Как сделать заземление по ГОСТу - Статья

Зачем нужно заземление?

Сложное современное оборудование энергозависимое – не только насосные станции, стиральные и посудомоечные машинки, микроволновки и электрические котлы, но и любой газовый котел под завязку напичкан электроникой. Вкупе с тучей полезных функций и неоспоримым удобством, все эти приборы являются потенциально опасными. Никто не дает 100% гарантии, что в один далеко не прекрасный момент ни случится пробой. Те, кто позаботился об эффективном заземлении, ничего не почувствуют, просто сработает УЗО, а вот для тех, кто не воспринял проблему всерьез, вряд ли все закончится только ремонтом техники, а человека починить значительно сложнее. Заземление – это важнейшая защитная система, работающая в нескольких направлениях:

Предотвращение поражения электрическим током через корпус электроприборов или элементы инженерных коммуникаций при возникновении неисправностей;
Обеспечение оптимального рабочего режима и защита дорогостоящего оборудования и бытовой техники;
Организация молниезащиты.

Геннадий ЧебатарёвТехнический специалист компании ОБО Беттерманн

Как правило, проблематике заземления объекта у нас уделяется недостаточно внимания. Заземление встречается нечасто, хотя – это обязательное мероприятие. Согласно ПУЭ 1.7.101 для электрооборудования 220-380 В необходим заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом! Система заземления защищает человека от напряжения при прикосновении в результате поломки электроприбора и отводит опасный потенциал в землю через очаг заземления. Также при эксплуатации газовых котлов необходимо соблюдать сопротивление системы заземления не более 10 Ом! Если это значение превышено или система заземления вообще отсутствует, то газовое оборудование будет работать с нарушениями или не работать вовсе!

Конструкция контура

Составные части

Уже упоминавшееся ранее сопротивление заземления (Rз) контура – основной параметр, контролируемый на всех этапах его эксплуатации и определяющий эффективность его применения. Эта величина должна быть настолько малой, чтобы обеспечить свободный путь аварийному току, стремящемуся стечь в землю.

Обратите внимание! Важнейшим фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления, является качество и состояние грунта в месте обустройства ЗУ. Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

В её составе необходимо предусмотреть набор металлических прутьев или штырей длиной не менее 2-х метров и диаметром от 10-ти до 25-ти миллиметров;
Они соединяются между собой (обязательно на сварку) пластинами из того же металла в конструкцию определённой формы, образуя так называемый «заземлитель»;
Кроме того, в комплект устройства входит подводящая медная шина (её ещё называют электротехнической) с сечением, определяемым типом защищаемого оборудования и величиной токов стекания (смотрите таблицу на рисунке ниже).

Эти составляющие устройства необходимы для соединения элементов защищаемого оборудования со спуском (медной шиной).

Различие по месту устройства

Согласно положениям ПУЭ, защитный контур может иметь как наружное, так и внутреннее исполнение, причём к каждому из них предъявляются особые требования. Последними устанавливается не только допустимое сопротивление контура заземления, но и оговариваются условия измерения этого параметра в каждом частном случае (снаружи и внутри объекта).

При разделении систем заземления по их местонахождению следует помнить о том, что лишь для наружных конструкций корректен вопрос о том, как нормируется сопротивление заземлителя, поскольку внутри помещения он обычно отсутствует. Для внутренних конструкций характерна разводка по всему периметру помещений электротехнических шин, к которым посредством гибких медных проводников подсоединяются заземляемые части оборудования и приборов.

Для элементов конструкций, заземлённых снаружи объекта, вводится понятие сопротивления повторного заземления, появившееся вследствие особенной организации защиты на подстанции. Дело в том, что при формировании нулевого защитного или совмещённого с ним рабочего проводника на питающей станции нейтральная точка оборудования (понижающего трансформатора, в частности) уже заземляется один раз.

Поэтому когда на ответном конце того же провода (обычно это PEN или PE шина, выводимая непосредственно на щиток потребителя) делается ещё одно местное заземление, его с полным основанием можно назвать повторным. Организация этого вида защиты показана на рисунке ниже.

Важно! Наличие местного или повторного заземления позволяет подстраховаться на случай повреждения защитного нулевого провода PEN (PE – в системе электропитания TN-C-S). Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля»

Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля».

Почему арматура не подходит в качестве заземлителя?

Один из повсеместно распространенных способов устройства заземления частного дома, модульно-штырьевой, с применением обычных арматурных прутов. Но и по ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки Низковольтные, введенному 1 января 2015 года, и по вступившему в силу с 1 января 2022 года, ГОСТ 58882-2020 «Заземляющие устройства. Системы уравнивания потенциалов. Заземлители. Заземляющие проводники», сталь для этих целей не подходит. Для электроустановок напряжением до 1 кВ система заземления может выполняться только из устойчивых к коррозии материалов:

нержавеющая сталь;
оцинкованная сталь (покрытие методом горячего цинкования или электролитическое покрытие, с минимальной толщиной слоя цинка 1 мкм);
сталь, покрытая медью (минимум 70 мкм радиального покрытия медью с содержанием меди 99,9%);
медь.

Учитывая, какое у нас отношение к различным нормативам даже со стороны профи, не говоря о самостройщиках, при выборе материала для заземлителей стоит отталкиваться и от целесообразности. Да, арматура доступна и даже сейчас, когда она подорожала в несколько раз, затраты будут минимальными. Однако устраивается заземление не на год, не на пять, и даже не на десять и двадцать – в идеале, навсегда. В фундаменте арматурный каркас защищен слоем бетона, который предотвращает прямой контакт с влагой, в земле сталь ничем не защищена и вряд ли продержится даже десятилетие. Тогда как специализированный комплект прослужит значительно дольше.

Геннадий ЧебатарёвТехнический специалист компании ОБО Беттерманн

Согласно ГОСТу Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011, часть 5-54 «Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов», нельзя использовать черный металл для заземления. И самое главное, черный металл сгниет в земле через 2-5 лет. Срок службы комплекта заземления ОБО Беттерманн до 50 лет! Установка специального заземлителя гарантирует хорошие характеристики заземления.

Безмуфтовые стержни

Кстати, не смотря на все преимущества и хороший контакт, многие считают резьбовые соединения самым слабым местом подобных модульных систем.

Вспомните про водопроводные трубы, лежащие в земле. После нескольких лет эксплуатации в первую очередь в них ржавеют именно резьбовые муфты.

То же самое может произойти и со штырями. Кроме того, в момент забивания вибромолотом, нередко происходит ослабление соединения. Попросту говоря, резьба откручивается.

Опытные монтажники после каждого вхождение в грунт очередного стержня, подтягивают электрод по резьбе. В этот момент случается еще одна ошибка.

Затягивая гладкий штырь или муфту газовым ключом с насечками, вы царапаете и сдираете медный слой с поверхности. К чему это приводит, говорилось выше.

Через 3-4 года вместо полноценного электрода, у вас останется полая медная трубка с трухой из ржавчины внутри.

Так вы не будете касаться ни электрода, ни муфты.

Еще обратите внимание, что во всех муфтовых комплектах, сама муфточка немного шире диаметра стержня. Чем это чревато?. Более узкий электрод при заходе в землю вслед за такой муфтой, не будет достаточно плотно соприкасаться с поверхностью грунта

Для получения реальных показателей сопротивления иногда приходится выжидать несколько дней, пока земля не осыпится и не уплотнит все свободные места

Более узкий электрод при заходе в землю вслед за такой муфтой, не будет достаточно плотно соприкасаться с поверхностью грунта. Для получения реальных показателей сопротивления иногда приходится выжидать несколько дней, пока земля не осыпится и не уплотнит все свободные места.

Поэтому многие предпочитают другой вид стержней для глубинного заземления. Например, как у OBO Беттерманн с системой BP (Bundes Post).

У таких комплектов штыри стыкуются между собой без резьбы, методом прессовки.

Это что-то типа соединения “шип-паз” с саморасклепывающимся штырем. При забивании шип намертво расклинивается в пазе и получается абсолютно монолитное соединение.

Иногда внутри отверстия на конце одного стержня может идти свинцовый шарик, который при ударах еще более герметично заполняет все пространство.

Поэтому, если не доверяете муфтам и хотите свести на нет человеческий фактор, покупайте подобные комплекты.

Как сделать эффективную систему заземления

Способов организации заземления несколько, профильных тем десятки, на сотнях страниц, что, зачастую, только усложняет выбор. Вот и возникают такие типовые вопросы.

mikle77Участница FORUMHOUSE

Подскажите, кто знает, как правильно сделать заземление дома? Кто-то говорит, что нужно закапать металлическую полосу и приварить ее к арматуре ленты фундамента, другие говорят, что приваривать ничего не нужно… А как правильно сделать?

Геннадий ЧебатарёвТехнический специалист компании ОБО Беттерманн

Заземление можно сделать несколькими способами:

Кольцевой заземлитель, как правило, в виде полосы 40х4 мм либо проволоки 10 мм укладывается в траншею 0,5-0,7 метров в глубину, на расстоянии 1 метр от фундамента здания. Дополнительно комплектуется вертикальными стержнями для обеспечения хорошего сопротивления заземления. Желательно не более 10 Ом.
Фундаментное заземление. Делается при заливке фундамента путем укладывания полосы на рабицу и с обязательным соединением арматуры (через каждые 5 м согласно ГОСТ Р 58882-2020)

Вывод: Если соединять фундамент с заземлителем, то в фундаменте должен быть надежный электрический контакт по всей площади. Соединение обычно выполняется болтовым способом. Использование сварки влечет нарушение защитного слоя проводника (цинка) и является местом появления коррозии и повышения переходного сопротивления.

Для частного домостроения мы рекомендуем использовать готовый комплект заземления, с помощью которого можно организовать качественный очаг заземления в одной точке.

С фундаментным заземлением возникают свои сложности.

vova3232Участник FORUMHOUSE

А как приварить полосу к фундаменту, если фундамент из армированного бетона, а по правилам устройства таких фундаментов арматура не должна выступать из бетона, дабы не ржавела?

Геннадий ЧебатарёвТехнический специалист компании ОБО Беттерманн

Соединения полосы и арматуры можно осуществить специальными арматурными соединителями ОБО Беттерманн, например 5313015- 259 A-FT, которые могут соединять проводники диаметром до 22 мм и полосу шириной до 50 мм. Соединение происходит перед заливкой бетоном. Если фундамент уже готов, рекомендуем сделать кольцевое заземление или использовать глубинные заземлители.

В случае с заземляющим устройством важнейшее значение имеет результат – сопротивление.

ГриняСУчастник FORUMHOUSE

Читаю, как сделать заземление. Есть думка забить по периметру дома штыри или уголки по 2 м (больше не забить, лежит пласт известняка на 2,4 м) с расстоянием 2-3 м. И все эти штыри приварить к ленте по периметру дома. Дом примерно 13×11 м. Вот и думаю – это не чрезмерно будет? Дом газобетон с плитами перекрытия. Будет, как и заземление, и СУП.

Геннадий ЧебатарёвТехнический специалист компании ОБО Беттерманн

Основной показатель достаточности или нет заземления – это замер контура заземления с помощью специального поверенного прибора (например, Sonel MRU-101, TE-30). Согласно ПУЭ 1.7.101 для электрооборудования 220-380 В необходим заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом, а по новому ГОСТ Р 58882-2020 пункт 7.7.3.7 Сопротивление ЗУ по ГОСТ Р МЭК 62305-4 должно быть менее 10 Ом (измеренное на низкой частоте).

Если вы используете вертикальные заземлители 2 м, то расстояние между этими заземлителями должно быть от 2 м и более, согласно СО- 153 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» Пункт 3.2.3. Заземлители. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

Схемы подключения

Самыми популярными схемами подключения заземлителей являются:

Замкнутая, в форме треугольника (рис. 3). Главным достоинством можно назвать более стабильную и надежная работа. В случае повреждения перемычки между стержнями, контур все равно будет продолжать работать (но с другой стороны).

Рис. 3 Принципиальная схема треугольника

Линейная (рис. 4). Последовательное соединение в одну линию вкопанных металлических колышков. Недостатком такого контура можно назвать то, что при выходе из строя перемычки контур работать не будет.

Рис. 4 Принципиальная схема линейного вида

Кроме вышеперечисленных разновидностей схем контуров можно еще использовать формы:

Рис. 5 Формы контуров заземления

Необходимые инструменты и материалы:

аппарат для сварки;
режущий инструмент (болгарка);
лопата;
перфоратор;
гаечные ключи;
измеритель сопротивления;
измеритель тока;
измеритель напряжения.

Кроме вышеперечисленных приспособлений необходимо использовать:

Уголок из коррозионно-стойкой стали, его размеры могут быть 50х50, 60х60 мм. Длина – более 2 метров. Также возможно использование стальной трубы, диаметром не менее 32 мм с толщиной стенки более 3,5-4 мм.
Металлические полосы (3 штуки). Их параметры: длина – 120-130 см; ширина – 4-6 см; толщина стенки – 4-6 мм.
Полоса стальная из нержавеющего материала 40х4, 50х5 мм. Она соединяет контур заземления и крыльцо дома.
Болты М10, М8.
Токопроводник медный, диаметром не меньше 6-7 мм2.

Все вышеприведенные параметры, необходимо проверить, используя измеритель.

Одно решение всех проблем – готовый комплект заземления

Про заземление мало кто задумывается еще до закладки фундамента, да и в процессе его заливки далеко не всегда, поэтому чаще всего выбирают именно модульно-штырьевой способ. Но при применении подручных «комплектующих» возникает несколько проблем:

Слабый контакт с грунтом – достаточная длина штырей достигается за счет соединения муфтами, из-за большего их диаметра сам штырь в лунке «гуляет» и не может полноценно работать в качестве проводника.
Повреждение муфт – при забивке кувалдой или перфоратором муфты откручиваются или повреждаются.
Сложности с заглублением – грунт разный, чем он тверже, тем сложнее установить стержень четко вертикально, а то и забить в принципе.

Да и как бы то ни было, а специализированный комплект заземления, разработанный с учетом специфики применения и требований нормативов, всегда выигрывает и по качественным характеристикам, и по простоте монтажа, и по надежности. Не нужно ничего «колхозить», все уже придумано и реализовано.

Готовый комплект заземления представляет собой набор из четырех полутораметровых стержней из оцинкованной стали, которые соединяются встык без муфт и применения токопроводящей пасты (со временем может вымыть грунтовыми водами). Плюс, необходимые «доборы».

Геннадий ЧебатарёвТехнический специалист компании ОБО Беттерманн

В состав комплекта входят 20 мм стержни заземления со слоем цинка 130 мкм, превышающим значение ГОСТ Р МЭК 62561-2 в 2 раза и позволяющим обеспечить долгосрочную эксплуатацию до 50 лет. А также:

наконечник для заглубления стержней и прохождения камней;
болтовой соединитель с проводником, наконечник для забивания кувалдой;
изоляционная лента, которая служит дополнительной защитой от коррозии и наматывается на соединитель с проводником;
подробная инструкция по эксплуатации заземлителя.

Комплект полностью готов к монтажу, его стоимость на фоне общестроительного бюджета и с учетом эффективности и долговечности получаемого устройства заземления, вполне доступна для всех домовладельцев. Инженерное электрооборудование и бытовая техника стоят в разы больше, а благополучие домочадцев никакими деньгами не измерить.

Виды материала (профили)

Согласно требованиям ПУЭ, содержащим указания на то, каким должно быть сопротивление растекания тока в грунте, в большинстве случаев этот показатель устанавливается на уровне не более 4 Ом. Для получения этого значения обычно приходится приложить немало усилий, направленных на то, чтобы придерживаться заданных теми же требованиями технологий.

В первую очередь, это касается используемых при сборке заземляющего контура материалов, подбираемых, исходя из следующих условий:

При выборе штырей предпочтение должно отдаваться заготовкам из черного металла;
Наиболее часто применяется пруток типоразмером 16-20 мм или уголок с параметрами 50х50х5 мм и толщиной металла около 5 мм;
Применять в качестве элементов контура арматуру не допускается, поскольку она обладает каленой поверхностью, влияющей на нормальное стекание тока;
Для этих целей подходит именно чистый пруток, а не его арматурный заменитель.

Обратите внимание! Для районов с засушливым летом лучше всего подходят трубные толстостенные металлические заготовки, нижний конец которых сплющивается на конус, а затем в этой части трубы просверливаются несколько отверстий. Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично

В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов

Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично. В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов.

К этому виду профильных заготовок предъявляются особые требования, касающиеся порядка их размещения в почве и состоящие в следующем:

Во-первых, трубные элементы защитного контура должны размещаться на глубине, превышающей уровень промерзания грунта не менее чем на 80-100 см;
Во-вторых, в особо засушливых местностях примерно треть длины заземлителя должна достигать влажных слоёв почвы;
В-третьих, при выполнении второго условия следует ориентироваться на особенности расположения в данном регионе так называемых «грунтовых вод». В случае если они находятся на значительной глубине, по правилу, сформулированному в положениях ПУЭ, необходимо будет подготовить более длинные трубные отрезки.

С видом и профилем используемых при обустройстве заземлителя штыревых заготовок можно ознакомиться на размещённом ниже рисунке.

На практике в большинстве регионов России обычно применяются стальной уголок и полоса из того же металла. Для того чтобы получить более точные параметры используемых элементов заземления, потребуются данные геологических обследований. При наличии этой информации можно будет привлечь к обсчёту параметров заземлителя специалистов.

Выбор места для монтажа ГЗШ

На столбе воздушной линии

Если на участке подводки питающей линии к основному ВРУ, расположенному на обслуживаемом объекте, имеется дополнительное вводное устройство (на столбе, например), то ГЗШ может монтироваться непосредственно на нём.
Требования действующих нормативов (того же ПУЭ, например), обязывают соединять смонтированную на столбе заземляющую шину с основной распределительной планкой, располагаемой во внутреннем вводном устройстве.

Также не следует забывать об организации повторного заземления PEN проводника на столбе посредством выделения из него отдельной шины заземления PE. Последнее означает, что указанный конструктивный элемент должен электрически соединяться с ещё одним заземляющим контуром, обустраиваемым непосредственно под опорой.

В шкафу ВРУ

Шкаф со смонтированной в нём главной шиной может размещаться непосредственно на фасаде дома в заранее предусмотренном для этого месте. На объектах производственного назначения и в зданиях различных организаций установка ВРУ, как правило, предполагает использование для этих целей специальной щитовой комнаты.

При наружном (уличном) расположении распределительного устройства корпус шкафа должен иметь индекс IP, соответствующий условиям его эксплуатации.

Монтаж элементов конструкции, реализующих шину функционального (рабочего) заземления, предполагает целый набор специальных операций, при проведении которых необходимо учитывать следующие моменты:

Сечение заземляющей пластины РЕ должно быть не менее 10 мм2 (в том случае, когда она изготовлена из меди). Для стального проводника это значение не может быть менее75 мм2.

Установка вне шкафа

Вне шкафа планка главной шины заземления должна устанавливаться в местах, защищённых от постороннего доступа и вмешательства.

Она фиксируется в границах твёрдой плоской поверхности на изоляторах из достаточно прочного материала. В качестве примера открытого размещения ГЗШ рассмотрим монтаж типовой пластины на19 дюймов торговой марки «TLK».

Широко распространенные в электротехнике заземляющие шины TLK-ERH-CU – это сертифицированный продукт от «TLK», соответствующий всем оговоренным ранее требованиям. При их изготовлении на медную рейку с типоразмером 19 дюймов (19”) размещают от 14-ти до 18-ти крепёжных болтов для подключения подводящих проводников.

Согласно требованиям, предъявляемым к конструкциям этого класса, такую 19 дюймовую рейку с 14 (18) разъемами положено устанавливать в специальных шкафах, выпускаемых той же торговой фирмой. И лишь после этого готовая конструкция подключается к системе заземления посредством медного провод ПВЗ соответствующего сечения.

Дополнительная информация. Используемый для размещения 19-дюймовой рейки шкаф имеет соответствующее обозначение – «№19».

Ещё одним вариантом обустройства шины заземления является использование для этих целей специальных DIN реек, относящихся в категории типовых электротехнических изделий, объединяемых в одном шкафу.

Согласно действующим стандартам (ГОСТ, в частности) комплект из таких DIN реек может предназначаться и для других целей (они могут использоваться в качестве планок для подключения фазных и нулевых проводников).

Назначение

Помимо ГЗШ в состав заземляющей системы входит комплект медных соединительных жил, а также специальная конструкция из металлических профилей или арматуры, называемая контуром заземления. Последний вкапывается в землю неподалёку от строения на глубину, обеспечивающую надёжный контакт металла с грунтом.

Основное назначение шины заземления – создать на вводе в сооружение особую зону, имеющую нулевой потенциал по отношению к земле. Кроме того, ГЗШ предназначается для подключения частей электрооборудования, эксплуатируемого в границах данного объекта и нуждающихся в заземлении.

В большинстве случаев заземляющая шина собирает на себе проводники, идущие от следующих конструктивных элементов:

Помимо этого, к главной шине заземления подключается и так называемый «PEN проводник», входящий в состав кабельной подводки питающего напряжения и совмещающий в себе «рабочий ноль» и защитный провод.

На планке ГЗШ заземляющая шина искусственно разделяется на так называемую «нулевую рабочую» (N) и «нулевую защитную» (PE), каждая из которых имеет собственное крепление и используется по своему прямому назначению.

Итоги

В заключении отметим, что довольно распространённым способом сопряжения отдельных элементов шины заземления является сварка.

Она полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ на обустройство надежных контактов. Одновременно с этим применение сварочного устройства для целей сборки обеспечивает прочность соединения с гарантией высокой проводимости.

Отметим также, что качество болтовых сопряжений обеспечивается надёжной опрессовкой кабельных наконечников подводящих проводов. Подобным же образом (посредством болтового крепления) шина в наконечнике соединяется с корпусом шкафа.