Как технологически правильно устроить контур заземления по схеме

Если в оборудовании повреждена изоляция, то части, которые не должны проводить электрический ток, могут оказаться под действием напряжения. Прикасаясь по привычке к ручкам, кожуху или корпусу, пользователь получает удар током, и становится проводником его в землю. Сила тока в 0,1 А смертельно опасна для человека. Так как сопротивление тела колеблется в пределах от сотен до тысяч Ом, то приборы с маленьким напряжением становятся угрозой.

Действенной мерой защиты от электрических травм является заземление. Это устройство представляет собой продуманное соединение одной из частей установки с землей, которое делается с помощью элементов и проводников заземления. Они собираются в группы и закладываются в грунт. Основным правилом защитных устройств является то, что сопротивление заземления во много раз меньше этого показателя человеческого тела.

Чтобы определить максимально возможное сопротивление защитного заземления нужно просуммировать напряжение техники и замыкающих земельных токов. Кроме того, следует определиться с наличием изолированного или заземленного нейтрального проводника и другими важными технологическими особенностями, которые установлены в правилах ПУЭ.

Наружный заземляющий контур

Схема заземляющего устройства состоит из наружных естественных или искусственных элементов, проложенных в земле и собранных в общий контур. В устройство защиты входят и внутренние сети проводников на стенах, которые присоединяются к наружному контуру.

Элементы из металла, проложенные в земле, обеспечивают большую площадь соприкосновения с грунтом и имеют малое сопротивление. В качестве наружных элементов широко используют находящиеся в земле металлические трубчатые магистрали. Не подключают к заземлению трубопроводы взрывчатых и легковоспламеняющихся веществ.

Детали обсадных труб, металлического каркаса в железобетонных конструкциях домов, нулевые провода воздушной электропроводки с напряжением 1000 В с повторным заземлением успешно применяют в качестве элементов наружной защиты. Все случайные металлические элементы обязательно подсоединяются в двух местах к защитному контуру.

Все узлы соединяются сваркой, длина шва определяется в зависимости от сечения проводника. Если невозможно сварить детали, тогда применяют хомуты со стороны места входа магистрали в строение. Сварочные соединения обрабатывают битумом для защиты от преждевременной коррозии.

Обязательно заземляют:

• корпуса и кожухи электрических установок, агрегатов и их приводов, конструкционные каркасы распределительных щитов управления, шкафов и щитков;
• корпуса и конструкции из металла кабельных муфт, железные обмотки проводов и кабелей, металлические трубы для прокладки проводки;
• трансформаторные вторичные обмотки.

Не защищают заземлением:

• конструкции опорных изоляторов проводки;
• приборы, помещенные на заземленных платформах, так как на них предусматривается необработанное место для контакта с плоскостью;
• корпуса приборов измерения и контроля, которые стоят в наборных щитках или шкафах.

Если нет подходящих естественных элементов заземления, контур наружной защиты выполняют из искусственно подобранных в соответствии с ПУЭ. По типу они бывают горизонтальными, заглубленными и вертикальными.

Горизонтальными элементами служат полосы стали толщиной более 4 мм и шириной не менее 10 мм, которые прокладываются в горизонтальном направлении в земле и связывают вертикальные стержни.

Горизонтальные и заглубленные варианты являются родственными по конструкции, они закладываются на дно ямы при установке опор электропередач. Заземление изготавливается по проекту монтажной организацией в мастерских. Материалом служит стальная полоса или круглая арматура.

Вертикальное заземление представляет собой забитые в грунт трубы или металлический прокат и стальную арматуру.

Монтаж контура наружного заземления выполняется по специальным схемам и в соответствии с ПУЭ. Все подготовительные работы в виде пробивки отверстий, установке закладных деталей, рытье траншей, осуществляется на первом этапе работ.

От чего зависит величина сопротивления заземления:

• разновидности грунта на участке, его структуры и состояния;
• глубины прокладки электродов;
• свойств материалов и сечения электродов.

Свойства грунта определяются его способностью сопротивляться растеканию электрического тока в толще земли. Для контура считается лучше, если этот показатель меньше.

Заземление рабочее и защитное устройство

Защитное устройство спасает человека от удара электричеством, а включенные в сеть бытовые приборы от поломки при пробое напряжения на корпус. Рабочее заземляющее устройство организовывает защиту и нормальное функционирование электрических приборов. Рабочее заземление постоянного действия применяется только для промысленного электрического оборудования, а бытовые приборы заземляются через ноль розетки. Но некоторые бытовые агрегаты следует наглухо защитить заземлением:

1. стиральная машина с большой собственной электроемкостью, работающая во влажных условиях, пробивает на корпус и «щиплет» руку;
2. на микроволновых печах сзади стоит специальная клемма для дополнительного заземления, так как в ней установлен источник сверхвысоких частот. Если в розетке недостаточный контакт, то прибор может выдавать неучтенные волны на опасном для здоровья уровне;
3. варочные поверхности электрической духовки и индукционной печи, в которых внутренняя проводка работает при критических состояниях и ток иногда пробивает на корпус;
4. настольный компьютер стационарного вида утечку электричества дает большую. Корпусные плавающие потенциалы приводят к замедлению работы и снижению производительности, и заземление крепят за любой подходящий винт на задней панели.

В некоторых случаях нельзя рассчитывать только на одно заземление, так как грунт не относится к линейным проводникам электричества. Его сопротивление определяется рабочим напряжением и площади контакта с элементом контура. Если разнести два контура на расстояние друг от друга на 1,2– 1,5 метра, то площадь соприкосновения эффективно увеличивается в сто раз. Нельзя увеличивать расстояние разноса больше указанного размера, это повлечет разрыв потенциального поля, и площадь сразу сокращается.

Нельзя заземляющие проводники выводить в наружное пространство и подключать их к неподготовленным площадкам контакта. Любой металл обладает своим потенциалом и при влажных наружных условиях начинается коррозия и разрушение. Наличие смазки на контакте помогает только в сухих условиях. Если коррозия пойдет под оболочку проводника, то в критической ситуации проводник моментально отгорит и контур не защитит человека от поражения.

Если электрические установки подключать в последовательном порядке и подсоединять не один заземляющий проводник на шину, а несколько, то авария на одном приборе потянет за собой и остальные. Они не смогут работать производительно, так как будут несовместимы в электромагнитном плане.

Для устройства контура идеально подходят влажные глины, суглинки и торфяные грунты. Практически невозможно установить защитную конструкцию в каменистой земле и скальных породах.

Работы по изготовлению и монтажу контура

Если в доме и на участке нет заземления, устраивают такую конструкцию на вводе в жилище, что является повторным заземлением. Чаще всего подключение электричества от городской линии электропередач в дом идет по воздуху, и устройство вторичного заземления требуется по правилам ПУЭ.

На первом этапе выбирают месторасположения, размеры и форма контура. Устанавливают его недалеко от ввода, а по форме контур бывает треугольный, прямоугольный или в виде линии, который состоит из любого числа вертикальных штырей, собранных стальной полосой.

На чем заострить внимание:

• при устройстве горизонтальных контуров глубина ям не должна быть меньше 0,5– 0,8 м;
• глубина закладки вертикальных металлических профилей с учетом траншеи составляет не менее 3,5– 3,8 м;
• на выбор длины вертикальных элементов влияет тип почвы, глубина замерзания земли, относительная влажность грунта;
• для эффективности контура увеличение его в диаметре не так важно, гораздо лучше добавить его длину;
• расстояние между вертикальными элементами должно быть не менее длины одного из них. Если принять это расстояние меньше, то производительность контура снижается.

Земляные подготовительные работы

Для разметки устанавливают колышки с натянутой бечевкой и разметку выполняют штыком лопаты. Землю по разметке выкапывают на глубину траншеи по ширине 30 см. Для нижнего слоя подсыпают мягкий грунт слоем 25 см в виде чернозема без мусора и каменных добавлений, который непосредственно будет контактировать с элементами заземления. Иногда используют привозной грунт с добавлением торфа или перегноя. Во время обратной засыпки после устройства контура грунт периодически послойно уплотняют.

Устройство контура

В углах траншеи забивают вертикальные штыри, которые предварительно оставляют над уровнем земли на 30 см, что нужно для удобства выполнения сварочных работ. После этого приваривают горизонтальные полосы с запасом длины на концах. Полосовую сталь нельзя натягивать, она должна располагаться свободно.

К выполнению сварки предъявляются особые требования. Все длины швов регламентированы в нормативных справочниках в зависимости от различного сочетания полос, кругляка и квадрата между собой. Обычно для однотипного профиля длина шва принимается 100 мм, а разнотипные элементы привариваются с созданием наибольшей площади соприкосновения и обваривают все места соединения.

После окончания сварочного соединения все места сварки окрашивают краской или обмазывают битумом. Для вертикальных стержней контура и горизонтальных элементов не допускается наличие краски на протяжении всей поверхности.

Далее равномерно забивают всю сваренную конструкцию в грунт (осаживают). Для облегчения места входа в землю поливают водой. Ударные нагрузки на места сварки проверяют неоднократно прочность конструкции. Предварительное затачивание концов вертикальных швов болгаркой или точильным кругом очень облегчит забивание.

Для подключения контура к вводу и к распределительному ящику используют полосу металла, которую жестко фиксируют на указанных конструкциях.

Как измерить заземление

После изготовления контура удостоверяются в его надежности, для чего измеряют сопротивление растеканию электрического тока в земле и сопротивление сваренного металлического контура. Для этого в настоящее время существуют разнообразные электронные приборы. Пользуются и старыми советскими надежными устройствами. Бытовой тестер для этого подойдет мало, так как земля не является линейным проводником тока.

Беру напрокат или одалживают электронный современный прибор или старый советский ручной мегомметр индукционного способа действия. Проверить сопротивление контура не удастся ручным прибором, но при тщательно и правильно выполненном сварном соединении оно десятилетиями находится в норме.

Сопротивление растекания проверяют голыми зачищенными электродами, которые погружают в землю на глубину до одного метра на расстоянии полутора метров друг от друга. При этом выдерживают полярность меггера, контур защиты должен выдерживать молниевый удар. Но разрушительная сила такого природного катастрофического явления приравнивается к взрыву и заземление от него может не спасти.

Поэтому для измерения сопротивления текучести крутят ручку меггера и определяют показания на шкале. Пользоваться в этом случае сетевым напряжением, миллиамперметром и резистором очень опасно.

Собственник дома, самостоятельно выполнивший устройство заземления, не может полноценно оценить его качество просто визуальным осмотром и иногда требуется пригласить специалиста, владеющего профессиональными приемами и знаниями. Это может быть работник электротехнической службы любого крупного предприятия.

Все нормативные документы предъявляют требования по омическому сопротивлению в зависимости от многочисленных факторов. Ими учитываются эксплуатационные условия, климат, действующие напряжения электрических приборов, особенности электроснабжения и схема подключения. И в зависимости от этого формируется максимально допустимый предел сопротивления почвы текучести тока, который варьируется в очень большом диапазоне.

Исходя из опытных замеров, в соответствии с нормативными схемами, допустимый показатель для частного дома составляет 4 Ома. Это вполне реальная цифра, которая поможет защитить человека от поражения током. Уменьшение показателя будет более благоприятно для повышения эффективности защиты электроприборов в жилище.