Монтаж заземляющих устройств

Ввод здания в эксплуатацию возможен только после выполнения монтажа заземляющих устройств. При отсутствии заземляющего контура, подключение к электросетям является грубым нарушением правил техники безопасности и иных положений, содержащихся в целом ряде нормативных актов (ПТБЭ, ПУЭ и ПТЭЭ). Наличие заземления является обязательным условием для согласования предпроектной документации.

Неисправность заземляющего оборудования, или несоответствие его характеристик потребляемым мощностям электроустановок может повлечь возгорание и гибель людей при поражении электротоком.

Принцип работы заземления

При возникновении повреждения в изоляции фазового провода возникает угроза замыкания фазы на корпуса электрооборудования, водопроводных и отопительных труб, и иные предметов из токопроводящих материалов. Сырость и влага усугубляют угрозу поражения током при нахождении людей в помещении, где произошёл аварийный пробой в цепи. Для предотвращения несчастных случаев, связанных с ударом тока из-за неисправной изоляции, применяются заземляющие устройства. Принцип работы заземления – соединение при помощи заземляющихпроводников всех потенциально опасных металлических частейв помещении с землёй.

Устройство заземления

Заземляющее устройство состоит из следующих основных частей:

• Заземлители – система проводников, которые закапываются в землю и соединяются между собой;
• Заземляющие проводники – соединяют заземлители и все находящиеся в здании потенциально опасные токопроводящие элементы;
• Внешний контур заземления – заземлители и соединённые с ними проводники, находящиеся за пределами сооружения или здания;
• Внутренний контур заземления – замкнутая цепь проводников, соединяющая металлические элементы электрооборудования с внешним контуром заземления - находится внутри здания;
• Заземляющая шина - устройство, предназначенное для соединения с землёй нескольких проводников и выравнивания потенциалов подсоединённых к ней частей электроустановок.

Монтаж вышеперечисленных элементов в единую систему является обязательным этапом при подготовке здания к подключению к энергосети. Различные по мощности и энергопотреблению приборы можно выводить на 1 общий заземлитель.

Металлические части подлежащие заземлению

При выполнении монтажных работ по электробезопасности внутри здания заземляются следующие металлические части:

• Металлические корпуса распределительных устройств;
• Поверхность оболочек кабелей;
• Трубы отопления, канализации, газоснабжения и водопровода, если они сделаны из металла;
• Металлические ванны в квартирах;
• Корпуса и металлические рамы трансформаторов; осветительных приборов, электромеханических устройств и их приводов;
• Выступающие части арматуры внутри сооружений из железобетона;
• Несущий металлический каркас здания;
• Вентиляционные металлические каналы и воздуховоды;
• Системы молниезащиты.

При монтаже электрического оборудования на открытом воздухе заземляются следующие элементы:

• Железобетонные и стальные опоры ЛЭП;
• Трансформаторные будки;
• Металлические каркасы, на которых устанавливаются электрощиты, коробки с предохранителями, реле и рубильниками;
• Стальные ворота с электромеханическим приводом;
• Металлические и железобетонные стойки уличных осветительных фонарей.

С заземлением нельзя соединять следующие элементы:

• Электросчётчики, электроизмерительную аппаратуру и реле, включая их корпуса;
• Подвижные части электроустановок, если они смонтированы на заземлённой токопроводящей раме.

Естественное заземление

Функцию заземления могут выполнять следующие части зданий и оборудования:

• Выступающие части железной арматуры несущих стен;
• Металлические несущие опоры и части железного каркаса сооружений и зданий;
• Чугунные трубы канализации, если она на определённом участке имеет подземное залегание;
• Железные трубы холодного водоснабжения.

Функцию заземлителя не могут выполнять газопроводы и трубы с горячей водой. Если уровень сопротивления у естественного заземления будет находиться в пределах расчётной нормы, то строить искусственную систему заземлителей не обязательно.

Искусственное заземление

Искусственный заземлитель оборудуют при помощи вертикальных и горизонтальных заземлителей. Основу конструкции составляют проводники, которые вертикально погружают в грунт и выступающие концы соединяют горизонтальными проводниками при помощи сварки. Допускается как установка вертикальных проводников в один ряд, так и в форме треугольника. При расположении вертикальных заземлителей в одну линию снижается надёжность всего устройства, поскольку при обрыве горизонтального соединения один из заземлителей будет отрезан от системы. При расположении в форме треугольника обрыв 1 соединения не нарушит функциональности заземления.

Технология укладки заземлителей

Основной рабочий элемент, которым обладают любые заземляющие устройства - комплекс заземлителей, который является частью внешнего контура заземления. Внешнее заземление делается по проекту электроустановки, в котором учитываются следующие параметры:

• Сопротивление и электропроводность грунта;
• Суммарный расчётный объём потребляемых мощностей электрических устройств;
• Расположение на безопасном расстоянии от входа в здание.

Материал заземлителей

В качестве электродов заземлителей допускается использование следующих материалов:

• Железных, оцинкованных, медных или стальных труб с диаметром от 2-3 см. и толщиной стенок от 4 мм.
• Стержней или арматур 12-16 мм в диаметре;
• Уголков, квадратных или прямоугольных профилей.

Площадь сечения вертикальных заземлителей должна составлять от 100 мм² у железа и 50 мм² у меди. Длина заготовок должна составлять от 2,5 до 3 м.

Материал горизонтальных заземлителей

Для горизонтального наружного заземления используются железные, стальные, медные полосы, или уголки с площадью сечения 50-100 мм², в зависимости от материала. Заземляющие проводники приваривают внахлёст, а места сварки обрабатываются гудроном в целях защиты от коррозии.

Установка заземлителей

Заземлители устанавливаются на том месте, которое определено в проекте в следующей последовательности:

• с учётом расположения заземлителей (треугольная, или линейная конфигурация) роются несколько траншей глубиной до 1 м и шириной до 0,5 м по трассам, обозначенным в плане электроустановки;
• Разметка установки электродов производится с учётом их запланированного количества и минимально допустимого расстояния между ними 2,5 м.
• Заземляющие электроды погружают в грунт так, чтобы выступающие части имели высоту 10-20 см.
• Установленные заземлители скрепляют между собой стальной полосой, железным уголком или прутками арматуры.

Способы заглубления в грунт заземлителей

Стержни заземлителей должны быть опущены в грунт на глубину 2,5-3 м. Для обеспечения расчётной глубины погружения применяются следующие приспособления:

• Электромеханические сверлильные устройства, оборудованные зажимами для электродов круглого сечения (ПВЭ);
• Сверлильные аппараты на ДВС (ПЗД 12) для круглых прутков и арматуры;
• Вибрационные молоты для заглубления труб, уголков или профиля;
• Ручные инструменты для ввинчивания с зажимами или кувалды.

При использовании ввинчивающих устройств на концы электродов приваривают спиралевидные лопатки, или шнеки.

Монтаж наружного контура заземления

Заземляющие устройства на участке внешнего контура располагаются в толще грунта, поэтому все наружные проводники соединяют сваркой:

• Приваривание проводников внахлёст делается с учётом минимальной длины нахлёстки (равна ширине пластины, или 6 диаметрам прутка);
• К установленному наружному заземляющему контору через стену здания подводится и приваривается соединение с внутренним защитным контуром;
• Проводник, соединяющий оба контура, на отрезке прохождения сквозь стену укладывается внутрь обрезка металлической трубы, которая затем заполняется цементом, или другим негорючим изоляционным материалом.

Соединение металлических частей наружного контура можно производить любым видом сварки.

Два выхода от внутреннего контура заземления

При монтаже наружного контура должно быть предусмотрено как минимум два выхода на внутренний контур. Соединения обоих контуров выполняются сквозь стены при помощи таких же проводников, которые образуют внешний контур и с тем же сечением.

Использование металлических конструкций для устройства внутреннего контура

Если внутри здания имеются конструкции из металла, то их можно включить в цепь внутренней магистрали заземления. Также для этой цели используются проводники с нулевой фазой. Разрешается использовать следующие элементы:

• Железные трубопроводы с холодной водой;
• Металлические каркасы для оборудования;
• Стальные защитные кожухи электропроводки;
• Несущие металлические каркасы зданий.

В цепь внутреннего контура запрещается соединять следующее оборудование:

• Трубопроводы газоснабжения и отопительную систему;
• Несущие тросы;
• Оболочки свинцовых электрокабелей;
• Железные двери, подвижные решётки, съёмные крышки корпусов, электрощитов и распределительных устройств.

Использование нулевых защитных проводников

Для прокладки магистрали внутреннего заземляющего контура используются следующие проводники:

• Стальная проволока толщиной от 6 мм;
• Железная труба со стенками от 2,5 мм толщины;
• Уголки с полкой шириной от 10 мм и толщиной от 3 мм;
• Профиль с площадью сечения от 25 мм ².

Технология прокладки проводников внутреннего контура

• Перед укладкой металлические заготовки выпрямляются, а места их соединений зачищаются;
• Для прокладки магистралей выбираются открытые места, доступные для осмотра;
• Если проводник необходимо пропустить через стену, то в сухих помещениях допускается его свободный проход через отверстие, в сырых и влажных помещениях необходимо заполнять отверстие прохода негорючим материалом (асбест, цемент);
• Присоединение заземляющего проводника к внутренней магистрали заземления можно выполнять при помощи болтовых соединений.

Использование шины

При выполнении плана электрооборудования монтаж заземляющих устройств обычно включает в себя установку шин. Они размещаются рядом с распределительными щитами и рубильниками, находящимися под напряжением, и выполняют роль узловых соединений для нескольких проводников от внутреннего заземляющего контура. При помощи шины к заземляющему контуру можно подключить электрооборудование с различными характеристиками энергопотребления, а также заземляющие магистрали от разных помещений. С шиной при помощи заземляющего болта соединяется внешний контур, выходящий на заземлители.