алексей Кокорин, начальник сборочного цеха электрощитового оборудования (НКУ) ООО “Завод “КЛАЙВ”.В качестве естественной защиты используются:

• свинцовые оболочки кабеля, проложенные в траншеях под землей;
• рельсы неэлектрифицированных путей;
• железобетонные и металлические конструкции строительных сооружений, соприкасающиеся с землей;
• подземные водопроводные и канализационные магистрали.

В качестве естественной защиты запрещается использовать:

• отопительные системы и металлические трубы с горючими и взрывоопасными веществами;
• трубы с антикоррозийным покрытием;
• металлоконструкции для транспортировки горючих и токсичных веществ.

Из какого материала могут быть искусственные заземлители

Заземление является главным защитным инструментом, предотвращающим риск поражения человека электрическим током.

Без него использование электротехники небезопасно, поэтому оно должно присутствовать и в городской квартире, и в частном доме. Заземлительная система может быть естественной или искусственной.

Создавая защитную конструкцию самостоятельно, важно знать, из какого материала должны изготавливаться искусственные заземлители.

Медные заземлители

Медные заземлители стойки к коррозии почти в любых условиях. Исключением может быть только грунт высокой кислотности. Срок службы таких заземлителей в обычных грунтах — более 100 лет, в агрессивных — более 50 лет.

Из-за того, что медь достаточно мягкий материал проблематично использовать вертикальные электроды большой длины. Два-три метра — предел, более длинные будут гнуться при монтаже. Ещё одним недостатком чистой меди будет её высокая цена.

Заземлители из омеднённой стали

Заземлители с покрытием из меди (в соответствии с ГОСТ Р 50571.5.54-2013 оно должно быть не менее 250 мкм) очень долговечны в большинстве видов сред. Как и в случае с чисто медными заземлителями, в малоагрессивных грунтах они служат более 100 лет, в щелочных и кислотных почвах — более 50. Единственные неподходящие условия для омедненных заземлителей — сильнокислые почвы. Но даже в таких агрессивных средах срок службы будет около 30 лет.

Обусловлено это тем, что в случае электрохимической коррозии даже такой тонкий слой меди остается невредимым, потому что он восстанавливается за счет находящейся внутри стали. Напрямую слой меди корродирует только в неподходящих для нее сильнокислых условиях.

Весомым преимуществом омедненной стали по сравнению с чистой медью является ее механическая прочность. Это делает возможным монтаж вертикальных электродов большой длины, реально забить электрод на 30 м и более.

Ценовая категория омеднённых заземлителей значительно дешевле, чем у чистой меди. По соотношению цена/качество/долговечность омедненная сталь будет самым оптимальным выбором.

Заземлители из нержавеющей стали

В заземлителях используется коррозионно-стойкая сталь марки 03Х18Н10, либо аналогичная с похожим процентным содержанием хрома и никеля. Особое сочетание химических элементов в стали этой марки позволяет ей демонстрировать крайнюю стойкость к коррозии в любых средах. Единственным слабым звеном может быть водная морская среда.

Срок службы заземления из нержавеющей стали составляет 100 лет и более. Стоимость нержавеющих заземлителей выше других материалов, тем не менее коррозионностойкие качества делают её отличным выбором на объектах, требующих высокую надёжность, а также, если размеры заземляющего устройства не очень велики.

Заземлители из оцинкованной стали

Такие заземлители можно назвать базовым бюджетным вариантом из всех коррозионностойких. Оцинкованная сталь хоть и обеспечивает намного больший срок службы, чем обычная черная сталь, но с материалами, описанными выше, ей не сравниться.

Оцинкованная сталь совершенно несовместима с растворами солей и щелочью. В средах с их содержанием цинк активно корродирует, полностью растворяясь примерно за 10 лет. В остальных же условиях оцинкованные заземлители служат около 30 лет, что не всегда подходит для объектов с длительным расчетным сроком эксплуатации.

Не очень приятным для оцинкованной стали будет соседство со стальной арматурой фундамента. В процессе электрохимической коррозии слой цинка окисляется (разрушается), восстанавливая сталь. В результате оцинкованный заземлитель будет служить еще меньше.

Не допускается механическое соединение металлов, между которыми электрохимический потенциал превышает 0,6 мВ.

Соединение цинкового покрытия со сталью, хоть и в пределах допустимых величин, но и нейтральным его не назовешь. С остальными металлами цинк “дружит” ещё хуже, он самый сложный в отношении подбора пары, в чем мы можем убедиться из таблицы.

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.

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.

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.

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.​

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.

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.

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.

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.

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.

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:

• наличие неагрессивной среды (грунтовые воды с минимальным показателем жесткости);
• отсутствие гидроизоляции;
• наличие дополнительной защиты фундамента (битумное покрытие).

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

Ошибки при выполнении монтажных работ

Специалисты отмечают наиболее распространенные ошибки при самостоятельном монтаже:

Из какого материала могут быть искусственные заземлители

Заземление является главным защитным инструментом, предотвращающим риск поражения человека электрическим током. Без него использование электротехники небезопасно, поэтому оно должно присутствовать и в городской квартире, и в частном доме. Заземлительная система может быть естественной или искусственной. Создавая защитную конструкцию самостоятельно, важно знать, из какого материала должны изготавливаться искусственные заземлители.

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.

Элементы искусственного контура

Несмотря на то что естественные и искусственные заземлители выполняют одинаковую функцию, заключающуюся в защите от поражения электрическим током, использование первых не всегда оказывается целесообразным. Установка искусственной конструкции необходима, когда:

1. Она является единственно возможной.
2. Естественный контур не выдерживает токовых нагрузок.

И в том, и в другом случае оптимальным решением является создание искусственной заземлительной системы с проведением предварительных расчётов. В процессе таких расчётов определяется форма, размер контура и материал, из которого будут выполнены электроды. В качестве основы для них обычно используют сталь, которая имеет покрытие:

• Из цинка. Обеспечивает устойчивость к действию коррозии и кислотной среды. Детали из такого материала отличаются низким сопротивлением.
• Из меди. Для стали и меди характерно хорошее сцепление, поэтому такие электроды обладают высокой прочностью и хорошо контактируют с другими материалами. Имеют отличную электропроводимость и долгий срок службы, обеспечивающийся за счёт низкой электрохимической активности металлов.

Ещё один вариант изготовления электродов (из чёрных металлов) обладает существенным недостатком, выражающимся в низкой устойчивости к коррозии и ржавчине. Из-за высокой прочности сопротивление растеканию тока возрастает, в результате этого создаётся очень опасная для человека ситуация.

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.​

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.

Особенности установки

Для того чтобы искусственная заземлительная конструкция эффективно выполняла защитную функцию, она должна быть правильно установлена с применением техники и специального оборудования. При укладке двух горизонтальных электродов от заземляемой части установки их необходимо располагать в противоположном направлении. Если количество заземлителей больше двух, их монтаж требуется проводить под наклоном в 90−120 градусов. Таким образом удастся достичь улучшенного показателя сопротивляемости деталей.

В процессе установки происходит распределение электрических потенциалов. Наличие существенной разницы показателей на поверхности земли и внутри неё повлечёт за собой возникновение опасных напряжений. С целью предотвращения такой ситуации и выравнивания параметров применяется искусственный заземлительный элемент в виде сетки, когда горизонтальные электроды располагаются вдоль и поперёк, а места их пересечений фиксируются сваркой.

При таком способе укладки необходимо избегать слишком близкого расположения электродов друг к другу. Иначе возникнет экранирование, которое существенно уменьшит эффективность заземлителей.

Заземлители искусственного типа должны иметь естественный цвет, их нельзя окрашивать, поскольку это приведёт к образованию изоляционного слоя. Он ограничит протекание электричества в грунт. Покрывать битумной краской разрешается только места соединения проводников, обработанные сваркой. Такое покрытие защитит элементы от раннего разрушения.

Самой простой и эффективной (с точки зрения монтажа и эксплуатации) считается установка круглой заземлительной конструкции. Она имеет низкую себестоимость, поскольку для её изготовления требуется минимальное количество материалов. Коррозийная устойчивость круглого контура значительно выше, чем контуров другой формы.

Измерение сопротивления

Завершающим этапом монтажа конструкции является измерение сопротивления, которым обладают электроды. Этот параметр является главной качественной характеристикой работы заземлительного контура искусственного типа. Он зависит от таких факторов, как площадь электродов и удельное электрическое сопротивление грунта.

Удельное сопротивление показывает уровень электропроводности грунта, выступающего в роли проводника. В разных почвах оно разное, на его величину оказывает влияние влажность, температура, состав и плотность грунта, а также наличие в нём солей, кислотных и щелочных остатков.

Проверка сопротивления установленного контура происходит с применением специальной техники. Если система содержит разветвления, то сначала делают замеры на отдельных участках магистрали и сравнивают их с показателями на участке, связанном с заземлителем. После этого снимают показания между заземляемыми электроустановками и соотносят их с показателями на ранее проверенных участках.

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).

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.