Заземление - важнейший элемент электробезопасности. От правильного выбора и монтажа заземляющего устройства во многом зависит безопасность людей, находящихся в зоне действия электроустановок. Сечение заземляющего проводника напрямую влияет на эффективность всей системы заземления.
Минимальное сечение заземляющего проводника определяется в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок. Оно зависит от материала проводника и условий его прокладки. Например, минимальное сечение медного заземляющего проводника, проложенного в земле, составляет 10 мм2. Для алюминиевых проводников это значение увеличивается до 16 мм2.
Факторы, влияющие на выбор сечения
При проектировании системы заземления необходимо учитывать ряд факторов, которые будут влиять на выбор оптимального сечения заземляющего проводника:
- Величина тока замыкания на землю;
- Допустимое время существования напряжения прикосновения и шага;
- Удельное сопротивление грунта;
- Конструкция и материал заземлителя;
- Способ прокладки заземляющего проводника.
Расчет параметров заземляющего устройства должен выполняться для наиболее неблагоприятных условий - максимального тока замыкания на землю и наибольшего удельного сопротивления грунта. Полученные в результате значения сечения должны обеспечивать безопасность людей в течение всего срока эксплуатации установки.
Методы расчета сечения заземляющего проводника
Существует несколько методов расчета сечения заземляющего проводника. Рассмотрим два наиболее распространенных:
- По допустимой плотности тока.
- По нагреву проводника.
В первом случае сечение проводника выбирается из условия, чтобы плотность тока в нем не превышала допустимого значения. Этот метод применяется в большинстве практических случаев.
Второй метод учитывает нагрев проводника при протекании по нему тока замыкания на землю. Сечение выбирается таким, чтобы нагрев проводника не приводил к повреждению изоляции и конструктивных элементов.
Выбор материала проводника
Наиболее часто в качестве заземляющих проводников используются:
- Медный проводник;
- Алюминиевый проводник.
Медь обладает наименьшим удельным сопротивлением, поэтому медные проводники имеют меньшее по сравнению с алюминием сечение. Медный проводник менее подвержен коррозии. Однако из-за высокой стоимости меди она используется достаточно редко.
Алюминий легче меди и обладает меньшим удельным сопротивлением, чем другие металлы. Однако алюминий нестоек к воздействию щелочей и кислот, поэтому его используют достаточно редко.
Правильный выбор сечения заземляющего проводника - важная задача проектировщика. Оптимальное сечение должно удовлетворять требованиям электро- и пожаробезопасности, обеспечивать надежную работу электроустановки в течение всего срока службы. При этом следует учитывать особенности конкретного объекта, климатические условия, тип применяемого оборудования.
Особенности прокладки заземляющих проводников
Прокладка заземляющих проводников должна выполняться в соответствии с требованиями нормативных документов. Существуют различные способы прокладки:
- Открытая прокладка по конструкциям зданий и сооружений;
- Скрытая прокладка в земле;
- Прокладка по наружным и внутренним стенам;
- Прокладка в каналах или трубах.
При выборе способа прокладки должны учитываться условия окружающей среды, вероятность механических повреждений, а также удобство обслуживания и ремонта.
Крепление заземляющих проводников
Заземляющие проводники должны быть надежно закреплены для исключения их случайного повреждения или смещения. Для крепления используются специальные крепежные изделия:
- Хомуты;
- Скобы;
- Кронштейны;
- Клипсы и т.д.
Крепежные изделия должны быть изготовлены из коррозионно-стойких материалов. Наиболее часто применяют оцинкованную сталь или нержавеющую сталь.
Соединение элементов заземляющего устройства
Для соединения между собой элементов заземляющего устройства (заземлителей, проводников) применяют сварные, болтовые и зажимные соединения. Выбор типа соединения зависит от материала и сечения проводников.
Сварные соединения обеспечивают минимальное контактное сопротивление, но не всегда применимы из-за сложности выполнения сварки на месте монтажа. Болтовые соединения также имеют невысокое сопротивление и позволяют легко разъединять элементы при необходимости. Зажимные соединения просты в монтаже, но имеют более высокое контактное сопротивление.
Контроль сопротивления заземляющего устройства
После монтажа заземляющего устройства должно быть выполнено измерение его сопротивления. Это необходимо для проверки соответствия фактических параметров требованиям проекта и нормативных документов.
Измерения производят с помощью специальных приборов - мегаомметров. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать значений, указанных в правилах устройства электроустановок.
Требования к заземляющим устройствам наружных установок
Для наружных электроустановок предъявляются особые требования к заземляющим устройствам. Это связано с влиянием таких факторов, как атмосферные осадки, перепады температур, воздействие грунтовых вод.
Заземляющие устройства наружных установок должны быть максимально коррозионно-стойкими. Чаще применяют проводники и заземлители из нержавеющей стали, меди, горячего оцинкования. Также важно герметизировать места соединений для предотвращения попадания влаги.
Выбор материалов для наружных заземляющих устройств
При проектировании заземляющих устройств для наружных электроустановок особое внимание нужно уделить выбору материалов. Они должны выдерживать воздействие атмосферных осадков, перепадов температур, агрессивных сред.
Для прокладки заземляющих проводников чаще всего используется медный провод. Он обеспечивает низкое сопротивление и высокую коррозионную стойкость. Однако из-за высокой стоимости применяют и более дешевые материалы - оцинкованную или стального проводника.
В качестве заземлителей для наружных устройств используют стальные, медные или нержавеющие стержни. Стальные стержни должны иметь антикоррозийное цинковое или битумное покрытие. Нержавеющая сталь наиболее долговечна, но и самая дорогая.
Особенности монтажа наружных заземляющих устройств
При монтаже наружных заземлителей нужно тщательно уплотнять грунт вокруг них, чтобы избежать проникновения влаги по стыкам. Это особенно важно в районах с высокой коррозионной активностью грунтов.
Соединения заземляющих проводников и оборудования должны быть тщательно изолированы. Это предотвращает попадание влаги и разрушение контактов. Герметичные соединения позволяют значительно увеличить срок службы наружных заземлителей.
После монтажа рекомендуется покрыть наземную часть заземляющих проводников и электродов битумным лаком. Это дополнительная защита от коррозии и продление срока службы заземляющего устройства.
Требования пожарной безопасности к заземлению
Заземляющие устройства играют важную роль в обеспечении пожарной безопасности электроустановок. Они должны соответствовать ряду требований:
- Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать установленных норм;
- Должна быть предусмотрена основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов;
- Токоведущие части электрооборудования должны быть надежно заземлены.
Выполнение этих требований снижает опасность возникновения пожара из-за пробоя изоляции или короткого замыкания на корпус.
Защитное заземление
Защитное заземление предназначено для обеспечения электробезопасности путем отвода тока замыкания на землю. Оно выполняется для корпусов электрооборудования, металлических конструкций здания, нулевых защитных проводников.
Защитное заземление должно иметь низкое сопротивление для быстрого срабатывания защиты при замыкании на корпус. Сопротивление определяется расчетом и зависит от мощности электроустановки.
Молниезащитное заземление
Молниезащитное заземление предназначено для защиты зданий и сооружений от прямых ударов молнии. Оно выполняется с помощью отдельных заземлителей и соединяется с молниеприемной сеткой.
Требования к молниезащитному заземлению изложены в инструкции по устройству молниезащиты. Основные параметры - импульсное сопротивление заземлителя и расстояния между заземлителями.
Контроль состояния заземляющих устройств
В процессе эксплуатации необходим регулярный контроль состояния заземляющих устройств. Проверяются:
- Целостность заземляющих проводников;
- Надежность контактных соединений;
- Сопротивление заземления;
- Коррозионное состояние.
По результатам контроля проводится ремонт или реконструкция заземлителей. Периодичность контроля зависит от условий эксплуатации.
Реконструкция заземляющих устройств
Со временем параметры заземления могут ухудшаться из-за коррозии электродов, повреждения проводников, изменения удельного сопротивления грунта. В таких случаях требуется реконструкция.
При реконструкции выполняется замена поврежденных участков, установка дополнительных заземлителей, соединение с существующим контуром заземления. Реконструкция позволяет восстановить надежность и обеспечить дальнейшую безопасную работу заземляющего устройства.
Требования к заземлению во взрывоопасных зонах
Во взрывоопасных зонах к заземлению предъявляются повышенные требования. Заземляющие устройства должны обеспечивать быстрый отвод токов короткого замыкания и статического электричества, чтобы исключить искрение.
Все металлические части электрооборудования, технологические аппараты, трубопроводы должны быть присоединены к контуру заземления. Сопротивление заземляющего устройства ограничивается правилами и контролируется.
Защита заземления от коррозии
Для защиты от коррозии используются оцинкованные, медные или нержавеющие электроды и проводники. Также применяются битумная пропитка стальных конструкций и герметизация соединений.
В агрессивных средах рекомендуется использовать заземлители из высоколегированной нержавеющей стали. Такие электроды обеспечивают высокую коррозионную стойкость и длительный срок службы.
Выносное заземляющее устройство
Если сопротивление грунта в зоне расположения электроустановки слишком высокое, применяют выносное заземление. Заземлитель выносится за пределы площадки в место с более низким удельным сопротивлением.
Между выносным заземлителем и оборудованием прокладывается заземляющий проводник. Площадь поперечного сечения этого проводника выбирается по расчету с учетом длины.
Испытания заземляющего устройства
После монтажа должны быть проведены приемо-сдаточные испытания заземления. Измеряется сопротивление растеканию тока, проверяются элементы заземлителя, надежность соединений.
В процессе эксплуатации проводятся периодические испытания 1 раз в 5-10 лет. Они позволяют оценить техническое состояние и при необходимости запланировать ремонт или реконструкцию.
Устройство молниезащиты зданий
Молниезащита зданий в обязательном порядке включает в себя заземляющее устройство. Оно объединяет молниеприемники на крыше и заземлители, расположенные по периметру здания.
Заземлители молниезащиты выполняют из стали диаметром не менее 12 мм. Каким быть заземлению, определяется расчетом в зависимости от уровня молниезащиты.
