Из чего состоит заземление
- Внешний контур заземления. Располагается за пределами помещений, непосредственно в грунте. Представляет собой пространственную конструкцию из электродов (заземлителей), соединенных между собой неразделимым проводником.
- Внутренний контур заземления. Токопроводящая шина, размещенная внутри здания. Охватывает периметр каждого помещения. К этому устройству подсоединяются все электроустановки. Вместо внутреннего контура может быть установлен щиток заземления.
- Заземляющие проводники. Соединительные линии, предназначенные для подключения электроустановок непосредственно к заземлителю, или внутреннему контуру заземления.
Рассмотри эти компоненты подробнее.
Внешний, или наружный контур
Монтаж контура заземления зависит от внешних условий. Прежде чем начать расчет, и выполнить проектный чертеж, необходимо знать параметры грунта, в котором будут установлены заземлители. Если вы сами строили дом, эти характеристики известны. В противном случае лучше вызвать геодезистов, для получения заключения по грунту.
Какие бывают грунты, и как они влияют на качество заземления? Примерное удельное сопротивление каждого типа грунта. Чем оно ниже, тем лучше проводимость.
- Глина пластичная, торф = 20–30 Ωм·м
- Суглинок пластичный, зольные грунты, пепел, классическая садовая земля = 30–40 Ом·м
- Чернозем, глинистые сланцы, полутвердая глина = 50–60 Ом·м
Это лучшая среда для того, чтобы установить наружный контур заземления. Сопротивление растекания тока будет достаточно низким даже при малом содержании влаги. А в этих грунтах естественная влажность обычно выше среднего.
Полутвердый суглинок, смесь глины и песка, влажная супесь — 100–150 Ом·м
Сопротивление немного выше, но при нормальной влажности параметры заземления не выйдут за нормативы. Если в регионе установки установится продолжительная сухая погода, необходимо принимать меры к принудительному увлажнению мест установки заземлителей.
Глинистый гравий, супесок, влажный (постоянно) песок = 300–500 Ом·м
Гравий, скала, сухой песок – даже при высокой общей влажности, заземление в такой почве будет неэффективным. Для соблюдения нормативов, придется устанавливать глубинные заземлители.
Многие владельцы объектов, экономя «на спичках», просто не понимают, для чего нужен контур заземления. Его задача при соединении фазы с землей обеспечить максимальную величину тока короткого замыкания. Только в этом случае быстро сработают устройства защитного отключения. Этого невозможно достичь, если сопротивление растекания тока будет высоким.
Определившись с грунтом, вы сможете выбрать тип, и самое главное — размер заземлителей. Предварительный расчет параметров можно выполнить по формуле:
Расчет приведен для вертикально установленных заземлителей.
Расшифровка величин формулы:
- R0 — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
- Рэкв — удельное сопротивление грунта, см. информацию выше.
- L — общая длина каждого электрода в контуре.
- d — диаметр электрода (если сечение круглое).
- Т — вычисленное расстояние от центра электрода до поверхности земли.
Задавая известные данные, а также меняя соотношение величин, вы должны добиться значения для одного электрода порядка 30 Ом.
Если установка вертикальных заземлителей невозможна (по причине качества грунта), можно рассчитать величину сопротивления горизонтальных заземлителей.
Поэтому лучше потратить больше времени на забивание вертикальных стержней, чем следить за барометром и влажностью воздуха.
И все же приводим формулу расчета горизонтальных заземлителей.
Соответственно, расшифровка дополнительных величин:
- Rв — полученное после вычисления сопротивление одного заземлителя (электрода) в омах.
- b — ширина электрода — заземлителя.
- ψ — коэффициент, зависящий от погодного сезона. Данные можно взять в таблице:
ɳГ — так называемый коэффициент спроса горизонтально расположенных электродов. Не вдаваясь в подробности, получаем цифры из таблицы на иллюстрации:
Предварительный расчет сопротивления необходим не только для правильного планирования закупок материала: хотя будет обидно, если вам не хватит для завершения работ, пары метров электрода, а до магазина несколько десятков километров. Более-менее аккуратно оформленный план, расчеты и чертежи, пригодятся для решения бюрократических вопросов: при подписании документов о приемке объекта, или составлении ТУ с компанией энергосбыта.
Разумеется, никакой инженер не подпишет бумаги только на основании пусть и красиво исполненных чертежей. Будут произведены замеры сопротивления растекания.
Технология проведения работ
Выбираем место размещения заземлителей. Разумеется, недалеко от дома (объекта), чтобы не пришлось прокладывать длинный проводник, который придется механически защищать. Желательно, чтобы вся площадь контура находилась на территории, которую вы контролируете (являетесь собственником). Чтобы в один прекрасный момент, ваша защитная «земля» не была выкопана пьяным экскаваторщиком. Так что забивать штыри за забором не будем.
Подойдет огород (за исключением картофельной грядки), палисадник, клумба возле дома. Возделываемые участки предпочтительнее, они регулярно поливаются. А дополнительная влага в земле пойдет на пользу заземлению. Если ваш грунт обладает низким удельным сопротивлением — можно установить заземление на площадке, которая затем будет покрыта асфальтом или плиткой. Под искусственным покрытием земля не пересушивается. Да и риск повредить контур заземления минимален.
В зависимости от формы площадки, выбираем порядок расположения электродов: в линию, или треугольником.
Если выбран треугольник — размечаем площадку соответствующей формы со сторонами 2.5–3 метра. Копаем траншею в форме равностороннего треугольника на глубину 70–100 см, шириной 50–70 см. Мы знаем, что все заземлители соединяются между собой. Проводник должен быть углублен на расстояние не менее 50 см, с учетом минимального уровня грунта (например, вскопка грядки). Если сверху будет уложено покрытие — его толщина в расчет не берется. Только чистый грунт.
Можно выбрать весь грунт, не только по периметру траншеи. Получится треугольная яма глубиной 0.7–1.0 м. Готовый контур можно будет засыпать грунтом с низким удельным сопротивлением. Например, золой или пеплом. Соли проникнут в землю, и будут способствовать снижению общего сопротивления растекания тока.
После чего, по углам ямы (траншеи) начинаем забивать электроды.
Параметры заземлителей (рассматриваем вертикальное расположение)
Сталь без гальванического покрытия:
Круг — диаметр 16 мм.
Труба — диаметр 32 мм.
Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 100 мм².
Сталь оцинкованная
Круг — диаметр 12 мм.
Труба — диаметр 25 мм.
Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 75 мм².
Медь
Круг — диаметр 12 мм.
Труба — диаметр 20 мм.
Прямоугольник или уголок — площадь поперечного сечения 50 мм².
Грунт должен плотно облегать металлическую поверхность заземлителя. Красить электроды запрещено!
А как быть, если по расчетам длина каждого из трех электродов превышает 1.5–2 метра? Есть небольшие секреты.
- Электроды забивают не кувалдой, а вибратором, отбойным молотком с насадкой, или перфоратором. Кувалда подойдет для высоты чуть более 1 метра. Это вариант для идеального грунта с наименьшим сопротивлением.
- Совершенно не обязательно устанавливать трехметровую стремянку. Длинные электроды соединяются между собой по мере погружения в грунт. Если вы купили фабричный комплект — заземлители составные, можно набрать из сегментов любую длину.
- Для кустарного изготовления также есть способ забить в землю 4 метровый уголок. Нарезаем электрод на куски по 1.5 метра. Забиваем первый сегмент. Привариваем к нему следующий — забиваем далее. И так до расчетной глубины.
- Если забить стержни на расчетную глубину не получается в принципе — опять же берем количеством. Линейный перерасчет (типа: вместо трех по 4 метра, забиваем шесть по 2 метра длиной) не работает. Количество заземлителей определяется только последующим замером сопротивления растекания тока.
Соединяем электроды проводником. Если арматура стальная — лучше всего подойдет сварка. Медные стержни соединяются болтовой стяжкой, проводник должен иметь сечение не менее 30% от сечения электродов.
После сборки контура, проводим замеры сопротивления растекания тока. Требования к контуру заземления для индивидуального жилья — 10 Ом. Измерение лучше доверить сертифицированным специалистам, у которых имеется соответствующее оборудование. Тем более, что при получении ТУ от энергетиков, вам все равно придется представить систему заземления для измерений. Если сопротивление выше нормы — добавляем электроды и привариваем их к контуру. Пока не получим норму.
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 о. 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
Как пользоваться
Перед началом работ нужно выполнить фазировку потенциальных цепей (П1 и П2) и токовых (Т1 и Т2). Она достигается присоединением цепей П1 и Т1 по одну сторону, П2 и Т2 – по другую сторону относительно подключаемого объекта.
К сведению. Соединение токовых и потенциальных цепей можно производить как в точке измерения при четырёхпроводном методе, так и разносить между собой при определении удельного сопротивления почвы.
Установка штырей имеет свои особенности:
- монтаж электродов выполняется по одной линии;
- между электродами выдерживается расстояние, равное пятикратной глубине погружения в грунт;
- поверхность штырей должна быть очищена от грязи.
Подключения электрода к ИС 10 выполняется к гнёздам: Т1, П1, Т2, П2 в определённой последовательности.
Последовательность подключения электродов к прибору
После того, как прибор подключен к измеряемому объекту, нужно кратковременно активировать кнопку «Rx / ↵». На дисплее отобразится команда «ИЗМЕРЕНИЕ», и устройство перейдёт к режиму измерения потенциалов по входам П1 и П2.
На экране возможно появление сообщений:
- « ВНЕ ДИАПАЗОНА» – это значит, что сопротивление измеряемого участка >10 кОм;
- « НЕТ ЦЕПИ» – сообщение, указывающее на дефект, препятствующий поддержанию минимального тока (плохой контакт, обрыв цепи или неравномерность структуры почвы).
Руководство пользователя, прилагаемое к прибору, описывает методику двух тестов:
- двух,- трёх,- или четырёхпроводной метод – 2П, 3П, 4П;
- автоматического определения сопротивления грунта – Rуд.
Важно! Наличие в составе активного сопротивления объекта индуктивной или ёмкостной компоненты изменят показания на дисплее. В отражённом результате будут учтены и они
Первый способ
В меню устройства выбирается четырёхпроводный метод нажатием кнопки «РЕЖИМ». Из представленных опций выделяется «4П». Далее кнопкой «Rx / ↵», запускается измерение. Числовое значение сопротивления заземления выводится на экран.
Этот метод существенно уточняет результаты измерения, потому что не учитывает сопротивления измерительных шнуров и переходные сопротивления точек подсоединения.
Четырёхпроводная схема подключения ИС10 к сложному заземлителю
Второй способ
Измерители сопротивления ис 10 используют для определения удельного сопротивления грунта, в котором расположен защитный контур. Прежде, чем заземлить объект, желательно знать этот показатель. На уже защищённых объектах его необходимо периодически тестировать.
При пользовании прибором выполняются следующие действия:
- располагаются электроды на расстоянии, в 5 раз превышающем заглубление электродов, с соблюдением прямолинейности;
- присоединяются штыри к выходам Т1, П1 и П2, Т2;
- прибор переводится в режим «4П» и запускается кнопкой «Rx / ↵»;
- снимаются показания сопротивления RE.
При помощи формулы находится удельное сопротивление.
R уд = 2π * d * RЕ,
где d – межэлектродный интервал, м.
Присоединение ИС 10 при определении удельного сопротивления
При производстве измерений с автоматическим определением R уд нужно:
- в опции «РЕЖИМ» выделить режим «R уд»;
- сравнить сохранённые в приборе расстояния между заземлителями и при необходимости изменить функцией «УСТ. РАССТ»;
- курсорами ▲ или ▼ выставить расстояние от 1 до 99 м с интервалом в 1 м;
- подтвердить выбор кнопкой «Rx / ↵».
Внимание! Измерения этого значения допустимы только по четырёхпроводному методу. Он запускается автоматически. Результат выводится на дисплей в единицах: «Ом*м», «кОм*м» или «МОм*м»
Величину метража между электродами прибор запоминает до следующих измерений или до введения других значений
Результат выводится на дисплей в единицах: «Ом*м», «кОм*м» или «МОм*м». Величину метража между электродами прибор запоминает до следующих измерений или до введения других значений.
Применение прибора с электроизмерительными клещами позволяет узнать распределение токов в процентном соотношении между отдельными заземлителями в многоэлементном контуре. По данным временного мониторинга (при составлении ежегодных протоколов измерения), отражаемых в паспорте заземляющего устройства, можно оценивать темп и характер старения элементов. На этом же основании следят за изменением структуры грунта по периметру контура.
Портативный измеритель отвечает всем современным требованиям измерительных приборов. Простой интерфейс и подробная информация, отображаемая на дисплее, делают измерения понятным и простым процессом. Прочный корпус и удобные гнёзда для подключения электродов способствуют долгой и безотказной эксплуатации.
Необходимость регулярных проверок
Необходимость поддержания исправности заземляющего контура считается обязательным условием для эффективного функционирования системы. Поэтому нужна периодическая проверка заземления мультиметром (как самого доступного тестера для обывателя), по результатам которой будет определяться работоспособность контура.
При нормальной исправности заземления, любая возникшая аварийная ситуация приведёт к отводу электрического тока по заземляющему проводнику в токоотводящие элементы, которые расположены в грунте, от которых электрический разряд быстро и равномерному разойдётся вглубь почвы.
Схема заземления частного домаИсточник sovet-ingenera.com
Надёжность любой электрической цепи обратно пропорциональна количеству соединений проводников – чем их меньше, тем лучше. Но в любом случае, избавиться от них полностью нельзя. Кроме того, надо учитывать, что часть соединений находятся в грунте и от длительного с ним контакта на металле токоотводящих электродов образовывается окисная прослойка, приводящая к неотвратимому возникновению коррозийного слоя.
Результатом может стать возрастание сопротивления элементов устройства и возникновение препятствий при движении тока. Плюс, наличие любого вещества с повышенной химической активностью на участке грунта, в который входит заземление, приводит к максимально быстрому возникновению ржавчины, так как металлические части контура взаимодействуют с почвой постоянно.
Со временем коррозия приводит к возникновению отдельных чешуек, начинающих процесс отслоения от металла, и, следовательно, тем самым ухудшается электрический контакт. Из-за этого сопротивление контура возрастает, т.к. количество этих коррозийных участков становится большим. Заземляющее устройство теряет показатели электропроводимости, повышается вероятность неполного отведения электротоков в почву и общий уровень защиты понижается.
Как итог, проверка обычно начинается с оценки технического состояния контура и его составляющих.
Пример коррозии заземляющего устройстваИсточник gidpokraske.ru
Измерение сопротивления контура заземления даёт возможность проверить безопасность системы. Технически этот вычисление сопротивления по закону Ома, известному всем ещё по школьному курсу физики. Если известны напряжение и сила тока в источнике тока, или мы можем из измерить, то достаточно просто определить сопротивление, разделив напряжение на силу тока. Но практика несколько сложнее и имеет ряд особенностей и правил по измерению, требующих их неукоснительного выполнения.
КАК САМОМУ ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ, НОЛЬ и ЗАЗЕМЛЕНИЕ У ПРОВОДОВ
Итак, начнем по порядку:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ
Для большего удобства, сперва всегда лучше определять какой из имеющихся проводов фаза. О том, как найти фазу цифровым мультиметром мы уже писали, а как быть если его нет, читайте ниже.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ ИНДИКАТОРНОЙ ОТВЕРТКОЙ
Самый простой способ обнаружения фазного провода – это поиск с помощью индикаторной отвертки. Этот простейший инструмент должен быть у любого домашнего мастера, занимающегося электрикой в квартире – будь то полный электромонтаж, простая замена ламп или установка светильников, розеток и выключателей.
Принцип работы индикаторной отвертки прост – при касании жалом отвертки проводника под напряжением и одновременном касании контакта, на задней стороне отвертки, пальцем руки – загорается индикаторная лампа в корпусе инструмента, которая и сигнализирует о наличии напряжения. Таким образом легко можно узнать, какой провод фазный.
Принцип действия индикаторной отвертки прост – внутри индикаторной отвертки расположена лампа и сопротивление(резистор), при замыкании цепи (касании нами заднего контакта) лампа загорается. Сопротивление защищает нас от поражения электрическим током, оно снижает ток до минимального, безопасного уровня.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ, НУЛЯ И ЗАЗЕМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ ЛАМПОЙ
Еще один способ, которым можно определить фазный, нулевой и провод заземления в современной трехпроводной электрической сети, это использование контрольной лампы
Способ неоднозначный, но действенный, требующий особой осторожности
Чтоб начать определение, в первую очередь необходимо собрать само устройство контрольной лампы. Самый простой способ использовать патрон, с вкрученной туда лампой, а в клеммах патрона закрепить провода со снятой на концах изоляцией. Если же под рукой нет электрического патрона или нет времени что-то мастерить, можно воспользоваться обычной настольной лампой с электрической вилкой.
Технология определения фазы, нули и земли с помощью контрольной лампы максимально проста – поочередно соединяя провода лампы к проводам требующим определения, каждый с каждым.
Определить фазу и ноль из двух проводов
В случае определения контрольной лампой фазного провода среди двух проводов вы лишь сможете узнать, есть фаза или нет, а какой именно из проводников фазный определить не удастся. Если при соединении проводов контрольной лампы к определяемым жилам она загорится, то значит один из проводов фазный, а второй скорее всего ноль. Если же не загорится, то скорее всего фазы среди них нет, либо нет нуля, чего тоже исключать нельзя.
Таким способом, скорее, удобнее проверять работоспособность проводки и правильность её монтажа. Определять фазу лучше индикаторной отверткой, а вот наличие нуля узнавать так.
Определить фазный провод в таком случае можно подключив один из концов, идущих от контрольной лампы, к заведомо известному нулю (например, к соответствующей клемме в электрощите), тогда при касании вторым концом к фазному проводнику, лампа загорится. Оставшийся провод соответственно ноль.
Найти фазу, ноль и заземление из трех проводов:
В такой трехпроводной системе часто возможно точно определить фазный, нулевой и заземляющий провод контрольной лампой. Соединяем контакты, идущие от контрольной лампы поочередно к жилам требующего определения кабеля.
Действуем методом исключения:
Находим положение, в котором лампа горит, это будет значить, что один из проводов фаза, а другой ноль.
После чего меняем положение одного из контактов контрольной лампы, далее возможны несколько вариантов:
– Если лампа не загорится (при наличии УЗО или дифференциального автомата защиты проверяемой линии они также могут сработать) значит оставшийся свободным провод – ФАЗА, а проверяемые НОЛЬ и ЗЕМЛЯ.
– Если после смены положения лампа ненадолго вспыхнет , при этом сразу сработает УЗО или диф. автомат (если они есть), значит оставшийся свободным провод – НОЛЬ, а проверяемые это ФАЗА и ЗАЗЕМЛЕНИЕ.
– Если линия не защищена устройством защитного отключения (УЗО) или дифференциальным автоматом, и свет будет гореть в двух положениях . В этом случае узнать какой провод рабочий ноль (нуль), а какой защитный (заземление), можно просто отключив в щите учета и распределения электроэнергии вводной кабель от клеммы заземления. После чего так же проверить контрольной лампой все жилы и, опять же методом исключения, в положении, когда лампа не горит опознать проводник заземления.
