Чтобы контур заземления эффективно выполнял свои функции, необходимо использование норм, которые приведены в «Правилах устройства электроустановок». Они утверждены Министерством энергетики России, приказом от 08. 07. 2002 г. Сейчас действительной является седьмая редакция. Но перед реализацией конкретного проекта необходимо уточнить новейшие изменения. Так как далее в статье есть ссылки на этот документ, будут применяться следующие сокращения: «ПУЭ», или «Правила».
Для чего выполнять требования
Может показаться, что неукоснительное соблюдение Правил избыточно, необходимо только для прохождения официальных проверок, ввода в действие объекта недвижимости. Конечно, это не так.
Нормативы созданы на основе научных знаний и практического опыта. В ПУЭ есть следующие сведения:
- Формулы для расчетов отдельных параметров защитной системы.
- Таблицы с коэффициентами, которые помогают учесть электротехнические характеристики разных проводников.
- Порядок проведения испытаний и проверок.
- Специализированные организационные мероприятия.
Применение на практике этих нормативов позволит предотвратить поражение электрическим током людей и животных. Создание контура должно быть безупречным, в точном соответствии с Правилами. Это снизит вероятность возгораний при авариях, поможет исключить развитие негативных процессов, способных нанести ущерб имуществу.
В данной статье рассматриваются вопросы защиты частного дома. Таким образом, будут изучаться те разделы ПУЭ, которые относятся к работе с напряжением до 1 000 V.
Составные части системы
Ключевым параметром данной системы является сопротивление заземления. Сопротивление заземления должно быть настолько малым, чтобы именно по такому пути шел ток при возникновении аварийной ситуации. Это обеспечит защиту при случайном прикосновении человека к поверхности, на которую подано напряжение.
Для получения необходимого результата шасси и корпуса бытовых устройств дома соединяют с главной шиной заземляющего устройства, создается внутренний контур. К нему же подключают металлические элементы конструкции здания, трубы водопровода. Подробно состав такой системы выравнивания потенциалов описан в ПУЭ (п.1.7.82). Снаружи строения устанавливается другая часть защиты, внешний контур. Его также подключают к главной шине. Для оснащения частного дома можно использовать разные схемы. Но проще всего заглубить в землю металлические стержни.
В следующем списке приведены отдельные компоненты системы и требования к ним:
- Провода, которыми подсоединяются утюги, стиральные машины и другие конечные потребители. Они находятся внутри сетевого кабеля, поэтому необходимо только наличие соответствующей линии заземления, подключенной к розетке. В некоторых ситуациях, при установке варочных панелей, духовых шкафов, иного встроенного в мебель оборудования, требуется подсоединение корпусов отдельным проводом.
- В качестве общей шины можно использовать не только специальный провод, но и «естественные» проводники такие, как металлические каркасы зданий. Исключения и точные правила будут рассмотрены ниже. Здесь же надо отметить, что этот участок прохождения тока надо создавать так, чтобы предотвратить механические повреждения в процессе эксплуатации.
- Наружный контур частного дома создают из металлических элементов без изоляции. Это увеличивает вероятность разрушения процессом коррозии. Для снижения этого негативного воздействия используют цветные металлы. Места сварных соединений стальных деталей покрывают битумными смесями и другими составами аналогичного назначения.
- Реальное сопротивление заземляющего устройства такого типа будет зависеть от характеристик грунта. Глина и сланцы хорошо удерживают влагу, а песок – плохо. В каменистых грунтах сопротивление слишком велико, поэтому понадобится искать другое место для установки, или погружать заземлитель еще глубже. В особо засушливые периоды, чтобы сохранить функциональность устройства рекомендуется регулярный полив почвы.
Проводники системы заземления
Частью внутреннего контура являются изолированные провода. Их оболочки делают цветными (чередующиеся зеленые и желтые продольные полосы). Такое решение уменьшает ошибочные действия при выполнении монтажных операций. Подробно требования изложены в разделе «Защитные проводники» Правил, начиная с раздела 1.7.121.
В частности, там приведена методика простого расчета допустимой площади изолированного проводника в сечении (без поверхностного слоя). Если фазный провод меньше, или не превышает 16 мм2, то выбирают равные диаметры. При увеличении размеров применяют иные пропорции.
Для точных расчетов используется формула из пункта 1.7.126 ПУЭ:
/k , где:
- S – сечение проводника заземления в мм2;
- I – ток, проходящий по нему при коротком замыкании;
- t – это время в секундах, за которое автомат разорвет цепь питания;
- k – специальный комплексный коэффициент.
Величина тока должна быть достаточной для срабатывания автомата за время, не превышающее пяти секунд. Чтобы система была рассчитана с определенным запасом, выбирают ближайшее большее по типоразмеру изделие. Специальный коэффициент берут из таблиц 1.7.6., 1.7.7., 1.7.8. и 1.7.9. Правил.
Если планируется использовать многожильный алюминиевый кабель, в котором один из проводников – защитный, то применяют следующие коэффициенты с учетом разных изоляционных оболочек.
Таблица коэффициентов с учетом типа изоляционных оболочек
| Темп. нач., °C | Темп. кон., °C | Комплексный коэффициент k | |
|---|---|---|---|
| ПВХ | 70 | 160 | 76 |
| Резина (бутиловая) | 85 | 220 | 89 |
| Сшитый полиэтилен | 90 | 250 | 94 |
При использовании такого варианта обеспечивается непрерывность цепи, предпринимаются дополнительные меры для защиты от механических воздействий. Учитываются особенности конкретного строения, структурные деформации, которые возникают в процессе усадки.
Не разрешается использовать:
- Части трубопроводных систем газоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения.
- Трубы водоснабжения из металла, если они соединяются с применением прокладок, изготовленных из полимеров, иных диэлектрических материалов.
- Стальные струны, использующиеся для крепления светильников, гофрированные оболочки, иные недостаточно прочные проводники, либо изделия, находящиеся под относительно большой для их параметров загрузкой.
Если используется отдельный медный проводник, не входящий в состав кабеля цепи питания, или он находится не в общей изоляционной, защитной оболочке с фазными проводами, допустимо следующее минимальное сечение в мм2:
- при дополнительной защите от механических воздействий – 2,5;
- в случае отсутствия таких предохранительных средств – 4.
Алюминий менее прочен по сравнению с медью. Поэтому сечение проводника из такого металла (вариант – отдельная прокладка) должно быть равно, или более следующей нормы: 16 мм2.
Какое должно быть сечение проводников внешнего контура заземления дома можно посмотреть в таблице ниже.
Сечение проводников внешнего контура заземления
| Материал проводника | Площадь сечения в мм2 |
|---|---|
| Медь | 10 |
| Алюминий | 16 |
| Сталь | 75 |
При проходе через внешнюю толстую стену дома проще просверлить тонкое отверстие. Его изнутри можно укрепить трубкой подходящих размеров. Медный провод не сложно будет согнуть под углом для присоединения к стальной шине внешнего контура.
Допустимое сопротивление заземляющего устройства определено в п. 1.7.101 ПУЭ. Сводные нормы приведены в таблице ниже.
Нормы допустимого сопротивления заземляющего устройства
| При подсоединении заземлителя к нейтрали генератора, или другого источника | |||
|---|---|---|---|
| Сопротивление заземляющего устройства, Ом | 2 | 4 | 8 |
| Напряжения (V) в сети однофазного тока | 380 | 220 | 127 |
| Напряжения (V) в сети трехфазного тока | 660 | 380 | 220 |
| На близком расстоянии от заземлителя до источника тока | |||
| Сопротивление заземляющего устройства, Ом | 15 | 30 | 60 |
| Напряжения (V) в сети однофазного тока | 380 | 220 | 127 |
| Напряжения (V) в сети трехфазного тока | 660 | 380 | 220 |
За городом для подключения дома часто используют воздушные линии электропередачи. Поэтому уместно упомянуть нормы ПУЭ, относящиеся к соответствующей ситуации. Если проводник одновременно выполняет функции защитного и нулевого (PEN-типа), то на концах таких линий, участках подключения потребителей устанавливают устройство повторного заземления. Как правило, такие действия обязана выполнить энергетическая компания, но хозяину дома следует сделать соответствующую проверку. В качестве заземлителя используют металлические части опор, заглубленные в грунт.
При выборе комплектующих элементов личного внешнего контура, который будет установлен в земле, используют следующие нормы ПУЭ.
Параметры комплектующих элементов внешнего контура заземления по нормам ПУЭ
| Профиль изделия в сечении |
Круглый (для вертикальных элементов системы заземления) |
Круглый (для горизонтальных элементов системы заземления) |
Прямоугольный | Угловой | Коль- цевой (труб- ный) |
|---|---|---|---|---|---|
| Сталь черная | |||||
| Диаметр, мм | 16 | 10 | 32 | ||
| Площадь сечения в поперечнике, мм2 | 100 | 100 | |||
| Толщина стенки, мм | 4 | 4 | 3,5 | ||
| Сталь оцинкованная | |||||
| Диаметр, мм | 12 | 10 | 25 | ||
| Площадь сечения в поперечнике, мм2 | 75 | ||||
| Толщина стенки, мм | 3 | 2 | |||
| Медь | |||||
| Диаметр, мм | 12 | 20 | |||
| Площадь сечения в поперечнике, мм2 | 50 | ||||
| Толщина стенки, мм | 2 | 2 | |||
Если повышен риск повреждения горизонтальных участков окислительными процессами, применяют следующие решения:
- Увеличивают площадь сечения проводников выше нормы, указанной в ПУЭ.
- Применяют изделия с гальваническим поверхностным слоем, либо изготовленные из меди.
Траншеи с горизонтальными заземлителями засыпают грунтом с однородной структурой, без мусора. Повысить сопротивление способно чрезмерное осушение грунта, поэтому в летние периоды, когда долго нет дождей, специально поливают соответствующие участки.
Какое должно быть сопротивление
Прочность металлических проводников, их электрическое сопротивление определить несложно. Если должно быть определенное сопротивление по ПУЭ, то соблюдение правил не будет чрезмерно сложным. Так, например, для заземления опор воздушных линий установлен максимально допустимый норматив 10 Ом, если эквивалентное сопротивление грунта не превышает 100 Ом*м (Таблица 2.5.19.). Целостность сварных соединений обеспечивают дополнительной защитой антикоррозийным слоем. При риске разрыва в процессе сдвижек почвы, или деформации строения, соответствующий участок делают из гибкого кабеля.
Но гораздо больше проблем возникает с землей. В этой неоднородной среде, подверженной самым разным внешним воздействиям, одинаковая величина проводимости в течение длительного времени невозможна. Именно поэтому в ПУЭ отдельный раздел посвящен устройствам заземления, которые устанавливаются в почвах с большим удельным сопротивлением (нормы по пунктам 1.7.105. – 1.7.108.).
Ниже перечислены основные рекомендации для таких случаев:
- Используются металлические элементы (заземлители вертикального типа) увеличенной длины. В частности, допустимо подсоединение к трубам, установленным в артезианские скважины.
- Заземлители переносят на большое расстояние от дома (не более 2000 м), туда, где сопротивление почвы (Ом) меньше.
- В скальных и других «сложных» породах прокладывают траншеи, в которые засыпают глину или другой подходящий грунт. Туда, в свою очередь, устанавливают элементы системы заземления горизонтального типа.
Если удельное сопротивление грунта превышает 500 Ом на м, а создание заземлителя сопряжено с чрезмерными затратами, разрешено превышение нормы заземляющих устройств не более чем в 10 раз. Используется следующая формула для вычисления. Точное значение должно быть: R * 0,002. Здесь величина R – это удельное эквивалентное сопротивление грунта, в Ом на м.
Внутренний и внешний контур
Как правило, главную шину внутри здания устанавливают внутри устройства ввода. Ее допустимо изготавливать только из стали или из меди. Применение алюминия в данном случае не разрешено. Предпринимают меры, предотвращающие свободный доступ к ней посторонних людей. Шина размещается в запирающемся шкафчике, или в отдельном помещении.
К ней подключают:
- металлические элементы конструкции здания;
- проводник внешнего контура заземления;
- проводники РE и PEN типов;
- металлические трубопроводы и проводящие части систем водоснабжения, кондиционирования и вентиляции.
Внешний контур дома создают, учитывая перечисленные выше нормы ПУЭ по отдельным частям системы. Это позволит получить необходимое минимальное сопротивление системы заземления (Ом), которое достаточно для надежной защиты. Для повторного заземления рекомендуется использовать заземлители естественного типа.
Ниже приведены некоторые важные особенности стандартного заземлителя частного дома:
- Основную часть, вертикальные элементы, устанавливают на небольшом удалении от дома, с учетом параметров грунтов.
- К ним прокладывают траншею глубиной до 0,8 м и не менее 0,4 м шириной, в которой устанавливаются горизонтальные участки цепи. Точной нормы нет, но размеры траншеи должны быть достаточными для беспрепятственного монтажа элементов.
- Вертикальные заземлители длиной до 3 м устанавливают в углах равностороннего (по 3 м) треугольника. Эти размеры приведены в качестве примера. Точных нормативов по длине нет. Есть нормы только по максимально допустимому сопротивлению защитной системы.
- Чтобы проще было забивать их в грунт, концы заостряют.
- К выступающим частям сварным соединением крепят полосы.
- Траншеи засыпают равномерным по структуре грунтом, не содержащим щебня.
elquanta.ru
Обзор методик
Метод амперметра-вольтметра
Для проведения измерительных работ необходимо искусственно собрать электрическую цепь, в которой ток течет через испытуемый заземлитель и токовый электрод (его еще называют вспомогательным). Также в этой схеме задействуется потенциальный электрод, назначение которого – замер падения напряжения во время протекания электрического тока по заземлителю. Потенциальный электрод нужно расположить одинаково далеко от токового электрода и испытуемого заземлителя, в зоне с нулевым потенциалом.
Чтобы измерить сопротивление методом амперметра-вольтметра необходимо воспользоваться законом Ома. Итак, по формуле R=U/I находим сопротивление контура заземления. Такой метод хорошо подходит для измерений в частном доме. Чтобы получить нужный измерительный ток можно воспользоваться сварочным трансформатором. Также подойдут и другие виды трансформаторов, вторичная обмотка которых электрически не связана с первичной.
Использование специальных приборов
Сразу отметим, что даже для измерений в домашних условиях многофункциональный мультиметр не сильно подойдет. Чтобы измерить сопротивление контура заземления своими руками используются аналоговые приборы:
- МС-08;
- М-416;
- ИСЗ-2016;
- Ф4103-М1.
Рассмотрим, как измерить сопротивление прибором М-416. Сначала нужно убедиться, что у прибора есть питание. Проверим наличие батареек. Если их нет, нужно взять 3 элемента питания напряжением 1,5 В. В итоге получим 4,5 В. Готовый к использованию прибор нужно поставить на ровную горизонтальную поверхность. Далее калибруем прибор. Ставим его в положение «контроль» и, удерживая красную кнопку, выставляем стрелку на значении «ноль». Для измерения будем пользоваться трехзажимной схемой. Вспомогательный электрод и стержень зонда забиваем не менее чем на полметра в грунт. Подсоединяем к ним провода прибора по схеме.
Переключатель на приборе устанавливается в одно из положений «Х1». Зажимаем кнопку и крутим ручку, пока стрелка на циферблате не сравняется с отметкой «ноль». Полученный результат необходимо умножить на ранее выбранный множитель. Это и будет искомое значение.
На видео наглядно демонстрируется, как измерить сопротивления заземления прибором:
Также могут быть использованы более современные цифровые приборы, которые намного упрощают работы по замерам, более точны и сохраняют последние результаты измерений. Например, это приборы серии MRU – MRU200, MRU120, MRU105 и др.
Работа токовыми клещами
Сопротивление контура заземления можно измерять также токовыми клещами. Их преимущество в том, что нет необходимости отключать заземляющее устройство и применять вспомогательные электроды. Таким образом, они позволяют достаточно оперативно вести контроль за заземлением. Рассмотрим принцип работы токовых клещей. Через заземляющий проводник (который в данном случае является вторичной обмоткой) протекает переменный ток под воздействием первичной обмотки трансформатора, которая находится в измерительной головке клещей. Для расчета величины сопротивления необходимо разделить значение ЭДС вторичной обмотки на величину тока, измеренную клещами.
В домашних условиях можно использовать токовые клещи С.А 6412, С.А 6415 и С.А 6410. Более подробно узнать о том, как пользоваться токоизмерительными клещами, вы можете в нашей статье!
samelectrik.ru
Удельное сопротивление грунта.
Определяет собой удельное сопротивление грунта уровень "электропроводности" земли как проводника равный тому, насколько хорошо в такой среде будет растекаться электрический ток, который поступает от заземлителя. Сопротивление заземления тем меньшее значение будет иметь, чем у этой величины будет меньший размер.
Удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) – измеряемая величина, которая зависит от состава грунта, плотности и размеров прилегания его частиц друг к другу, а также температуры, влажности грунта и концентрации растворимых в нем химических веществ (щелочных и кислотных остатков, солей).
Так как точное измерение этого параметра возможно только в ходе проведения специальных геологических изыскательных работ, то применяется обычно таблица ориентировочных величин – "удельное сопротивление грунта".
Конфигурация заземлителя.
Зависит напрямую сопротивление заземления от площади электрического контакта электродов заземлителя с грунтом, которая необходима быть как можно большей, потому что чем площадь поверхности заземлителя больше, тем сопротивление заземления меньше.
В роли заземлителя, чаще всего, из-за простоты выполнения монтажа используется вертикальный электрод, который имеет вид стержня, уголка или трубы.
Чтобы максимально увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом, необходимо провести следующие мероприятия:
- Увеличить длину (глубину) электрода.
- Использовать несколько коротких электродов соединенных вместе и размещенных на небольшом расстоянии друг от друга (контур заземления).
Площади единичных электродов в таком случае просто складываются вместе.
www.calc.ru
Исходные данные для расчета заземления
1. Основные условия, которых необходимо придерживаться при сооружении заземляющих устройств это размеры заземлителей.
1.1. В зависимости от используемого материала (уголок, полоса, круглая сталь) минимальные размеры заземлителей должны быть не меньше:
- а) полоса 12х4 – 48 мм2;
- б) уголок 4х4;
- в) круглая сталь – 10 мм2;
- г) стальная труба (толщина стенки) – 3.5 мм.
Минимальные размеры арматуры применяемые для монтажа заземляющих устройств
1.2. Длина заземляющего стержня должна быть не меньше 1.5 – 2 м.
1.3. Расстояния между заземляющими стержнями берется из соотношения их длины, то есть: a = 1хL; a = 2хL; a = 3хL.
В зависимости от позволяющей площади и удобства монтажа заземляющие стрежни можно размещать в ряд, либо в виде какой ни будь фигуры (треугольник, квадрат и т.п.).
Цель расчета защитного заземления.
Основной целью расчета заземления является определить число заземляющих стержней и длину полосы, которая их соединяет.
electricvdome.ru
Совмещённый PEN нулевой и защитный проводник согласно ПУЭ 1.7.79 должен иметь проводимость не меньшую половины проводимости фазного проводника. Сопротивление заземления источника питания согласно ПУЭ 1.7.62 не должно превышать 4 Ом с учётом сопротивления естественных заземлителей и повторных заземлений у потребителей.
Общее сопротивление току растекания всех повторных заземлений нулевого проводника в любое время года не должно превышать 10 Ом, а каждого из них 30 Ом. Во вводных устройствах электроустановок с занулённым оборудованием устраивается совмещённая шина PEN для присоединения нулевых проводников питающих кабелей и заземляющего устройства. Объединение нулевых и заземляющих проводников допускается только в том месте сети, где установлены коммутационные аппараты аварийного отключения т.е. на ВУ. Вдоль всего здания устраивается стальная магистраль заземления для индивидуального присоединения заземляемого оборудования.
В этой электрической сети происходит фактическое использование земли в качестве параллельного проводника для тока нулевого провода, что запрещено ПУЭ в сетях менее 1000 В. В результате асимметрии сети в аварийных режимах ( при коротком замыкании и неполнофазном режиме ), по земле протекают значительные величины блуждающего тока, не попадающие в зону действия токовых защит в фазных проводниках. У потребителей с малым сопротивлением заземляющего устройства на нулевой жиле питающего кабеля наблюдается блуждающий ток других электроустановок. В сети TN-C чем меньше сопротивление заземлений, тем больше блуждающие токи, которые создают дополнительную опасность пожара и электротравматизма.
В случае, если сопротивление заземляющего устройства у потребителя меньше, чем на питающей подстанции, в аварийном режиме создаются неблагоприятные условия для всех прочих потребителей. При КЗ на корпус у потребителя ток через землю создаёт на последовательно включённых заземляющих устройствах большее напряжения смещение нейтрали у источника питания, чем у потребителя. Высокое напряжение прикосновения появляется на корпусах всех других гальванически связанных потребителей подстанции.
При КЗ на вводном устройстве ( на постах ЭЦ это ЩВП или ЩВПУ) часто отгорает нулевой проводник и весь аварийный сверхток проходит по земле. При этом у других потребителей подстанции напряжение прикосновения на корпусах зануленного оборудования превышает все допустимые значения.
Необходимо отметить, что допустимое сопротивление заземления источника питания 4 Ом было установлено исходя из того, что при падении фазного провода даже на мокрую землю или в грязь его сопротивление току растекания будет не менее 15-20 Ом. Меньшие сопротивления растеканию создают неблагоприятные условия по электробезопасности для всех электроустановок подстанции. В этой ситуации при низких сопротивлениях повторного заземления у потребителей фактическое происходит расширение зоны аварии по всем прочим потребителям. Для исключения этой ситуации возникает необходимость сопоставления допустимых пределов разницы сопротивления заземляющих устройств источника питания и потребителя. Однако в существующей технической практике и в расчётах это не принято.
Нарушении целостности нулевого или защитного проводника может быть долго не замечено. При обрыве или нарушении контакта в N-проводнике рабочий ток проходит через РЕ-проводники. При КЗ неожиданно наступает тяжёлая аварийная ситуация с отказом защит. При обрыве РЕ-проводника оборудование может работать при параметрах рабочего режима близким к номинальным, но без заземления. В сети TN-C это недопустимо по условиям электробезопасности.
www.forumhouse.ru
вик-тор: я не мерил штангенциркулем провод, не додумался как-то:) сказал на глаз.
Электропроводку проводить буду: медь 2,5мм2 розетки, 1,5мм свет, силовую на кухню 6мм2 и сколько фаз не знаю — потому как еще не в курсе по бытовой технике, но знаю одно –
1.варочная индукционная электропанель, возможно короб
2. проточный водонагреватель 8кВт, не люблю накопители, давно пользуюсь проточником и горе не знаю, сколько нужно воды горячей столько и лей не жди когда нагреется, да и на семью 5 чел мне кубы воды в баках над головой не нужны.
>У Вас у всех на участках такие опоры с швеллерами? — Нет. Кто, что ставит. Кому позволяет расстояние сразу на дом, большинство стальную трубу, у меня лежал 9 метровый новый деревянный столб заводского автоклава пропитки. я его еще просмолил, думаю долго стоять будет. Молния отвод по стальному столбу мне не нужно.
В данный момент почитав это сайт, мне он очень, понравился, без всяких выпендронов и дипломов:)) ученной степени, всё как положено для простого народа.
>Как будете соединять швеллер с РЕ шиной щитка? — Озадачили,пока не знаю, даже совсем не представляю как это завязать. Тянуть туда сюда PEN проводник что-ли )) со столба к швеллеру обратно на столб — потом в дом — короче не знаю.
Может вы вик-тор: или кто знающий подскажет — было бы не плохо, заранее буду благодарен.
Воздушка СИП кабелем крученым 4х проводная (так думаю) проходит по железобетонным столбам в метрах 15м от фасада. Начало линии в метрах 100 от ТП
На счёт заземляющих устройств, у нас по крайней мере насколько мне известно, никто не делал (может кто в тихоря сам:)
Я думаю всё таки сделать как написано на этом сайте. треугольник нет, а вот линию метров 5 да.
Одного не пойму, почему заземлители именно треугольником бьют или линией 4-5 штырей И, что подразумевает сопротивление ЗУ 30 Ом. — какого участка — от куда и до куда. Вот я понимаю резистор, берешь и измеряешь его сопротивление между полюсами/выводами (двухполюсный элемент)
zametkielectrika.ru