Вертикальное заземление: его характеристики и монтаж

• Главная

»

• Полезное

»

• Вертикальное заземление: его характеристики и монтаж

Заземлитель — важный компонент системы молниезащиты наряду с молниеприемником и молниеотводом. Посредством заземления поступающий ток выводится в землю, и таким образом нейтрализуется порядка 50% заряда. Заземлители бывают разных видов и форм, но все они условно делятся на вертикальные и горизонтальные — по расположению относительно земли. В средней полосе России наибольшее распространение получило именно вертикальное заземление, поскольку оно достаточно эффективно, хотя и в ряде случаев отличается относительной сложностью монтажа.

Что представляет собой вертикальное заземление

Типичный вертикальный заземлитель — это металлический штырь, который имеет определенный диаметр и длину, необходимую для надежной фиксации в грунте. Металл выступает хорошим проводником электричества, при этом в силу финансовой целесообразности наибольшее распространение получили железные заземлители (хотя наряду с ними может использоваться медный провод).

Вертикальное заземление осуществляется непосредственно рядом со строительным объектом. В роли заземлителей используются круглые или иной формы сечения стержни. Поскольку одного металлического штыря может быть недостаточно, чтобы отводить большой заряд в землю, устанавливается одновременно несколько вертикальных заземлителей. При этом они соединяются между собой арматурой и электросваркой.

Основные характеристики вертикальных заземлителей

При выборе материалов для вертикального заземления и подготовке к монтажным работам следует учитывать следующие параметры:

• количество и расположение стержней;
• диаметр и длина штырей;
• глубина установки;
• тип грунта, уровень промерзания.

Заземление может состоять, как уже было сказано, из одного или нескольких связанных между собой стержней. В верхней части заземлителя, ближе к поверхности земли, приваривается арматурная полоса.

Диаметр каждого стержня не должен быть меньше 16 мм, обычно устанавливаются штыри толщиной 18-20 мм. Длина заземлителей может составлять от 2,5 м, чаще всего используются 3-метровые пруты. Однако и это не предел — бывают прутья до 10 метров длиной и более.

Минимально допустимая глубина установки — 1,5 метра. При этом важно учитывать тип грунта, уровень промерзания, а также его водонасыщенность и уровень расположения грунтовой воды. Также нужно принимать во внимание количество заземлителей: например, одному штырю длиной 15 метров соответствуют три связанных между собой стержня длиной примерно 5 метров каждый.

Материалы для строительства заземляющих электродов

Действующие нормативные акты допускают возможность изготовления заземляющих электродов из оцинкованной стали, электролитически покрытой медью или чистой меди. Часто медь используется в качестве материала для защитных покрытий стальных заземляющих электродов. Однако ни в одном из стандартов не упоминаются материалы, одобренные оцинкованной сталью. Толщина покрытий также регламентируется стандартами. Они различны для разных материалов, они также зависят от того, как уложены элементы. Другие предназначены для горизонтальных траншей, а другие — вертикальные.

Статья по теме: Все о жидком цементе

Особенности монтажа вертикального заземлителя

Вертикальный стержень устанавливается в грунт в заранее подготовленную траншею. Ее глубина может составлять 60-70 см, это нужно для того, чтобы заземлитель был полностью погружен в землю и место присоединения токопровода находилось ниже поверхности. На этом же уровне приваривается соединительная полоса, если заземлителей два или более.

Траншея глубиной порядка 60 см может подготавливаться по периметру всего здания. При этом стержни расставляются на примерно одинаковом расстоянии друг от друга.

Монтажные работы выполняются вручную, с помощью механизированного инструмента или спецтехники. Выбор способа зависит от длины прутов, уровня заглубления, состава грунта и имеющихся возможностей. Например, если глубина небольшая, а земля мягкая — заземлитель можно вбить обычной кувалдой. В сложных случаях используется отбойный молоток или экскаватор с ковшом.

Правила расчета вертикального заземлителя и его монтаж

Для того чтобы обеспечить электротехническую безопасность в доме или на предприятии, необходимо установить заземляющий контур. Земля, является отличным проводником, который заряжен отрицательно, и если корпус мощных электрических приборов соединить с этим проводником, посредством вертикального заземления, то можно не опасаться поражения электрическим током, даже в случае утечки фазного напряжения.

Чтобы осуществить монтаж вертикального заземления, которое бы отвечало всем правилам и стандартам, необходимо ознакомиться с основными принципами правильной установки этого метода электротехнической защиты.

Материалы для вертикального заземления

Как показала практика, лучший вертикальный заземлитель — это стальной круглый стержень, который устанавливается в грунт, непосредственно возле защищаемого объекта. Кроме стального прута, допускается использовать в качестве заземлителя медный провод. Но учитывая высокую стоимость этого материала, его не так часто используют в качестве заземляющего проводника. Одного прута не достаточно для обеспечения надёжной защиты от поражения электрическим током, поэтому стержни помещённые на некотором расстоянии друг от друга соединяются с помощью электросварки.

Для того чтобы осуществить соединение стержней между между собой, необходимо приобрести арматуру, которая приваривается к каждому заземлителю из круглой стали, и вводится в дом для подключения к электрическим приборам и устройствам.

Цена стального стержня невелика, а при наличии электросварочного аппарата, все работы можно выполнить самостоятельно. Стоимость расходных материалов при проведении подобных работ, также не будет слишком большой, поэтому заземление, которое выполнено с использование стальных стержней и арматуры, не потребует значительных финансовых вложений.

Расчёт параметров

Прежде чем приступить к выполнению монтажных работ, необходимо осуществить правильный расчёт параметров заземления. Площадь соприкосновения вертикального заземлителя с породой напрямую зависит от сопротивления грунта.

Если монтаж заземления осуществляется в северных районах страны, где грунт промерзает на значительную глубину, площадь соприкосновения проводника с грунтом должна быть более значительной, чем на юге, где грунт не промерзает на глубину более 0,5 метра.

При промерзании грунта его сопротивление резко увеличивается, что негативно сказывается на эффективности заземляющего контура. Поэтому, для обеспечения надлежащего уровня электротехнической защиты в условиях вечной мерзлоты, могут применяться монтажные технологии, отличающиеся от общепринятых.

Если земля полностью промёрзла, то необходимо осуществить бурение на значительную глубину, установить металлические электроды и засыпать отверстие ранее удалённым грунтом.

От породы, в которой необходимо осуществить заземление, также зависит площадь соприкосновения грунта с грунтом и удельное сопротивление вещества.

Наибольшее значение сопротивления в скальном и каменистом грунте. Длина вертикального заземлителя, в этом случае, будет максимальной, для того чтобы обеспечить нормальное прохождение электрического тока в породе. В таких условиях монтаж вертикального заземления, является единственным способом осуществить электротехническую защиту объекта. Наиболее оптимальный вариант установки электротехнической защиты в таких условиях — это применение специального вибратора, который позволяет довольно легко осуществить монтаж стержня в скальном или каменистом грунте.

Если осуществляется монтаж заземления в чернозёме и торфе, то для обеспечения нормального заземления, достаточно погружения электрода на глубину 1,5 метра.

Диаметр вертикального заземлителя должен быть не менее 16 мм. Обычно в качестве вертикальных стержней для заземления, используется металлическая арматура диаметром 18 — 20 мм.

Монтаж оборудования

После того, как будет определён тип грунта, где планируется установка заземления, можно приступать к установке стержней.

Прежде чем устанавливать стержни в землю, необходимо снять верхний слой грунта на глубину не менее 0,5 метра. Обычно такая траншея делается по периметру всего здания. Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть не более 5 метров. Количество вертикальных заземлителей несложно подсчитать, если общую длину траншеи разделить на «5». Например, при общей длине траншеи в 50 метров, количество вертикальных заземлителей составит 10 штук.

Для того чтобы осуществить проникновение стержней в грунт на необходимую глубину, можно их вбить с помощью кувалды. Если грунт мягкий, а длина стержней не превышает 3 метров, то монтаж ручным способом не займёт много времени и сил. Для удобства дальнейшего монтажа, необходимо установить вертикальные стержни в траншее таким образом, чтобы они возвышались от дна на высоте 10 — 20 см.

Если грунт достаточно каменист, можно применить отбойным молоток со специальной насадкой для установки вертикальных стержней.

Оригинальным способом монтажа пользуются в том случае, если есть трактор-экскаватор типа «Петушок». Гидравлический привод управления ковшом позволяет с достаточным усилием воздействовать на вертикально поставленный стержень, чтобы последний полностью вошёл даже в каменистый грунт.

После установки всех вертикальных заземлителей их соединяют между собой горизонтально расположенными кусками арматуры.

Диаметр горизонтально расположенных стержней должен составлять не менее 10 см, иначе не будет достигнуто показание сопротивления на необходимом уровне.

Соединить стержни между собой можно стальной лентой. Ширина ленты должна быть не менее 48 мм, а толщина металла — не менее 4 мм. Сварка должна быть выполнена качественно, чтобы в местах соединения металла не образовался процесс коррозии, который может быть значительно усилен токами, проходящими через сварной шов.

Чтобы обеспечить беспрепятственное истечение электрического тока по проводнику следует обеспечить по всему периметру электрического контура, сопротивление вертикальных заземлителей, равное 4 Ом. Если не удаётся добиться данного идеального показателя сопротивления, допустимо отклонение этого значения до 10 Ом, без ухудшения защитных свойств вертикального заземления.

Если сразу после установки электротехнической защиты её вводят в эксплуатацию, то места, где расположены вертикальные стержни, необходимо полить значительным количеством воды. Таким образом удаётся восстановить структуру грунта, который будет максимально эффективно передавать электрический потенциал от металлических стержней земле.

Самостоятельная установка

Вертикальные электроды заземления, можно установить самостоятельно. При установке необходимо знать состав грунта, чтобы определить примерную глубину установки рабочих электродов. Для установки заземления потребуется приобрести сварочный аппарат и необходимое количество электродов для того чтобы сварить вертикальные и горизонтальные заземлители.

Для соединения металлов не рекомендуется использовать различные зажимы и другие резьбовые соединения. Со временем такие места могут значительно ухудшить проводимость участка электрической цепи, что негативно скажется на эффективности заземляющего контура. Если грунт не промерзает в зимнее время на глубину более 0,5 метра, и не является скальным или каменистым, то можно использовать круглый стержень длиной не более 1,5 метров.

При неблагоприятных условиях для установки заземления, глубина размещения стержней должна составлять не менее 3 метров, а расстояние между ними может быть уменьшено до 4 метров. Не рекомендуется далее уменьшать расстояние между электродами, иначе общее сопротивление заземляющей установки может значительно увеличиться, за счёт эффекта экранирования.

Если нет желания заниматься монтажом заземления самостоятельно, то можно обратиться в специализированные фирмы, которые в кратчайшие сроки установят вертикальное заземление на прилегающем к дому участке. Несмотря на то, что такие услуги будут стоить денег, экономия времени может быть значительна. И если этот ресурс, является очень важным, то лучше доверить работу профессионалам.

evosnab.ru

Расчет параметров

Прежде чем выбрать и смонтировать вертикальный заземлитель, следует произвести исследования местности. Важно убедиться, какая почва в месте установки и на какую глубину она промерзает в зимнее время. Кроме того, определяют водонасыщенность, уровень подземных вод.

Дело в том, что разные типы почвы обладают различным сопротивлением. Чем меньше сопротивление, тем выше эффективность заземления. И наоборот, в грунтах, обладающих большим сопротивлением, эффективность заземлителей ниже и поэтому предпринимаются дополнительные усилия по ее повышению. В частности всеми способами увеличивается площадь соприкосновения заземлителя с почвой.

Наименьшим сопротивлением характеризуются плодородные черноземные почвы. Установка вертикальных стержней в них допускается на глубину от 1,5 метров. Напротив, максимальное сопротивление — у скалистого грунта, в нем железные пруты максимально заглубляются, монтажные работы при этом сопряжены со значительными трудностями.

Отдельного внимания заслуживает уровень промерзания грунта. В разных почвах он может быть различным. Это учитывают, потому что при замерзании почвы ее сопротивление значительно увеличивается, а эффективность заземления сокращается. Поэтому площадь соприкосновения с металлом в данном случае также должна быть больше. Желательно производить установку заземления ниже того уровня, до которого промерзает земля.

Заземляющий электрод здания

Основным назначением заземления строительного объекта является соблюдение требований защиты от поражения электрическим током при использовании электроустановок, а также функциональных требований к установке молниезащиты. В частности, это такие задачи, как:

• обеспечение надежной работы электроустановки;
• выполнение всех требований, касающихся защиты жизни людей;
• эффективное выравнивание потенциалов всех объектов и удаление энергии перенапряжения, возникающей в электрических сетях, в том числе за счет воздействия близких разрядов молнии;
• ведущие токи замыкания на землю и токи утечки;
• безопасное рассеивание тока молнии, разряженного от системы молниезащиты в земле.

Принципы проектирования заземляющих электродов для целей молниезащиты были включены в стандарт ГОСТ Р 57190-2016, который различает два типа заземляющих электродов:

• Система типов, состоящая из горизонтальных и вертикальных заземляющих электродов, выполненных снаружи. Количество таких заземляющих электродов должно быть не менее 2
• Система типа B, в виде основания, кольца или решетчатого заземляющего электрода.

Эффективность системы заземления определяется ее заземляющим сопротивлением. В общих случаях, если нет особых обстоятельств, рекомендация для нормальных строительных работ не должна превышать 10 Ом (Ом). Однако для домов на одну семью это часто слишком ограничительно. Иногда энергетические компании требуют этого, но это не имеет под собой никаких оснований, вытекающих из правовых положений или технических стандартов. Частные дома — это объекты с самыми низкими уровнями защиты (III и IV), для которых стандарт ГОСТ Р 57190-2016 не обеспечивает требуемого максимального сопротивления заземления. Вместо этого он принимает, как приемлемый, постоянный минимальный размер заземления 5 м. Итак, какое сопротивление заземления придет к нам тогда, это будет принято.

Статья по теме: Мотоблоки и минитракторы: универсальные помощники дачников и фермеров

Этапы монтажных работ

Существуют два возможных варианта проведения монтажных работ:

1. Предварительное исследование местности и изучение уровня сопротивления грунта с последующей оперативной установкой заземлителей.
2. Последовательный монтаж стержней с замером сопротивления вплоть до достижения оптимального значения.

В первом случае требуется проводить изыскательные работы, что предполагает дополнительные затраты времени и средств. Во втором важно неукоснительно соблюдать технологию монтажа.

Этапы последовательной установки вертикального заземлителя:

• штырь заглубляется на минимальный уровень, после чего замеряется сопротивление;
• к установленному стержню приваривается второй участок, снимается замер;
• работы продолжаются, пока не будет достигнут оптимальный показатель сопротивления.

Вертикальные заземляющие электроды

Вертикальные заземляющие электроды изготовлены из труб или специально подготовленных стержней, утопленных в землю так, что их верхние концы находятся ниже уровня земли. Рекомендуется расстояние между отдельными элементами заземляющего электрода на расстоянии не менее их длины. Вертикально забитые заземляющие электроды особенно полезны, когда удельное сопротивление грунта уменьшается с увеличением глубины. Их глубина вождения обычно составляет около 2,5 метров, однако есть заземляющие электроды длиной 7 метров. Дальнейшее увеличение этого измерения редко приносит заметные выгоды.сли сопротивление заземляющего электрода изготовлено выше, чем требуется, следующий должен быть погружен и подключен к первому параллельно.

Расстояние между этими элементами должно быть:

• равны по крайней мере их длине в случае двух вертикальных элементовж;
• большее расстояние с большим количеством вертикальных элементов.

Если существует риск замерзания или высыхания почвы, длину вертикальных элементов следует увеличить на 1 или 2 метра.

Статья по теме: Питьевая вода для офиса и дома

Элементы, соединяющие отдельные части вертикального заземляющего электрода, должны иметь такую же механическую прочность, что и стержни или трубы заземляющего электрода, а также должны быть устойчивы к механическим воздействиям во время удара.

Способы заглубления электродов

В зависимости от типа почвы и уровня заглубления электрода подбирается тот или иной способ монтажа. Выше уже было отмечено, что возможна как ручная, так и механизированная установка (с помощью инструмента или спецмашины). При этом применимы разнообразные способы внедрения прутьев.

Какие способы заглубления применимы:

• забивка;
• вдавливание;
• ввертывание;
• вибропогружение;
• бурение скважины с последующей установкой электрода.

В мягких почвах применимы такие способы как вдавливание и ввертывание. Также может применяться забивка, причем часто сочетают несколько методов. Если грунт более плотный и сложный, может использоваться только забивка (ввертывание и вдавливание уже неприменимо).

Вибропогружение с помощью специальной техники показало свою эффективность в мерзлых грунтах. Эту технологию часто применяют в зимнее время.

На самых сложных – каменистых – участках, а также в мерзлом грунте при необходимости глубокого погружения штырей, рациональным способом является предварительное бурение скважины, в которую затем помещается электрод.

Установка вертикального заземления наглядно представлена в следующем видео:

Что такое глубинный заземлитель и для чего он нужен?

Традиционный контур заземления требует много места на участке. При создании контура данного типа велик объем земляных работ.

Эти два фактора- много места, обилие земляных работ, являются большим недостатком классической системы заземления.

Большинства перечисленных недостатков лишен вертикальный, глубинный заземлитель или по научному — модульно-штыревая система заземления. Глубинные заземлители изготавливаются в промышленных условиях из омедненной стали и представляют собой комплект элементов. Срок службы подобно заземлителя достигает 30 лет.

Он обеспечивает стабильные значения сопротивления растеканию тока в любое время года из-за забивания вертикальных электродов на большую глубину — до 30 м.

Все не так просто, в данной системе на первый взгляд. Данная система более дорогая — это ее основной недостаток. Стоимость материалов и работ по устройству подобного заземлителя выше, чем традиционного.

Но если сравнивать срок службы, высокую надежность, отсутствие необходимости проводить регулярный контроль, то окажется, что затраты вполне себя окупают.

Конструкция заземлителя.

Состоит из отдельных стержней d = 016 мм, соединенных посредством резьбовых муфт.

Специальная упрочненная сталь позволяют использовать их как глубинные, с возможностью погружения на глубину порядка 20 м, задействуя при этом глубинные слои грунтов с низким удельным сопротивлением. Это способствует быстрому достижению нормированных значений сопротивления заземляющих устройств.

Материал и конструкция заземлителя устойчивы к коррозии благодаря защитному цинковому покрытию, полученному методом горячего оцинкования, что обеспечивает долговечность заземляющего устройства в течение всего срока эксплуатации электроустановки.

Заземлитель в сборе представляет собой совокупность отдельных стержней, соединенных между собой посредством муфт, погружаемых на глубину от 1,5 м до 20 м в зависимости от требуемого значения сопротивления заземления.

Коррозионная стойкость обеспечивается защитой стержней цинковым покрытием, получаемым методом горячего оцинкования толщиной не менее 80 мкм. Для погружения стержней в грунт используется виброударный инструмент с энергией удара в пределах 25–50 Дж.

Монтаж глубинного,вертикального заземлителя.

• Приготовить приямок. Небольшая яма — глубиной 50-70 см,
• Достать первый стержень, навентить наконечники( сверху и снизу),острый в землю, второй нужен для ударного инструмента, обработать специальной пастой( антикоррозийной, токапроводящей).

1. собранную первую часть стержня установить вертикально на дно выкопанного приямка.
2. при помощи перфоратора и крепких рук погрузить в грунт 1-ю часть стержня до такой глубины, чтоб над поверхностью земли оставалась его часть длиною 250 мм.
3. вытащить из коробки следующий стержень и произвести такие же мероприятия что из первым.
4. работаем пока не кончится комплект.

Что нужно сделать после устройства контура заземления.

После окончания работ по устройству контура необходимо провести замеры.

С помощью приборов убедиться, что контур укладывается в параметры, установленные нормативной документацией.

Такие измерения выполняются лицензированной электролабораторией.

На контур выдаются:

• паспорт;
• протокол испытаний;
• акт скрытых работ;
• акт приемки в эксплуатацию.