Установка контура заземления, его устройство, монтаж и требование к материалу для заземления здания

В случае внезапного нарушения изоляции проводника в каком-либо электроприборе его поверхность неожиданно может оказаться под напряжением. Прикоснувшись к нему, можно получить удар током. Поэтому основной защитой от поражения электричеством может являться только контур заземления. Это система, которая снимает напряжение с корпуса электроприбора и отводит ток за пределы здания.

Устройство контура заземления

Заземляющий контур — это защитное устройство, состоящее из нескольких металлических электродов, вертикально забитых в грунт на определенную глубину. Они соединены между собой горизонтальным заземлителем, который изготавливается из стальной полосы и с помощью сварки крепится к верхней части электродов. Собранный таким образом контур при помощи специального кабеля или стальной полосы соединяется с внутренней схемой заземления дома, которая выводится на наружную сторону стены здания.

Все металлические элементы внешнего заземления, находящегося в земле, охватывают определенную площадь соприкосновения с грунтом, который позволяет быстро рассредоточить электрический ток по всему контуру, обозначенному электродами.

Принцип действия защитной цепи

Правильно собранные в одну цепь заземляющие элементы защищают человека от внезапного удара током, а бытовые электроприборы — от поломки в случае пробоя напряжения на их корпус.

Это происходит таким образом. Во время короткого замыкания или утечки тока на обшивку прибора, с него снимается напряжение и через проводник отводится в грунт на заземляющее устройство. Поэтому, чтобы схема контура заземления работала четко, она выполняется строго по требованиям ГОСТа, где специально предусмотрены нормативы внешнего сопротивления всей цепи заземления с учетом таких факторов, как:

  1. Вид почвы и его влажность.
  2. Уровень подпочвенных вод.
  3. Количество электродов, их размер и расположение в контурном заземлении.
  4. Глубина погружения электродов.
  5. Материал электродов и линейных заземлителей, соединяющих их между собой, и внутренним заземлением здания.

По геометрической форме вертикальные электроды, в соответствии с нормативами СНиП, должны забиваться в землю на определенную глубину, с одинаковым расстоянием друг от друга, и представлять собой равнобедренный треугольник.

Расчет профиля схемы

Для правильного функционирования системы защиты желательно произвести расчет ее сопротивления. Для этого нужно учитывать следующее:

  1. Количество и параметры заземляющих электродов: длину, контактную площадь соприкосновения с землей и расстояние между собой.
  2. Общую линейную длину горизонтальных заземлителей, соединяющих электроды и внутренний контур в доме.
  3. Удельное сопротивление грунта.
  4. Влажность грунта и его соленость.
  5. Время года (температуру почвы).

Но как показывает практический опыт, ни одна расчетная методика полностью не учитывает приведенные факторы, а просто используется типичный образец конструкции ранее спроектированного и уже смонтированного контура.

Например, то, что является заземляющим контуром в частных домах, — это простая одноконтурная схема, собранная из трех вертикальных арматурных стержней, металлических уголков или труб, которые соединяются между собой полосой из стали.

Разновидности токоотводящих приспособлений

Наружный контур из искусственных элементов заземления подбирается согласно правилам ПУЭ. В нем четко дано определение основных видов контурных систем, которые могут быть:

  1. Традиционными заземляющими конструкциями.
  2. Глубинными модулями
  3. Наружными заземляющими системами.

Следует подробнее остановиться на каждой из них.

Традиционные конструкции

Такое контурное заземление собирается из одного горизонтального металлического электрода и трех вертикальных стержней. Горизонтальный (линейный) электрод представляет собой металлическую полосу, а забитые вертикально в землю стержни делаются из толстой арматуры. Эти элементы должны иметь определенную, заранее рассчитанную для данной местности и здания длину.

К недостаткам традиционного заземления можно отнести:

  1. Сложность монтажа.
  2. Сильная коррозия. Большинство элементов контура собирается из непокрашенного черного металла, который из-за лучшего контакта с землей нельзя красить.
  3. Влияние температурных перепадов и переменчивой влажности на верхнюю часть устройства.

Глубинные модули

Эта система заземляющего устройства изготавливается в заводских условиях и практически не имеет тех недостатков, которые существуют у традиционного заземления.

К достоинству глубинной модульной системы относится:

  1. Точность и качество всех элементов контура.
  2. Длительная эксплуатация.
  3. Благодаря тому, что электроды устанавливаются на большую глубину, погодные условия практически не влияют на работу заземления.
  4. Отсутствие необходимости частого обслуживания контура.
  5. Простота расчет сопротивления.
  6. Несложный монтаж заземления.

После монтажа контура необходимо проверить все соединительные стыки заземления, а также его работу. Если монтаж произведен точно по расчетам сотрудников специализированной и лицензированной лаборатории, которые производили замер и расчет контурного сопротивления, модуль будет безупречно работать на протяжении долгих лет.

Наружное обустройство

Применяется для заземления трансформаторных подстанций и состоит из вертикальных и горизонтальных электродов. Заземляющий контур собирается из 4 стальных полос шириной 40−50 мм и толщиной 8−10 мм на расстоянии не ближе 1 м от стены строения.

Полосы укладываются на дно траншеи глубиной 500 — 700 мм от поверхности земли. При монтаже используется заранее приготовленный рабочий чертеж, который проектируется под определенное электрооборудование.

Кроме этого, горизонтальное заземление может быть смонтировано в котловане под фундаментом здания и опорами воздушных линий электропередач.

Также для наружного заземления электрооборудования могут использоваться естественные заземлители в виде металлических трубопроводов, обсадных труб, металлических и ж/б сооружений и других токопроводящих конструкций, тесно связанных с грунтом. К заземлителям можно отнести и оболочки свинцовых кабелей, а также нулевой рабочий провод, имеющий повторный заземлитель.

К контурному заземлению не подключаются только трубопроводы со взрывчатыми и легковоспламеняющимися веществами.

Монтаж заземляемого профиля

В соответствии с пунктом 1.7.111 ПУЭ практически все электроды, независимо от того, как они расположены в заземляемом контуре (горизонтально или вертикально), должны быть медными, оцинкованными или стальными. При этом их поверхность для лучшего отведения напряжения ни в коем разе нельзя покрывать краской или другими покрытиями.

Монтаж должен производиться по заранее подготовленным схемам, соответствующим ПУЭ. А работы по подготовке к монтажу заземляющего устройства, к которым относится рытье траншей, пробивка или бурение отверстий под электроды, установка закладных деталей в заливаемый бетоном фундамент, осуществляется на начальном этапе заземления.

Конструктивные параметры

Установка защитного заземления не является сложной. Кроме того, его можно довольно быстро сделать своими силами. Для этого следует просто приготовить:

  1. Для вертикальных электродов — трубы или уголки с толщиной стенок не меньше 4 мм или металлические стержни диаметром от 14 мм.
  2. Для вертикального заземления — стальную полосу с поперечным сечением 100х4 мм.
  3. Для подвода заземления к дому — жесткий кабель сечением от 10 мм2 (можно полосу сечением 30х2.5 мм).
  4. Из инструментов понадобится лопата, большая кувалда, болгарка и сварочный аппарат.

Площадь заземления зависит от модели выбранного контура. Он может быть смонтирован по периметру всего здания, подсоединен к какой-либо подземной коммуникации, но самой распространенной схемой установки заземления является треугольная модель контура.

Полный комплект всех заземляющих элементов можно заказать в специализированных мастерских, где налажено производство медных электродов. Такие комплекты, имея небольшую стоимость, отличаются надежностью и долговечностью.

Порядок установки

При сборке элементов контура следует использовать только материалы, которые являются хорошими проводниками электротока. Сам монтаж защитной системы заземления производится таким образом:

  1. В пределах 3−5 м от здания раскапывается площадка глубиной в пределах 500 мм и площадью примерно 2х2 м. После этого от выкопанной площадки, на той же глубине, к дому копается траншея. Она должна подходить к точке выхода внутреннего контура из стены дома.
  2. На выкопанной площадке размечается равнобедренный треугольник, вершины которого должны располагаться на расстоянии 1−1.5 м друг от друга.
  3. В размеченные точки при помощи кувалды забиваются металлические стержни (электроды). Для облегчения работы концы желательно заострить болгаркой.
  4. Используя сварку, забитые в землю электроды соединяют между собой стальной полосой. После этого на ближней стороне полученного контура приваривается болт для крепления кабеля, идущего от расположенного в доме электрощита. Вместо кабеля можно уложить в траншею стальную полосу, которая приваривается к смонтированному заземлению, а болт приваривается уже на конце полосы выведенной на стену дома.
  5. Все сварные соединения (швы) должны быть очищены от шлака, прогрунтованы и покрашены, иначе в земле под действием сырости они быстро разрушатся.
  6. Выведенную из земли полосу желательно покрасить чередующимися полосками зеленого и желтого цвета.
  7. Также перед засыпанием траншеи рекомендуется измерить сопротивление смонтированного заземления специальными приборами. Если оно будет недостаточным, следует забить дополнительный электрод и соединить его сваркой с основной заземляющей конструкцией. Сопротивление всей системы должно быть в пределах 4 Ом.
  8. Траншея должна засыпаться чистым грунтом без остатков строительного мусора.
  9. В расположенном в доме электрощите нужно установить дополнительную шину — РЕ (если она отсутствует) и соединить ее проводником с выводом от смонтированного заземляющего конура.
  10. Все находящиеся в доме электроприборы соединить с шиной РЕ.

Правила устройства энергоустановок (ПУЭ)

Монтаж защитного заземления рекомендуется производить с учетом норм контура заземления ПУЭ, что обеспечит надежную защиту электроприборов и людей от поражения током.

Нормативы ПУЭ — это собирательная группа специализированных правовых актов, которые были утверждены Министерством энергетики еще при Советском Союзе. Данные ПУЭ описывают правила правильной закладки электропроводки в промышленных помещениях, жилых здания, частных домах и других объектах, а также разъясняют подключение различного электрооборудования и принцип их устройств.

ПУЭ содержат в себе требования по прокладке коммуникаций к электроустановкам, узлам, определенным энергосистемам и их отдельным элементам.

Проверка системы

Проверка сварных швов производится визуальным осмотром. Затяжка гаек проверяется при помощи гаечного ключа. Для замера сопротивления лучше пригласить специалиста из специализированной электролаборатории.

Но проверить сопротивление можно и собственными силами. Для этого берется переносная розетка и подключается одним проводом к фазе, а другим — к заземлению. После этого в розетку подключается какой-либо мощный электроприбор.

Практически контур считается правильным, если подключенный к фазе и заземлению прибор, мощность которого должна составлять 2 кВт, будет работать исправно, даже если напряжение в этом промежутке понизится в пределах 10 В.

Устройство контура заземления, установка и проверка уровня сопротивления контура – это работы, необходимость которых обусловлена спасением жизни человека и предохранением зданий от пожаров. Для производства работ следует выполнять требования ПУЭ, знать способы производства работ по монтажу защитного контура.

Каждый новичок хочет знать, что же это такое заземление и его контур.

Устройство и принцип действия заземления

Защитное устройство и его основное назначение – соединение всех потребителей электричества, при помощи заземляющего провода с контуром защиты. Систем заземления 3, но в жилом помещении наиболее часто устанавливают систему с маркировкой TN – 5. Эта система предусматривает проведение ноля и земли двумя отдельными проводами.

При коротком замыкании или утечке тока с корпуса приборов снимается опасное напряжение и по проводу подается на контур защитного заземления. Он должен монтироваться и изготавливаться, выполняя требования ГОСТа. Нормы, предусматривают оборудование контура с учетом уровня сопротивления. На его величину влияют:

  • виды почвы;
  • влажность и уровень грунтовых вод;
  • глубина погружения заземлителей;
  • количества заземлителей в контуре;
  • материалы электрода и всех составляющих устройства.

По форме, контур заземления, согласно нормам СНиП, делают в форме равностороннего треугольника, из вертикальных заземлителей и горизонтальных электродов. Они должны располагаться на определенной глубине. Из этого значения и свойства грунта производится расчет контура заземления. Каждый вид грунта имеет свой уровень сопротивления растекания токов КЗ.

Для обустройства контура защиты лучшим вариантом будет:

  • торфяник;
  • суглинистая почва;
  • глинистая, с близко расположенными грунтовыми водами.

Худшими свойствами обладают каменистые участки грунта и монолитные скалы. На выбор влияют климатические особенности региона установки.

Проведение расчета защитного контура

Сопротивление контура заземления следует проводить, определив несколько значений:

  1. Определить удельное сопротивление почвы на участке.
  2. Выявить влажность грунта.
  3. Уровень солености почвы.
  4. Средней температуры в регионе.
  5. Расстояние от фундамента до контура.
  6. Размеров заземлителей и других деталей устройства.

Методика расчетов «проста» — нужно знать множество физических формул и иметь инженерное образование. Но, как правило, никакая методика выполнения расчетов не может учитывать все значения. Поэтому, проведя монтаж наружного контура заземления и измерив, значение сопротивления защиты – вы увидите, что расчет не совпадает с фактическим результатом.

По этой причине, для обустройства в данном регионе выполняется типовой проект, остается только провести изменения, учитывая удаление устройства от здания. И затем проводят измерение сопротивления контура, вносят изменения до достижения номинального значения сопротивления, не более 4 Ом в жилищном строительстве.

Поэтому, выбрав лучшую схему, соблюдая все размеры и глубину забивания заземлителей, подобрав качественный материал, правильно сделать работу для вашего жилья не составит труда. А рассчитать заземление нужно обязательно для крупных промышленных и торговых зданий.

Объекты, требующие оснащения контуром

Для безопасного проживания и условий труда, каждое помещение, в котором установлены промышленные или бытовые электроустановки обязано быть защищено.

Для этого, оборудуется как внутренний контур заземления, так и наружный. Защита должна быть установлена в помещениях:

  • С различными по мощности железными кожухами и корпусами приборов, станков и осветительных устройств.
  • В электрощитовых, в которых находятся стальные корпуса щитков, шкафов и другого электротехнического оборудования, а также в комплектных трансформаторных подстанциях (ктп).
  • В местах с металлоконструкциями, оболочками кабелей, проводов различного сечения, а также защитных стальных трубопроводов для кабелей.
  • Вторичная обмотка измерительного трансформатора.

Заземление не проводится:

  • для арматуры изоляторов и штырей, крепления их на опорах электропередачи;
  • оборудования установленного на заземленные корпуса электроустановок;
  • электроизмерительные устройства, автоматы защиты, установленные в электрощитках или на одной из стен камеры распределяющего устройства.

При особо оговоренных условиях может не заземляться металлическая защитная оболочка контрольного кабеля.

Наружный контур заземления потребует проведения земляных работ, поэтому, приготовьтесь к тяжелой и небыстрой работе.

Установка контура заземления

Способов установки несколько. Новая, но более затратная методика модульно-штырьевого монтажа всем хороша. Но этот способ мы рассмотрим несколько позже. Мы разберем классический монтаж контура заземления.

Сначала проводятся подготовительные работы.

Подготовка к монтажу

Определяемся с местом установки защиты. Лучшим решением будет расположение контура недалеко от здания и со стороны установки распределительного электрощита.

Исходя из требований пункта 1.7.111 ПУЭ — все вертикально и горизонтально расположенные электроды должны изготавливаться из меди, оцинкованного или обычного стального уголка или другого профиля. Окрашивать поверхность заземлителей нельзя, для лучшего токоотведения и обнаружения дефектов.

Для обустройства, нам потребуется 50 уголков толщиной полок — 5 мм и полоса шириной — 40 мм. Это основные материалы для изготовления самого контура. Также нам потребуются провода достаточного сечения, для обустройства внутреннего контура заземления и разделения проводки на нулевой провод и проводник земли.

Теперь готовим к работе лопату и начинаем выполнение основного этапа работ.

Монтаж защитного устройства

Копаем треугольную траншею — длиной стороны 3 м, на ширину штыка лопаты и глубиной не менее полуметра. Можно выполнить прямую траншею — длиной не менее 6 м (таким способом оснащаются устройства с недавнего времени). Если делаем по старой методе, в углах равностороннего треугольника кувалдой забиваем заземлители до необходимой глубины. Его нельзя засовывать в готовую скважину, он должен плотно и без зазоров погрузится на глубине не более 3 м.

При оснащении прямолинейной системы, через каждый метр, забиваем по 1-му заземлителю, но не более 5-ти штук. Для лучшего захода в землю, заострите края уголка на заточном станке или обрежьте их болгаркой. Погрузиться в грунт колья должны не полностью, над поверхностью земли должен быть отрезок уголка не менее 200 мм.

Надеваем сварочный костюм и маску, готовим аппарат и подвариваем к вертикальным заземлителям горизонтальные электроды, из полосы шириной не менее 40 мм. От нее, к стене здания, по выкопанной траншее проводим полосу или отрезок силового кабеля достаточного сечения. Теперь, заводим в здание и подводим к входящему электрощиту, а от него выполняем заземление внутридомовой системы.

При проведении заземляющего проводника, с помощью силового кабеля, работы выполняют следующим способом: на вертикальный заземлитель, болтом и гайкой с надежным гровером, закрепляем, запакованный в концевой контакт отрезок кабеля. Для выполнения этой работы понадобится:

  • медная шина сечение которой более 10 мм2;
  • алюминиевая, сечением более 16 мм2;
  • металлический проводник более 75 мм2 сечением.

Все места сварки, проверив качество шва, покрываем грунтовкой или растопленной смолой. В месте сварки металл ослаблен из-за высокой температуры при сваривании и сильнее поддается коррозии. Выполнив все завершающие работы, засыпаем траншею. Сначала слоем песка, а потом заполняем вынутым грунтом.

Все основные работы выполнены, теперь нам остается выполнить измерение сопротивления контура заземления.

Замер сопротивления защитного устройства

Выполнять эту работу лучше в летнее или зимнее время. В эти моменты грунт имеет наибольшую величину электрического сопротивления. В разных условиях применения величина может быть различной. Для жилого здания, это значение не должно превышать 30 Ом. Для измерения сопротивления применяют специальные измерители сопротивления «МС- 08» или «М-416». Выполняется с использованием системы пробных электродов.

Выполнение замеров разбито на несколько этапов.

Между контуром и зданием расположен потенциальный зонд на расстоянии не менее 20–ти метров, а второй выносной электрод располагаем на прямой линии с потенциальным электродом и контуром, на расстоянии не более 40 метров. Подключаем напряжение и выполняем замер уровня сопротивления. Выполняем эту операцию несколько раз, приближая выносной кол на расстояние не менее 5 метров. Выполнив эти замеры, определяем сопротивление контура.

При замерах в обширных подземных коммуникациях, потребуется выполнение дополнительного измерения данной физической величины. Такие замеры проводятся на различных расстояниях между заземлителями и по разным направлениям.

Но во всех измерениях, номинальной величиной сопротивления заземления будет наихудший результат выполненных замеров. В любое время года и в различных погодных условиях, значение сопротивления защиты не должно быть выше наибольшей допустимой величины.

После выполнения замеров и определения сопротивления электрического тока цепи защитного устройства, комиссия составляет акт проведения и контрольного измерения заземления здания. В процессе пользования необходимо проверять надежность обтяжки болта на подключении к заземляющему проводнику, а также при очень высокой температуре, не забывайте смачивать места заглубления электродов.

Проведя все работы по монтажу и контрольному замеру, мы получаем безопасное жилое помещение, защищенное от токов короткого замыкания.