Искусственный заземлитель¶
Искусственный заземлитель — это заземлитель, состоящий из одного или нескольких электродов, преднамеренно заглублённых в землю и соединённых между собой для создания электрического контакта с грунтом. В отличие от естественных заземлителей (подземных металлических конструкций, трубопроводов, железобетонных фундаментов), искусственные заземлители изготавливаются из стальных, медных или комбинированных элементов и устанавливаются по проекту. Они применяются для защиты людей от поражения электрическим током, защиты электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений, а также для обеспечения нормальной работы электроустановок.
¶Назначение
Основные функции искусственного заземлителя:
- отвод в землю аварийных токов при замыкании на землю и пробое изоляции;
- снижение потенциала земли вокруг электроустановки (выравнивание потенциалов);
- защита от косвенного и прямого прикосновения к токоведущим частям;
- отвод грозовых разрядов от молниезащиты;
- создание рабочего заземления для нормальной работы аппаратуры и измерительных приборов.
¶Классификация
По назначению различают:
| Тип | Назначение |
|---|---|
| Рабочее заземление | Обеспечение работы электроустановки (нейтрали трансформатора, корпуса оборудования) |
| Защитное заземление | Защита людей при замыкании на корпус |
| Молниезащитное заземление | Отвод тока молнии в землю |
| Совмещённое | Совмещение нескольких функций |
По конструкции искусственные заземлители подразделяются на:
- Стержневые — вертикальные электроды из стальных уголков, труб или круглой стали, забиваемые или вбиваемые в грунт;
- Ленточные (полосовые) — горизонтальные полосы из стали, прокладываемые в траншее на глубине 0,5–1 м;
- Кольцевые — замкнутые контуры из полосовой стали вокруг здания или сооружения;
- Модульные (штыревые) — сборные электроды из оцинкованной или нержавеющей стали, вворачиваемые в грунт с помощью ударно-вращательного инструмента;
- Опускные — электроды, опускаемые в пробурённые скважины;
- Глубинные — заглубляемые на 6–20 м и более для получения малого сопротивления.
¶Материалы и размеры
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и стандарту ГОСТ Р 50571.5.54, вертикальные электроды изготавливают из:
- стальных полос сечением не менее 100 мм² (толщина не менее 4 мм);
- стальных круглых стержней диаметром не менее 16 мм;
- стальных труб с толщиной стенки не менее 3,5 мм.
Длина вертикальных электродов обычно составляет 2,5–3 м, что позволяет достичь влажных слоёв грунта. Горизонтальные соединители выполняются из полосовой стали сечением не менее 48–100 мм². Медные электроды (диаметр не менее 12–16 мм) применяют для долговечных контуров и в агрессивных грунтах.
¶Сопротивление заземлителя
Ключевой характеристикой является сопротивление растеканию тока. Нормируемые значения:
- для рабочего заземления нейтрали ВН — не более 0,5 Ом (для подстанций 110 кВ и выше);
- для защитного заземления в электроустановках до 1 кВ — не более 4, 10 или 15 Ом в зависимости от удельного сопротивления грунта и напряжения сети;
- для молниезащиты — не более 10 Ом (для I класса — 10 Ом, для II–III классов — 30 Ом).
Сопротивление зависит от удельного сопротивления грунта, влажности, температуры, глубины заложения и площади контакта электродов с землёй. В сухих песчаных грунтах для достижения нормируемого значения применяют удлинение горизонтальных полос, добавление вертикальных электродов или использование глубинных заземлителей.
¶Устройство контура
Типовой контур включает:
- Вертикальные электроды, заглублённые по периметру или вдоль линии.
- Горизонтальные соединители из полосовой стали, сваренные с электродами.
- Шину заземления (медную или стальную), идущую к распределительному устройству.
- Соединение с заземляющим устройством электроустановки.
Соединения элементов выполняют сваркой (длина шва не менее 100 мм) или болтовыми соединениями через болт с двумя гайками и шайбой. Места сварки защищают от коррозии битумной мастикой.
¶Монтаж и обслуживание
Монтаж начинают с разработки проекта, включающего расчёт сопротивления и план расположения электродов. Вертикальные электроды забивают кувалдой, вдавливают или вворачивают; горизонтальные полосы прокладывают в траншее глубиной 0,5–1 м. После монтажа измеряют сопротивление омметром или комплектом для измерения сопротивления заземлителя.
Периодичность осмотра и измерений:
- в электроустановках до 1 кВ — не реже одного раза в три года;
- в электроустановках выше 1 кВ — ежегодно;
- после грозы, паводка или земляных работ рядом с контуром.
¶Применение
Искусственные заземлители применяются на подстанциях и электростанциях, у промышленных предприятий, в жилых зданиях с системой TN-S или TN-C-S, у молниезащиты зданий и сооружений, на мачтах связи и ЛЭП, в сельской распределительной сети (заземление нейтрали трансформатора). В системах IT и TN они обеспечивают безопасность при длительной работе с первичным замыканием на землю.
Источники:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
- ГОСТ Р 50571.5.54 — Электроустановки низковольтные. Заземляющие устройства и системы защиты от поражения электрическим током
- ГОСТ 9.269 — Защита от коррозии. Заземлители и соединительные проводники
- РД 34.21.122-87 — Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений
- Электротехнический справочник, раздел «Заземляющие устройства»