Контур заземления и его устройство¶

Контур заземления — это совокупность соединённых между собой заземлителей (вертикальных электродов, погружённых в грунт) и проводников, обеспечивающая растекание электрического тока в земле и защиту людей и оборудования от поражения током и от перенапряжений. Является составной частью системы заземления зданий, промышленных установок, электростанций и линий связи.

¶Назначение

Основная функция контура — создание пути с малым сопротивлением для отвода тока в грунт. Применяется для:

• защиты людей от поражения электрическим током при пробое изоляции на корпус оборудования;
• отвода токов молнии через молниеприёмники и токоотводы;
• обеспечения работы защитных устройств (автоматических выключателей, УЗО) за счёт быстрого срабатывания при коротком замыкании;
• выравнивания потенциалов на территории объекта;
• создания «земли» для измерительных и слаботочных систем, антенно-мачтовых сооружений.

¶Устройство и составные элементы

Типовой контур включает:

• Заземлители — металлические электроды, контактирующие с грунтом. Бывают вертикальными (штыри, уголки, трубы) и горизонтальными (полосы, провода, уложенные в траншее).
• Заземляющие проводники — соединяют электроды между собой и с защищаемым оборудованием.
• Магистраль заземления — общий проводник, к которому подключаются отдельные заземлители и потребители.

Материалами служат сталь, оцинкованная сталь, медь и её сплавы. Медь дороже, но устойчивее к коррозии и допускает меньшие сечения.

¶Классификация

По расположению электродов относительно поверхности:

По конфигурации различают контуры в виде треугольника, прямоугольника, линии, кольца вокруг здания. Наиболее распространён треугольный контур из трёх вертикальных электродов, обваренных полосой.

По назначению выделяют защитное, рабочее и молниезащитное заземление; часто их объединяют в один контур.

¶Нормируемые параметры

Ключевой показатель — сопротивление растеканию тока, измеряемое в омах. Нормы зависят от назначения и напряжения сети:

• для электроустановок до 1000 В в сети с глухозаземлённой нейтралью — обычно не более 4 Ом, для источников малой мощности — до 10 Ом;
• для электроустановок выше 1000 В — как правило, не более 0,5 Ом;
• для молниезащиты — в пределах 10–30 Ом в зависимости от категории объекта.

Сопротивление зависит от удельного сопротивления грунта, размеров и числа электродов, глубины погружения, влажности и сезонных изменений. Глинистые и торфяные грунты проводят ток лучше песчаных и скальных.

¶Расчёт и монтаж

Расчёт ведут по удельному сопротивлению грунта, заданному сопротивлению контура и геометрии электродов, определяя их необходимое число. Монтаж включает:

1. Разметку и рытьё траншеи глубиной 0,5–0,8 м.
2. Забивку вертикальных электродов (винтовых, уголковых или трубчатых).
3. Соединение электродов полосой сваркой или болтовыми зажимами.
4. Прокладку проводника к вводному устройству и подключение к главной заземляющей шине.
5. Измерение сопротивления и оформление протокола.

Для снижения сопротивления в грунт иногда вносят солевые смеси или применяют электролитические заземлители, однако такие решения требуют контроля экологической безопасности.

¶Измерения и контроль

Сопротивление измеряют приборами — измерителями заземления по методу «амперметр-вольтметр» или трёх- и четырёхпроводной схеме. Проверку проводят при вводе в эксплуатацию, после ремонта и периодически (обычно не реже одного раза в год для ответственных объектов). Дополнительно контролируют целостность соединений и отсутствие коррозии.

¶Особенности в России

В России требования к заземлению устанавливают Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и ряд ГОСТов и сводов правил. Для жилых и общественных зданий применяют системы заземления TN-S, TN-C-S, TT, для частных домов часто используют модульно-штыревое заземление. В северных районах с многолетнемёрзлыми грунтами и высоким удельным сопротивлением применяют глубинные электроды и специальные токопроводящие смеси.

¶Типичные ошибки

• Использование одного штыря без расчёта — сопротивление оказывается выше нормы.
• Присоединение к металлическим трубам водопровода или отопления вместо отдельного контура.
• Плохой контакт в сварных и болтовых соединениях.
• Отсутствие периодических измерений и контроля коррозии.
• Прокладка проводников без защиты от механических повреждений.

¶Значение

Контур заземления — обязательный элемент безопасной эксплуатации электроустановок. Его корректное проектирование и обслуживание снижают риск электротравм, защищают технику от импульсных перенапряжений и обеспечивают устойчивую работу систем связи и автоматики.

Источники: Правила устройства электроустановок (ПУЭ); ГОСТ 12.1.030-81; своды правил по молниезащите; техническая литература по электромонтажным работам.