Что является определением понятия заземлитель? - VISTAGRUP.RU

Что является определением понятия заземлитель?

Заземлитель: что это такое, классификация, требования

Заземлитель (earth electrode) — это проводящая часть или совокупность электрически соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с локальной землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]). В некоторой нормативной документации наряду или вместо более корректного термина «заземлитель» используется другой термин — «заземляющий электрод».

Отдельно выделяют электрически независимый заземлитель, который представляет собой заземлитель, расположенный на таком расстоянии от других заземлителей, что электрические токи, протекающие между ними и Землёй, не оказывают существенного влияния на электрический потенциал независимого заземлителя.

При выполнении отдельного (независимого) заземлителя для функционального заземления по условиям работы информационного или другого чувствительного к воздействию помех оборудования должны быть приняты специальные меры защиты от поражения электрическим током, исключающие одновременное прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции.

Рис. 1. Пример выполнения заземляющего устройства (на рисунке показаны в том числе вертикальные заземлители)

Классификация.

Заземлители классифицируют по следующим признакам:

по типу исполнения:

  • искусственные
  • естественные;

по конструктивному исполнению:

  • продольные и поперечные горизонтальные;
  • вертикальные (или наклонные);
  • выносные;
  • контурные горизонтальные;
  • радиально расходящиеся.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

  1. Металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
  2. Обсадные трубы буровых скважин;
  3. Металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
  4. Подъездные рельсовые пути при устройстве стыковых соединителей между рельсами;
  5. Заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством электроустановок при помощи грозозащитного троса ВЛ, если трос не изолирован от опор ВЛ;
  6. Металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.
  7. Другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения.

В качестве естественных заземлителей не рекомендуется использовать:

  • трубопроводы горючих жидкостей;
  • трубопроводы горючих или взрывоопасных газов и смесей;
  • трубопроводы канализации и центрального отопления.

Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с указаниями МЭК 60364-4-41 (пункт 541.3.9).

При этом должны быть приняты меры, исключающие искрение в местах присоединения и на стыках труб при протекании электрического тока по трубопроводу.

Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. Оцинкованную сталь для заземлителей допускается применять, если площадь оцинкованной поверхности, находящейся в грунте, существенно больше площади поверхности заземляемой арматуры железобетонных фундаментов и других подземных, не изолированных от грунта, связанных с заземляющим устройством металлических сооружений [3].

Искусственные заземлители не должны иметь цветовой индикации.

Минимальные размеры заземлителей из наиболее распространенных материалов с точки зрения коррозионной и механической стойкости, проложенных в земле и замоноличенных в бетон приведены в таблице 1 (на основе таблицы 54.1 из [2]).

— сплошная пластина,
— перфорированная пластина

В случае опасности коррозии заземляющих устройств следует выполнять одно из следующих мероприятий:

  • увеличение сечения заземлителей и заземляющих проводников с учетом расчетного срока их службы;
  • применение заземлителей и заземляющих проводников с гальваническим покрытием или медных.

Требования.

Типы, материалы и размеры заземлителей должны обеспечивать коррозионную и необходимую механическую прочность на весь срок службы.

С точки зрения коррозии, могут рассматривать следующие факторы: pH почвы, удельное сопротивление почвы, влажность почвы, блуждающие токи и токи утечки переменного и постоянного токов, химическое загрязнение и близость несовместимых материалов.

Минимальная толщина защитного покрытия должна быть больше для вертикальных заземлителей, чем для горизонтальных заземлителей, из-за большего механического воздействия при их заглублении.

Эффективность конкретного заземлителя зависит от характера грунта. Число заземлителей выбирают в зависимости от характера грунта и его сопротивления.

В приложении D [2] приведены методы оценки сопротивления заземлителей.

При выборе типа и глубины установки заземлителей должны быть учтены возможности механического повреждения и минимизации воздействия высыхания или промерзания грунта.

При применении в заземлителях разных материалов должна быть предусмотрена возможность возникновения электрической коррозии. Для внешних проводников (например, заземляющих) соединенных с замоноличенными в бетон фундаментными заземлителями, соединение, выполненное из стали горячего цинкования не должно быть в грунте.

В системе ТТ, где применяют катодную защиту и сторонние проводящие части электрооборудования непосредственно соединяют с металлическими трубами для огнеопасных жидкостей или газов, последние могут быть применены, как единственный заземлитель для данного оборудования.

Заземлители не должны быть непосредственно погружены в воду потока, реки, водоема, озера и т.п.

Если заземлитель состоит из частей, которые должны быть соединены вместе, соединение должно быть выполнено экзотермической сваркой, опрессовкой, зажимами или другим разрешенным механическим соединителем.

Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций и необходимость приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность использования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом.

Использование естественных заземлителей в качестве элементов заземляющего устройства не должно приводить к их повреждению при протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушению работы устройств, с которыми они связаны.

При включении в систему уравнивания потенциалов трубопроводов с горючими и взрывоопасными жидкостями, газами и смесями должны быть обеспечены меры, исключающие искрение в местах присоединения проводников уравнивания потенциалов (сварка) и во фланцах трубопроводов (шунтирующие перемычки).

При напряжении на заземляющем устройстве выше допустимого значения для снижения сопротивления должны быть установлены вертикальные заземлители или выносные заземлители.

Вертикальные заземлители должны быть установлены равномерно по периметру заземляющего устройства. Длина и число вертикальных заземлителей должны быть определены расчетом.

Выносной заземлитель сооружается в местах с низким удельным сопротивлением грунтов, недоступных для частого пребывания людей и животных.

Выносной заземлитель представляет собой горизонтальный контур с вертикальными заземлителями или без них, который выполняется в виде многоугольника с тупыми или скругленными углами и прокладывается на глубине не менее 1 м.

Соединение выносного заземлителя с заземляющим устройством электроустановки осуществляется с помощью горизонтальных заземлителей, а также ВЛ и КЛ. Удаленность выносного заземлителя от искусственного заземлителя при их соединении горизонтальными заземлителями не должна превышать 0,5 км, а при соединении ВЛ и КЛ — 2 км.

Число горизонтальных заземлителей должно быть не менее двух. Их прокладка осуществляется на глубине не менее 1 м. Число и сечение проводов или жил кабеля выбирают так, чтобы продольное сопротивление линии было менее сопротивления выносного заземлителя.

При устройстве выносного заземлителя должны быть предусмотрены меры по защите людей и животных от поражения электрическим током. Для этого необходимо, чтобы линия была изолирована от земли на напряжение не менее напряжения на заземляющем устройстве и исключена возможность прикосновения к проводнику, соединяющему линию с выносным заземлителем.

ЭЛЕКТРОлаборатория

Доброе время суток, дорогие друзья!

Судя по интересу к теме «Зазмляющих устройств», я решил опубликовать целый ряд статей по данной теме. Сегодня первая из большого цикла. Назовем ее: ВВОДНАЯ . Я в ней раскрою смысл понятий используемых профессионалами. Напоминаю, что если у Вас имеются какие-то вопросы, Вы всегда их можете мне задать или на сайте или по электронной почте.

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

1. электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;

2. электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

3. электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

4. электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

В этой статье и последующих будем рассматривать только установки из пункта 3 как наиболее часто встречаемые как на производстве так и в бытовых условиях.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

Рис. 1. Система TNC переменного (а) и постоянного (б) тока. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике:

1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания;

2 — открытые проводящие части; 3 — источник питания постоянного тока

система TN — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рис. 1.);

система TNS — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рис. 2);

система TNCS — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рис. 3);

система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены ;

система ТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Первая буква — состояние нейтрали источника питания относительно земли:

Т — заземленная нейтраль;

I — изолированная нейтраль.

Вторая-буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли:

Т — открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;

N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

Читайте также  Этапы разработки конструкторской документации

S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;

С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник);

N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник;

РЕ — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);

PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Рис. 2. Система TNS переменного (а) и постоянного (б) тока. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены:

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 1-1 — заземлитель вывода источника постоянного тока; 1-2 — заземлитель средней точки источника постоянного тока; 2 — открытые проводящие части; 3 — источник питания

Рис. 3. Система TNCS переменного (а) и постоянного (б) тока. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике в части системы:

1 — заземлитель нейтрали источника переменного тока; 1-1 — заземлитель вывода источника постоянного тока; 1-2 — заземлитель средней точки источника постоянного тока; 2 — открытые проводящие части, 3 — источник питания

Далее я приведу основные определения используемые специалистами;

Глухозаземленная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.

Проводящая часть — часть, которая может проводить электрический ток.

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Искусственный заземлитель — заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.

Естественный заземлитель — сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.

Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Зона нулевого потенциала (относительная земля) — часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю.

Зона растекания (локальная земля) — зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.

Термин земля, следует понимать как земля в зоне растекания.

Замыкание на землю — случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.

Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой — удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).

Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ — преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Уравнивание потенциалов — электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.

Защитное уравнивание потенциалов — уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.

Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.

Защитный (РЕ) проводник — проводник, предназначенный для целей электробезопасности.

Защитный заземляющий проводник — защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.

Защитный проводник уравнивания потенциалов — защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов.

Нулевой защитный проводник — защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Нулевой рабочий (нейтральный) проводник ( N ) — проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.

Совмещенные нулевой защитный и нулевой рабочий ( PEN ) проводники — проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Главная заземляющая шина (ГЗШ) — шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.

Защитное автоматическое отключение питания — автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.

На этом на сегодня все. Надеюсь, информация в статье оказалась Вам полезной. Напоминаю, что Вы можете задавать мне свои вопросы. На основании их будут мною писаться статьи, т.к. сайт создан не для того чтобы просто быть, а для того чтобы быть полезным читателям, т.е. Вам.

4 мысли о “Заземляющие устройства. Термины и определения.”

Доброго времени суток!
При изучении сметы на производство электроиспытаний обнаружил две позиции «Измерение сопротивления растеканию тока заземлителя» и «Измерение сопротивления растеканию тока контура с диагональю, м, до 20». Что-то я не понял в чем разница «заземлителя» и «контура»? Я так понимаю. что заземлитель это (скорее всего имеется ввиду) грубо говоря — штырь. А «контур» — это система таких «штырей».

Добрый вечер Сергей.
Совершенно верно Вы понимаете.Хотя под заземлителем могут пониматься несколько электродов расположенных недалеко друг от друга.
Если ЗУ имеет небольшие размеры, а вокруг него имеется обширная площадь, свободная от линий электропередачи и подземных коммуникаций,то расстояния до электродов выбираются следующим образом: rзт= 5Д; rзп=0,5 rзт. Здесь Д — наибольший линейный размер ЗУ, характерный для данного типа заземлителя (для заземлителя в виде многоугольника — диагональ ЗУ, для глубинного заземлителя — длина глубинного электрода, для лучевого за-землителя — длина луча), rзп — расстояние от края ЗУ до потенциального электрода, rзт — расстояние от края ЗУ до токового электрода.
Если ЗУ имеет большие размеры и отсутствует возможность размещения электродов, как указано выше, токовый электрод следует разместить нарасстоянии rзт=3Д. Потенциальный электрод размещается последовательно на расстоянии rзп = 0,1 rзт, 0,2 rзт, 0,3 rзт, 0,4 rзт, 0,5 rзт, 0,6 rзт, 0,7 rзт, 0,8 rзт, 0,9rзт и производят измерение значений сопротивления. По данным измерений строят кривую зависимости сопротивления от расстояния потенциального электрода до ЗУ. Если вид полученной зависимости соответствует изображенной на рис., а значения сопротивлений, измеренных при положении потенциального электрода на расстояниях 0,4 Lт и 0,6 Lт отличаются не более,чем на 10%, то за сопротивление ЗУ принимают значение сопротивления на расстоянии 0,5 Lт. Если кривая немонотонная, что является следствием влияния различных коммуникаций (подземных и надземных), измерения повторяют при расположении электродов в другом направлении от ЗУ.

Понятие о заземлении и заземляющих устройствах

Заземление – это намеренное соединение элементов электроустановки с заземляющим устройством.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем.

Есть два вида заземлителейестественные и искусственные.

К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединённые с землёй.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные труб ы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединённых друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой. В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляющими приборами обычно используют стальные или медные шины, которые либо приваривают к корпусам машин, либо соединяют с ними болтами. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, щиты, шкафы.

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество искусственных заземлителей.

Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземляющего устройства, которое должно быть значительно меньше сопротивления фазных проводников и которое можно снизить, увеличивая площадь заземлителей или проводимость среды — используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т. д. Электрическое сопротивление заземляющего устройства определяется требованиями ПУЭ («Правила устройства электроустановок»).
В первую очередь условия работы устройства заземления определяются удельным сопротивлением земли, а также электрическими параметрами защитных и заземляющих проводников. Сопротивление земли необходимо тщательно учитывать в каждом отдельном случае, так как разница на тех или иных участках может составлять до 100 тысяч раз.
В зависимости от целевого назначения, заземляющие устройства бывают рабочие, защитные и грозозащитные.
Защитные устройства необходимы для защиты людей от поражающего действия электротока при непредвиденном замыкании фазы на нетоковедущие части электрической установки.
Рабочие устройства предназначены для обеспечения необходимого режима функционирования электроустановки в любых условиях — как в нормальных, так и чрезвычайных.
Грозозащитные заземляющие устройства необходимы для заземления тросовых и стержневых громоотводов. Их задача – отвод тока молнии в землю.
Заземляющие устройства электроустановок во многих случаях могут выполнять одновременно несколько функций – к примеру, быть и рабочим и защитным.
При сдаче в эксплуатацию заземляющего устройства монтажная организация должна предоставить всю необходимую документацию в соответствии с нормами и правилами. Основным документом является паспорт заземляющего устройства – документ, который содержит всю информацию о параметрах заземляющего устройства (ЗУ) и в который впоследствии будут заноситься все изменения.
Такие изменения часто касаются результатов обслуживания, когда осуществляется проверка ЗУ.
Результаты осмотра ЗУ и возможного ремонта заносятся в паспорт заземляющего устройства. Также часто необходимо проведение проверки технического состояния устройства с осуществлением замеров сопротивления. По результатам такого обследования составляется протокол заземляющего устройства.

Читайте также  Тепловизионные системы наблюдения и охраны

Измерение сопротивления контура заземления проводится нашей электроизмериельной лабораторией.

Подробные консультации и стоимость услуг Вы можете получить , связавшись с нами:

  • тел/факс: (8212)21-30-20

Что является определением понятия искусственный заземлитель?

Материалы для контура заземления

Контур заземления должен иметь высокую механическую прочность, низкое электрическое сопротивление и возможность надежного соединения. Кроме того, немаловажную роль при выборе материала играет его стоимость.

Параметры и материалы штырей

Электроды или штыри обычно делаются из стального профиля. Данный материал привлекает возможностью заглубления стержней путем простого вбивания. При этом электрическое сопротивление его вполне удовлетворяет требованиям при достаточном поперечном сечении. Штыри могут выполняться из таких материалов:

  1. Пруток. Наиболее распространенный вариант – стержень диаметром 16-18 мм. Арматуру использовать не рекомендуется, т.к. она подвергается калению, что приводит к увеличению удельного сопротивления. Кроме того, рифленая поверхность приводит к нерациональному использованию сечения стержня.
  2. Уголок. Чаще всего применяется уголок размером 50х50 мм с толщиной стенки 4-5 мм. Нижняя часть заостряется для упрощения забивания.
  3. Труба диаметром более 50 мм с толщиной стенки 4-5 мм. Толстостенные трубы рекомендуются для твердых грунтов и регионов с частыми засухами. В нижней части такого штыря сверлятся отверстия. При пересыхании почвы в трубу заливается соленая вода, что повышает рассеивающую способность грунта.

Из чего делать металлосвязь

Электроды, забитые в землю, соединяются между собой металлосвязью. Она может выполняться из следующих материалов:

  1. Медная шина или провод сечением не менее 10 мм2.
  2. Алюминиевая полоса или провод сечением не менее 16 мм2.
  3. Стальная полоса сечением не менее 48 кв.мм.

Наиболее часто используется стальная полоса размером (25-30)х5 мм. Основное ее преимущество возможность надежной сварки с электродами. Когда в качестве связи используется проводник из цветных металлов, к штырям привариваются болты, на которых закрепляются шины.

Виды заземлителей

Если проводимость у последнего низкая, приходится усложнять конструкцию заземлителя.

Есть еще сложности: среда грунта оказывает на электроды корродирующее воздействие, в некоторых случаях металл «вымывается» в результате электролиза.

Все это побуждает разрабатывать самые разные конструкции заземлителей.

Естественные, искусственные заземлители

Естественными заземлителями называют конструкции, у которых отведение электричества в грунт не является основной функцией. Например:

  • Фундаменты, сооруженные из железобетона.
  • Подземные инженерные сети: трубопроводы, оболочка и броня кабелей.
  • Рельсы железной дороги и прочие коммуникации наземной прокладки.

Использование ж/б фундаментов в качестве заземлителей допускается при следующих условиях:

  1. Влажность грунта — не менее 3%. В сухой почве бетон обладает высоким сопротивлением.
  2. Отсутствует гидроизоляция (битумное покрытие допускается).
  3. Монолитная конструкция. Можно использовать и сборные, но для этого необходимо соединить электросваркой арматуру соседних блоков. Также поступают со свайным фундаментом: арматуру свай приваривают к арматуре ростверка.

Заземлитель ЗР 10/630 УХЛ3

Применение естественных заземлителей позволяет значительно удешевить устройство заземления.

Если это невозможно, используют заземлители искусственные — специальные конструкции, нацеленные только на обеспечение электроконтакта с высокой проводимостью между заземленным элементом и грунтом.

Искусственный заземлитель, состоящий из нескольких соединенных между собой электродов, называют сложным. Если он смонтирован вокруг объекта, то применяют название «контур заземления».

В основном электроды изготавливают из стали:

  • черной (низкоуглеродистой – Ст.0, Ст.3 и пр.);
  • нержавеющей;
  • черной с покрытием из меди, алюминия или цинка.

Электроды из «черной» стали в расчете на коррозию делают более крупными, но они все равно стоят дешевле нержавеющих или с покрытием. Однако, у них есть важный недостаток: при появлении ржавчины на поверхностном слое его сопротивление возрастает.

Эффективность сложного заземлителя зависит от расстояния между электродами. При близком расположении они экранируют друг друга.

Горизонтальные, вертикальные заземлители

Если проводимость поверхностного слоя грунта высока и имеется достаточно свободного места, электроды искусственного заземлителя укладывают горизонтально в неглубоких траншеях. На пахотных землях глубина закладки составляет 1 м, на прочих — 0,5 м.

Достоинство метода: минимальная доля ручного труда.

На каменистых и вечномерзлых грунтах горизонтальная закладка — единственно возможный вариант. Если проводимость поверхностного слоя грунта невысока, что бывает довольно часто, применяют электролитический заземлитель. Это согнутая Г-образно труба с отверстиями в стенке, заполненная минеральной солью.

При растворении солей в грунтовой влаге образуется электролит, что дает двойной эффект:

  • повышается проводимость грунта;
  • снижается температура замерзания (промерзший грунт обладает высоким сопротивлением).

В засушливый период через выведенную наружу короткую часть в заземлитель наливают воду. В соль добавляют вещества, тормозящие их вымывание весной.

Засыпку периодически обновляют.

В подавляющем большинстве случаев поверхностный грунт обладает рядом недостатков:

  • слабая проводимость — из-за низких: плотности и влажности;
  • неравномерное растекание тока — из-за низкой и нестабильно распределенной плотности;
  • значительное содержание воздуха, способствующего коррозии;
  • температурные перепады;
  • промерзание.

Плотные и влажные глубинные слои этих недостатков лишены, потому чаще электроды размещают вертикально. Термин «вертикально» условен: проводники могут располагаться под углом до 45 градусов.

Совокупная защита заземляющих устройств и предохранителей

Заземление не только отводит опасный ток, но при наличии аппарата защиты вызывает отключение аварийного оборудования. При контакте фазного проводника с заземленным корпусом сеть работает в режиме, близком к короткому замыканию (КЗ), сопровождающемся резким увеличением силы тока в цепи. На это реагирует выключатель автоматический (ВА), обязательно устанавливаемый на вводе электрической линии на объект.

Правда, подобное возможно лишь при очень низком сопротивлении заземлителя, что бывает крайне редко. В большинстве случаев вероятность отключения ВА довольно низкая. К примеру, при сопротивлении заземлителя в 10 Ом ток в цепи составит I = 220 / 10 = 22 А. Автоматы, согласно требованиям ГОСТ, выдерживают в течение часа ток, в 1,42 раза превышающий номинальное значение. То есть автомат на 16 А при силе тока в 22 А не отключится в течение почти 60-ти мин (16 * 1,42 = 22,72 А).

Более надежный автомат защиты — выключатель дифференциального тока или устройство предохранительного отключения (УЗО). Этот прибор сравнивает токи в фазном и нулевом проводниках и при обнаружении разницы, свидетельствующей об утечке, разъединяет цепь. По чувствительности, то есть минимальной величине утечки тока, вызывающей срабатывание, УЗО делятся на несколько категорий:

  1. Защищающие от поражения электротоком: 10 мА – устанавливаются в помещениях с высокой влажностью и 30 мА – в сухих.
  2. Противопожарные – на 100, 300 и 500 мА.

Противопожарные УЗО применяют на объектах, где короткое замыкание может вызвать пожар. Ими защищают участки сети, где поражение током практически исключено, например, цепи освещения.

УЗО и ВА не являются взаимозаменяемыми. ВА защищает от коротких замыканий и перегрузок, УЗО — от поражения электротоком. В идеале ввод и каждая группа потребителей должны быть защищены и ВА, и УЗО.

Принцип работы

Контур заземления функционирует за счет способности грунта поглощать электрический заряд. Если корпус оборудования в результате пробоя изоляции оказался под напряжением, то заряд будет стекать в землю. Когда пользователь коснется корпуса, ток все равно будет двигаться по пути наименьшего сопротивления, то есть через заземление, а не через тело человека. Не будь заземления, в подобной ситуации пользователь получил бы электротравму.

Условием нормального функционирования заземления является низкое сопротивление заземлителя. Эта величина зависит от параметров грунта:

  • плотность;
  • влажность;
  • соленость;
  • площадь контакта с заземлителем.

Способность грунта впитывать заряд сильно падает при замерзании. Поэтому штыри заземлителя вбивают на глубину ниже отметки промерзания, зависящей от широты местности. Данные о глубине промерзания грунта для разных регионов Российской Федерации приведены в СНиП «Строительная климатология».

Наглядная демонстрация заземления

На каменистых, песчаных и вечномерзлых грунтах, в которые сложно заглубиться, применяют электролитические заземлители из Г-образной перфорированной трубы. Внутри содержится реагент, формирующий соленую среду. Последняя характеризуется высокой проводимостью и низкой температурой замерзания. Длинную часть заземлителя закапывают в неглубокую траншею, короткую выводят на поверхность. Ее используют трояко:

  • для подключения шины заземления;
  • для засыпки нового реагента;
  • для заливки воды (провоцирует химическую реакцию в засушливый период).

Другой современный вариант заземлителя — модульный. Состоит из множества секций, соединяемых резьбовым или иным способом. По мере забивания в грунт навинчиваются все новые и новые секции. Так что такой заземлитель, в отличие от классического из нескольких штырей, можно установить на любую глубину. Соединяют секции по особым правилам и с применением токопроводящей пасты. При забивании используют особую насадку, защищающую резьбу от повреждений. Модули выполнены из стали и покрыты медью или цинком, отчего их сопротивление падает, а срок службы увеличивается.

Электролитический и модульный заземлители стоят дорого, потому их традиционные аналоги остаются востребованными. Штыри в такой конструкции располагают по-разному:

  • в вершинах равностороннего треугольника рядом с объектом;
  • по углам объекта;
  • по периметру объекта.

Число стержней и расстояние между ними определяются расчетом.

Сопротивление заземлителя периодически проверяют. Максимально допустимая величина — 30 Ом.

ПУЭ, глава 1.7: терминология, часть 2

ПУЭ: «1.7.11. Прямое прикосновение − электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением».
В стандарте МЭК 60050‑195 термин «прямое прикосновение» определён следующим образом: электрический контакт людей или животных с частям, находящимся под напряжением. Это определение следует использовать в главе 1.7.
Однако необходимо учитывать, что область применения этого термина сократилась, поскольку в современной нормативной документации не используют понятие «защита от прямого прикосновения». Поэтому рассматриваемый термин не определён в ГОСТ 30331.1 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/4077.html , http://y-kharechko.livejournal.com/7044.html ).

Читайте также  Состав проектной документации стадия р

ПУЭ: «1.7.12. Косвенное прикосновение − электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции».
В этом определении не указан вид повреждаемой изоляции. Отрытая проводящая часть может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции (см. п. 1.7.9).
Этот термин для главы 1.7 следует определить так:
косвенное прикосновение: Прикосновение человека или животного к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении основной изоляции.
Необходимо учитывать, что область применения термина «косвенное прикосновение» сократилась, поскольку в современной нормативной документации не используют понятие «защита от косвенного прикосновения». Поэтому рассматриваемый термин не определён в ГОСТ 30331.1.

ПУЭ: «1.7.13. Защита от прямого прикосновения − защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением».
Представленное определение имеет существенный недостаток, поскольку не содержит никакой информации о том, что в электроустановках зданий в обязательном порядке применяют защиту при прямом прикосновении. То есть защита от прямого прикосновения представляет собой защиту от поражения электрическим током, предотвращающую появление прямого прикосновения или используемую при его возникновении.
Рассматриваемый термин следует исключить из главы 1.7, поскольку в требованиях стандартов МЭК 61140 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/17247.html ), МЭК 60364-4-41 ( см. http://y-kharechko.livejournal.com/41303.html ), ГОСТ IEC 61140 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/1016.html , http://y-kharechko.livejournal.com/1206.html ), ГОСТ Р 50571.3 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/4965.html ), ГОСТ 30331.1 и другой современной нормативной документации не применяют понятие «защита от прямого прикосновения» (см. http://y-kharechko.livejournal.com/11731.html ).

ПУЭ: «1.7.14. Защита при косвенном прикосновении − защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.
Термин повреждение изоляции следует понимать как единственное повреждение изоляции».
Определение в п. 1.7.14 имеет несколько недостатков.
Во-первых, в названии термина речь должна идти о защите от косвенного прикосновения, поскольку автоматическое отключение питания нацелено на упреждающее отключение аварийного электрооборудования класса I в тот момент, когда на его открытой проводящей части появилось опасное напряжение вне зависимости от того, прикасается ли к ней человек или животное.
Во-вторых, применение в электроустановках зданий электрооборудования класса II, имеющего двойную или усиленную изоляцию опасных частей, находящихся под напряжением, является мерой защиты от косвенного прикосновения.
В-третьих, в определении рассматриваемого термина следовало указать основную изоляцию.
Защита от косвенного прикосновения является защитой от поражения электрическим током, которая предотвращает появление косвенного прикосновения или используется при его возникновении.
Рассматриваемый термин следует исключить из главы 1.7, поскольку в требованиях современной нормативной документации не применяют понятие «защита от косвенного прикосновения» (см. http://y-kharechko.livejournal.com/11731.html ).
В требованиях стандартов МЭК 61140, МЭК 60364‑4‑41, ГОСТ IEC 61140, ГОСТ Р 50571.3, ГОСТ 30331.1 и др. применяют понятия «основная защита» и «защита при повреждении», которые следует включить в главу 1.7. Определения этих терминов необходимо заимствовать из п. 3.1.1 и 3.1.2 ГОСТ IEC 61140:
«основная защита: Защита от поражения электрическим током при нормальных условиях»;
«защита при повреждении: Защита от поражения электрическим током при условиях единичного повреждения».
В главе 1.7 следует определить термины «защита от поражения электрическим током», «нормальные условия» и «условиях единичного повреждения», которые использованы в определениях других терминов. Они определены в п. 20.18, 20.37 и 20.88 ГОСТ 30331.1 следующим образом:
«защита от поражения электрическим током: Выполнение мер, понижающих риск поражения электрическим током»;
«нормальные условия: Условия, при которых все средства защиты являются неповрежденными»;
«условия единичного повреждения: Условия, при которых имеется единичное повреждение какого-то средства защиты».

ПУЭ: «1.7.15. Заземлитель − проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду».
В процитированном определении не указана локальная земля, в электрическом контакте с которой находятся проводящие части, образующие заземлитель. Поэтому рассматриваемое определение в главе 1.7 необходимо заменить определением из п. 20.13 ГОСТ 30331.1:
«заземлитель: Проводящая часть или совокупность электрически соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с локальной землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду».

ПУЭ: «1.7.16. Искусственный заземлитель – заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
1.7.17. Естественный заземлитель − сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления».
В определении термина «естественный заземлитель» допущена ошибка, поскольку в нём указана сторонняя проводящая часть. Однако если эту проводящую часть, например здания, используют в качестве заземлителя, её классифицируют как элемент электроустановки здания. Следовательно, её нельзя называть сторонней проводящей частью. Поэтому в определении п. 1.7.17 термин «сторонняя проводящая часть» следует заменить термином «проводящая часть», а термин «земля» − термином «локальная земля». В главе 1.7 целесообразно использовать следующее определение:
естественный заземлитель: Проводящая часть здания или сооружения, находящаяся в электрическом контакте с локальной землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
В главу 1.7 следует включить определение термина «электрически независимый заземлитель», который используют в определении типа заземления системы TT и требованиях к системе TT. Этот термин определён в п. 20.102 ГОСТ 30331.1 так:
«электрически независимый заземлитель: Заземлитель, расположенный на таком расстоянии от других заземлителей, что электрические токи, протекающие между ними и Землёй, не оказывают существенного влияния на электрический потенциал независимого заземлителя».

ПУЭ: «1.7.18. Заземляющий проводник − проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем».
Процитированное определение сформулировано некорректно, поскольку не понятно, о заземлении какой части здесь сказано. Оно хорошо характеризует заземляющий проводник переносного заземляющего устройства, которое используют для выполнения заземления проводящих частей электроустановки во время проведения в ней ремонтных или профилактических работ. Однако это определение не подходит, например, для электроустановок зданий.
Из рассматриваемого определения следует, что заземляющий проводник является универсальным защитным проводником. Этот проводник соединяет открытые проводящие части электроустановки здания с заземляющим устройством, исключая из употребления другие защитные проводники. Он же соединяет с заземляющим устройством все сторонние проводящие части здания, подменяя собой проводники уравнивания потенциалов.
В главе 1.7 следует чётко установить зону действия заземляющего проводника, а именно обеспечение электрической связи заземлителя с главной заземляющей шиной. Иначе заземляющее устройство, по его определению, приведённому в п. 1.7.19, будет «накрывать» собой всю электроустановку. В главу 1.7 рекомендуется включить определение рассматриваемого термина из п. 20.15 ГОСТ 30331.1:
«заземляющий проводник: Защитный проводник, соединяющий заземлитель с главной заземляющей шиной».

ПУЭ: «1.7.19. Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников».
Это определение противоречит определению термина «главная заземляющая шина» в п. 1.7.37, в котором эта шина идентифицирована как часть заземляющего устройства. Заземляющее устройство электроустановки здания всегда состоит из трёх элементов: заземлителя, заземляющих проводников и главной заземляющей шины. В других низковольтных электроустановках вместо шины могут использовать зажим. Поэтому в рассматриваемом определении следует указать третий элемент заземляющего устройства − главную заземляющую шину и определить термин так же, как в п. 20.14 ГОСТ 30331.1:
заземляющее устройство: Совокупность заземлителя, заземляющих проводников и главной заземляющей шины.

ПУЭ: «1.7.20. зона нулевого потенциала (относительная земля) – часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю».
Название термина в п. 1.7.20 не соответствует международному наименованию – «эталонная земля», которое применяют в национальной нормативной документации.
В стандарте МЭК 60050‑195 термин «эталонная земля» определён следующим образом: часть Земли, рассматриваемая в качестве проводящей, электрический потенциал которой условно принят в качестве нуля, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземляющего устройства.
Термин «зона нулевого потенциала (относительная земля)» в главе 1.7 следует заменить термином «эталонная земля», заимствовав его определение из п. 20.110 ГОСТ 30331.1:
«эталонная земля: Часть Земли, проводящая электрический ток и находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземляющего устройства, электрический потенциал которой условно принят равным нулю.
Примечание – Понятие «Земля» означает планету со всеми её физическими свойствами».

ПУЭ: «1.7.21. Зона растекания (локальная земля) − зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.
Термин земля, используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания».
В этом определении имеются недостатки.
Во-первых, только вторая часть наименования рассматриваемого термина – «локальная земля» соответствует названию международного термина.
Во-вторых, процитированное определение существенно отличается от следующего определения термина «локальная земля» в стандарте МЭК 60050‑195: часть Земли, которая находится в электрическом контакте с заземляющим электродом и электрический потенциал которой не обязательно равен нулю.
В главе 1.7 целесообразно использовать термин из п. 3.17.2 ГОСТ IEC 61140:
«локальная земля: Часть Земли, находящаяся в электрическом контакте с заземлителем, электрический потенциал которой не обязательно равен нулю».

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: