Естественные заземлители используемые в качестве заземлителей

2. Заземлители

2.1. Естественные заземлители

2.1.1. В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать сооружения, указанные в табл. 2. ¶

Таблица 2. ¶

Пояснения, требования к использованию

Железобетонные фундаменты зданий, в том числе имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных и слабоагрессивных средах

Для соединения арматуры железобетонных колонн с арматурой фундамента необходимо использовать перемычку диаметром не менее 12 мм (рис. 1).

Соединение металлических колонн с арматурой фундамента следует выполнять по рис. 2.

Необходимость приварки анкерных болтов стальных колонн (арматурных стержней железобетонных колонн) к арматурным стержням железобетонных фундаментов определяется допустимой плотностью тока в приарматурном слое бетона в соответствии с ПЭУ

Железобетонные фундаменты технологических, кабельных, совмещенных эстакад в неагрессивных и слабоагрессивных грунтах во всех климатических зонах СССР

Металлическое соединение арматуры железобетонных опор и фундаментов не является обязательным

Кабельные тоннели из сборного железобетона при условии установки в них закладных деталей, приваренных к арматуре тоннеля, и последующего соединения закладных деталей стальными перемычками

Допускается использовать в качестве дополнительных естественных заземлителей, если сопротивление растеканию железобетонных фундаментов производственного здания или напряжение прикосновения превышает нормы, установленные ПЭУ

Рельсы электрифицированных железных дорог на станциях и перегонах, а также рельсы подъездных путей тяговых подстанций переменного тока

Заземляющие проводники должны присоединяться к рельсам только механическим способом без применения сварки (рис. 3).

Рельсы кранового пути при установке крана на открытом воздухе. Стыки рельсов должны быть надежно соединены сваркой, приваркой перемычек

Рельсы должны быть присоединены к дополнительному заземлителю, располагаемому вблизи крана

Обсадные трубы скважин

Заземлители опор воздушных линий электропередачи, соединенные с заземляющим устройством электроустановки при помощи грозозащитного троса линии, если трос не изолирован от опор линии

Металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, затворы и т.п.

Заземлители повторных заземлений нулевых проводников воздушных линий напряжением до 1 кВ в случае использования не менее двух воздушных линий

Проложенные в земле металлические трубопроводы, кроме трубопроводов канализации и центрального отопления.
Запрещается применять в качестве естественных заземлителей чугунные трубопроводы и временные трубопроводы строительных площадок

Если на трубопроводах, используемых в качестве протяженных заземлителей, установлены задвижки, водомеры или болтовые фланцевые соединения, то в этих местах следует смонтировать обходные перемычки из полосовой стали сечением не менее 100 мм 2 . Перемычки приваривают непосредственно к трубам или хомутам, установленным на трубопроводе.

Свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в качестве заземлителей

Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при числе кабелей не менее двух

¶

Рис. 1. Соединение арматуры железобетонных конструкций: 1 – молниеприемная сетка; 2 – токоотвод; 3 – арматура колонны; 4 – заземляющая перемычка; 5 – арматура фундамента ¶

¶

Рис. 2. Соединение металлической колонны с арматурой железобетонного фундамента: 1 – арматура подошвы; 2 – арматура фундамента; 3 – фундамент; 4 – фундаментные болты (не менее двух), соединенные с арматурой фундамента; 5 – пластины для приварки проводников заземления; 6 – стальная колонна ¶

* При соединении металлической колонны с арматурой железобетонного фундамента необходимо учитывать следующее: ¶

а) фундаментные болты (не менее двух) должны быть соединены с арматурой подколонника сваркой; ¶

б) соединение арматуры подколонника с арматурой подошвы должно быть выполнено сваркой; ¶

в) если пространственный каркас подколонника не пересекается с арматурными сетками подошвы фундамента, то его следует нарастить в двух местах с помощью отдельных арматурных стержней и соединить их сваркой с арматурными сетками; ¶

г) если подошва фундамента не армируется, то достаточно соединить сваркой арматуру подколонника и фундаментные болты; ¶

д) все стержни каркаса арматуры фундамента должны быть соединены между собой сваркой; ¶

е) пластины размером 50х100 должны иметь толщину более 5 мм для приварки проводников заземления. Расстояние от пластины до уровня чистого пола должно быть не более 500 мм. Сварной шов выполняют по ширине пластины с двух сторон. ¶

¶

Рис. 3. Присоединение к тяговому рельсу проводников защитного заземления: 1 – провод заземления; 2 – зажим заземления; 3 – крюковой болт ¶

2.1.2. Естественные заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это требование не распространяется на опоры воздушных линий электропередачи (ВЛ), повторное заземление нулевого проводника и металлические оболочки кабелей. ¶

2.1.3. В случае использования естественных заземлителей (особенно протяженных) при выборе мест присоединения к ним защитных проводников необходимо учитывать возможность разъединения заземлителя, например, при ремонтных работах. ¶

Чтобы полу­чить заземляющие устройства с малым сопротивлением, широко используются естественные заземлители.

Естественным заземлителем называются находящиеся в со­прикосновении с землей электропроводящие части коммуника­ций, зданий и сооружений производственного или иного назначе­ния, используемые для заземления. К ним можно отнести: водопроводные и иные трубы, проложенные в земле, металличе­ские конструкции, хорошо связанные с землей, сварочные обо­лочки кабелей, металлические шпунты и т.п. На устройство та­ких заземлителей не требуется специальных затрат. Поэтому они должны быть использованы в первую очередь.

В тех случаях, когда такие естественные заземлители отсут­ствуют, для заземляющих устройств приходится устраивать ис­кусственные заземлители.

Искусственным заземлителем называется заземлитель, спе­циально выполненный для целей заземления. Для искусственных заземлителей применяются обычно вертикальные и горизонталь­ные электроды.

В качестве вертикальных электродов использует­ся прутковая сталь диаметром 12 мм и длиной 4-5 м, а горизон­тальных — угловая сталь размером 50 x 50 x 6 мм и длиной 2,5-3 м или сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Верти­кальные электроды погружаются на глубину 4 м в предваритель­но вырытой траншее глубиной 0,7-0,8 м. Верхний конец электро­да должен выступать над дном траншеи на высоту 0,1-0,2 м. Вертикальные электроды с горизонтальными соединяются свар­кой. Погружение электродов производится, как правило, механи­зированным способом с помощью копров, вибраторов, гидропрес­сов и т.п. Траншеи с уложенными в них электродами следует засыпать землей, не содержащей камней и строительного мусора.

Выбор электродов и глубину их заложения определяют в зависимости от характера грунта и климатических условий.

В соответствии с ПУЭ величина сопротивления заземления нейтрали источника тока в любое время года должна быть:

не бо­лее 8 Ом при напряжении 220/127 В,

4 Ом при напряжении 380/220 В и

2 Ома при напряжении 660/380 В.

Если заземляющее устройство одновременно используется для электроустановок выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю, то сопротивление заземляющего устройства определя­ется по формулеr₃ = 125 / I₃, где I₃ — расчетный ток замыкания на землю, А.

Приближенное значение расчетного тока I₃ может быть оп­ределено таким образом

I₃ =(35 l_КЛ + l_ВЛ), А, где U — напряжение сети, кВ;

На воздушных линиях зануление должно быть осуществле­но нулевым рабочим проводом, проложенным на тех же опорах, что и фазные провода. На концах воздушной линии длиной более 200 м, а также на вводах от воздушных линий к электроустанов­кам, которые подлежат занулению, должны быть выполнены по­вторные заземления нулевого рабочего провода. Общее сопротив­ление повторного заземлителя должно быть не более 5, 10 и 20 Ом при напряжениях 660, 380 и 220 В соответственно.

Расчет заземлителя сводится к определению количества вертикальных и длины горизонтальных электродов, обеспечи­вающих необходимую норму сопротивления заземления.

Монтаж заземлителя такого типа производится при соответствии параметров заземляющего устройства с профильными требованиями. При выявлении несоответствующих технических характеристик у заземлителя предусмотрено обязательное доведение их до нормативных. Основой естественного заземлителя может служить металлическая конструкция любого внешнего вида.

Естественный заземлитель: что можно использовать

Стандартизация применения заземлителей в электроустановках зданий регламентируется в материалах следующей документации:

1. ПУЭ 7-е издание Раздел 1 Глава 1.7.
2. ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96).
3. ГОСТ Р 50571.22-2000 (МЭК 60364-7-707-84).
4. ГОСТ Р 50571.10-96 (МЭК 364-5-54-80).

Основным требованием при применении естественного контура выступает его устойчивость к протекающим токам короткого замыкания. Исключается вариант возможного нарушения работоспособности связанных с заземлителями устройств.

Естественный заземлитель предусматривает строение конструкции, которая постоянно находится в земле. В качестве заземляющих устройств такого типа принято использовать:

1. Металлическую или железобетонную конструкцию (арматура, железобетонные фундаменты объектов, находящиеся в соприкосновении с почвой).
2. Водопроводные трубы из металла, проходящие под землей.
3. Трубы буровых скважин обсадного типа.
4. Металлические сваи (шпунты) ГТС.
5. Оболочки металлического состава различных бронированных кабелей, проходящих под землей.
6. Железнодорожные колеи неэлектрифицированных дорог при обязательном наличии перемычек.

Соответствие требованиям ПУЭ по соотношению сечения проводимости — общеобязательный аспект выбора любого устройства в качестве заземляющего элемента. Естественный заземлитель соединяется с заземляющей магистралью электроустановки в двух и более местах.

В качестве естественного контура запрещено применять:

1. Конструкции металлических труб горючих или токсичных веществ, газов.
2. Трубы с коррозионно-стойкой изоляцией.
3. Проводники отопительных систем или канализационных магистралей.

Естественный заземлитель используется повсеместно — лишь при необходимости уменьшения потенциалов протекающих по нему токов, которые уходят в землю, предусматривается использование искусственных заземляющих устройств.

Искусственный и естественный заземлитель: преимущества

Искусственный контур специально выполняется для реализации заземления. Производятся соответствующие расчеты, определяется, какое оптимальное количество стержней необходимо смонтировать для реализации надлежащего сопротивления. Работа трудоемкая, требуется закупка определенных материалов для создания конструкции.

Примеры специальных заземляющих устройств:

• железные балки, трубы, стержни или уголки, монтируемые в землю;
• разной формы стальные полотна, которые закладываются в грунт.

Преимуществом электромонтажа заземления с применением естественного заземляющего устройства выступает его бюджетность:

• минимальные затраты на материал;
• монтаж заземляющего контура не требует значительных капиталовложений.

Очень распространена технология производства заземления с использованием железобетонного фундамента в качестве естественного заземлителя.

Заземление посредством железобетонного фундамента

Выбор такой конструкции в качестве заземлителя можно осуществить лишь при соответствии физических основ фундамента (гидрофильность бетона) с количественными показателями влажности грунта.

Допускается реализация такого технологического варианта заземления только при условии наличия влажности грунта, на котором находится объект, свыше 3 %. Меньший показатель такой характеристики почвы отразится на гидрофильности бетона: произойдет мощное электрическое сопротивление, железобетонная конструкция потеряет свойства заземлителя.

Естественный заземлитель посредством железобетонного фундамента практичнее применять при таких условиях:

• наличие неагрессивной среды (грунтовые воды с минимальным показателем жесткости);
• отсутствие гидроизоляции;
• наличие дополнительной защиты фундамента (битумное покрытие).

Нормативная стандартизация применения такого типа заземлителя предусматривает варианты, когда его запрещено использовать в системе заземления объекта.

Когда не применяются железобетонные конструкции

Сборный железобетонный фундамент обладает хорошими структурными характеристиками как по прочности конструкции, так и по долговечности. Подводить заземляющий проводник к такому фундаменту не запрещено.

Главное — произвести правильное соединение элементов конструкции. Скрепив между собой арматуру соседних блоков, можно удостовериться в надежности конструкции, а потом приступить к производству заземляющего устройства.

Если выполнить такое соединение нет возможности, лучше прибегнуть к применению искусственного заземлителя. Производить соединения такого типа конструкций нужно с учетом профильной стандартизации производства таких работ.

Принцип соединения железобетонных конструкций

Соединения между деталями производятся, ориентируясь на образование между ними электрической цепи (проходит по металлу). Заблаговременно подготавливаются закладные элементы внутри железобетонных конструкций, посредством которых реализуется соединение технологического или электрического оборудования для последующего заземления.

Наличие болтов, заклепок, сварки или аналогичных соединений позволит смонтировать постоянную коммутационную электрическую цепь. При отсутствии подобных соединений предусмотрен вариант создания аналогичных соединений с использованием гибких перемычек. Эти элементы привариваются к частям конструкции. Стандартизация сечения перемычек составляет 100 кв. мм и выше.

Заключение

Реализуется естественное заземление в соответствии с нормативными стандартами, с учетом внешних и внутренних факторов воздействия, исходя из анализа строительных особенностей объекта.

Естественный заземлитель может выступать в качестве основного заземляющего устройства, но только когда реализуется основная функция заземления — обеспечение надлежащего уровня электробезопасности.