Что такое заземлитель: Что и как можно использовать в качестве заземлителя ?

Содержание

Что и как можно использовать в качестве заземлителя ?

Что такое заземлитель ?

ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ — проводящая часть (или совокупность соединенных между собой проводящих частей), находящаяся в контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Из чего можно сделать заземлитель ?

1.7.109. 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) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6) другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
7) 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.

Что нельзя использовать в качестве заземлителя ?

1.7.110. Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82.
Не следует использовать в качестве заземлителей железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряженной арматурой, однако это ограничение не распространяется на опоры ВЛ и опорные конструкции ОРУ.
Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций, приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность использования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом.

Требования к искуственным заземлителям ?

1.7.111. Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. Искусственные заземлители не должны иметь окраски.
1.7.112. Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ следует выбирать по условию термической стойкости при допустимой температуре нагрева 400 °С (кратковременный нагрев, соответствующий времени действия защиты и отключения выключателя).
В случае опасности коррозии заземляющих устройств следует выполнить одно из следующих мероприятий:
увеличить сечения заземлителей и заземляющих проводников с учетом расчетного срока их службы;

применить заземлители и заземляющие проводники с гальваническим покрытием или медные.
При этом следует учитывать возможное увеличение сопротивления заземляющих устройств, обусловленное коррозией.
Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.
Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т.п.

Источник: Правила устройства электроустановок (ПУЭ) издание седьмое.

Смотрите состав исполнительной в разделе: «Состав исполнительной»

Скачивайте акты, протокола и другое в разделе: «Акты и прочее»

Скачивайте полезные книги, ГОСТы, СнИПы в разделе: «ГОСТы и книги«

заземлитель — это… Что такое заземлитель?

3.17 заземлитель: Контактный коммутационный аппарат, используемый для заземления частей цепи, способный выдерживать в течение нормированного времени токи при ненормальных условиях, таких как короткое замыкание, но не предусмотренный для проведения тока при нормальных условиях в цепи.

Примечания

1 Заземлитель может обладать включающей способностью при коротком замыкании.

2 Заземлитель на номинальное напряжение 110 кВ и выше может отключать (коммутировать) и проводить наведенные токи.

47 заземлитель

Проводник [электрод] или совокупность электрически соединенных между собой проводников, находящихся в надежном соприкосновении с землей или ее эквивалентом

604-04-03

de Erder

en earth electrode, ground electrode (USA)

fr electrode de terre, prise de terre

Заземлитель

— металлический проводник или группа проводников любой формы (труба, шина, голый провод и др.), находящихся в непосредственном соприкосновении с землей и предназначенных для создания с ней электрического контакта определенного сопротивления.

Заземлитель

Металлический проводник или группа проводников любой формы (труба, уголок, проволока и т.д.), находящихся в непосредственном соприкосновении с землей (грунтом)

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

Заземлитель

— металлический проводник или группа проводников любой формы (труба, шина, голый провод и др.), находящихся в непосредственном соприкосновении с землей и предназначенных для создания с ней электрического контакта определенного сопротивления.

57 Заземлитель

[195-02-01] [826-13-06 ИЗМ]

Проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, например бетон

заземлитель: Контактный коммутационный аппарат, используемый для заземления частей цепи, способный выдерживать в течение нормированного времени токи при ненормальных условиях, таких как короткое замыкание, но не предусмотренный для проведения тока при нормальных условиях в цепи.

[ГОСТ Р 52726-2007, пункт 3.17]

Заземлитель

Проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом

Заземлитель

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

Заземлитель

Проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей

3.12 заземлитель: Часть заземляющего устройства, состоящая из одного или нескольких электрически соединенных между собой заземляющих электродов.

3.16 заземлитель: Часть заземляющего устройства, состоящая из одного или нескольких электрически соединенных между собой заземляющих электродов.

3.14 заземлитель: Часть заземляющего устройства, состоящая из одного или нескольких электрически соединенных между собой заземляющих электродов.

3.16 заземлитель: Часть заземляющего устройства, состоящая из одного или нескольких электрически соединенных между собой заземляющих электродов.

3.17 заземлитель: Часть заземляющего устройства, состоящая из одного или нескольких электрически соединенных между собой заземляющих электродов.

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

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

1. Заземлитель

Проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом

3.12 Заземлительпроводник (электрод) или совокупность электрически соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей или ее эквивалентом, например, с неизолированным от земли водоемом.

Заземлитель

Проводник или совокупность металлически соединенных между собой проводников, находящихся в соприкосновении с землей

3.12 Заземлительпроводник (электрод) или совокупность электрически соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей или ее эквивалентом, например с не изолированным от земли водоемом.

5. Заземлитель

Коммутационное электротехническое изделие (устройство), обеспечивающее во включенном положении заземление участков цепи. Заземлитель способен в течение определенного времени проводить токи в условиях короткого замыкания. Возможно конструктивное сочетание заземлителя с разъединителем

Смотри также родственные термины:

3.19 заземлитель класса Е 1 : Заземлитель класса Е0 с включающей способностью при коротком замыкании.

Примечание — Количество операций включения при номинальном токе включения — две.

3.18 заземлитель класса Е0: Заземлитель, приемлемый для применения в распределительных и передающих системах для выполнения общих требований настоящего стандарта, без включающей способности при коротком замыкании (стандартный заземлитель).

3.20 заземлитель класса Е2: Заземлитель класса Е1 с повышенной включающей способностью при коротком замыкании, приемлемый для применения в системах на напряжение до 35 кВ включительно.

Примечание — Количество операций включения при номинальном токе включения — пять.

45. Заземлитель электроустановки

Заземлитель

D. Erder

E. Grounding electrode

По ГОСТ 24291

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

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 заземлителей — естественные и искусственные.

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

В качестве искусственных  заземлителей используют стальные трубы, 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.

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

 

виды, функции, требования и установка

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).

к содержанию ↑

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).

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

Основные аспекты:

  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.

Искусственный заземлитель: виды, функции, требования и установка

Что такое заземление, что нужно заземлять, преимущество

Заземлением принято считать электрическое соединение предмета из проводящего материала с землёй. На первый взгляд это довольно простая конструкция, которая состоит из заземлителя и заземляющего проводника. Давайте разберемся в этих двух понятиях.

  1. Заземлитель, представляет собой одиночный электрод или группу электродов, которые находятся в контакте с землёй. Функциональность заземлителя в первую очередь определяют сопротивлением заземления. Оно должно находиться на максимально низком показателе. Тестирование проводится различными методами. За основу можно взять глубинный заземлитель.
  2. Заземляющий проводник, служит для соединения заземляющего устройства непосредственно с самим заземлителем. Стержень может быть выполнен из металла, меди и других подобных материалов. Детально ознакомится с устройством поможет видео

Недопустимые ошибки в устройстве заземления

  • Неправильные РЕ – проводники. Нельзя допускать в качестве заземлителя водопроводные или отопительные трубы. Помните, что трубы могут подаваться коррозии металла, и электрический контакт из – за этого будет нарушен. Так же трубопровод может быть разобран для ремонта.
  • Соединение рабочего нуля РЕ – проводника. Данное явление часто встречается и чревато своими последствиями. Такое нарушение приводит к появлению пульсирующих токов по проводнику. Так же заземлитель может подавать сигналы в виде прекращения работы, и отключения устройства.

Помните, что наилучшим шагом к установлению заземлителя станет помощь специалиста. Конечно, если такой возможности нет, нужно помнить о всех нюансах и тонкостях проведения работы. Не забывайте об основных ошибках, которые допускают при установлении прибора, и не совершайте их.

Что и почему необходимо заземлять

Вся наша жизнь неотрывно связана с электрической энергией. Каждый день мы пользуемся парой приборов (утюг, электрический чайник, компьютер и так далее). Главной задачей заземлителя, является обезопасить этих «помощников человека» от короткого замыкания, а себя от удара высокого напряжения. В каких случаях необходимо установить заземлитель.

  1. Если номинальное напряжение превышает 45 В, а при использовании электрической энергии свыше 115 В, установление заземлителя станет обязательной процедурой.
  2. Если переменное напряжение свыше 400 В и находится в постоянном свыше 450 В любых электрических установках.

Не стоит забывать, что без заземлителя на данный момент не обходится ни одно крупное предприятие. Поскольку именно в таких учреждениях проходит высокий уровень напряжения. Заземлитель предотвращает нежелательные ситуации на целых 98%.

Преимущества заземления

  • Легкость установки и монтажа. Справиться с работой может 1 человек. Установление проходить без включения специальной техники. Чем глубже электрод будет находиться в земле, тем он будет более эффективен.
  • Еще одним веским преимуществом, является компактность и минимальная площадь заземления. Это позволит установить прибор, как на даче, так и в любом жилом доме подвала.
  • Стойкость деталей к коррозии, а значит никаких механических повреждений;
  • Новые модели помогут соединить детали без сварки.

Еще раз обратите внимание на то, что устанавливать заземление, могут только люди, имеющие необходимые знания и навыки. Малейшие ошибки, могут привести к большой трагедии. Устройство заземления – это ответственная работа.

определение понятия, для чего нужно, как работает

Работа современного электрооборудования недопустима без грамотно организованной защиты от случайного поражения электрическим током. Для этих целей используются специальные устройства, которые называются заземляющими. Таким образом, заземление – это преднамеренно организованная система, обеспечивающая нормальные условия функционирования электрооборудования.

О заземлении простыми словами

Само понятие «заземление» происходит от слова «земля», то есть почва или грунт, назначение которых – служить отводом для опасных токов, стекающих по специально организованной цепи. Для ее образования необходимо неразрывное соединение всех частей защитной системы, которое начинается от точки контакта корпуса заземляющего элемента и заканчивается погруженным в землю элементом заземляющего устройства (ЗУ).

Внешний контур заземления частного дома (слева). Заземление внутри помещения (справа), заземляющий проводник указан пунктирной линией.

Согласно определениям, приводимым в техдокументации, заземление это есть преднамеренное электрическое соединение металлических корпусов агрегатов со специальным заземляющим контуром. Исходя из рассмотренных фактов, можно сделать вывод, что заземлением называют преднамеренный электрический контакт защищаемого оборудования с грунтом.

Требования к заземлению

После того как разобрались с тем, что является определением самого понятия заземления – можно перейти к тем категориям и нормам, которые вводятся действующими стандартами. Согласно ПУЭ к заземляющему устройству в первую очередь предъявляются следующие требования:

  • назначение ЗУ – эффективно отводить опасные токи в землю, для чего в их конструкции предусмотрен целый набор проводников и металлических прутьев;
  • заземлению подлежат все части электроустановки, включая металлические дверцы щитов;
  • суммарное переходное сопротивление контактов в системе заземления не должно превышать 4-30 Ом;
  • при ее обустройстве в распределенных нагрузках обязательно использование системы выравнивания потенциалов (ее назначение – устранить неравномерность распределения напряжений).

Дополнительная информация: Поскольку основное назначение заземления состоит в обеспечении безопасности работающего с оборудованием персонала – при его эксплуатации особое внимание уделяется надежности функционирования.

Качество его работы обеспечивается целым комплексом профилактических мероприятий и периодически организуемых испытаний.

Почему человека бьет током

Для того чтобы ответить на поставленный вопрос потребуется ознакомиться с неисправностями, периодически возникающими в действующем электрооборудовании. Дело в том, что в процессе его длительной эксплуатации возможно разрушение изоляции и появление контакта оголенного провода силового питания с корпусом электроустановки.

Если у эксплуатируемого оборудования нет заземления – это угрожает работающему с ним оператору ударом тока (фото слева). Подобный эффект возникает при случайном соприкосновении тела человека с токопроводящими частями стиральной машины или ванны, например.

Принцип работы заземления

После ознакомления с определением заземляющих систем и предъявляемым к ним требованиям следует разобраться, что такое заземление и для чего оно предназначается. Для этого, прежде всего, следует знать, что ноги человека через железобетонный пол всегда в какой-то мере контактируют с землей.

При касании человеком корпуса оборудования, находящегося под воздействием высокого потенциала, ток протекает через его тело и ноги в землю, то есть он является звеном в этой цепочке.

Обратите внимание: Опасными для человека являются даже небольшие токи, а при достижении ими величины 100 мА возможен смертельный исход.

Для того чтобы понять, как работает заземляющая система – следует учесть, что корпус электрооборудования через набор проводников и металлических штырей соединяют с грунтом (заземляют). Благодаря этому преднамеренному соединению критичный для человека потенциал снижается до безопасного уровня. При этом аварийные токи «стекают» через заземленный корпус на землю, минуя человеческое тело.

Из чего состоит конструкция заземляющего устройства

Сначала следует познакомиться с теми элементами, которые входят в состав его конструкции. Типовой заземляющий контур представляет собой сооружение из трех стальных заземлителей, вбитых в землю по углам траншеи, вырытой на глубину примерно 0,7-0,8 метра. Заземлителями могут быть стальные уголки или омедненные прутки.

Длина погруженной в почву части заземлителей должна быть не менее 2,5 метров. Точные значения этих параметров выбираются с учетом характера грунта в месте обустройства контура и климатических условий в данной местности. Подробно о заземляющем контуре и его монтаже вы можете узнать в нашей статье “Контур заземления, что собой представляет и как он работает”.

Выступающие из земли на 10-15 см части стальных заготовок свариваются между собой металлическими пластинами шириной 40 мм (толщиной не менее 4-х мм). В верхней части одного из вертикальных электродов устраивается контактная зона в виде наваренного на него болта с резьбой. На ней посредством гайки крепится конец идущей от корпуса заземляемого прибора медной шины, сечение которой не должно быть менее 6 кв.мм.

Дополнительная информация: Для снижения сопротивления цепи стекания аварийного тока это соединение иногда делается сварным.

Внешний контур заземления

По завершении основных работ траншея с размещенной в ней конструкцией засыпается откинутой ранее землей, из которой удаляются камни и ненужный мусор.

Согласно требованиям ПУЭ любая заземляющая система должна соответствовать техническим нормативам в части предельно допустимого сопротивления току утечки. Его величина должна быть:

  1. менее 8 Ом в промышленных сетях с фазным напряжением 220/127 Вольт;
  2. менее 4 Ом для линейных напряжений 380 Вольт;
  3. не более 30 Ом в бытовых сетях (этот показатель считается предельно допустимым).

Прокладываемая от конструкции ЗУ медная жила вторым своим концом фиксируется на специальной планке, монтируемой на распределительном щитке объекта (дома, в частности). Ее называют главной заземляющей шиной (ГЗШ), а предназначается она для сборки всех защитных проводников в одном месте. Медные жилы расходятся от нее непосредственно к потребителям (через розетки  к корпусам приборов).

Естественное и искусственное заземление

Естественное заземление – это предмет или сооружение, которое имеет надежный контакт с землей в силу выполняемых им функций. К этой категории можно отнести:

  • водопроводные и отопительные трубы, проложенные непосредственно в земле;
  • любые металлические конструкции и их элементы, имеющие хороший контакт с почвой;
  • оболочки сварочных и подобных им кабелей;
  • металлические закладные и шпунты и т.п.

Стоит заметить! На обустройство функционального заземления в этом случае не потребуется специальных усилий, так как элементы естественного заземлителя уже готовы к подключению заземляющих проводников.

Естественные заземлители

В ситуации, когда такие системы найти не удается – приходится заниматься монтажом самодельных ЗУ.

Искусственным заземлением считается преднамеренно организованный электрический контакт двух тел, одним из которых является защищаемый прибор, а вторым – так называемый «заземляющий контур». Эта его составляющая представляет собой специальную распределенную (иногда – точечную) конструкцию на основе металлических стержней, размещаемых глубоко в земле.

Как правило, в качестве вертикально забиваемых электродов применяются стальные прутки диаметром до 12 мм, имеющие длину не менее 2,5 метра. Для обустройства горизонтальных перемычек, обеспечивающих электрический контакт двух тел, берутся металлические уголки 50x50x6 мм и длиной 2,5-3 метра (их можно заменить трубами диаметром порядка 6 мм и более).

Для чего нужно заземление Видео

Чтобы разобраться в том, зачем нужно заземление в доме – придется ознакомиться с его основным назначением. Как уже отмечалось в ранее представленном разделе, заземление служит для защиты человека от опасного потенциала, случайно оказавшегося на корпусе действующего оборудования. С порядком его работы и назначением проще всего ознакомиться на многочисленных примерах, представленных на видеороликах.

Что такое заземление?

Зачем нужен контур заземления

В заключение отметим, что понимание назначения заземления поможет сберечь здоровье работающих с электрооборудованием людей.

Нажмите, пожалуйста, на одну из кнопок, чтобы узнать помогла статья или нет.

Помогла38Не помогла

Естественные и искусственные заземлители. Устройство и расчёт

Если в городской квартире с занулением все более или менее ясно, то обладателям собственного дома есть над чем голову поломать.

Как правило, подвод в такие дома осуществляется посредством ВЛ электропередачи, и щиток (который, как правило, выполнен со всеми возможными нарушениями ПУЭ) в доме не заземлен (да и не может быть заземлен гетинакс или дерево). В таких случаях использовать приходящий N-проводник еще и в качестве PE, мягко говоря, опрометчиво.

При обрыве нулевого провода на линии (на опорах электропередачи он, кстати, в самом низу, за исключением опор, по которым проброшена еще и сеть уличного освещения) при однофазном питании мы имеем обратку на корпусе приборов, а при трехфазном — то же плюс разноименную фазу на нулевом проводнике. При обрыве на линии (дерево, например, упало) мы имеем все шансы получить чистую фазу на нуле (в этом случае выручает защитное отключение при превышении напряжения в сети. См. п. 7.1.21 ПУЭ). В общем, необходимо что-то изобретать с заземлением. Ведро закапывать не советую — если вдруг поможет, то ненадолго. Посмотрим, что по этому поводу говорят ПУЭ:

1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

В обоснованных случаях рекомендуется выполнять защитное отключение (для переносного электроинструмента, некоторых жилых и общественных помещений, насыщенных металлическими конструкциями, имеющими связь с землей).

1.7.70. В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:

  1. проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления;
  2. обсадные трубы скважин;
  3. металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей;
  4. металлические шунты гидротехнических сооружений, водоводы, затворы и т. п.;
  5. свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в качестве естественных заземлителей. Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учитываться при количестве кабелей не менее двух;
  6. заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством электроустановки при помощи грозозащитного троса ВЛ, если трос не изолирован от опор ВЛ;
  7. нулевые провода ВЛ до 1 кВ с повторными заземлителями при количестве ВЛ не менее двух;
  8. рельсовые пути магистральных неэлектрофицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами.

1.7.71. Заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это требование не распространяется на опоры ВЛ, повторное заземление нулевого провода и металлические оболочки кабелей.

1.7.72. Для искусственных заземлителей следует применять сталь. Искусственные заземлители не должны иметь окраски. Наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей приведены ниже:

  • Диаметр круглых (прутковых) заземлителей, мм:
    • Неоцинкованных — 10
    • Оцинкованных — 6
  • Сечение прямоугольных заземлителей, мм2 — 48
  • Толщина прямоугольных заземлителей, мм — 4
  • Толщина полок угловой стали, мм — 4

Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ выбирается по термической стойкости (исходя из допустимой температуры нагрева 400°С).

Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т. п.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.

В случае опасности коррозии заземлителей должно выполняться одно из следующих мероприятий:

  • увеличение сечения заземлителей с учетом расчетного срока их службы;
  • применение оцинкованных заземлителей;
  • применение электрической защиты.

В качестве искусственных заземлителей допускается применение заземлителей из электропроводящего бетона.

Итак, смотрим на возможность использования естественных заземлителей. Если такая возможность есть, то делаем отвод от них. Отвод делаем только посредством сварки. В качестве заземляющего проводника используем полосовую сталь сечением не менее 48 мм2 при толщине не менее 4 мм, или угловую сталь с толщиной полки не менее 2,5 мм. Полосу или уголок заводим в помещение, где можно развести или контур заземления (стальная полоса сечением не менее 24 мм2, толщиной не менее 3мм), или, приварив к полосе (уголку) болт, заводим на него медный проводник (от 2.5 мм2), который и будет PE-проводником.

Изготовление искусственного заземлителя — достаточно непростая задача, хотя бы исходя из объема грунта, который требуется перекидать.

Но прежде чем взять в руки лопату, нам понадобятся некоторые расчеты и некоторые данные.

Для начала нам необходимо знать удельное сопротивление грунта.

Тип грунта Удельное сопротивление
(Ом · м)
каменистый грунт:
граниты, гнейсы 700…106
сланец глинистый, известняк, ракушечник 100…1000
песок при залегании грунтовых вод:
глубже 5 м 1000
до 5 м 500
почва (чернозем и др.) 200
супесь влажная, мергель 150
суглинок полутвердый или лессовидный 100
мел или глина полутвердая 60
сланцы графитовые, мергель глинистый 50
суглинок пластичный 30
торф, глина пластичная 20
вода равнинной реки 50
подземные водоносные слои (разной минерализации) 5…50
морская вода 1

Следует учитывать, что заземлители монтируются на глубине, превышающей глубину промерзания. Скажем, для средней полосы вертикальный стержень забивается из траншеи глубиной более 0.6 м.

Ниже приводятся формулы для расчета сопротивления заземлителей.

Для вертикально заглубляемого стержня, у которого верхний конец находится на глубине до 0,8 м:

где — длина стержня, м; d — диаметр стержня, м; t — расстояние от поверхности земли до вершины стержня, м; — расчетное удельное сопротивление, Ом·м.

где — коэффициент сезона для вертикальных стержней. Для Московского региона =1.6…1.8. Собственно, коэффициент этот зависит от средней температуры летом, зимой и количества осадков в регионе. Чем ниже средняя температура, тем больше коэффициент (для Архангельска 1.8…2.0; для Краснодара — 1.2…1.4).

Сопротивление заземления горизонтальной полосы длиной l (м) и шириной b (м), расположенной на глубине t (м) от поверхности земли, можно подсчитать по формуле:

где .

— коэффициент сезона для горизонтальных заземлителей (для Москвы 3.5…4.5).

Пример 1:

Рассчитаем сопротивление заземлителя из стального прутка диаметром 10 мм, длиной 5 м, забиваемого из приямка глубиной 1 м.

Напоминаю, что сопротивление заземляющего устройства в сети 380/220 должно быть не больше 4 Ом.

Пример 2:

Попробуем произвести расчет реального заземляющего устройства для некоего дома с длиной стены 20 м (пусть он квадратный будет). Для того, чтобы обеспечить наилучшее растекание тока и выровнять потенциал, изготовим наше устройство из шести стержней, рассчитанных выше и забитых равномерно по периметру дома. Стержни будут соединены между собой стальной полосой с шириной стороны 30 мм.

Сначала рассчитаем сопротивление горизонтального заземлителя:

Суммарное сопротивление вертикальных заземлителей равно 40/6=6.7 Ом

Общее сопротивление заземляющего устройства будет равно:

Можно сказать, что уложились. Далее дело за замерами.

Ввод в помещение осуществляется с не менее чем двух разных точек (диаметрально противоположных) заземлителя. Все соединения выполняются только посредством сварки.

Еще один маленький момент. Для того чтобы копать вглубь и вширь, надо иметь четкое и однозначное представление о том, что находится в земле. Даже имея на руках кальку с нанесенными на ней коммуникациями, осторожный человек обязательно пригласит представителей организаций, чьи интересы могут быть, так сказать, задеты. Лицензия на раскопки — само собой. К вопросу о перестраховке… Очень неприятно войти ломом в кабель 10 кВ. Или порвать, к примеру, оптоволоконный кабель. Впрочем, в загородном доме и даче риск наткнуться на «сюрприз» меньше.

Как работают заземляющие электроды? | VFC Lightning Protection

Заземляющие электроды являются важной частью любой системы заземления . Это метод, который система использует для отвода тока короткого замыкания на землю.

Как электроды помогают в системах заземления

Есть две функции системы заземления, которые сильно зависят от этих электродов. Первый и самый опасный — это снятие большой силы тока разряда молнии с объекта и ее рассеивание на землю (рис. 1).В отличие от типичного электрического повреждения (где источником тока повреждения является источник питания, и этот ток будет возвращаться к тому же источнику питания), ток повреждения от удара молнии пытается добраться до земли в попытке уравновесить потенциал. между землей и небом. Соединяя объект и систему молниезащиты с несколькими заземляющими электродами, мы обеспечиваем путь с низким импедансом для этой силы тока, чтобы добраться до земли.

Рисунок 1: Электрод заземления для молниезащиты

Во-вторых, чтобы обеспечить опорный сигнал нулевой вольт для электрической системы в пределах объекта.Во всех жилых домах трансформатор и первый сервисный выключатель имеют заземляющие шины, подключенные к заземляющим электродам (Рисунок 2). Оборудование в здании получает питание по схеме фаза-нейтраль (нагрузка, обслуживаемая нейтралью) или фаза-фаза. В фазе к нейтральной конфигурации, нейтральный предназначено для обеспечения ссылки на нулевую вольт для напряжения питания правильно. Если система заземляющих электродов не соответствует требованиям, напряжение нейтрали будет выше нуля, а разница напряжений между нейтралью и фазой будет ниже, чем оптимальное рабочее напряжение оборудования.

Рисунок 2: Электроды заземления служебного входа

Если бы система заземляющих электродов была идеальной, она имела бы нулевое сопротивление относительно земли. Для каждого Ом или его части напряжение на нейтрали будет пропорционально увеличиваться, а уровень напряжения на оборудовании будет пропорционально уменьшаться.

Требования и ограничения к заземляющему электроду

Существует несколько типов электродов, разрешенных для использования в электрических системах.Они перечислены в статье 250 Национального электротехнического кодекса. По сути, в коде указано, что можно использовать любой заземляющий электрод, указанный для заземления. Тем не менее, код идентифицирует следующее, а также их требования и ограничения для установки :

  • Металлическая труба для холодной воды (рис. 4) — необходимо использовать, если имеется, и в сочетании с дополнительным заземляющим электродом
  • Заземленная опорная конструкция здания (строительная сталь) — должна быть соединена и может быть электродом, если соблюдены все критерии, и в сочетании с дополнительным заземляющим электродом.
  • Стержневые, трубные и пластинчатые электроды (рис. 3, 5, 6) — должны обеспечивать показание 25 Ом или меньше, в противном случае требуется 2 электрода.
  • Заземляющие кольца (противовесы) — длина 20 футов на глубине 30 дюймов.
  • Электроды в бетонном корпусе (Uffer) (Рис. 7) — должны находиться как минимум в 2 дюймах бетона в непосредственном контакте с землей.

Рисунок 3: Приводной заземляющий стержень

Рисунок 4: Электрод заземления трубы холодной воды

Рисунок 5: Пластина заземления

Рисунок 6: Электролитический электрод (трубка)

Рисунок 7: Электрод в бетонном корпусе

Каждый из этих электродов имеет преимущества в определенных ситуациях и ограничения в других ситуациях, мы будем рады подробно объяснить эти преимущества и ограничения.Пожалуйста, свяжитесь с [email protected] для получения дополнительной информации.

▷ Заземляющий электрод

Введение

Хорошее заземление жизненно важно для защиты любой электрической установки от токов короткого замыкания и молний. Подключение к основной массе осуществляется с помощью заземляющего электрода. Разберем это подробнее.

Заземляющий электрод

На рынке доступно несколько различных типов заземляющих электродов.Они различаются в зависимости от типа используемого материала электродов, конфигурации и конструкции. Выбор конкретного типа электрода регулируется применяемыми стандартами в конкретной стране. В Национальном электротехническом кодексе США (NEC) упоминается стандарт.

Вообще говоря, почти все стандарты относятся к базовой форме заземления на основе заземляющего электрода. Заземляющий электрод состоит из металлического стержня, который заглублен в землю на определенной глубине и подключен снаружи к системе заземления заземляющим проводом (обычно медным).Назначение этого стержня состоит в том, чтобы соединить систему заземления с массой земли в точке, где земля имеет очень низкое удельное сопротивление, что обеспечивает безопасное прохождение тока короткого замыкания.

Факторы, влияющие на работу заземляющего электрода

Заземляющий электрод по существу служит хорошей проводящей средой, контактирующей с основной массой. Хорошее соединение заземляющего электрода обеспечивает безопасный и плавный отвод тока от заземляющих контактов к земле.

Ниже перечислены факторы, влияющие на работу любого заземляющего электрода:

  • Материал, используемый в системе заземления
  • Удельное сопротивление грунта
  • Глубина заземляющего электрода
  • Содержание влаги
  • Температура почвы
Материал, используемый в системе заземления

Материал, используемый в системе заземления, включает сам заземляющий электрод и его соединительные провода.Доступны различные типы электродов, такие как: стержень из медного стержня
, трубный стержень из оцинкованного железа (GI) или медная пластина.

Выбор электрода зависит от типа применения, местоположения. Местные стандарты и правила, регулирующие выбор электродов.

Удельное сопротивление почвы

Это один из наиболее важных факторов, влияющих на работу системы заземления.

Существуют стандарты конкретной страны по максимальному значению удельного сопротивления почвы, которые следует учитывать при заземлении.Национальный электрический кодекс (NEC) рекомендует, чтобы максимальное значение сопротивления почвы составляло 25 Ом. Однако всегда желательно, чтобы это значение было минимальным. Значения допусков также снижаются в зависимости от класса электроустановки (LV, HV, EHV).

Глубина заземляющего электрода

Важно закопать заземляющий электрод на достаточной глубине в грунт. Это гарантирует, что электрод подключен, по крайней мере, на значение удельного сопротивления почвы.

Глубина заземляющего электрода варьируется в зависимости от местоположения площадки и качества почвы.

Обычно слой почвы ближе к уровню земли имеет наивысшее значение сопротивления, которое уменьшается по мере того, как мы погружаемся глубоко под землю. Также каменистый грунт отрицательно влияет на сопротивление грунта (увеличивает его).

Из-за этих фактов обычно находят заземляющие электроды закопанными на глубине от 8 футов до 10 футов, где удельное сопротивление почвы может находиться в допустимом диапазоне от 2 до 25 Ом.

Содержание влаги

Содержание влаги в почве помогает контролировать значение удельного сопротивления почвы.Сухая почва обладает более высоким сопротивлением, чем влажная, поскольку содержание влаги увеличивает присутствие электролитов в почве. Это, в свою очередь, снижает удельное сопротивление почвы.

Принято держать область заземляющего электрода всегда в гидратированном состоянии с помощью различных внешних средств. Обычно в случае заземляющего электрода стержневого типа отверстие снаружи земли снабжается устройством в форме воронки для заливки воды внутрь.

Также распространенной практикой является формирование круглой канавы вокруг стержня заземляющего электрода и заполнение ее электролитическим материалом, например каменной солью, древесным углем и т. Д.Эта комбинация помогает предотвратить испарение влаги из почвы.

См. Рис. ниже:


В некоторых особых случаях, когда трудно поддерживать влажность и удельное сопротивление почвы, заземляющий электрод и его углубление обрабатывают химическим составом, который помогает удерживать влагу и, таким образом, предотвращает ее испарение в атмосферу.

Температура почвы

Температура почвы также оказывает некоторое влияние на удельное сопротивление почвы.Сопротивление почвы увеличивается с понижением температуры почвы. На участках с мерзлым грунтом он значительно выше.

Система многоточечного заземления

Во многих случаях, когда задействованы крупные объекты, обычной практикой является использование многоточечной системы заземления. В этом типе системы сооружается подземная наземная платформа (сетка). Этот тип конфигурации устанавливает несколько токопроводящих путей от различного подключенного оборудования и общего заземления.

Заключение

Таким образом, независимо от типа системы заземления, эффективность системы заземления зависит от множества факторов, как описано выше.Поэтому очень важно, чтобы система заземления находилась под постоянным контролем.

Перед началом работ важно изучить местные условия почвы и значения удельного сопротивления почвы, а также проверить местные применимые стандарты заземления.

Электроды заземления для домашнего обслуживания — InterNACHI®

Ник Громицко, CMI® и Кентон Шепард

Системы электрического заземления отводят потенциально опасные электрические токи, обеспечивая путь между распределительной коробкой здания и землей.Молния и статическое электричество являются наиболее распространенными источниками опасных или разрушительных зарядов, которые могут рассеиваться через систему заземления. Электроды заземления подключаются к электрической системе здания через проводники заземляющих электродов, также известные как заземляющие провода. В качестве заземляющих электродов может работать ряд различных металлических сплавов, наиболее распространенным из которых и посвящена данная статья.

Требования к электродам и заземляющим проводам:

  • Алюминий имеет тенденцию к коррозии и не должен использоваться в заземляющих проводах, если они не изолированы.Влага и минеральные соли из кирпичной кладки — частые причины коррозии неизолированного алюминия. Это также более плохой проводник, чем медь. Использование алюминиевых проводов в системах заземления в Канаде запрещено.
  • Поскольку заземляющие электроды не изолированы, их нельзя делать из алюминия.
  • Если присутствует более одного электрода, они должны быть соединены друг с другом перемычкой.

Общие типы заземляющих электродов Заземляющие стержни

Самая распространенная форма заземляющего электрода — это металлический стержень, который вбивается в землю таким образом, что он полностью погружен в воду.InterNACHI рекомендует вставлять стержень вертикально и цельным, но это не всегда возможно на каменистых участках. Если стержень забить в подземные породы, он может поцарапаться и потерять покрытие. Ржавчина может накапливаться на обнаженном железе или стали и ухудшать проводящую способность стержня. К сожалению, эта ржавчина редко будет заметна инспектору.

Электрики, как известно, разрезают стержень, когда им трудно вставить всю его длину под землю.Эта практика нарушает кодекс и может представлять угрозу безопасности. Инспекторам следует обратить внимание на следующие признаки, указывающие на укорочение стержня заземления:

  • Ржавчина на верхней части стержня. Стержни заземления имеют антикоррозийное покрытие, но обычно изготавливаются из стали или железа и подвержены коррозии в любом месте, где стержень порезан.
  • У большинства стержней наверху есть выгравированная этикетка. Если эта этикетка отсутствует, вероятно, стержень порезан.

Инспекторам следует иметь в виду, что коммунальные предприятия иногда разрешают укорачивать заземляющие стержни.Квалифицированный электрик может проверить, подходит ли укороченный стержень для заземления.

Если возможно, инспекторы должны проверить состояние зажима, который соединяет заземляющий стержень с заземляющим проводом. Хомуты должны быть из бронзы или меди и плотно прилегать. Требования к длине, толщине стержня и защитному покрытию изложены в Международном жилищном кодексе 2006 г. (IRC) следующим образом:

Стержневые и трубчатые электроды длиной не менее 8 футов (2438 мм) должны учитываться из следующих материалов. в качестве заземляющего электрода:

  1. Электроды трубы или кабелепровода должны быть не меньше товарного размера ¾ (метрическое обозначение 21), а в случае из железа или стали — внешняя поверхность должна быть оцинкована или иметь другое металлическое покрытие для защиты от коррозии.
  2. Электроды из стержней из железа или стали должны иметь диаметр не менее 5/8 дюйма (15,9 мм). Стержни из нержавеющей стали диаметром менее 5/8 дюйма (15,9 мм), стержни из цветных металлов или их эквиваленты должны быть указаны в списке и должны быть не менее 1⁄2 дюйма (12,7 мм) в диаметре.
Примечания
  • Хотя IRC 2006 года не упоминает, можно ли вращать штангу под углом, электрические нормы Калифорнии 1998 года допускают максимальный угол наклона 45 градусов от вертикали.
  • При необходимости электрик может установить два заземляющих стержня.Они должны находиться на расстоянии не менее 6 футов друг от друга.
  • В Канаде заземляющие стержни должны быть 10 футов в длину и требуются два.

Электроды в бетонном корпусе (Ufer Grounds)

Этот метод электрического заземления был изобретен во время Второй мировой войны в Аризоне и обычно называется «Ufer» в честь его создателя, Герберта Г. Уфера. Армия Соединенных Штатов была обеспокоена тем, что молния или статическое электричество могут вызвать случайный взрыв взрывчатых веществ, которые хранились в хранилищах в форме иглу.Климат пустыни ограничивал полезность заземляющих стержней, которые должны были быть вбиты на сотни футов в сухую землю, чтобы быть эффективными. Уфер посоветовал военным подключить заземляющие провода к стальным арматурным стержням (арматуре) с бетонным покрытием бомбоубежищ, чтобы эффективно рассеивать электричество в земле. Тестирование подтвердило его теорию о том, что относительно высокая проводимость бетона позволит электрическому току рассеиваться на большой площади поверхности земли.Метод Уфера чаще встречается в новом жилом строительстве и требует металлического каркаса. Инспектору может быть сложно обнаружить электрод этого типа. В IRC 2006 г. описываются основания Ufer следующим образом:

Электрод, заключенный в бетон толщиной не менее 2 дюймов (51 мм), расположенный внутри и около дна бетонного фундамента или основания, находящегося в прямом контакте с землей, состоящего из: не менее 20 футов (6096 мм) одного или нескольких оголенных или оцинкованных или трех стальных арматурных стержней или стержней с электропроводящим покрытием не менее 1/2 дюйма (12.77 мм) или состоящий из не менее 20 (6096 мм) футов неизолированного медного проводника сечением не менее 4 AWG, должен рассматриваться в качестве заземляющего электрода. Арматурные стержни разрешается соединять вместе с помощью обычных стяжных проволок или других эффективных средств.

Металлические подземные водопроводные трубы

Водопроводная система здания может быть подключена к заземляющему проводу и работать как заземляющий электрод. В течение некоторого времени это был единственный тип обязательного заземляющего электрода, и он, как правило, был предпочтительнее других методов.Однако с 1987 года этот метод стал единственным, который необходимо дополнить электродом другого типа. Этот переход связан с возросшей популярностью непроводящих диэлектрических муфт и пластиковых труб. Когда водопровод заменен пластиковыми трубами, на сервисной панели электрооборудования должно быть размещено уведомление о том, что имеется неметаллическое водоснабжение. Инспекторы не смогут определить, заменены ли наружные водопроводные трубы, идущие к уличному водопроводу, пластиковыми деталями.

Инспекторы должны проверить следующее:

  • Провода заземления должны быть надежно прикреплены к водопроводным трубам рядом с точкой входа в здание. Заземляющий провод, который свободно обвязан вокруг трубы, не подходит.
  • Газовые трубы никогда не должны использоваться в качестве заземляющих проводов. Они обычно сделаны из пластика снаружи дома и содержат горючие газы, которые могут воспламениться при воздействии электрического тока.
В IRC 2006 года говорится следующее об электродах для водопроводных труб:

Металлическая подземная водопроводная труба, которая находится в прямом контакте с землей на расстоянии 10 футов (3048 мм) или более, включая любые обсадные трубы, эффективно прикрепленные к трубе и является электрически непрерывным путем соединения вокруг изоляционных стыков или изоляционной трубы с точками соединения проводника заземляющего электрода и проводов заземления, считается заземляющим электродом.Внутренние металлические водопроводные трубы, расположенные на расстоянии более 5 футов (1524 мм) от входа в здание, не должны использоваться как часть системы заземляющих электродов или как проводник для соединения электродов, которые являются частью системы заземляющих электродов.

Редкие заземляющие электроды

Вышеупомянутые заземляющие электроды составляют подавляющее большинство систем заземления, с которыми сталкиваются инспекторы. Два описанных ниже электрода встречаются гораздо реже, хотя они признаны IRC.Инспекторы могут не иметь возможности проверить их присутствие. IRC 2006 объясняет их следующим образом:


Пластинчатые электроды

Пластинчатый электрод, который подвергает воздействию внешней почвы не менее 2 квадратных футов (0,186 м2) поверхности, считается заземляющим электродом. Электроды из железных или стальных пластин должны иметь толщину не менее 1⁄4 дюйма (6,4 мм). Электроды из цветного металла должны иметь толщину не менее 0,06 дюйма (1,5 мм). Пластинчатые электроды должны быть установлены на глубине не менее 30 дюймов (762 мм) от поверхности земли.

Кольцевые электроды заземления

Кольцо заземления, окружающее здание или сооружение, находящееся в прямом контакте с землей на глубине ниже поверхности земли не менее 2,5 футов, состоящее из не менее 20 футов неизолированного медного проводника не меньше чем № 2 считается заземляющим электродом.

Таким образом, можно использовать различные заземляющие электроды в домашних условиях для безопасного отвода непредвиденных электрических зарядов от мест, где они могут причинить вред.Инспекторы должны знать, чем они отличаются друг от друга, и быть готовыми выявлять дефекты.



Типы электродов

Часто эти стержни ударяются о камень и фактически разворачиваются сами по себе и всплывают на несколько футов от места установки.

Поскольку длина приводных штанг составляет от 8 до 10 футов, часто требуется лестница, чтобы добраться до вершины штанги, что может стать проблемой для безопасности. Многие падения произошли в результате того, что персонал пытался буквально «вбить» эти стержни в землю, когда они висели на лестнице на высоте многих футов над землей.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы длина приводных штанг была не менее 8 футов, а длина 8 футов должна находиться в непосредственном контакте с почвой. Как правило, перед установкой ведомой штанги копают в землю с помощью лопаты. Наиболее распространенные стержни, используемые коммерческими и промышленными подрядчиками, имеют длину 10 футов. Эта минимальная длина требуется во многих промышленных спецификациях.

Распространенное заблуждение состоит в том, что медное покрытие на стандартный ведомый стержень было нанесено по причинам, связанным с электричеством.Хотя медь, безусловно, является проводящим материалом, ее реальное назначение на стержне — обеспечить защиту от коррозии стали, находящейся под ним. Может возникнуть множество проблем с коррозией, потому что медь не всегда является лучшим выбором для защиты от коррозии. Следует отметить, что оцинкованные ведомые стержни были разработаны для решения проблемы коррозии, которую представляет медь, и во многих случаях являются лучшим выбором для продления срока службы заземляющих стержней и систем заземления. Вообще говоря, оцинкованные стержни являются лучшим выбором для сред с высоким содержанием соли.

Дополнительным недостатком ведомого стержня, плакированного медью, является то, что медь и сталь — два разных металла. При наложении электрического тока происходит электролиз. Кроме того, вбивание стержня в почву может повредить медную оболочку, позволяя коррозионным элементам в почве воздействовать на оголенную сталь и еще больше сокращать срок службы стержня. Окружающая среда, старение, температура и влажность также легко влияют на приводные штанги, что дает им средний срок службы от пяти до 15 лет в хороших почвенных условиях.Ведомые штанги также имеют очень маленькую площадь поверхности, что не всегда способствует хорошему контакту с почвой. Это особенно верно в каменистых почвах, в которых стержень будет касаться только краев окружающей скалы.

Хорошим примером этого является представление забитого стержня, окруженного большими шариками. Фактический контакт между шариками и ведомым стержнем будет очень малым. Из-за этого небольшого контакта поверхности с окружающей почвой сопротивление стержня относительно земли будет увеличиваться, что приведет к снижению проводимости и ограничению его способности справляться с сильноточными замыканиями.

Делаем загадки заземляющими электродами — журнал IAEI

Время чтения: 12 минут

При выборе заземляющего электрода для установки важно учитывать уровень защиты, необходимый для данного применения, и расчетный срок службы здания. Простого соблюдения требований национального электротехнического кодекса не всегда достаточно.

Требования к заземлению электрической системы

Рисунок 1. Заземляющие соединения системы в служебных или отдельно производных системах

В системах распределения электроэнергии обычно требуется, чтобы один из проводов был заземлен или прочно соединен с землей (нейтраль в системе WYE).Проектировщик коммерческих или промышленных установок, как правило, является профессиональным инженером, который принимает во внимание требования различных систем здания (электроснабжение, телекоммуникации, противопожарная защита, безопасность, управление энергопотреблением и защита от молний) для правильной системы заземления. Многие небольшие коммерческие предприятия и практически все жилые установки не имеют таких сложных систем, и подрядчик по электрике просто выполняет минимальные требования, изложенные в Национальном электротехническом кодексе.Электротехнический подрядчик, по сути, использует Кодекс как руководство по проектированию из-за отсутствия других указаний, поскольку эти установки редко имеют чертежи, подготовленные профессиональными инженерами. Разделы по заземлению Национального электротехнического кодекса не пытаются объяснить необходимость заземления электрических систем и могут быть трудными для понимания. Часто устанавливаются системы заземления, соответствующие стандарту NEC , но совершенно не подходящие для надлежащей работы электрической системы в течение расчетного срока службы здания.

Из NEC 2005 года:
90,1 (B) Адекватность. Этот Кодекс содержит положения, которые считаются необходимыми для обеспечения безопасности. Их соблюдение и надлежащее обслуживание приведут к установке, которая по существу не опасна, но не обязательно будет эффективной, удобной или адекватной для хорошего обслуживания или будущего расширения использования электричества.

90,1 (C) Намерение. Этот Кодекс не предназначен в качестве проектной спецификации или руководства для неподготовленных лиц.

Заземление по сравнению с заземляющим проводом

Рис. 2. Заземленный провод должен быть проложен к каждому кожуху средств отключения

.

Нейтральный провод в электрических системах переменного тока не только несет несимметричную нагрузку фазных проводов обратно к источнику тока, но также ограничивает перенапряжения в системе во время переходных процессов, ограничивает напряжение относительно земли во время нормальной работы системы и облегчает работу устройства избыточной защиты при замыкании на землю в одном из фазных проводов.Нейтральная точка трехфазного трансформатора WYE полезности в соединен с землей, чтобы установить заземление, что делает этот момент тот же потенциал, что и земли. Этот проводник, обычно называемый «нейтралью», в NEC называется «заземленным» проводником. Он заземлен, чтобы гарантировать отсутствие разности потенциалов между проводником и землей (для личной безопасности) и для обеспечения работы реле и цепи управления в случае неисправности системы. Если нейтральная точка получена (как в конфигурации WYE), когда электросеть преобразует напряжение и ток с помощью нескольких трансформаторов, эта точка прочно соединена с землей.Коммунальные предприятия продолжают подключать свои системы к земле с помощью заземляющих стержней вдоль своих систем передачи и распределения и очень сложных заземляющих сетей на подстанциях, которые могут выдерживать несколько тысяч ампер в условиях неисправности. Важно понимать, что земля не является местом назначения токов замыкания, создаваемых системными событиями. Функции заземления электрической системы используются для обеспечения пути с очень низким импедансом для переходных токов, чтобы найти нейтраль источника. Генерируемые системой электрические токи не имеют тенденции «течь» на землю; земля — ​​плохой проводник.

Иная ситуация для токов, генерируемых «несистемными». В этом контексте токи, не генерируемые системой, вызваны силами за пределами генерируемой энергосистемы, такими как молния. Очевидно, что эти токи имеют целью землю и очень хотят втекать в землю. Большинство систем заземления инженерных сетей спроектированы так, чтобы позволить этому току течь непосредственно в землю и избегать их проводников (статические провода на линиях передачи используются в основном для защиты от молний).Токи, создаваемые молнией, не стремятся к нейтральной точке генерируемой системы и будут делать это только как проводник, чтобы добраться до земли, вызывая много разрушения на своем пути.

Системные требования молниезащиты

Системы молниезащиты требуют заземления с очень низким импедансом, которое предназначено для безопасного отвода тока на землю. Эти заземления должны быть связаны с системой заземляющих электродов электрической системы, но могут иметь другое предназначение.Большинство крупных коммерческих и промышленных зданий и телекоммуникационных объектов имеют заземляющее кольцо или противовес вокруг здания, которое обеспечивает отличное заземление и низкий импеданс для системы молниезащиты. В большинстве зданий нет таких сложных систем заземления, но они устанавливаются в соответствии с требованиями Национального электротехнического кодекса.

Фото 1. Типовое заземление молниезащиты и соединение с землей электрической системы

NEC требует, чтобы нейтраль электрических систем была заземлена или электрически контактировала с землей.Раздел 250 описывает требования к этой системе заземляющих электродов и описывает части здания, которые могут быть минимально эффективной системой. Система заземляющих электродов не ограничивается подключением нейтрали (или заземленного проводника) к земле. Он также обеспечивает путь с низким сопротивлением для неисправностей, вызванных непреднамеренным контактом между проводником под напряжением (или, как описывает NEC, незаземленным) проводником и шкафом с оборудованием, конструкцией здания или другими механическими системами здания.При правильном выполнении требования раздела 250 обеспечат безопасную первоначальную установку, но следует подчеркнуть, что эти требования минимальны и не учитывают расчетный срок службы.

Рисунок 4. Основная перемычка (винтовая)

Что такое система заземляющих электродов?

Системы электродов заземления для здания состоит из заземляющих электродов, которые предназначены, чтобы сделать хорошее электрическое соединение с землей, чтобы обеспечить опорный сигнал с низким сопротивлением.[Электроды включают все типы, а не только стержневые. Стержень не является электродом, пока он не установлен в землю.] Помните, что никакой ток не стремится к земле как к месту назначения, а только как к временному проводнику, чтобы добраться до места назначения — нейтральной точки системы. Критические компоненты здания должны быть электрически подключены к нейтрали, чтобы проводить токи короткого замыкания, чтобы устройства защиты от сверхтоков работали быстро и безопасно. Все эти части должны быть прочно электрически соединены (или, как говорится в Кодексе, «соединены вместе»), чтобы гарантировать, что они имеют тот же потенциал, что и земля, и минимизировать вероятность того, что металлическая часть конструкции может нести линейное напряжение и позволить потенциально смертельному току течь через человека к земле.

Фото 2. 5/8 ″ оцинкованный заземляющий электрод, эксгумированный через девять лет на испытательном полигоне в округе Кларк, штат Невада.

Часть заземляющего соединения системы заземляющих электродов изначально была сделана путем необходимого подключения системы заземления к подземной металлической водопроводной трубе. Муниципальные системы водоснабжения были построены из нескольких миль металлических труб и служили отличным ориентиром для земли. Но по мере того, как все больше и больше неметаллических труб вводилось в систему водоснабжения, муниципальные водопроводные трубы становились ненадежными в качестве ориентира для заземления, и Кодекс начал требовать дополнительных электродов для обеспечения этого соединения с землей.Заземляющие стержни, пластины, кольца и электроды в бетоне являются примерами дополнительных электродов, которым было разрешено усилить соединение с водопроводной трубой, которое теперь рассматривается в лучшем случае как сомнительное заземляющее соединение.

В 2005 году в стандарте NEC уточнены соединения, которые будут использоваться в новом строительстве в качестве дополнительных соединений к арматурному стержню, которые используются как часть бетонной конструкции здания. Его обычно называют электродом в бетонном корпусе (или Ufer-заземлением), и он обеспечивает отличное заземление, но может быть неадекватным для «несистемных» событий, таких как молния, особенно если любое повреждение вызвано сколом бетона может привести к снижению структурной целостности бетона.Стержни, пластины и кольца также обеспечивают отличное заземление и могут обеспечить защиту, не опасаясь повреждения конструкции. Нам известно об отсутствии задокументированных случаев повреждения фундаментов или фундаментов зданий в результате грозовых разрядов. В документе IEEE под названием «Импульсный и переменный ток на заземляющих электродах в почвенной среде» сообщается, что результаты испытаний выявили повреждения от приложенных напряжений и уровней тока. Следует отметить, что Кодекс признает использование стержневых, пластинчатых электродов и электродов в бетонном корпусе в качестве заземления, а не путей возврата при коротком замыкании, поскольку проводники, необходимые для соединения этих электродов, могут быть намного меньше, чем проводники, используемые для подключения строительные стальные и водопроводные или газовые системы.Обратите внимание: металлические подземные газовые трубопроводы не разрешается использовать в качестве системы заземляющих электродов, но открытая система газовых трубопроводов, которая может быть под напряжением, должна быть связана с системой заземления. Проще говоря, проводники, используемые для заземления, не должны пропускать токи короткого замыкания, но проводники, идущие к строительной стали или трубопроводным системам, могут нести токи замыкания. Провод, идущий к заземляющему стержню, не должен быть больше, чем CU 6 AWG, тогда как провод, идущий к строительной стали, может легко быть больше, чем CU 3/0 AWG.

(A) Соединения со стержневыми, трубными или пластинчатыми электродами. Если провод заземляющего электрода соединен со стержневыми, трубными или пластинчатыми электродами, как разрешено в 250.52 (A) (5) или (A) (6), та часть проводника, которая является единственным соединением с заземляющим электродом, не должна быть должен быть больше, чем медный провод 6 AWG или алюминиевый провод 4 AWG.

(B) Соединения с электродами в бетонном корпусе. Если провод заземляющего электрода соединен с электродом в бетонном корпусе, как разрешено в 250.52 (A) (3), не требуется, чтобы длина той части проводника, которая является единственным соединением с заземляющим электродом, превышала медный провод 4 AWG.

(C) Подключение к заземляющим кольцам. Если провод заземляющего электрода подключен к заземляющему кольцу, как это разрешено в 250.52 (A) (4), то часть проводника, которая является единственным соединением с заземляющим электродом, не должна быть больше, чем провод, используемый для заземления. звенеть.

Прочие элементы системы заземляющих электродов

Стержневые заземляющие электроды

Фото 3.5/8 ″ медный гальванический заземляющий электрод, эксгумированный через девять лет на испытательном полигоне в округе Кларк, штат Невада,

NEC имеет непонятное описание стержневых и трубчатых электродов, что позволяет считать совершенно неподходящие материалы соответствующими этому разделу кодекса. В разделе 250.52 (A) (5) указано:

(5) Стержневые и трубчатые электроды. Стержневые и трубчатые электроды не должны быть меньше 2,5 м (8 футов) и должны состоять из следующих материалов:

(a) Электроды трубы или кабелепровода не должны быть меньше метрического обозначения 21 (торговый размер 3/4) и, если они изготовлены из железа или стали, должны иметь внешнюю поверхность оцинкованной или иного металлического покрытия для защиты от коррозии.

(b) Электроды из стержней из железа или стали должны иметь диаметр не менее 15,87 мм (5/8 дюйма). Стержни из нержавеющей стали диаметром менее 16 мм (5/8 дюйма), стержни из цветных металлов или их эквиваленты должны быть указаны в списке и должны быть не менее 13 мм (1/2 дюйма) в диаметре.

Эта секция, кажется, допускает 3/4 ″ EMT в качестве заземляющего электрода, но этот материал может разрушиться в результате коррозии за очень короткое время, если предположить, что он может попасть в землю. Следует понимать, что электрические металлические трубы не являются электрическими кабелепроводами или трубами, упомянутыми в этом разделе.В Кодексе проводится различие между трубами и трубами в статьях 342, 344 и 358 (см. Определение и технические требования к конструкции для каждого канала или трубки, как предусмотрено в этих статьях). В этом разделе также помещаются стержни заземления с гальваническим покрытием из меди в раздел, называемый «стержни из цветных металлов или их эквиваленты». Медные гальванические стержни на 90% состоят из стали в сердечнике и не являются «цветными».

В отличие от других разделов Кодекса не требуется указывать электрод стержневого типа для целей использования.Если установщик хочет использовать стержень размером менее 5/8 ″, стержень из нержавеющей стали, стержень из цветных металлов или аналогичный стержень, допускается использование указанного стержня. Спецификация листинга для этих электродов — UL 467, которая четко определяет толщину нержавеющей стали и меди на твердом стержневом электроде, но не описывает требования к толщине оцинкованных стержней, которые недавно были включены в этот стандарт. По состоянию на январь 2006 г. контролирующая спецификация NEMA для стержней — NEMA GR1 2005 — требует, чтобы оцинкованные стержни имели диаметр не менее 5/8 ″.Таким образом, технически оцинкованные стержни меньше 5/8 ″ не соответствуют этому стандарту, но имеют список UL.

В этом разделе NEC не указан электрод, который будет обеспечивать постоянное соединение с землей в течение предполагаемого срока службы электрической системы. Согласно нормам NEC, использование отрезка EMT 3/4 дюйма не будет считаться приемлемым заземляющим электродом. Использование оцинкованного стержня размером менее 5/8 дюйма, внесенного в список UL, будет считаться соответствующим стандартам NEC, но этот стержень не соответствует принятым в отрасли требованиям NEMA.

Хорошее заземление необходимо для правильной работы электрических устройств и важно для обеспечения безопасной электрической системы. Установив «соответствующий нормам» заземляющий стержень, который подвержен коррозии в части здания, подрядчик может непреднамеренно создать некоторые очень серьезные проблемы после того, как он завершит установку. Наземная система, которая первоначально имела 25 Ом или менее может не иметь никаких ссылок на землю в 10 лет или менее с полностью совместимой первоначальной установкой.

Наилучший способ обеспечить долговременную функциональность заземляющего электрода — системы заземления — это рассмотреть конструкцию заземляющего стержня и рассмотреть элементы конструкции, которые обеспечивают максимально длительный срок службы для обеспечения заземления с низким сопротивлением.

Исследование ресурса стержневых заземляющих электродов

Заземляющие стержни могут быть изготовлены из стали без покрытия, если их диаметр равен или больше 5/8 ″. Это требование к диаметру учитывает механическую жесткость установки, а также массу, чтобы учесть износ из-за коррозионного воздействия; заземляющему стержню, который начинается с 5/8 дюйма, потребуется больше времени для коррозии, чем у стержня, который начинается с 1/2 дюйма.

Это очень распространенное заблуждение, что медное гальваническое покрытие стержня используется для увеличения проводимости. Это не так. Сопротивление земли по сравнению с сопротивлением самого стержня делает улучшение проводимости медного покрытия несущественным. В медных гальванических стержнях используются свойства меди по предотвращению коррозии, что продлевает срок службы электрода на целых 30 лет в большинстве почв. Устойчивость к коррозии позволяет медному гальванизированному стержню быть меньше в диаметре, чем оцинкованный или стальной эквивалент.Это также относится к стержням из нержавеющей стали, но стоимость нержавеющей стали непомерно высока для использования в повседневных установках. Характеристики коррозионной стойкости стали с медным покрытием были четко продемонстрированы в циркуляре 579 Национального бюро стандартов, озаглавленном «Подземная коррозия». В рамках этого исследования было изучено более 36 000 образцов, испытавших более 300 разновидностей черных, цветных металлов и материалов защитных покрытий на 128 испытательных площадках в Соединенных Штатах. Исследование показывает, что типичное медное покрытие стали толщиной 10 мил обеспечивает около 40 лет службы по сравнению с 13 годами у типичных 3.Цинковое покрытие толщиной 9 мил на оцинкованном стержне. Результаты этого исследования были дополнительно подтверждены продолжающимся Национальным исследовательским проектом по электрическому заземлению испытаний характеристик заземляющих стержней, первоначально инициированным Южным Невадским отделением IAEI. Результаты были окончательными: типичный медный стержень с гальваническим покрытием практически не подвергался коррозии, в то время как большинство оцинкованных стержней демонстрировали серьезный износ и коррозию после 11 лет эксплуатации.

Элементы конструкции системы заземления и функциональные особенности

Код Код неправильно определяет долгосрочную функциональность соединения системы заземляющих электродов с землей.Начиная с NEC -2005, электрод в бетонном корпусе должен быть частью системы заземляющих электродов. Однако может быть сложно скоординировать установку и осмотр этого электрода, поскольку он устанавливается на первом этапе строительства здания, когда нет необходимости в другом электрическом осмотре или нет. Также следует критически изучить использование конструктивных элементов, которые могут быть повреждены электрическими переходными процессами.

Ссылки на землю, обеспечиваемые заземляющими стержнями, могут обеспечивать заземляющие соединения с низким сопротивлением.Но здесь Кодекс не является руководством по дизайну. Несмотря на то, что в NEC прямо указано, что это не руководство по проектированию, оно часто используется в качестве руководства для большинства систем заземляющих электродов. Заземляющие электроды следует выбирать с учетом расчетного срока службы установки: если проект рассчитан на 40 лет, следует выбрать электрод со сроком службы не менее 40 лет.

Таблица 1. Воспроизведение таблицы NEC 250.66

Если сопротивление между заземляющим стержнем и землей превышает 25 Ом, следует применить методы снижения этого сопротивления до желаемого уровня.В настоящее время NEC заявляет, что необходимо использовать еще один заземляющий стержень, независимо от того, значительно ли это улучшает сопротивление заземления. Есть несколько методов, которые можно использовать для уменьшения сопротивления заземления, но после того, как они будут предприняты, сопротивление заземления следует снова проверить, чтобы убедиться, что усилия по исправлению были успешными.

Таблица 2. NEMA GR1 2005

UL 467 и статья 250 NEC должны быть уточнены, чтобы устранить некоторые очевидные недостатки и двусмысленности.Пока эти усилия не будут предприняты, подрядчик по электротехнике обязан избегать простой установки в соответствии с минимальными требованиями NEC и устанавливать систему заземления, которая будет обеспечивать обслуживание в течение всего срока службы установки.

NEMA — зарегистрированная торговая марка Национальной ассоциации производителей электрооборудования. NEC является зарегистрированным товарным знаком NFPA, а Национальный электрический кодекс является собственностью Национальной ассоциации противопожарной защиты. UL является зарегистрированным товарным знаком Underwriters Laboratories, Inc.

Шокирующая правда о проводниках заземляющих электродов

Выполняли ли вы какие-либо работы по обслуживанию в последнее время и заметили искру, когда вы подключаете или повторно подключаете провод заземляющего электрода к заземляющему стержню того, что выглядело как совершенно нормальная электрическая служба? Вы когда-нибудь отсоединяли провод заземляющего электрода от водопровода и получали удар током? Вы когда-нибудь замечали искрение или искрение на незакрепленном проводе заземляющего электрода в хозяйственной постройке, который подключен к отдельному заземляющему стержню? Если вы ответили «да» на любой из этих вопросов, скорее всего, причиной являются токи в проводе заземляющего электрода.

Хотя электрики часто связывают эти явления с «фантомными» токами или каким-то таинственным фазовым дисбалансом, причиной этого обычно является совсем другой источник. Часто проводники заземляющего электрода регулярно пропускают ток. Многие электрики предполагают, что ток в проводе заземляющего электрода будет только во время неисправности. Это предположение обычно основывается на определениях, представленных в ст. 250 NEC, в частности, толкования и неправильные толкования 250.2.

Требования 250.2 говорят нам, что эффективный путь тока замыкания на землю — это: «Преднамеренно сконструированный постоянный токопроводящий путь с низким импедансом, спроектированный и предназначенный для передачи тока в условиях замыкания на землю от точки замыкания на землю в системе проводки к источнику электропитания, что облегчает работу устройства защиты от сверхтока или детекторов замыкания на землю в системах с заземлением с высоким импедансом ».

Хотя в этом разделе Кодекса четко описана функция надлежащего соединения, особенно для низковольтных систем, использование слова «земля» в определении иногда создает впечатление, что провод заземляющего электрода является частью пути устранения неисправностей, и что токи носят временный характер, продолжаются только до тех пор, пока устройство защиты от перегрузки по току не размыкает цепь.Исходя из этого предположения и на основании этой неверной интерпретации, многие электрики предполагают, что в правильно функционирующей электрической системе токи в проводниках заземляющих электродов присутствуют только во время неисправностей — и только в течение очень короткого времени. Хотя дальнейшее изучение 250,4 (А) (5) должно прояснить, что землю не следует рассматривать как эффективный путь тока замыкания на землю, заблуждения сохраняются.

Корпус открытой нейтрали. В правильно функционирующей электрической системе нейтральный проводник несет ток дисбаланса системы.Для однофазной системы дисбаланс — это разница между токами в двух «горячих» ветвях трансформатора. Для трехфазной системы ток нейтрали — это дисбаланс между всеми тремя горячими фазами. Чтобы прояснить этот момент, давайте рассмотрим пример, начав с обзора однофазной системы на 120/240 В.

Неуравновешенный ток должен вернуться через нейтральный провод обратно к трансформатору. Но если эта нейтраль разомкнута, ток дисбаланса будет искать другие пути, чтобы вернуться к нейтральной ветви трансформатора.На главном сервисе нейтраль и земля подключаются через перемычку основного заземления. Если путь заземления имеет достаточно низкое сопротивление, он может оказаться удовлетворительным обратным путем, и ток дисбаланса будет проходить через основную перемычку заземления в заземляющий электрод. Поскольку нейтраль трансформатора заземлена электросетью, и поскольку основная перемычка соединяет нейтраль и заземляющий провод в рабочем состоянии, в соответствии с требованиями NEC, путь заземления обеспечивает полный возврат тока дисбаланса.

Часто первым ключом к поиску открытой нейтрали в вашей системе является измерение разности потенциалов при различных нагрузках в здании. При отсутствии нейтрального проводника (или обратного пути с высоким сопротивлением) ток дисбаланса не может вернуться обратно к источнику. Когда нейтраль разомкнута и обратного пути нет, вся система становится системой с последовательным напряжением 240 В. В случае разомкнутой нейтрали, когда путь заземления имеет высокое сопротивление, разомкнутая нейтраль становится очевидной как разность напряжений между фазами.В случае разомкнутой нейтрали с заземлением с низким сопротивлением разомкнутая нейтраль может никогда не быть обнаружена. Токи могут продолжать идти по этому пути в течение многих лет, пока ничего не подозревающий человек не отключит цепь заземления, потенциально подвергая его опасности.

Как правило, во время проекта модернизации службы вы, вероятно, отключите старый провод заземляющего электрода и замените его новым проводом, размер которого соответствует обновленным требованиям и новым требованиям к допустимой нагрузке. Вы также можете отсоединить провод заземляющего электрода во время обычных ремонтных работ или технического обслуживания электрической системы.Именно на этом этапе рабочего процесса вы можете подвергнуться опасному или потенциально смертельному удару ( Рис. 1 на странице C14).

Путь наименьшего сопротивления. Все мы в электротехнической промышленности привыкли к фразе «ток проходит по пути наименьшего сопротивления». Но так ли это на самом деле? Некоторые люди приходят к выводу, что при наличии нескольких путей прохождения тока, ток только протекает по пути наименьшего сопротивления.Однако более точное описание тока, протекающего обратно к источнику, заключается в том, что большая часть тока проходит по пути наименьшего сопротивления, а меньший ток течет по путям с более высоким сопротивлением ( Рис. 2 на странице C16). При наличии нескольких обратных путей к источнику ток будет течь по всем путям, чтобы достичь пункта назначения, при этом большая часть тока протекает по пути наименьшего сопротивления.

Почти каждая электрическая система имеет несколько заземляющих электродов; заземляющие стержни, водопроводные трубы, строительная сталь и т. д., с заземляющим проводом электрода к каждому. Служба с несколькими проводниками заземляющего электрода, которые имеют более высокое сопротивление на одном из проводов и небольшой или нулевой измеряемый ток в нем, может все еще иметь значительный ток в других проводниках заземляющего электрода. Следовательно, измерение тока в проводе, идущем к заземляющему стержню, и подтверждение его безопасности не означает, что есть безопасный уровень тока в проводе, идущем к водопроводу.

Проблема вашего соседа теперь ваша проблема. Давайте посмотрим на другой пример. На этот раз вы работаете в здании или в доме, и вы уверены, что есть постоянный нейтралитет. Смотришь на проводников служебного входа — обрывов не видишь. Все в хорошем состоянии, включая нейтральный провод и все соединения нейтрали. Вы убеждены, что, поскольку не было жалоб на колебания напряжения или какие-либо другие признаки разомкнутой нейтрали, проблема с нейтралью в этом здании не существует.Вы даже доходите до измерения тока в нейтрали и убеждаете себя, что, поскольку в нейтральном проводе есть ток, не может быть открытой нейтрали. Это позволяет вам не бояться открыть проводники заземляющего электрода. Это безопасное предположение?

Даже если в здании, над которым вы работаете, может быть полностью непрерывная нейтраль обратно к трансформатору, в соседнем доме или в здании где-то поблизости может быть открытая нейтраль. Если здание, в котором вы работаете, и здание с разомкнутой нейтралью имеют между собой проводящий путь, ток может вернуться через этот путь.Металлическая водопроводная труба — хороший пример такого соединения. Ток может проходить «вверх» через заземляющий стержень или водопроводную трубу в здание, над которым вы работаете, из-за открытой нейтрали в соседнем здании. Рисунок 3 на странице C16 иллюстрирует это состояние. Металлическая водопроводная труба, обычная для зданий, имеет такое низкое сопротивление, что в здании с открытой нейтралью может не быть очевидным наличие проблемы. Ток выходит из здания с разомкнутой нейтралью по металлическим трубам и возвращается обратно через проводники заземляющих электродов в вашем здании.Любой заземленный токопроводящий путь между зданиями может служить обратным каналом для тока в здании с открытой нейтралью.

Заземленная коаксиальная оплетка в оболочке кабельного телевидения может также служить в качестве пути возврата тока дисбаланса нейтрали из здания с разомкнутой нейтралью ( Рис. 4 ). Системы кабельного телевидения должны быть заземлены при входе в помещения согласно ст. 680 NEC. Поскольку соединительные блоки кабельного телевидения обычно заземляются непосредственно на те же заземляющие электроды, которые использует электрическая служба (или у них есть свой собственный отдельный заземляющий электрод, и этот электрод соединяется с заземляющим электродом электрической системы), это может стать обратным путем.Однако такая ситуация встречается довольно редко, поскольку обратный ток приводит к пережиганию коаксиального кабеля). Тем не менее, он все еще может существовать и создавать опасность.

Ток идет или уходит? Итак, теперь вы убедились, что в проводнике заземляющего электрода может протекать ток. В следующий раз, когда вы будете на работе, измерьте ток в заземляющем электрическом проводе с помощью амперметра, прежде чем размыкать это соединение. Если вы измеряете ток, как узнать, происходит ли это из-за того, что ток идет «вниз» в землю в этом здании или ток проходит через провод заземляющего электрода в вашем здании и возвращается обратно к источнику через нейтраль?

К сожалению, установка амперметра на проводник только докажет, что в проводнике течет ток.Он не сообщает вам направление этого течения. Вы должны использовать закон Кирхгофа, чтобы определить направление тока. Закон Кирхгофа гласит, что все токи, входящие в соединение, равны токам, выходящим из соединения. Проще говоря, все токи должны уравновешиваться. Давайте рассмотрим пару примеров для пояснения.

Пример № 1. Вы работаете с однофазной сетью на 120/240 В. Вы измеряете 11А в черном проводе на главной сервисной панели. Вы измеряете 5А в красном проводе на главной сервисной панели.В однофазной сети ток нейтрали — это разница между двумя ножками трансформатора, которая в данном случае составляет 6 А. Следовательно, если вы измеряете 6 А в проводе заземляющего электрода и 0 А в нейтральном служебном входном проводе, вы можете быть относительно уверены, что нейтраль разомкнута, и ваше здание сбрасывает ток в альтернативный обратный путь (то есть в заземляющий электрод).

Пример № 2. Вы работаете с однофазной сетью на 120/240 В. Вы измеряете 11А в черном проводе на главной сервисной панели.Вы измеряете 5А в красном проводе на главной сервисной панели. Как и в первом примере, ток нейтрали будет разницей между двумя ножками трансформатора, которая составляет 6А. Однако на этот раз вы измеряете 8А в проводе заземляющего электрода. Как это может быть? Может ли система, над которой вы работаете, сбрасывать в землю больше тока, чем ток дисбаланса системы? Есть ли дополнительный фантомный ток 2А? Когда вы измеряете ток в нейтрали, вы обнаруживаете 14 А.Теперь вы действительно запутались. Применяя закон Кирхгофа к схеме, вы быстро понимаете, что 6А дисбаланса тока от системы, над которой вы работаете, объединяются с 8А, поступающим в эту систему откуда-то еще.

Заключительные мысли. Нейтральный ток вернется к своему источнику любым возможным способом. Этот обратный путь может проходить через проводник или соединение, которое вам может показаться маловероятным, например провод заземляющего электрода.

Поскольку электрические сети в некоторых районах страны устарели — и вероятность наличия открытой нейтрали более вероятна, а также в районах с высокой плотностью населения, где может существовать хотя бы одна открытая нейтраль, — токи нейтрали ищут пути возврата через то, что можно рассматривать нетрадиционные средства становятся более вероятными.В любом и во всех случаях опасность поражения электрическим током может существовать со всеми электрическими проводниками, включая проводники заземляющего электрода.

Осолинец — частный инженер-консультант из Уоррена, штат Нью-Джерси. Он имеет лицензию профессионального инженера и подрядчика по электрике в штате Нью-Джерси.

На что следует обратить внимание

  • Никогда не предполагайте, что провод заземляющего электрода «мертв», иначе это может быть так.

  • Отсутствие тока в одном из проводов заземляющего электрода не означает, что где-то в системе отсутствует ток заземляющего электрода.Обработайте все точки подключения заземляющих электродов индивидуально.

  • Всегда предполагайте, что провод заземляющего электрода «горячий», и обращайтесь с ним как с таковым, пока не будет доказано обратное.

  • Даже если система, над которой вы работаете, может работать правильно и иметь хорошую нейтраль, опасное состояние все же может существовать, если в соседнем здании есть открытая нейтраль.

  • Даже если главный автоматический выключатель в здании, в котором вы работаете, разомкнут, до тех пор, пока нейтраль обеспечивает путь для этого несбалансированного тока, ток может течь вверх через заземляющие электроды и обратно через нейтраль.

  • В систему, над которой вы работаете, может поступать ток из локальной неисправной системы.

  • Нейтраль в здании, над которым вы работаете, рассчитана на собственную службу, а не на дополнительный ток от другой службы. Если в соседнем здании есть обрыв или неисправность нейтрали, это может повлиять на систему, над которой вы работаете.

Проводники заземляющих электродов в здании

Заземляющие электроды необходимо устанавливать и подключать к электросетям, а также к некоторым фидерам или ответвленным цепям в отдельных зданиях, удаленных от службы.Разрешается ли установка заземляющего электрода внутри здания, и если да, то какова допустимая длина заземляющего электрода при его размещении внутри здания?

Раздел 250.4 Национального электротехнического кодекса (NEC) 2002 устанавливает требования к характеристикам заземления и соединения как заземленных, так и незаземленных электрических систем. Остальная часть статьи 250 обеспечивает предписывающие методы или, другими словами, фактические методы, необходимые для заземления и соединения электрической системы.

Чтобы понять проблему установки проводника заземляющего электрода внутри здания, необходимо сначала понять назначение и функции заземляющего электрода и проводника заземляющего электрода. Заземляющий электрод должен быть подключен к земле и к электрическому оборудованию таким образом, чтобы обеспечить нулевую разность потенциалов между землей и электрическим оборудованием. Эта нулевая разность потенциалов поможет стабилизировать напряжение в электрической системе.Провод заземляющего электрода соединяет заземляющий электрод с электрической системой.

Система заземляющих электродов не только используется для стабилизации напряжения в электрической системе, но и дополнительно используется для ограничения напряжения, вызываемого молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями высокого напряжения. Если молния попадает в электрическое оборудование внутри или на здании или затрагивает распределительные линии коммунальной компании в непосредственной близости от электрической системы в помещении, подключение к заземляющей пластине обеспечит путь к земле для рассеивания тока скачка напряжения в линии и ссылка на землю для высокого напряжения.Обеспечивая нулевую точку отсчета для электрической системы на плоскость земли, окружающей систему будет ограничивать пик высокого напряжения, обеспечивая все, что в непосредственной близости от оборудования будет тем же потенциал. Система заземляющих электродов поможет рассеять высокое напряжение и связанный с ним ток от удара молнии.

В тех случаях, когда электрические провода воздушной компании прокладываются от полюса к полюсу, проводники высокого напряжения обычно устанавливаются наверху полюсов, а проводники более низкого напряжения устанавливаются под линиями высокого напряжения.Эти различные системы напряжения обычно расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы предотвратить случайное прикосновение к двум проводникам системы. Когда ветер, ветки деревьев или другие факторы вызывают соединение между двумя разными системами напряжения, могут возникать скачки напряжения в сети, что может привести к повреждению электрического оборудования и электрической системы. Обеспечивая нулевую точку отсчета при подключении электрической системы к устойчивой плоскости земли поможешь смягчить повреждение электрической системы от этих скачков напряжения в сети.

Плоскость заземления, окружающая электрическое оборудование, может быть насыщена электрическим током из-за долговечности скачков, ударов молнии или непреднамеренного контакта с линиями более высокого напряжения в этой области, что приводит к тому, что паразитный ток находит альтернативный путь к земле. Если установлены эти пути переменного тока, может возникнуть сильная дуга с потенциалом возгорания, если горючие материалы находятся в непосредственной близости от компонентов, вызывающих дугу. К счастью, большинство ударов молнии, скачков напряжения и непреднамеренного контакта с системами более высокого напряжения длятся очень короткие периоды времени.

Раздел 250.64 в 2002 NEC содержит требования к установке проводника заземляющего электрода с информацией о закреплении проводника заземляющего электрода на поверхности здания и подробностями по обеспечению физической защиты этого проводника. Заземляющий электрод должен быть установлен на одной непрерывной длине без стыков или стыков, если только он не стыкуется с помощью необратимого соединителя компрессионного типа, указанного для этой цели, или с помощью процесса экзотермической сварки.

Установив, что основная цель системы заземляющих электродов — обеспечить путь к земле для высоковольтных импульсных токов и ударов молнии, размещение проводника заземляющего электрода вне здания было бы разумным.Тем не менее, NEC не требует прокладки этого проводника за пределами здания.

Например, если электрод в бетонном корпусе был установлен на одной стороне здания, а обслуживание — на другой стороне, электрик может установить неизолированный провод заземляющего электрода вверх по стене здания, через чердак и вниз к сервисное оборудование на другой стороне.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *