Як правильно зробити контур заземлення: таблиці, формули

Основним елементом забезпечення безпеки електроустановок є захисне заземлення. Супутні системи: автоматичні захисні вимикачі, запобіжники, блискавкозахист – не можуть функціонувати при його відсутності, і стають марними.

Що таке заземлення

Це комплекс, що складається з металевих конструкцій і провідників, який забезпечує електричний контакт корпусу електроустановки з фізичної землею, тобто з грунтом. Система починається з заземлювача: металевого електрода, заземленого в грунт. Ці елементи не можуть бути поодинокими, для надійності вони об’єднуються в заземлюючий контур.

Як це працює

Зовнішній контур заземлення (який знаходиться безпосередньо в грунті), з’єднується з допомогою надійного провідника з внутрішнім контуром в приміщенні, або з щитком заземлення. Далі, за допомогою внутрішньої мережі захисних провідників, проводиться підключення до корпусів електроустановок, і контактам заземлення на комутаційних пристроях (розподільні щитки, коробки, розетки та інше).

Пристрої, що генерують електроенергію, також мають систему заземлення, з якої з’єднується нульова шина. При виникненні аварійної ситуації (фаза з’єдналася з корпусом електроустановки), виникає електричний ланцюг між фазним провідником і нульовою шиною по лінії заземлення. Сила струму в аварійній ланцюга спонтанно зростає, спрацьовує пристрій захисного відключення (автоматичний вимикач) або перегорає запобіжна вставка.

Результат роботи справного системи:

  • не відбувається загоряння силового кабелю (небезпека пожежі);
  • запобігає можливість ураження електрострумом при торканні аварійного корпусу електроустановки.

Опір тіла людини в десятки разів вище, ніж опір заземлення. Тому сила струму (при наявності фази на корпусі електроустановки) не досягне небезпечної для життя величини.

З чого складається заземлення

  1. Зовнішній контур заземлення. Розташовується за межами приміщень, безпосередньо в грунті. Являє собою просторову конструкцію з електродів (заземлювачів), з’єднаних між собою нероздільним провідником.
  2. Внутрішній контур заземлення. Струмопровідна шина, розміщена всередині будівлі. Охоплює периметр кожного приміщення. До цього пристрою приєднуються все електроустановки. Замість внутрішнього контуру може бути встановлений щиток заземлення.
  3. Заземлювальні провідники. Сполучні лінії, призначені для підключення електроустановок безпосередньо до заземлювача, або внутрішньому контуру заземлення.

Розглянь ці компоненти докладніше.

Зовнішній, або зовнішній контур

Монтаж контуру заземлення залежить від зовнішніх умов. Перш ніж почати розрахунок, і виконати проектний креслення, необхідно знати параметри грунту, в якому будуть встановлені заземлювачі. Якщо ви самі будували будинок, ці характеристики відомі. В іншому випадку краще викликати геодезистів, для отримання висновку по грунту.

Які бувають грунти, і як вони впливають на якість заземлення? Зразкове питомий опір кожного типу грунту. Чим воно нижче, тим краще провідність.

  • Глина пластична, торф = 20-30 Ωм · м
  • Суглинок пластичний, зольні грунти, попіл, класична садова земля = 30-40 Ом · м
  • Чорнозем, глинисті сланці, напівтверда глина = 50-60 Ом · м

Це найкраще середовище для того, щоб встановити зовнішній контур заземлення. Опір розтікання струму буде досить низьким навіть при малому вмісті вологи. А в цих грунтах природна вологість зазвичай вище середнього.

  • Напівтвердий суглинок, суміш глини і піску, волога супесь – 100-150 Ом · м

Опір трохи вище, але при нормальній вологості параметри заземлення не вийдуть за нормативи. Якщо в регіоні установки встановиться тривала суха погода, необхідно вживати заходів до примусового зволоженню місць установки заземлювачів.

  • Глинистий гравій, супісок, вологий (постійно) пісок = 300-500 Ом · м

Гравій, скеля, сухий пісок – навіть при високій загальній вологості, заземлення в такому грунті буде неефективним. Для дотримання нормативів, доведеться встановлювати глибинні заземлювачі.

Важливо! Невірний розрахунок контуру заземлення, ігнорування параметрів, часто призводять до сумних результатів: ураження електрострумом, вихід з ладу обладнання, загоряння кабелю.

Багато власників об’єктів, економлячи «на сірниках», просто не розуміють, для чого потрібен контур заземлення. Його завдання при з’єднанні фази з землею забезпечити максимальну величину струму короткого замикання. Тільки в цьому випадку швидко спрацюють пристрої захисного відключення. Цього неможливо досягти, якщо опір розтікання струму буде високим.

Визначившись з грунтом, ви зможете вибрати тип, і найголовніше – розмір заземлювачів. Попередній розрахунок параметрів можна виконати за формулою:

Розрахунок наведено для вертикально встановлених заземлювачів.

Розшифровка величин формули:

  • R0 – отримане після обчислення опір одного заземлювача (електрода) в Омасі.
  • Реквієм – питомий опір ґрунту, см. Інформацію вище.
  • L – загальна довжина кожного електрода в контурі.
  • d – діаметр електрода (якщо перетин кругле).
  • Т – обчислене відстань від центру електрода до поверхні землі.

Ставлячи відомі дані, а також змінюючи співвідношення величин, ви повинні домогтися значення для одного електрода близько 30 Ом.

Якщо установка вертикальних заземлювачів неможлива (через якості грунту), можна розрахувати величину опору горизонтальних заземлювачів.

Важливо! Монтаж горизонтального контуру більш трудомісткий і пов’язаний з підвищеною витратою матеріалу. До того ж, таке заземлення сильно залежить від сезонної погоди.

Тому краще витратити більше часу на забивання вертикальних стрижнів, ніж стежити за барометром і вологістю повітря.

І все ж наводимо формулу розрахунку горизонтальних заземлювачів.

Відповідно, розшифровка додаткових величин:

  • Rв – отримане після обчислення опір одного заземлювача (електрода) в Омасі.
  • b – ширина електрода – заземлювача.
  • ψ – коефіцієнт, що залежить від погодного сезону. Дані можна взяти в таблиці:

  • ɳГ – так званий коефіцієнт попиту горизонтально розташованих електродів. Не вдаючись в подробиці, отримуємо цифри з таблиці на ілюстрації:

Попередній розрахунок опору необхідний не тільки для правильного планування закупівель матеріалу: хоча буде прикро, якщо вам не вистачить для завершення робіт, пари метрів електрода, а до магазину кілька десятків кілометрів. Більш-менш акуратно оформлений план, розрахунки і креслення, стануть в нагоді для вирішення бюрократичних питань: при підписанні документів про прийняття об’єкта, або складанні ТУ з компанією енергозбуту.

Зрозуміло, ніякої інженер не підпише папери тільки на підставі нехай і красиво виконаних креслень. Будуть проведені заміри опору розтікання.

Далі розповімо про те, як домогтися правильних характеристик зовнішнього контуру заземлення.

Технологія проведення робіт

Вибираємо місце розміщення заземлювачів. Зрозуміло, недалеко від будинку (об’єкта), щоб не довелося прокладати довгий провідник, який доведеться механічно захищати. Бажано, щоб вся площа контура знаходилася на території, яку ви контролюєте (є власником). Щоб в один прекрасний момент, ваша захисна «земля» не була викопана п’яним екскаваторником. Так що забивати штирі за парканом не будемо.

Підійде город (за винятком картопляної грядки), палісадник, клумба біля будинку. Оброблювані ділянки краще, вони регулярно поливаються. А додаткова волога в землі піде на користь заземлення. Якщо ваш грунт володіє низьким питомим опором – можна встановити заземлення на майданчику, яка потім буде покрита асфальтом або плиткою. Під штучним покриттям земля не пересушується. Та й ризик пошкодити контур заземлення мінімальний.

Зрозуміло, необхідно враховувати подальші плани. Якщо в місці установки контуру через рік з’явиться гараж з оглядовою ямою – краще відразу вибрати місце спокійніше.

Залежно від форми майданчики, вибираємо порядок розташування електродів: в лінію, або трикутником.

Важливо! Незалежно від розташування, вертикальних заземлювачів повинно бути не менше трьох.

У разі вибору трикутник – розмічаємо майданчик відповідної форми зі сторонами 2.5-3 метра. Копаємо траншею в формі рівностороннього трикутника на глибину 70-100 см, шириною 50-70 см. Ми знаємо, що все заземлювачі з’єднуються між собою. Провідник повинен бути заглиблений на відстань не менше 50 см, з урахуванням мінімального рівня грунту (наприклад, вскопка грядки). Якщо зверху буде укладено покриття – його товщина в розрахунок не береться. Тільки чистий грунт.

Можна вибрати весь грунт, не тільки по периметру траншеї. Вийде трикутна яма глибиною 0.7-1.0 м. Готовий контур можна буде засипати грунтом з низьким питомим опором. Наприклад, золою або попелом. Солі проникнуть в землю, і будуть сприяти зниженню загального опору розтікання струму.

Після чого, по кутах ями (траншеї) починаємо забивати електроди.

Параметри заземлювачів (розглядаємо вертикальне розташування)

  • Сталь без гальванічного покриття:

Коло – діаметр 16 мм.

Труба – діаметр 32 мм.

Прямокутник або куточок – площа поперечного перерізу 100 мм ².

  • сталь оцинкована

Коло – діаметр 12 мм.

Труба – діаметр 25 мм.

Прямокутник або куточок – площа поперечного перерізу 75 мм ².

Коло – діаметр 12 мм.

Труба – діаметр 20 мм.

Прямокутник або куточок – площа поперечного перерізу 50 мм ².

Важливо! Категорично заборонено бурити свердловини, а потім занурювати в них заземлювачі. При такому способі монтажу опір збільшується в рази.

Грунт повинен щільно облягати металеву поверхню заземлювача. Фарбувати електроди заборонено!

А як бути, якщо за розрахунками довжина кожного з трьох електродів перевищує 1.5-2 метра? Є невеликі секрети.

  1. Електроди забивають НЕ кувалдою, а вібратором, відбійним молотком з насадкою, або перфоратором. Кувалда підійде для висоти трохи більше 1 метра. Це варіант для ідеального грунту з найменшим опором.
  2. Зовсім не обов’язково встановлювати триметрову драбину. Довгі електроди з’єднуються між собою в міру занурення в грунт. Якщо ви купили фабричний комплект – заземлювачі складові, можна набрати з сегментів будь-яку довжину.
  3. Для кустарного виготовлення також є спосіб забити в землю 4 метровий куточок. Нарізаємо електрод на шматки по 1.5 метра. Забиваємо перший сегмент. Приварюють до нього наступний – забиваємо далі. І так до розрахункової глибини.

    Інформація: часто буває, що заземлювач впирається в монолітне перешкоду (наприклад, на глибині 2.5 метра), а розрахункова глибина – 3.5 м. У цьому випадку електрод просто обрізається, а в контурі заземлення буде додано ще один стрижень, для компенсації втраченої довжини.

  4. Якщо забити стрижні на розрахункову глибину не виходить в принципі – знову ж беремо кількістю. Лінійний перерахунок (типу: замість трьох по 4 метри, забиваємо шість по 2 метри завдовжки) не працює. Кількість заземлювачів визначається тільки наступним виміром опору розтікання струму.

З’єднуємо електроди провідником. Якщо арматура сталева – найкраще підійде зварювання. Мідні стрижні з’єднуються болтової стяжкою, провідник повинен мати переріз не менше 30% від перетину електродів.

Після складання контуру, проводимо заміри опору розтікання струму. Вимоги до контуру заземлення для індивідуального житла – 10 Ом. Вимірювання краще довірити сертифікованим фахівцям, у яких є відповідне обладнання. Тим більше, що при отриманні ТУ від енергетиків, вам все одно доведеться представити систему заземлення для вимірювань. Якщо опір вище норми – додаємо електроди і приварюють їх до контуру. Поки не отримаємо норму.

Контур заземлення всередині об’єкта

Як правило, це сталева шина, прокладена відкритим способом по внутрішній поверхні стін, поблизу підлоги.

В індивідуальних житлових будинках монтаж внутрішнього контуру заземлення не проводиться. Унаслідок невисокого класу небезпеки приміщення, і невеликої кількості електроустановок. Замість внутрішнього контуру встановлюється заземлення щиток, або головна заземлювальна шина (ГХШ).

Щиток з’єднується або з внутрішнім контуром (як на ілюстрації), або за допомогою провідника із зовнішнім контуром заземлення. Безпосередньо від щитка виконується розводка провідників захисного заземлення по електроустановок. Часто замість щитка заземлення, може застосовуватися контактна колодка «PE», безпосередньо у вхідному щиті квартири.

Ми докладно розглянули, що таке контур заземлення, для чого він потрібен, і яким він повинен бути відповідно до ПУЕ. Самостійна установка не знижує відповідальності: від виконання вимог безпеки залежить ваше життя, і життя домочадців.

Ссылка на основную публикацию