Монтаж заземления — порядок работ и принцип действия защиты

Заземлитель — важнейший элемент системы электроснабжения, от надлежащего функционирования которого зависит безопасность людей.

Сегодня наряду с традиционными применяются новые виды, работающие с гораздо большей эффективностью.

Об этом, а также о том, как производится монтаж заземления, пойдет речь в данной статье.

[toc]

Принцип действия защиты

заземляющий контур Действие заземления основано на способности грунта поглощать электрический заряд.

Для передачи заряда в грунт заглубляется заземлитель — металлическая конструкция, состоящая из соединенных полосой электродов.

В качестве электродов может использоваться любой металлопрокат: трубы, полоса, уголки и даже сетка.

К заземлителю посредством шин и проводов подсоединяются заземляемые части оборудования и сети.

Защитное заземление предназначено для защиты людей и оборудования от напряжений и токов, могущих появиться в результате какой-нибудь поломки. Различают три его разновидности:

Заземление молниезащиты: молния — мощнейший электрический разряд, который стремится пройти путь от тучи к земле по пути наименьшего сопротивления. У зданий, металлических конструкций и деревьев электрическое сопротивление гораздо ниже, чем у воздуха, поэтому вблизи земли молния устремляется именно к таким объектам. Чтобы отвести разряд от здания, рядом с ним устанавливают более высокую металлическую мачту — молниеприемник, подключенный к заземлителю.
Заземление системы защиты от импульсного перенапряжения (ЗИП): электромагнитное поле от мощной электроустановки, ЛЭП или молниевого разряда может вызвать концентрацию заряда на расположенном поблизости участке сети, например, коммуникационной. Преодолев критическое значение, этот заряд может вызвать пробой в подключенном к сети электронном оборудовании с последующим выходом его из строя. Для сброса заряда параллельно с оборудованием устанавливают газоразрядник, пробиваемый меньшим напряжением, чем защищаемое электронное устройство. Газоразрядник подключается к заземлителю.
Заземление в электросети: эта разновидность заземления является самой распространенной. К заземлителю подключаются корпус и другие части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей и к которым может прикоснуться пользователь. Если в результате поломки произойдет замыкание фазы на такой элемент и пользователь коснется его, то удар током получится ослабленным из-за того, что значительная часть заряда стечет через заземлитель в грунт. А если прибор будет подключен через УЗО, то электротравмы вообще удастся избежать, поскольку это устройство отключит электропитание сразу после замыкания фазы на заземленный элемент.

Принцип действия системы заземления

Рабочее заземление, в отличие от защитного, функционирует постоянно и предназначено для обеспечения работы электроустановки.

Особенности монтажа

При монтаже электроды целесообразно погружать как можно глубже в грунт. Это объясняется двумя причинами:

на глубине грунт является более влажным, поэтому проводит ток лучше;
глубокий грунт не промерзает зимой, поэтому его сопротивление остается низким, тогда как у промерзающего поверхностного грунта сопротивление резко увеличивается.

Если площадь поверхности одного электрода является недостаточной (необходимую площадь определяют специальным расчетом), их вбивают несколько и затем соединяют шиной. Такие заземлители называют распределенными. При их монтаже нужно учитывать эффект затенения, который состоит в том, что электроды мешают друг другу отдавать заряд.

Схема заземлителя

К примеру, для нескольких вертикальных электродов с длиной порядка 3 м существует зависимость:

если их расположить друг от друга на расстоянии, равном длине, то есть в пределах 3 м, то эффективность их составит 60% от максимально возможной;
при размещении на расстоянии вдвое большем длины (порядка 6 м) эффективность увеличивается до 75%;
при размещении на расстоянии, в 10 раз превышающем длину (около 30 м), эффективность становится максимальной — 100%.

Понятно, что заземлитель со 100%-й эффективностью электродов получился бы слишком дорогим и для него потребовалось бы слишком много места.

Поэтому на практике электроды размещают поблизости, а эффект затенения компенсируют увеличением суммарной площади поверхности (достигается увеличением размеров электродов или их количества).

Сегодня применяют заземляющие электроды трех видов:

традиционные;
модульные;
электролитические.

Посмотрим, как устанавливается каждая разновидность.

Порядок проведения монтажа

Вот что делают при установке электродов:

Традиционных

Самый дешевый вариант заземлителя. В грунт кувалдой вбивают уголок, трубу или стержень. Длина электрода ограничивается 3-мя метрами, так как более длинный сложно забить.

Какого-то особого порядка нет: достаточно крепкий человек взбирается на стремянку и принимается заколачивать электрод, удерживаемый в вертикальном положении помощником.

Проект расположения контура заземления

Выбирая материал для электрода, следует придерживаться требований:

уголок, полоса или швеллер должны иметь площадь поперечного сечения не менее 150 кв. мм и толщину стенки не менее 5 мм;
труба должна иметь диаметр не менее 32 мм и толщину стенки не менее 3,5 мм;
сплошной стержень должен иметь диаметр не менее 18 мм.

Обычно такие электроды забивают по периметру объекта.

К концу срока эксплуатации прибора учета проводится замена счетчика электроэнергии. Процедура и срок замены, а также стоимость мероприятия описаны в статье.

Пример расчета блока питания для светодиодной ленты вы найдете тут.

Все чаще в многоквартирных и частных домах подключают счетчики день ночь. Выгодны ли двойные тарифы, рассмотрим в следующем материале.

Модульного заземления

Модульным называется сборный электрод сплошного круглого сечения, который по мере заглубления наращивается фрагментами длиной по 1,5 м. Для соединения фрагментов сварка не нужна — используются резьбовые муфты или штифты, которые запрессовываются в торцевые отверстия.

Для забивки такого электрода стремянка уже не нужна и операцию эту можно проводить бытовым отбойным молотком.

Монтаж модульного заземления

При этом глубина погружения достигает 30 м, так что в большинстве случаев бывает достаточно одного электрода. Его можно забить даже в подвале здания.

Модульные электроды выпускаются на заводах. Они имеют цинковое или медное покрытие, увеличивающее срок службы. Недостатком такого решения является высокая стоимость.

Забивают модульный электрод так:

На 1-й штырь одевают специальный наконечник, предварительно смазав его изнутри токопроводящим составом.
С другой стороны на стержень накручивают муфту либо впрессовывают штифт. И то и другое смазывается токопроводящим составом.
В муфту ввинчивают направляющую головку для отбойного молотка, так чтобы она уперлась в стержень.
Далее 1-й стержень вбивают отбойным молотком, пока его свободный конец (с муфтой) не окажется на удобной для последующих работ высоте. Инструмент нужно настроить на удар энергией в 20 – 25 Дж.
Отвинтив направляющую головку отбойника, муфту (она остается на вбитом штыре) снова промазывают изнутри токопроводящим составом и ввинчивают в нее следующий стержень.
На хвостовик стержня навинчивают следующую муфту (не забывайте про токопроводящий состав), затем — направляющую головку отбойника. После этого продолжают забивку.

Так фрагмент за фрагментом собирают весь электрод, одновременно заглубляясь.

Хвостовик последнего штыря должен немного выступать из земли, чтобы к нему можно было присоединить зажим для заземляющего провода (подсоединяется при помощи латунного или нержавеющего винта). После этого зажим нужно обмотать гидроизоляционной лентой.

Электролитического заземления

Модульный электрод — отличное решение, но только не для каменистого грунта, в который вбить что-либо невозможно. Не подойдет он и для районов вечной мерзлоты, поскольку там грунт на большой глубине — смерзшийся и от того имеющий большое сопротивление. В подобных условиях заземлители приходится погружать на малую глубину, то есть в относительно сухой и промерзающий зимой грунт.

Чтобы улучшить его проводимость и снизить температуру замерзания, электрод делают в виде трубы с перфорированными стенками и заполняют его солевыми гранулами. Грунтовая влага будет постепенно растворять соли, увеличивая количество ионов в земле. Чтобы солевой запас не был полностью вымыт весной, в него добавляют замедляющую растворение добавку.

Электролитическое заземление

Электрод устанавливают так:

Роется траншея длиной 2,5 м, глубиной 0,7 м и шириной 0,2 м для горизонтальной версии, либо бурится скважина глубиной 2,5 м — для вертикальной.
При укладке в траншею в нее нужно высыпать 1 мешок околоэлектродного заполнителя и разровнять (получится слой толщиной в 1 см).
Сняв с электрода защитную пленку, его нужно поместить в траншею или скважину.
В траншее поверх электрода насыпается еще 2 мешка околоэлектродного заполнителя. При вертикальной установке этот материал нужно засыпать в скважину.
Сверху монтируется колодец для обслуживания.
На хвостовик электрода устанавливается зажим, к которому подключается заземляющий провод. Зажим обматывается гидроизоляционной лентой.
При горизонтальной укладке траншея засыпается грунтом.

В электрод наливают 5 – 7 л воды (чтобы соли быстрее начали растворяться).

Проверка

Для проверки достаточно замерять омметром сопротивление заземления.

Эта величина нормируется и в зависимости от того, для каких задач предназначен заземлитель, может составлять от 0,5 до 60 Ом.

Заземление частного дома с 1-фазной электросетью (220 В) должно иметь сопротивление не более 30 Ом.

Если прибора под рукой нет, следует проверить заземление, хотя бы «на глаз»: подключите лампочку, заземлив один ее контакт, а второй подсоединив к фазе. Чем ярче она будет гореть, тем более эффективным является заземление.

Знаете ли вы, что такое трансформаторы тока для электросчетчиков? Об этом читайте на нашем сайте.

Какой счетчик электроэнергии лучше поставить в квартире — читайте полезные советы.