ВИДЕО ОНЛАЙН
КОНСУЛЬТАЦИИ
Джаз

Статьи и обзоры систем автоматизации и безопасности

ПРЕДЫДУЩАЯ СТАТЬЯПРЕДЫДУЩАЯ СТАТЬЯСЛЕДУЮЩАЯ СТАТЬЯСЛЕДУЮЩАЯ СТАТЬЯ

23 декабря 2010

Системы защитного заземления

 

В современном здании, в котором находится большое количество различных приёмников электроэнергии, возникает необходимость наличия системы заземления, которая обеспечивает электро- и пожарную безопасность, защиту дорогостоящего электронного оборудования, грозозащиту зданий. Ниже приведены некоторые выдержки из ПУЭ, которые касаются систем заземления и уравнивания потенциалов.

Основные требования ПУЭ по заземлению

Глава 7.1. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ЖИЛЫХ, ОБЩЕСТВЕННЫХ, АДМИНИСТРАТИВНЫХ И БЫТОВЫХ ЗДАНИЙ

 

7.1.13. Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления ТN-S или ТN-С-S.

При реконструкции жилых и общественных зданий, имеющих напряжение сети 220/127 В или 3 х 220 В, следует предусматривать перевод сети на напряжение 380/220 В с системой заземления ТN-S или ТN-С-S.

7.1.21. При питании однофазных потребителей зданий от многофазной распределительной сети допускается для разных групп однофазных потребителей иметь общие N и РЕ проводники (пятипроводная сеть), проложенные непосредственно от ВРУ, объединение N и РЕ проводников (четырехпроводная сеть с РЕN проводником) не допускается.

7.1.36. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный - L, нулевой рабочий - N и нулевой защитный - РЕ проводники).

 

  • Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий
  • Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать на щитках под общий контактный зажим.
  • Сечения проводников должны отвечать требованиям п. 7.1.45.

 

7.1.68. Во всех помещениях необходимо присоединять открытые проводящие части светильников общего освещения и стационарных электроприемников (электрических плит, кипятильников, бытовых кондиционеров, электрополотенец и т.п.) к нулевому защитному проводнику.

7.1.69. В помещениях зданий металлические корпуса однофазных переносных электроприборов и настольных средств оргтехники класса I по ГОСТ 12.2.007.0-75 «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности» должны присоединяться к защитным проводникам трехпроводной групповой линии (см. п. 7.1.36).

К защитным проводникам должны подсоединяться металлические каркасы перегородок, дверей и рам, используемых для прокладки кабелей.

7.1.70. В помещениях без повышенной опасности допускается применение подвесных светильников, не оснащенных зажимами для подключения защитных проводников, при условии, что крюк для их подвески изолирован. Требования данного пункта не отменяют требований п. 7.1.36 и не являются основанием для выполнения электропроводок двухпроводными.

7.1.87. На вводе в здание должна быть выполнена система уравнивания потенциалов путем объединения следующих проводящих частей:

 

  • Основной (магистральный) защитный проводник;
  • Основной (магистральный) заземляющий проводник или основной заземляющий зажим;
  • Стальные трубы коммуникаций зданий и между зданиями;
  • Металлические части строительных конструкций, молниезащиты, системы центрального отопления, вентиляции и кондиционирования. Такие проводящие части должны быть соединены между собой на вводе в здание.

 

Рекомендуется по ходу передачи электроэнергии повторно выполнять дополнительные системы уравнивания потенциалов.

7.1.88. К дополнительной системе уравнивания потенциалов должны быть подключены все доступные прикосновению открытые проводящие части стационарных электроустановок, сторонние проводящие части и нулевые защитные проводники всего электрооборудования (в том числе штепсельных розеток).

Для ванных и душевых помещений дополнительная система уравнивания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за пределы помещений. Если отсутствует электрооборудование с подключенными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подключить к РЕ шине (зажиму) на вводе. Нагревательные элементы, замоноличенные в пол, должны быть покрыты заземленной металлической сеткой или заземленной металлической оболочкой, подсоединенными к системе уравнивания потенциалов. В качестве дополнительной защиты для нагревательных элементов рекомендуется использовать УЗО на ток до 30 мА.

Не допускается использовать для саун, ванных и душевых помещений системы местного уравнивания потенциалов.

1.7.103. Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

1.7.111. Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. Искусственные заземлители не должны иметь окраски.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.

Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т.п.

1.7.117. Заземляющий проводник, присоединяющий заземлитель рабочего (функционального) заземления к главной заземляющей шине в электроустановках напряжением до 1 кВ, должен иметь сечение не менее: медный - 10 мм², алюминиевый - 16 мм², стальной - 75 мм².

Расчёт заземления

Типовой расчёт сопротивления растеканию электрического тока заземляющего устройства, состоящего из вертикальных заземлителей, выполняется по приведённым ниже формулам:

Расчёт параметров системы заземления

R - общее сопротивление растеканию электрического тока

R1 - сопротивление вертикального заземлителя

R2 - сопротивление горизонтального заземлителя

ρ - удельное электрическое сопротивление грунта

ρ1 - удельное электрическое сопротивление верхнего слоя грунта

ρ2 - удельное электрическое сопротивление нижнего слоя грунта

n - количество вертикальных заземлителей

L1 - длина вертикального заземлителя

L2 - длина горизонтального заземлителя

L3 - длина соединительной полосы до ввода в здание

D - диаметр вертикального заземлителя

b - ширина полки горизонтального заземлителя

H - глубина верхнего слоя грунта

h1 - расстояние до середины вертикального заземлителя

h2 - расстояние до середины горизонтального заземлителя

k1 - климатический коэффициент для вертикальных заземлителей

k2 - климатический коэффициент для горизонтальных заземлителей

η - коэффициент использования для вертикальных электродов

Online расчёт заземления

Климатические коэффициенты для вертикальных и горизонтальных заземлителей

Заземлитель Климатическая зона
I II III IV
Вертикальный 1,8...2,0 1,6...1,8 1,4...1,5 1,2...1,4
Горизонтальный 4,5…7,0 3,5…4,5 2,0…2,5 1,5…2,0

Климатические зоны России

I — Архангельская, Мурманская, Вологодская, Кировская, Пермская, Свердловская, Сахалинская, Камчатская и Магаданская области, северная половина Западной и Восточной Сибири и Республика Коми, северная часть Хабаровского края и восточная часть Приморского края;

II — Республика Карелия, Ленинградская, Новгородская, Псковская области, южная часть Хабаровского и западная часть Приморского краев;

III — Смоленская, Калининградская, Московская, Калининская, Орловская, Тульская, Рязанская, Ивановская, Ярославская, Горьковская, Брянская, Челябинская, Владимирская, Калужская, Костромская, Амурская области, южная часть Западной и Восточной Сибири, Республика Чувашия, Республика Мордовия, Республика Марий Эл, Республика Татарстан, Республика Башкирия и Республика Удмуртия;

IV — Курская, Астраханская, Куйбышевская, Саратовская, Волгоградская, Оренбургская, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Ростовская, Ульяновская области, Краснодарский край, Северный Кавказ и Закавказье.

Коэффициенты использования ηв и ηг для многоэлектродных заземлителей состоящих из стержней (труб или уголков)

Отношение расстояния между
трубами к их длине

Вертикальные заземлители Горизонтальные заземлители
Количество ηв Количество ηг
1 2 0,84-0,87 4 0,66--0,72
3 0,76-0,80 6 0,58--0,65
5 0,67-0,72 10 0,52--0,58
10 0,56-0,62 20 0,44--0,50
15 0,51--0,56 40 0,38--0,44
20 0,47-0,52 60 0,36--0,42
2 2 0,47-0,52 4 0,76--0,80
3 0,85--0,88 6 0,71--0,75
5 0,79--0,83 10 0,66--0,71
10 0,72--0,77 20 0,61--0,66
15 0,66--0,73 40 0,55--0,61
20 0,65--0,70 60 0,52--0,58
3 2 0,93--0,95 4 0,84--0,86
3 0,90--0,92 6 0,78--0,82
5 0,85--0,88 10 0,74--0,78
10 0,79--0,83 20 0,68--0,73
15 0,76--0,80 40 0,64--0,69
20 0,74--0,79 60 0,62--0,67

Рекомендуемые расчётные значения удельного электрического сопротивления верхнего слоя земли (не более 50 м)

Удельное электрическое сопротивление верхних слоёв земли ρ, Ом/м

Песок (при t > 0°С):

 

сильно увлажненный

10 - 60

умеренно увлажненный

60 - 130

влажный

130 - 400

слегка влажный

400 - 1500

сухой

1500 - 4200

Суглинок:

 

сильно увлажненный (при t > 0°С)

10 - 60

промерзший слой (при t = -5°С)

60 - 190

Глина (при t > 0°С)

20 - 60

Торф:

 

при t = 0°С

40 - 50

при t > 0°С

10 - 40

Солончаковые почвы (при t > 0°С)

15 - 25

Щебень:

 

сухой

> 5000

мокрый

> 3000

Дресва (при t > 0°С)

5500

Гранитное основание (при t > 0°С)

22500

 

Минимальные размеры заземляющих электродов из распространенных материалов с точки зрения коррозионной и механической стойкости

Материал Покрытие Профиль Минимальный размер
Диаметр мм Площадь  сечения мм2 Толщина мм Толщина покрытия мкм
Сталь Черный1 металл без антикоррозионного покрытия Прямоугольный2   150 5  
Угловой   150 5  
Круглые стержни для заглубленных электродов3 18      
Круглая проволока для поверхностных электродов4 12      
Трубный 32   3,5  
Горячего оцинкования5 или нержавеющая5,6 Прямоугольный2   90 3 70
Угловой   90 3 70
Круглые стержни для заглубленных электродов3 16     70
Круглая проволока для поверхностных электродов4 10     507
Трубный 25   2 55
В медной оболочке Круглые стержни для заглубленных электродов3 15     2000
С электрохимическим медным покрытием Круглые стержни для заглубленных электродов3 14     100
Медь Без покрытия5 Прямоугольный   50 2  

Круглый провод для поверхностных электродов4

  258    
Трос 1,8 для каждой проволоки 25    
Трубный 20   2  
Луженая Трос 1,8 для каждой проволоки 25   5
Оцинкованная Прямоугольный9   50 2 40

Минимальное поперечное сечение заземляющих проводников проложенных в земле

Наличие защиты Механически защищённые Механически не защищённые
Защищённые от коррозии 2,5 мм2 Cu; 10 мм2 Fe 16 мм2 Cu; 16 мм2 Fe
Не защищённые от коррозии 25 мм2 Cu; 50 мм2 Fe

 

  • 1 Срок службы при скорости коррозии в нормальных грунтах 0,06 мм в год составляет 25 - 30 лет.
  • 2 Прокат или нарезанная полоса со скругленными краями.
  • 3 Заземляющие электроды рассматриваются как заглубленные, когда они установлены на глубине более 0,5 м.
  • 4 Заземляющие электроды рассматриваются как поверхностные, когда они установлены на глубине не более 0,5м.
  • 5 Может также использоваться для электродов уложенных (заделанных) в бетоне.
  • 6 Применяется без покрытия.
  • 7 В случае использования проволоки, изготовленной методом непрерывного горячего цинкования, толщина покрытия в 50 мк принята в соответствии с настоящими техническими возможностями.
  • 8 Если экспериментально доказано, что вероятность повреждения от коррозии и механических воздействий мала, то может использоваться сечение 16 мм2.
  • 9 Нарезанная полоса со скругленными краями.

Классический способ измерения сопротивления заземления

Схема установки для измерения сопротивления растеканию электрического тока. 

Классический способ измерения сопротивления растеканию (Рис. 1) состоит в измерении напряжения и тока в соответствии со схемой (метод вольтметра - амперметра). Пользуясь формулами закона Ома: R = U / I, мы можем определить сопротивление заземления электрода R. Например, если напряжение равно 10 В и ток равен 1 А, то R = U / I = 10 / 1 = 10 Ом. Измерительная система состоит из источника переменного тока, амперметра, вольтметра и двух металлических электродов, забиваемых в землю. Недостатки подобного метода - невысокая точность вследствие наличия в земле различных коммуникаций, большая трудоёмкость, сложность проведения измерений в зимнее время.

Минимальное расстояние до измерительных электродов

Прибор для измерения сопротивления

Глубина электрода заземления X - Y (м) X - Z (м)
2 14 22
2.5 15 25
3 17 27
4 19 30
5 21 34
6 23 37
9 26 43

Альтернативный способ измерения сопротивления

Существует альтернативный (Рис. 2) способ измерения сопротивления растеканию (журнал «Новости ЭлектроТехники» №5(17) 2002). Сущность этого метода состоит в измерении фазного напряжения электрической сети и напряжения на калибровочном сопротивлении в соответствии со схемой. Искомое сопротивление заземляющего устройства определяют по следующей формуле:

Rзу = Rкр(Uф-Uкр)/Uкр,

где:

Rзу - сопротивление заземляющего устройства

Rкр - сопротивление калибровочного резистора (50 - 100 Ом)

- фазное напряжение

Uкр - напряжение на калибровочном резисторе

Калибровочный резистор должен иметь мощность рассеяния порядка нескольких сотен ватт. Точность этого метода составляет +10%, т.е. результат измерений всегда будет либо точным, либо с небольшим запасом по безопасности.

Указанный метод утверждён в качестве официального в Республике Беларусь (РД 02150.007-99).

 

Уронов Л.Г.

ООО «ТехноСфера», 2010 г.

ЗАКАЗ ЗВОНКА