Топовая баня
Назад

На какую глубину забивать штырь заземления

Опубликовано: 23.04.2020
0
0

Назначение

Модульно-штыревое заземление предназначено для организации глубинной схемы контура заземления с вертикальным заглублением на основе круглых стержней заземления диаметром D от 14 до 20 мм (редко 25 мм) и длиной L от 1200 или 1500 мм.

Задачей его является отвод и рассеивание тока молнии в землю через систему внешней молниезащиты (молниеприемники и токоотводы) или создание безопасных условий эксплуатации электрооборудования в целях исключения электротравм у пользователей.

Подробнее о существующих типах заземления (глубинное, кольцевое и фундаментное) читайте в материале Заземление молниезащиты.

Иногда глубинные заземлители используют в составе комбинированной конструкции, когда стержни устанавливают в некоторых точках замкнутого кольцевого или разомкнутого контура.

На схеме: 1 – плоский проводник (полоса заземления), 2 – щиток в месте соединения токоотвода и заземляющего проводника, 3 – соединительный зажим для круглых/плоских проводников, 4- стержни глубинного заземления, 5 – наконечник, 6 – диагональный зажим, 7 – крестовой зажим, 8 – антикоррозионная лента.

Цель расчета защитного заземления

Обустраиваемое на стороне потребителя заземляющее устройство предназначено для защиты не только персонала, обслуживающего электроустановки, но и рядовых пользователей.

Полноценный расчет заземления гарантирует образование надежного контакта защитного устройства с землей, приводящего к растеканию тока и снижению уровня опасного напряжения.

Таким образом, назначение расчета заземляющих устройств – создание условий, исключающих риск поражения живых организмов высоким потенциалом путем его снижения в точке замыкания. В отсутствие хорошо просчитанного и функционального заземлителя любое прикосновение к корпусу поврежденного оборудования равнозначно прямому контакту с фазной жилой.

Расчет элементов заземляющего устройства

Заземляют в первую очередь молниезащитный контур, в этом случае устройство заземления является частью внешней молниезащиты, которое перенаправляет ток молнии от молниеприемников и токоотводов и распределяет его в земле. Это так называемое заземление молниезащиты.

Есть еще защитное заземление, которое обеспечивает безопасную работу отдельных электроустановок. В этом случае оборудование заземляют в целях получения эффекта стекания заряда по пути меньшего сопротивления в случае возникновения пробоя напряжения на установке.

Если говорить о частном доме, то заземляют следующие электроустановки:

  • газовые (и не только) котлы
  • бойлеры
  • генераторы
  • внутренняя электрика (повторное заземление электробытовых приборов через электрический шкаф)

Касательно последнего пункта, то это, например, духовка, микроволновка, стиральная машина и т.п., которые подключаются к общей шине заземления и от нее уже в свою очередь идет токоотвод на заземляющий контур. На рисунке показано защитное уравнивание потенциалов через подключение к ГЗШ (главной заземляющая шина) и уже от шины вывод на систему заземления.

На схеме: 1 – распределительный щит, 2 – фиксированная точка заземления (проход через стену для соединения с заземляющим контуром модульного заземлителя на улице), 3- заземляющие хомуты, 4 – шина уравнивания потенциалов.

Определение параметров проводников, используемых в конструкции любого заземлителя, проводится с учетом следующих соображений:

  • Длина металлических стержней или штырей в значительной мере определяет эффективность всей системы защитного заземления.
  • Большое значение имеет и протяженность элементов металлических связей.
  • От линейных размеров этих конструктивных составляющих зависят расход материала, а также суммарные затраты на обустройство ЗУ.
  • Сопротивление вертикально забиваемых электродов в первую очередь определяется длиной.
  • Их поперечные размеры не оказывают существенного влияния на качество и эффективность обустраиваемой защиты.

Помимо этого всегда нужно помнить о «золотом» правиле, согласно которому чем больше металлических заготовок предусмотрено в схеме – тем лучше характеристики безопасности контура.

одиночный вертикальный заземлитель
Схема установки одиночного вертикального заземлителя

Также следует учесть, что мероприятия по организации заземления нельзя назвать легким занятием. При большом количестве составляющих системы увеличиваются объемы земляных работ. А решение вопроса о том, каким конкретно способом улучшать качество заземления (за счет длины или количества электродов) остается за самим исполнителем.

В любом случае при обустройстве ЗУ произвольного типа рекомендуется придерживаться следующих правил:

  1. стержни необходимо вбивать до отметки, находящейся ниже уровня промерзания почвы минимум на 50 сантиметров;
  2. такое их расположение позволит учесть сезонные факторы и исключить их влияние на работоспособность защитной системы;
  3. расстояние между вертикально вбитыми элементами зависит от формы выбранной конструкции и длины самих стержней.

Для корректного выбора этого показателя рекомендуется воспользоваться справочными таблицами.

Расчет заземления
Таблица определения параметров заземлителей

С целью сокращения объема предстоящих расчетов (их упрощения) сначала желательно определить величину сопротивлениястеканию токов КЗ для одиночного стержня.

где Ψ – это так называемый «сезонный» коэффициент;

ρ1 и ρ2– удельные сопротивления слоев почвы (верхней и нижней прослойки соответственно), учитываемые при расчетах в Омах на•метр;

Предлагаем ознакомиться  Выбираем фундамент в зависимости от грунта

Н – толщина слоя грунта в метрах, расположенного в верхней части земляного покрова;

t – заглубление вертикальных штырей или стержней (оно соответствует глубине подготовленной траншеи), равное 0,7 метрам.

где Rн – это нормируемое ПТЭЭП сопротивление растеканию.

где под ηв понимается коэффициент использования конструкции, указывающий на взаимное влияние токов стекания различных единичных элементов друг на друга.

Готовый комплект заземления

При уменьшении шага монтажа этих элементов защитного контура его общее сопротивление растеканию тока заметно увеличивается. Число элементов заземляющего сооружения, полученное по результатам описанных выкладок, следует округлить до большего значения.

Расчеты заземления онлайн удается автоматизировать, если воспользоваться разработанным для этого специальным онлайн калькулятором на нашем ресурсе.

Выбор контура

Перед расчетом контура Вам предоставляется возможность выбрать один из следующих вариантов заземляющих устройств:

  • Треугольная конструкция, параметры которой определяются еще на этапе проектирования.
  • Линейное сооружение протяженного типа, монтируемое по периметру защищаемого объекта.
  • Модульно-штыревая заземляющая конструкция.

Каждый из перечисленных выше способов сборки и последующего монтажа заземляющих устройств нуждается в подробном рассмотрении.

Этот вариант изготовления ЗК – самый известный и распространенный среди профессионалов и любителей. Для обустройства такой конструкции потребуется приготовить следующие элементы:

  • Двухметровые металлические стержни (арматурные прутья) в количестве 3-х штук.
  • Столько же стальных перемычек, предназначенных для объединения прутьев в единую конструкцию.
  • Медная шина, необходимая для соединения ЗК с точкой сбора жил от заземляемого оборудования в распределительном шкафу (ГЗШ – главная заземляющая шина).

Плоскость сварного контура с уже вбитыми в землю штырями при обустройстве ЗУ должна располагаться на глубине примерно 30-60 см.

Линейный контур

Линейное заземление выбирается в случае, когда к защитному сооружению требуется подключить несколько единиц оборудования, размещенных на удалении один от другого. Оно состоит из нескольких вбитых в землю штырей (3), расположение которых относительно друг друга выбирается из расчетных данных.

линейная схема контура заземления
Линейная схема контура заземления для частного дома

От собранной по этой схеме конструкции, как и в случае с треугольником в сторону распределительного щитка с ГЗШ делается отвод (2). Перед тем как рассчитать такой ЗК – следует учесть, что общее число штырей ограничено взаимным влиянием аварийных токов, протекающих в каждом одиночном заземлителе.

Модульный тип ЗУ применяется в ситуациях, когда площадь на участке перед домом ограничена небольшими размерами и допускается обустройство одной штыревой конструкции.

модульно-штыревое заземление
Схема монтажа одиночного заземляющего электрода

Она содержит в своем комплекте следующие элементы:

  • Стальной стержень полутораметровой длины с медным покрытием и имеющейся на
  • рабочей части резьбой.
  • Специальную муфту из латуни, обеспечивающую получение резьбового соединения вертикально вбиваемого штыря с заземляющим отводом.
  • Латунные зажимы особой конструкции, гарантирующие надежное сочленение металлических штырей с соединительной полосой.
  • Наконечники для самих заземляющих стержней.
  • Насадку с ударной площадкой, позволяющую передавать импульс от забивающего инструмента (вибромолота).
Комплект модульно-штыревого заземления
Комплект модульно-штыревого заземления

Защитная смазка сохраняется долгое время и не растекается при нагревании штырей и других элементов такого ЗУ. Входящая в состав антикоррозийная лента устойчива к воздействию агрессивных сред и защищает от разрушения всю конструкцию в целом.

Подробно о монтаже модульно-штыревого заземления читайте на этой странице.

Конструктивные особенности

Как уже было сказано выше базовым элементом конструкции являются стержни заземления. Их количество, материал, диаметр и длина зависят от условий монтажа и показателя удельного сопротивления грунта растеканию тока. Чем выше сопротивление, тем больше общая длина и/или диаметр, количество точек установки заземлителей.

Стержни имеют резьбу на концах и соединяются между собой посредством муфт. При этом для обеспечения лучшей токопроводимости в местах их установки конструктив смазывают токопроводящей смазкой (пастой).

Зарубежные производители используют цапфовое безмуфтовое соединение, оно более контактное и его не нужно смазывать пастой. То есть получается самозакрывающаяся конструкция (на примере ниже показан разрез в месте соединения).

Для облегчения монтажа в землю в состав комплектов входят наконечники и удароприемные головки. Производители из России делают эти компоненты с резьбой, зарубежные исключают риски, возникающие при резьбовом контакте, особенно при забивании, и соединяют элементы надежно в стык.

В месте выхода последнего (верхнего) заземлителя всю конструкцию подключают с помощью зажима к системе молниезащиты или шине заземления. Геометрия зажима значения не имеет (диагональный или крестовой), важно лишь чтоб его материал в плане коррозии не «конфликтовал» с материалом заземлителей и заземляющих проводников.

Исходные данные для расчета заземления

Перед началом обустройства заземления расчет которого нужно провести, необходимо заранее определиться с такими исходными данными, как:

  • Линейные размеры забиваемых в грунт стальных штырей.
  • Расстояние между ними (шаг монтажа).
  • Допустимая глубина погружения.
  • Характеристики почвы в месте обустройства заземления.

При его определении важно помнить о том, что он сильно отличается от места к месту и в значительной степени зависит от климатической зоны, к которой относится регион. Помимо этих данный придется учесть конфигурацию и материал заготовок, из которых сваривается готовое сооружение (либо обычный стальной уголок, либо медная широкая полоска).

Предлагаем ознакомиться  Какая температура воды при проведении бани больного

Согласно ПУЭ минимальные размеры элементов для треугольной или линейной контурной конструкции должны быть:

  • полоса – сечение 48 мм2;
  • уголок 4х4 мм;
  • круглый брусок – сечение 10 мм2;
  • стальная труба диаметром 2,5 см со стенками толщиной не менее 3,5 мм.

В соответствие с этими требованиями ее выбирают не менее 2-2,5 метра. Расстояние между соседними точками погружения стержней должно быть кратным их длине. В зависимости от размеров и конфигурации площадки для обустройства ЗУ элементы конструкции устанавливаются либо в ряд, либо в виде правильного треугольника (иногда для этого выбирается квадратная форма).

Глубинные заземлители (стержни заземления) – основа модульной конструкции

На какую глубину забивать штырь заземления

Остановимся подробнее на базовом элементе готовых комплектов заземления, а именно стержнях заземления или как их еще называют штыри и заземлители.

На рынке РФ представлены три их разновидности: на основе омедненной (аббревиатура в каталогах St/Cu), оцинкованной (St/tZn, St/FT) и нержавеющей стали (V2A, NIRO).

Настоятельно рекомендуем не использовать дешевые штыри из обычной (черной) стали, особенно с диаметром 14-16 мм, которые предлагают как вариант некоторые поставщики. Они сгниют у вас гораздо раньше.

Зарубежные производители также предлагают полностью медные стержни и стержни из нержавеющей стали с содержанием молибдена (V4A), но это обычно не складские и очень дорогие позиции.

Пример расчета заземления

В качестве «классического» примера расчета заземления рассмотрим вариант ЗУ с учетом заданных исходных данных, то есть проведем вычисления для одиночного металлического штыря. Сразу оговоримся, что такие простейшие конструкции применяются при организации повторного заземления высоковольтных опор. В рассматриваемой ситуации согласно положениям ПУЭ (смотрите п.1.7.103.) сопротивление растеканию тока не может быть более 15, 30 и 60 Ом для напряжений 660, 380 и 220 Вольт соответственно.

Согласно оговоренной ранее методике сначала по таблице выбирается тип вертикального штыря со следующими характеристиками:

  • Материал – сталь.
  • Форма – округлый стержень диаметром 16 мм.
  • Длина L — 2,5 метра.

ρ (по факту) = ψ•ρ = 1.45х60 = 87 Ом•метр

Полученные расчетные данные выглядят так:

  1. заглубление одиночного штыря в грунт составляет h = 0,5l t = 0,5х2,5 0,5 = 1,75 метра;
  2. его сопротивление для нашего примера (смотрите формулы выше) составляет не более 30 Ом, что соответствует требования ПУЭ для данного напряжения.

Когда одного заземляющего штыря для опоры ВЛ недостаточно – допускается добавлять еще один или даже несколько прутьев. В этом случае потребуется другая методика, используемая для линейного контура или треугольной конструкции.

Что еще входит в комплект?

Для лучшего погружения в землю на конец первого стержня устанавливают стартовый наконечник. В российских комплектах он выполнен из черной стали (St), в немецких из тугоплавкого чугуна (TG/FT) или оцинкованной стали (St/FT).

У отечественных комплектов для соединения стержней на их соседние концы накручиваются муфты (выполняются из нержавеющей стали или латуни). Немецкие исключают использование этого элемента, поскольку соединяются в стык по принципу «папа – мама» (см. выше), за счет чего у них в месте соединения нет утолщения диаметра конструкции и как следствие получается более надежное соединение с хорошим электрическим контактом между соседними заземлителями.

Для передачи ударного усилия при монтаже у наших стержней в муфту с противоположной стороны вкручивается удароприемная головка (болт), а у немецких она просто надевается на конец стержня с накатной цапфой. Визуально это два разных элемента, у отечественных ударный болт выполнен из черной стали (St), а у импортных ударный наконечник из ковкого чугуна (TG/FT).

Для улучшения качества соединения элементов и лучшей проводимости тока комплекты поставляются с токопроводящей смазкой, консистенция которой варьируется от жидкого до пастообразного состояния. Она наносится в местах стыковки компонентов конструкции.

На последний (верхний) электрод одевается диагональный или крестовой зажим (соединитель), к нему же подключается заземляющий проводник (круглый пруток или полоса). Выполняется он из нержавеющей или оцинкованной стали, последнюю для лучшей коррозионной стойкости лучше использовать с ПВХ-покрытием.

Место соединения стержня и заземляющего проводника через зажим бинтуют антикоррозионной лентой.

Опционально модульно-штыревые комплекты поставляются с насадкой для перфоратора и заземляющим проводником, иногда еще и шиной заземления.

Стоимость готовых комплектов заземления на основе модульно-штыревой конструкции не высока и не сильно отличается у разных производителей. У зарубежных она немного выше, но зато вы гарантированно получаете лучшее качество.

Комплект с нержавеющими стержнями стоит дороже омедненного, а тот в свою очередь чуть дороже оцинкованного. Также стержни большего диаметра и длины при прочих равных дороже аналогичных. Ниже примеры карточек товаров с ценами. Разница между разными типами комплектов составляет около 1 тыс. рублей, тогда как срок эксплуатации может отличаться десятком лет.

Предлагаем ознакомиться  Химические средства для чистки дымоходов

Расчет переносного заземления

Перед расчетом переносного заземления (ПЗ) следует учесть, что для этого типа защитных приборов требования к сопротивлению стеканию тока еще более высокие, чем у стационарных ЗУ (фото ниже).

переносное заземление
Устройство переносного заземления из четырех заземлителей

При решении этой проблемы, прежде всего, следует научиться различать сети и установки с различными действующими напряжениями. Провода ПЗ (согласно требованиям действующих стандартов) должны выдерживать продолжительный нагрев при замыкании в питающих линиях трехфазного и однофазного напряжения. Для электроустановок с этим показателем до 1000 Вольт выбирается шина сечением не менее 16 кв. мм.

S = ( Iуст √tф ) / 272

где Iуст – это ток короткого замыкания;

tф – время его действия в секундах;

272– коэффициент, указывающий на тип металла проводника и отличающийся для разных токов КЗ (для меди, в частности он равен 250, а в расчетах взят с небольшим запасом).

В случаях, когда действующее напряжение не превышает 6-10 кВ – требуемое для надежной защиты сечение провода колеблется в пределах от 120 до 185 мм2. Поскольку комплект переносных заземлений с такими шинами будет очень тяжелым и неудобным в работе – согласно ПУЭ допускается использовать несколько ПЗ с меньшим сечением. При подготовке рабочего места такие заземления включаются в защищаемую цепь параллельно.

В последнем случае в формулу подставляются максимальные значения по времени воздействия тока короткого замыкания, а в трехфазных цепях искомая величина определяется для каждой их фаз. Во втором случае особое внимание уделяется аккуратности обустройства ПЗ, чтобы избежать недопустимого в условиях наложения защитного заземления межфазного замыкания.

Помимо этого комплект такого заземления обязательно оснащается достаточно «мощными» зажимами, посредством которых элементы переносной конструкции надежно закрепляются на токопроводящих частях. Для их фиксации на заземляющих проводах должны применяться крепления, позволяющие обходиться без переходных элементов.

При наложении такого заземления в трехфазных силовых цепях с напряжениями выше 1000 Вольт для получения более надежного контакта допускается использовать сварку. В исключительных случаях согласно ПУЭ разрешено болтовое сочленение, но только при условии предварительной пайки контактной зоны. В заключение отметим, что в рассмотренной ситуации для образования надежного соединения потребуется комплексный подход (ограничиваться только одной пайкой, например, не допускается).

Этапы монтажа

Финальная монтажная схема: 1 – токоотвод (круглый проводник), 2 – круглый проводник в ПВХ-оболочке, 3 и 4 – держатели проводника с накладкой и фланцем, 5 – универсальная разделитеьная клемма, 8 – соединительный зажим, 9 – стержень заземления, 10 – наконечник.

1. Первоначально необходимо подготовить место монтажа стержней в землю. Для этого грунт прикапывают примерно на 70-80 см. При этом необходимо соблюдать минимальное расстояние от фундамента около 1 метра.

2. На конец заземлителя накручивают (или запрессовывают небольшим ручным усилием) наконечник

3. На противоположную стороны ввинчивают муфту

4. На муфту накручивают ударный наконечник. В немецких комплектах ударную головку одевают на часть стержня с уменьшением диаметра.

5. Конструкцию забивают, оставляю свободный конец выходящим из земли настолько, насколько это позволит Вам удобно продолжить монтаж следующего стержня. Делать это можно как в ручную, так и с помощью вибромолота или перфоратора.

6. Вывинчиваю ударную головку, на ее место вкручивают следующий стержень. При этом место соединения «стержень-муфта-стержень» смазывают токопроводящей пастой. В зарубежных аналогах, поскольку переходная муфта не используется, стержни соединяют в стык без использования смазки или пасты.

7. Повторяют монтажные операции 3-4-5-6

8. Последний стержень должен выходить из земли на расстояние примерно 20 см таким образом, чтобы после засыпки монтажной ямы он был от поверхности на 40 – 50 см. На его свободный конец монтируют соединительный зажим и конструкцию соединяют с круглым проводником или полосой.

9. Место соединения герметизируют антикоррозионной лентой, как показано на рисунке.

Несколько полезных советов

Необходимо учитывать морозные сезоны и обязательно заглублять конструкцию ниже точки промерзания грунта для данной местности, так как при этом существенно падает способность почвы поглощать заряд, то есть повышается удельное сопротивление. Данные можно найти, например, в справочнике «Строительная климатология» (СНиП).

Комплект модульного заземления омедненный

Смонтировать модульно-штыревую систему можно и в холодное время года. Для этого используйте пространство под полом, в подполе или пристройках дома (гараж, мастерская, бойлерная и т.п.) Желательно чтобы рядом была шина заземления, на которую будет заведен проводник от заземлителя.

Для большей надежности муфтового соединения при забивании используйте дополнительно термоусадку в месте контакта.

Не забывайте делать замеры сопротивлений после каждой итерации, возможно вам не потребуется использовать все стержни из комплекта, так требуемая величина будет достигнута раньше. Если у вас конечно есть поверенный измерительный прибор.

Не будет лишним установить на выходе после модульно-штыревой конструкции ревизионный лючок, чтобы в дальнейшем контролировать величину сопротивления.

Купить модульное заземление

У нас Вы можете купить готовые компекты зазмления по низким цена. Компания “МЗК-Электро” является официальным дилером немецких и российских производителей, что позволяет сохранять гарантию и стоимость на должном уровне. Наличие продукции на собственном складе позволяет осуществлять быструю доставку покупателю. География заказов – вся терриитория России. Более подробно ознакомиться с каталогом и условиями продажи можно на сайте нашего интернет-магазина.

, , , ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector