Заземлитель — элемент системы заземления¶

Заземлитель — это совокупность проводящих элементов, находящихся в непосредственном контакте с землёй и обеспечивающих электрическое соединение с ней. Заземлитель является основной частью системы заземления и служит для отвода токов утечки, короткого замыкания и атмосферных разрядов в грунт, а также для поддержания потенциала оборудования на безопасном уровне.

¶Назначение

Заземлитель выполняет несколько функций:

• Защита людей от поражения электрическим током при пробое изоляции на корпус оборудования.
• Защита оборудования от повреждений при коротких замыканиях и атмосферных перенапряжениях.
• Стабилизация потенциала электроустановки относительно земли.
• Отвод молниевых токов в грунт (при использовании в составе молниезащиты).

¶Классификация

Заземлители подразделяются по нескольким признакам.

¶По способу изготовления

• Естественные — металлические конструкции, находящиеся в контакте с землёй: фундаменты зданий, подземные металлические трубопроводы, обсадные трубы скважин, железнодорожные пути. Используются, если их электрическое сопротивление удовлетворяет требованиям норм.
• Искусственные — специально изготовленные и смонтированные конструкции: вертикальные стержни, горизонтальные полосы, плоские электроды, заземлители глубокого заложения.

¶По конструкции

• Стержневые (штыревые) — стальные стержни длиной 1,5–3 м, забиваемые в грунт. Наиболее распространённый тип для бытовых и промышленных объектов.
• Ленточные (полосовые) — горизонтальные полосы или уголки, уложенные в траншею на глубине 0,5–0,8 м.
• Площадочные — плоские металлические листы, размещаемые в земле.
• Конструкции глубокого заложения — электроды, опускаемые в скважины глубиной до 20–40 м для достижения слоёв грунта с низким удельным сопротивлением.

¶По назначению

• Рабочие (функциональные) — обеспечивают нормальную работу электрооборудования.
• Защитные — служат для защиты людей и оборудования.
• Молниезащитные — принимают и отводят токи молнии.

¶Материалы

Для изготовления заземлителей применяют:

• Сталь — наиболее распространённый материал; для вертикальных электродов используют стержни диаметром 12–20 мм, для горизонтальных — полосы сечением 40×4 мм или уголки 50×5 мм.
• Медь — применяется для электродов глубокого заложения и в агрессивных грунтах; обеспечивает более долгий срок службы.
• Оцинкованная сталь — используется для увеличения коррозионной стойкости.

Согласно требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок), минимальные размеры стальных заземлителей составляют: для вертикальных — диаметр 16 мм или уголок с полками 50 мм при толщине 4 мм, для горизонтальных — полоса 100 мм² или труба диаметром 20 мм.

¶Удельное сопротивление грунта

Электрическое сопротивление заземлителя определяется прежде всего удельным сопротивлением грунта, которое существенно варьируется:

Значение сопротивления заземлителя для электроустановок напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, как правило, не должно превышать 4 Ом, для повторного заземления — 10 Ом. В электроустановках выше 1 кВ нормируется сопротивление заземлителя и удельное сопротивление грунта.

¶Устройство и монтаж

Типовой заземлитель представляет собой замкнутый контур из вертикальных электродов, соединённых горизонтальными проводниками (шины). Вертикальные стержни забиваются в грунт на глубину, превышающую глубину промерзания, горизонтальные соединители укладываются в траншею на глубине 0,5–0,8 м. Соединения выполняются сваркой; болтовые соединения допускаются только в точках, доступных для осмотра.

Глубина заложения горизонтальных частей и длина вертикальных электродов подбираются так, чтобы суммарное сопротивление контура соответствовало нормативным значениям.

¶Измерение сопротивления

Контроль состояния заземлителя осуществляется измерением его электрического сопротивления. Применяют:

• Вольтметро-амперметрный метод — с использованием вспомогательных электродов.
• Метод компенсации (измерительным прибором типа МС-08) — наиболее распространённый в России способ.
• Метод падения напряжения — с использованием токовых и потенциальных штырей.

Измерения проводят не реже одного раза в три года, а также после ремонтных работ и при подозрении на повреждение заземлителя.

¶Коррозия

Основной фактор, ограничивающий срок службы заземлителя, — коррозия металла в грунте. Различают:

• Электрохимическую коррозию — возникает при контакте разных металлов в электролите (грунтовой влаге).
• Химическую коррозию — вызвана агрессивными компонентами грунта (соли, кислоты).
• Биологическую коррозию — обусловлена деятельностью микроорганизмов.

Для защиты от коррозии применяют антикоррозийные покрытия, увеличивают сечение электродов, используют медь и её сплавы.

Источники:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
• ГОСТ Р 50571.5.54-2013 «Заземляющие устройства и защитные проводники»
• РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»
• «Электротехнический справочник», раздел «Заземляющие устройства»