Контур заземления
Заземляющее устройство - обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановок, конструкция состоит из вертикально заглубленных заземляющих стержней, соединенных между собой полосой или уголком. Действует как единственный электрический путь для рассеивания статического разряда (например, молнии) в землю. Когда этот путь выполнен не качественно или материалы из которых он выполнен разрушаются и коррозируют, статическому разряду некуда деться и это подвергает риску возникновения пожара и выходу из строя бытовых электроприборов.
Заземляющие стержни
Производители выпускают несколько видов заземлителей:
- оцинкованные стальные стержни;
- омедненные стальные стержни;
- заземлители из нержавеющей стали.
Стержни с медным покрытием имеют сердечник из высокоуглеродистой стали, что делает их прочными, для глубокой забивки с помощью перфоратора. На стальной сердечник нанесен слой никеля, а затем покрытие из меди, чтобы обеспечить защиту от коррозии и хорошего электрического контакта с грунтом.
В качестве альтернативы могут использоваться оцинкованные стальные заземляющие стержни, они более склонны к образованию коррозии на внешней оболочке что сокращает срок службы.
Стержни из нержавеющей стали оптимальны для изготовления контура заземления, отличаются практически не ограниченным сроком службы.
Расчет контура заземления
Установка и расположение заземляющих электродов зависит от типа почвы, а также от географических факторов и других особенностей местности.
Предпочтительные формы - Y и X (также известные как форма звезды). В местах с ограниченным пространством может потребоваться петля или Т-образная форма. В Т-образной форме два заземляющих электрода расположены вдоль стены здания, а третий электрод перпендикулярен им вдали от стены. Y-образная форма является наиболее экономичной. Чтобы получить еще более низкий импеданс, можно использовать X-образную форму. Форма петли - альтернатива, когда пространство ограничено.
Чтобы уменьшить рост потенциала земли, лучше сделать петлю вокруг главного разъема.
Практическое решение - сформировать звезду с 3 или 4 заземляющими электродами и подключить их все к центральной точке. Там же организовать заземляющий разъем и подключить токоотвод от молниеприемника и другое оборудование требующее заземление. Имеется в виду что лучше не использовать шлейфовое соединение.
Для нормальной работы молниезащиты требуется чтобы контур заземления имел минимальное значение удельного сопротивления, максимальным значением является 10 Ω
Удельное сопротивление почвы зависит от содержания в ней электролитов. Геологические различия и
сезонные колебания могут значительно менять сопротивление.
В частности, мерзлый грунт и сухой грунт являются очень плохими проводниками:
- В зависимости от региона требуется расположить заземляющие электроды достаточно глубоко, чтобы достичь не замерзшей влаги даже зимой. Это необходимо, если вам нужно низкое сопротивление заземления, по соображениям электробезопасности.
- В очень сухую почву добавляют химические вещества, улучшающие почву, также известные как составы для засыпки, вокруг заземляющего электрода, чтобы повысить уровень влажности, снизив сопротивление.
Удельное сопротивление почвы
| Тип почвы |
Удельное сопротивление Ωm |
Ориентировочный диапазон Ωm |
| Соленая вода |
2 |
0.1 … 10 |
| Глина |
40 |
8 … 70 |
| Пресная вода |
50 |
10 … 150 |
| Глино-песчаные грунты |
100 |
4 … 300 |
| Сланец, песчаник и т. д. |
120 |
10 … 1000 |
| Торф, суглинок и грязь |
150 |
2 … 250 |
| Песок |
2000 |
200 … 3000 |
| Гравий |
3000 |
40 … 10000 |
| Лёд |
100000 |
10000 … 100000 |
Измерения удельного сопротивления почвы в мерзлых грунтах не дают правильных результатов. Замеры следует производить в не замерзшем грунте.
Монтаж контура заземления
Длина и расстояние между заземляющими стержнями
Оптимальная длина вертикального заземляющего стержня составляет 3 м.
Минимальное расстояние между заземляющими стержнями по горизонтали в два раза превышает длину вертикального стержня: 6 м для 3-метровых штанг.
Более близкое расстояние означает потерю производительности контура заземления, потому что объемы почвы перекрываются, снижая эффективность.
Длина горизонтального заземляющего электрода обычно составляет 10… 30 м
В неглубокой или каменистой почве три горизонтальных заземляющих электрода по 10 м образуют хорошее заземление с низким сопротивлением. Если верхний слой почвы влажный и имеет низкое удельное сопротивление, можно использовать даже более короткие электроды, но желательно не короче 6 м каждый.
В однородной почве сопротивление заземления одиночного стержня длиной 3 м составляет примерно эквивалент 6 м горизонтального заземляющего электрода, заглубленного примерно на 0,6 м под землю.
Петля диаметром 6 м и три электрода длиной 6 м в горизонтальной звезде - это эквивалент трех штанг по 3 м, установленных с интервалом 7,5 м. На практике соединительные горизонтальные проводники стержней также заглублены, образуя меньшую звезду, так что они тоже снижают сопротивление и импеданс.
Длина подземных проводников может быть увеличена до нескольких десятков метров. В очень плохой почве длина может потребоваться около 50 м на проводник, но химическая обработка почвы более рентабельна.
Представленная здесь информация описывает общие принципы работы заземления. Для правильной работы электроустановки необходимо выполнять индивидуальные расчеты или проект с учетом всех характеристик местности, грунта, требований и условий конкретного объекта.
