1.7.121
В качестве PE-проводников в электроустановках напряжением
до 1 кВ могут использоваться:
1) специально предусмотренные проводники:
жилы многожильных кабелей;
изолированные или неизолированные провода в общей оболочке
с фазными проводами;
стационарно проложенные изолированные или неизолированные
проводники;
2) открытые проводящие части электроустановок:
алюминиевые оболочки кабелей;
стальные трубы электропроводок;
металлические оболочки и опорные конструкции шинопроводов и
комплектных устройств заводского изготовления.
Металлические короба и лотки электропроводок можно
использовать в качестве защитных проводников при условии, что конструкцией
коробов и лотков предусмотрено такое использование, о чем имеется указание в
документации изготовителя, а их расположение исключает возможность
механического повреждения;
3) некоторые сторонние проводящие части:
металлические строительные конструкции зданий и сооружений
(фермы, колонны и т.п.);
арматура железобетонных строительных конструкций зданий при
условии выполнения требований 1.7.122;
металлические конструкции производственного назначения
(подкрановые рельсы, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов,
обрамления каналов и т.п.).
Как правильно рассчитать заземление для частного дома
Основной показатель для расчета — проводимость заземлителя. Говоря иначе, человеку следует найти электрод такой характеристики, которая позволит не превышать заземлителю нормативного сопротивления. Правила устройства электроустановок содержат следующий допустимый максимум значений:
- 2 Ом — для однофазного напряжения литейного типа (380 В);
- 4 Ом — для аналогичного напряжения 220 В;
- 8 Ом — для напряжения в 127 В.
Важно! Есть сеть трехфазная, то максимальными сопротивлениями будут те же величины (2, 4 и 8 Ом), но подходить они будут к напряжению 660, 380 и 127 В. Проводимость заземлителя зависит от площади контакта электрода с землей, а также удельного сопротивления самого грунта
Чем большим будет заземляющее устройство, тем меньшим окажется сопротивление, и, соответственно, земля будет принимать большее количество тока
Проводимость заземлителя зависит от площади контакта электрода с землей, а также удельного сопротивления самого грунта. Чем большим будет заземляющее устройство, тем меньшим окажется сопротивление, и, соответственно, земля будет принимать большее количество тока.
Любая формула расчета предполагает учет площади устройства и глубину его погружения. Например, для расчета круглого единичного заземлителя подходит формула, представленная ниже.
Вам это будет интересно Чет отличается RJ-11 от RJ-12
Расчет заземления, пример формулы
В ней используются такие величины: d — диаметр заземлителя, L — длина электрода, T — расстояние от начала погружения до середины заземлителя, ln — логарифм, π — константа (3,14), ρ — удельное сопротивление земли (Ом · м).
Удельная сопротивляемость земли — главная величина формулы. Чем она меньше, тем больше тока будет проводить заземление. Это напрямую влияет на эффективность защиты.
Таблица, помогающая вычислить удельное сопротивление грунта
Обратите внимание! На сопротивление влияют плотность грунта, его водный баланс, температура, коэффициент сезонности, глубина промерзания и наличие в нем активных электроактивных веществ. Чтобы не морочиться с поиском нужной информации, можно заглянуть в любую таблицу плотности и удельного сопротивления земли
Нужно ли заземление в частном доме
При использовании в доме любых электроприборов всегда есть риск повреждения изоляции проводов или замыкание их на корпус. В таком случае любое касание человека опасной зоны приводит к поражению электрическим током, которое может закончиться трагически. Ток всегда стремится в землю, а человеческое тело становится проводником, соединяющим поврежденный прибор с землей.
Что дает заземление? По сути, это система, предоставляющая кратчайший путь электрическому току. По закону физики он выбирает проводник с наименьшим электрическим сопротивлением, и контур обладает таким свойством. Практически весь ток направляется в заземлитель, а потому через тело человека пройдет лишь незначительная его часть, которая не сможет причинить вред. Таким образом, контур заземления обеспечивает электробезопасность. Нормативные документы (ГОСТы, СНиП, ПУЭ) указывают, что любое частное, жилое строение должно быть им оборудовано при сетях переменного тока на напряжение выше 40 В и переменного тока – выше 100 В.
Кроме обеспечения безопасности, заземляющая система повышает надежность и долговечность бытовой техники. Она обеспечивает стабильную работу установок, защиту от перенапряжений и различных помех в сети, снижает воздействие внешних источников электромагнитных излучений.
Заземление не следует путать с громоотводами (молниеотводами). Хотя принцип их действия аналогичен, выполняют они разную задачу. Работа громоотвода заключается в отведении в землю разряда молнии при ее попадании в дом. В этом случае возникает мощный электрический заряд, который не должен попадать во внутреннюю сеть, т.к. способен просто расплавить провод или кабель. Именно поэтому линия громоотвода пролегает от приемников на крыше по внешнему контуру и не должна совмещаться с заземляющей, внутренней линией. У громоотвода и заземления может быть общий подземный контур (если имеет запас по сечению), но разводка обязательно разделяется.
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ КОНТРОЛЕ ЗУ
Работы по измерениям характеристик ЗУ должны производиться в соответствии с действующими Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Работы по измерениям электрических характеристик следует выполнять по нарядам.
При измерениях на действующих энергообъектах с использованием вынесенных токовых и потенциальных электродов должны приниматься меры к защите от воздействия полного напряжения на заземлителе при стекании с него тока однофазного КЗ на землю.
Персонал, производящий измерения, должен работать в диэлектрических ботах, диэлектрических перчатках, пользоваться инструментом с изолированными ручками.
При сборке измерительных схем следует сначала присоединять провод к вспомогательному электроду (токовому, потенциальному) и лишь затем к соответствующему измерительному прибору.
Исходные данные
При вычислении силового значения контура заземления, следует составить соотношение их количества, длины соединительных полосок и расстояния, на котором проводится вкапывание.
Таблица показателей токопроводимости различных грунтов
| Название вида почвы | Показатели электропроводности в Ом·м |
| Торф | 20 |
| Черноземы и почвогрунты | 50 |
| Песок с залеганием грунтовых вод не глубже 5 м | 500 |
| Глина | 60 |
| Песок с грунтовыми водами, расположенными ниже 5 м | 1000 |
| супеси | 150 |
| Морские воды | 0,2-1 |
| Речная вода | 10-100 |
| Садовая земля | 40 |
| Крупнозернистый песок с большим количеством валунов | 1000-2000 |
| Скальная порода | 2000-4000 |
| Глина или гравий | 70 |
Нужную глубину, на которую закапывают в землю вертикальный электрод, рассчитывают по формуле: При монтаже защитной конструкции нужно следить за тем, чтобы металлические стержни полностью входили в верхний слой земли и частично в нижние его уровни. Во время расчетов потребуется использовать средние коэффициенты уровня электропроводимости грунта в разные сезоны в тех или иных климатических зонах, представленные в данной таблице:
Сопротивление грунтов в разных климатических зонах
| Виды электродов | Климатические зоны | |||
| I | II | III | IV | |
| Вертикального типа | 1,8 ÷ 2 | 1,5 ÷ 1,8 | 1,4 ÷ 1,6 | 1,2 ÷ 1,4 |
| В виде полос | 4,5 ÷ 7 | 3,5 ÷ 4,5 | 2 ÷ 2,5 | 1,5 |
Чтобы точно определить количество вертикальных элементов в собираемой конструкции, не учитывая показатели для узких полосок, их соединяющих, нужно использовать формулу:
В ней Rн, обозначающий силу тока, растекающегося по почве определенного типа, коэффициент сопротивления для которого берется из таблицы.
- у полосок 12х4 – 48 мм2;
- у уголков 4х4 мм;
- у стального круга– 10 мм2;
- у труб, стенки которых имеют толщину 3,5 мм.
Системы заземления, типы: TN C, TN S, TN CS, TT, IT
Согласно ПУЭ система заземления может быть разных типов, в том числе TN, TT, IT.
Система заземления TN предусматривает наличие присоединенной к земле точки. В зависимости от того, как устроены N — нулевой рабочий и PE- нулевой защитный проводники, различают:
Система заземления TN C – нулевой рабочий и нулевой защитный по всей сети объединены. Наиболее распространенная конструкция, однако, имеющая определенный недостаток, — PEN – проводник рабочий, что чревато возможным нарушением соединительных контактов заземления.
Система заземления TN S – нулевой рабочий и защитный проводники не объединены. Исключается нарушение соединительных контактов заземления, но увеличивается количество проводов.
Система заземления TN CS – нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены только на участке сети. Оптимальное сочетание – высокая надежность заземления и отсутствие необходимости в дополнительных линиях.
Система заземления ТТ – надежная система, используемая для металлических зданий, например, ангаров, с заземленной нейтралью.
IT – обеспечивает повышенный уровень электробезопасности, но в быту практически не применяется.
Подробно об составляющих контура
Выше упоминалось, что заземление состоит из горизонтальных и вертикальных компонентов. По аналогии производят готовые наборы для оперативного устройства контуров заземления. Следуя приложенной инструкции, сооружать заземление из заводских элементов легко и приятно, но дорого.
Вертикальные проводники заземления
В качестве заземляющих вертикальных стержней для самодельного заземления могут использоваться любые длинномерные изделия из черного металлопроката без оцинковки. Данная обработка не нужна для расположенных в земле деталей, она снижает потенциал. Нежелателен арматурный пруток с ребрами, его сложно забивать в грунт. Подойдет квадрат, полоса, швеллер и его двутавровый собрат. Металлопрокат со сложным профилем применим, если предполагается перед монтажом системы пробурить скважины для закладки вертикальных электродов.
Распространенными материалами для изготовления вертикальных проводников являются:
- труба с толщиной стенки не меньше 3,0мм, рекомендованный диаметр 32мм;
- уголок с равными или разными полками с предпочтительной толщиной 5мм;
- круг с диаметром от 10мм.
Оптимальная площадь сечения вертикального электрода 1,6 см². Отталкиваясь от этого размера, следует подбирать материал. Длина заземлителя определяется в соответствии с местной геологической ситуацией. Необходимо углубиться как минимум на полметра ниже уровня сезонного промерзания.
Второе условие, влияющее на длину металлических стержней – водонасыщенность вмещающих пород. Проще говоря, чем ниже грунтовые воды, тем длиннее нужны электроды.
Для того чтобы не мучиться с геологическими характеристиками и расчетами, сведения о глубине закладки заземлителей нужно узнать в местном энергоуправлении у дежурных электриков. Ориентировочные данные помогут в любом случае, т.к. у них есть некоторый расчетный запас эффективности.
Среднестатистический стандарт длины заземлителя варьирует от 2х до 3х метров с полуметровыми вариациями. Благоприятной для сооружения заземления средой являются суглинки, торф, насыщенные водой пески, супеси, трещиноватые обводненные глины. Совершенно самостоятельно устроить заземление в скальных породах нереально, но способы для создания электрозащиты есть. Перед сооружением контура бурятся скважины требующейся глубины. В них и производится установка стержней, а свободное пространство заполняется песком или супесью, перемешанной с солью или предварительно залитой соляным раствором. Приблизительно полпачки на ведро.
При недостаточной электропроводности грунтов на участке в качестве вертикальных заземлителей лучше использовать трубы. В нижней части их нужно произвольно высверлить несколько технологических отверстий. Через трубы с отверстиями можно периодически заливать соляной раствор для уменьшения сопротивления. Соль, безусловно, поможет разрушиться электродам от коррозии, зато заземление достаточно долго будет действовать безупречно. Потом надо будет просто стержни заменить.
Самостоятельные мастера для изготовления электродов чаще всего используют черный стальной металлопрокат. Ведь во главе собственноручных усилий заложена экономия. Отличный, но недешевый материал для вертикальных электродов – сталь с электрохимическим медным покрытием или медь. Заложенные в землю элементы заземления нельзя окрашивать, краска ухудшит электрохимический контакт металла с грунтами.
Заземляющая металлосвязь — горизонтальный проводник
Горизонтальный элемент заземления, объединяющий систему и подводящий ее к щитку, чаще всего выполняют из полосы шириной 40 мм, толщина полосы 4 мм. Используют также круглую сталь, реже уголок или рифленую арматуру. Полоса приваривается к верхнему краю вертикальных заземлителей или крепится болтами. Преимущества у сварки, она надежней. Места сварных и болтовых соединений щедро обрабатываются противокоррозионной битумной мастикой или просто битумом. Соединять обжимным способом подземные элементы заземления нельзя!
Для сооружения горизонтальной составляющей, расположенной под землей, нежелательно менять материал, чтобы при неизбежном увлажнении не формировалась гальваническая пара с ее традиционными коррозионными последствиями. К выведенному из земли горизонтальному компоненту заземления можно присоединить алюминиевый, медный или стальной проводник. Далее проводом для заземления вся система через приваренный болт подключается к шине, а уже от нее подается на каждый из заземляемых приборов по отдельности.
Общие сведения
Защитным заземлением (ЗЗ) называется заземление, необходимое для предотвращения поражения человека электрическим током на электроустановках с напряжением питания до 1000 В. ЗЗ необходимо в случае возможного пробоя изоляции различных электрических машин и утечки тока на токоведущие части, при касании к которым происходит поражение электрическим током.
Основы электробезопасности
В отличие от других видов травм, электротравматизм происходит редко, но приводит к серьезным последствиям. Опасность поражения электрическим током заключается в том, что пострадавший практически во всех случаях не может оказать себе помощь, в результате чего вероятность смертельных исходов высока. Воздействие тока на организм человека происходит по нескольким направлениям.
Тепловое или термическое действие приводит к ожогам определенных участков кожи, перегреву органов, а также к разрыву нервных окончаний и кровеносных сосудов. При химическом воздействии происходит процесс электролиза крови, лимфы и других биологических растворов, которые содержатся в организме человека. Это приводит к нарушению ее физико-химического состава и нарушению функционирования организма.
При биологическом воздействии наблюдается возбуждение и гибель клеток организма, а также нарушение работы мышц, в результате чего может произойти остановка сердца, судорожные явления и остановка дыхания.
Уровень опасности поражения человека электричеством зависит от следующих факторов:
- Параметров электричества.
- Пути прохождения.
- Времени воздействия на организм.
- Внешней среды.
- Сопротивления тела.
Ток по закону Ома зависит от напряжения и сопротивления, однако эта зависимость является нелинейной при напряжениях свыше 100 В, поскольку происходит пробой верхнего слоя кожи и сопротивление тела резко уменьшается. При этом ток начинает расти. Опасным считается переменный ток при значениях напряжения меньше 300 В, а при значениях свыше 300 В постоянный ток становится опаснее переменного. Сопротивление тела человека уменьшается в интервале частот от 50 до 1 кГц. При росте частоты свыше 1 кГц опасность поражения уменьшается, при частотах 45-50 кГц эта вероятность поражения полностью исчезает.
Путь прохождения тока является его движением по организму человека. Наиболее опасным считается прохождение через сердце, поскольку ток способен нарушить его работу. Время воздействия на организм — это время, в течение которого организм подвергался вредному воздействию со стороны электричества.
Внешняя среда включает в себя влажность и температуру воздуха. Сопротивление тела (R) является переменной величиной, которая зависит от множества факторов: толщины кожи и ее влажности, состояния здоровья, температуры, возрастных характеристик и морально-психологического состояния.
Вам это будет интересно Схема подключения и назначение диодного моста
Величина тока, протекающего через тело человека (I), зависит от напряжения, приложенного к нему, и значения его R. Верхний слой кожи обладает наибольшим R, в сухом состоянии равным значению до 400 кОм, а при повреждении этого слоя величина R может снизиться до 600 Ом. При расчетах R тела человека берется равной 1 кОм.
Электрические удары
Воздействие тока на организм человека характеризуется электрическими ударами, при которых судорожно сокращаются мышцы, и электротравмами, во время которых повреждаются ткани и органы. Среди электротравм самыми опасными являются ожоги при контакте с токоведущими частями оборудования и электрической дугой, при которой также возникает и металлизация кожи. Кроме того, возможны механические повреждения, возникающие при сокращении мышц, а также при падении.
При тяжелых травмах, полученных под воздействием тока, существует вероятность наступления клинической смерти, которая может перейти в биологическую при отсутствии медицинской квалифицированной помощи. Среди причин, приводящих к смертельному исходу, можно выделить остановку сердца и дыхания, а также электрический шок. При рефлекторной остановке сердца происходит влияние на нервную систему, что приводит к нарушению ритма из-за быстрых сокращений фибриллы. Кроме того, при прямом действии на сердце произойдет его остановка.
Электрический шок — реакция нервной системы на действие электрического тока, которая выражается в нарушении дыхания, кровообращения и обмена веществ.
А вот теперь непосредственно формулы
С формой контура и с размерами элементов мы определились. Теперь можно загнать требующиеся параметры в специальную программу для электриков или воспользоваться приведенными ниже формулами. В соответствии с типом заземлителей выбираем формулу для производства расчетов:
Или воспользуемся универсальной формулой для расчета сопротивление одного вертикального стержня:
Для вычислений потребуются вспомогательные таблицы с приблизительными значениями, зависящими от состава грунта, его усредненной плотности, способности удерживать влагу и от климатической зоны:
Рассчитаем количество электродов, не учитывая значение сопротивления заземляющего горизонтального проводника:
Вычислим параметры горизонтального элемента системы заземления – горизонтального проводника:
Подсчитаем сопротивление вертикального электрода с учетом значения сопротивления горизонтального заземлителя:
Согласно результатам, полученным в результате усердных вычислений, запасаемся материалом и планируем время для устройства заземления.
Ввиду того что наибольшим сопротивлением наше защитное заземление будет обладать в засушливый и морозный период, его сооружением желательно заняться именно в это время. На строительство контура при правильной организации потратить нужно будет пару дней. Перед засыпкой траншеи надо будет проверить работоспособность системы. Это лучше сделать, когда в почве меньше всего содержится влаги. Правда, зима не слишком располагает к труду на открытых площадках, и земляные работы осложняет замерзший грунт. Значит, займемся строительством системы заземления в июле или в начале августа.
Оборудование электрозащиты
Рост потребления электроэнергии во всех сферах жизни, дома и на работе, требует четких правил безопасности для жизнедеятельности человека. Многочисленные национальные и международные стандарты регулируют требования к строительству электрических систем для обеспечения безопасности людей, домашних животных и имущества при использовании электроприборов.
Оборудование электрозащиты, устанавливаемое во время строительства жилых и общественных объектов, должно регулярно проверяться, чтобы обеспечить надежную работу на протяжении многих лет. Нарушения правил безопасности в электрических системах могут иметь негативные последствия: угроза жизни людей, разрушение имущества или уничтожение проводки.
Нормами безопасности установлены следующие верхние пределы для безопасного касания человеком токоведущих поверхностей: 36 В переменного тока в сухих зданиях и 12 В переменного тока во влажных помещениях.
1.7.122
Использование открытых и сторонних проводящих
частей в качестве PE-проводников
допускается, если они отвечают требованиям настоящей главы к проводимости и
непрерывности электрической цепи.
Сторонние проводящие части могут быть использованы в
качестве PE-проводников,
если они, кроме того, одновременно отвечают следующим требованиям:
1) непрерывность электрической цепи обеспечивается либо их
конструкцией, либо соответствующими соединениями, защищенными от механических,
химических и других повреждений;
2) их демонтаж невозможен, если не предусмотрены меры по
сохранению непрерывности цепи и ее проводимости.
Проектирование
Грамотные защитные мероприятия начинаются с качественного проекта. Проект должен учитывать особенности постройки дома и отвечать нормативным документам. Оптимальный вариант — когда заземляющие конструкции закладывается в момент общего проектирования дома или дачи. Тогда можно использовать внутренние элементы сооружения в качестве составляющих защитной заземляющей системы — это снизит стоимость монтажа заземления.
выполняет расчет заземления, проектирование, сборку и обслуживание молниезащиты и элементов заземляющих контуров, в качестве составной части системы и отдельной услуги.
Кольцевое заземление дома
Устройство
Кольцевой тип заземлителя иначе называют поверхностным. Такой заземлитель представляет собой замкнутую металлическую кольцевую заземляющую шину, проложенную по периметру постройки. Не менее 80% его длины должно контактировать с грунтом. Как правило, заземляющий контур прокладывают ниже точки промерзания земляного грунта (около 0,5 метра), на расстоянии от защищаемого объекта не меньше 1 метра. Монтаж заземления в районах с высокой вероятностью возникновения коррозии требует использования заземлителя кольцевого типа из нержавеющей стали. В таких случаях от коррозии должны быть защищены также резьбовые соединения элементов, расположенные ниже поверхности земли.
Шины кольцевого заземлителя изготавливаются из следующих материалов:
- Горячеоцинкованная или нержавеющая сталь, — плоский проводник, размер 40х4 мм, — круглый проводник, сечением 10 мм,
- Медь, круглый проводник, диаметром 8 мм.
Кольцевое заземление зданий является одним из самых эффективных видов устройства. Таким методом можно оборудовать дачи или загородные дома. Кольцевой контур из металла равномерно распределяет ток по периметру здания, а между токоотводами образуется равное напряжение. К недостаткам можно отнести только длительный и трудоемкий процесс монтажа.
Калькулятор расчета заземления на нашем сайте
Калькулятор расчета заземления asutpp.ru Также представляет собой довольно хорошую версию онлайн программы для расчета заземления. Здесь приведены методики расчета, по которым и осуществляются вычисления. Это наиболее удобный вариант, если вы не хотите тратить время и силы на установку программ, а произвести математические операции нужно срочно.
В сравнении с другими вариантами, этот калькулятор обладает удобным и понятным интерфейсом, при проектировании учитывается ряд важных показателей, а именно:
- послойные характеристики грунта с поправками на климатический коэффициент;
- соотношение длины заземлителей и контактрующих веществ;
- число и размеры электродов для заземления.
Для расчета вам достаточно нажать кнопку «Вычислить», и на экране вы увидите наиболее важные факторы для определения параметров будущего заземления. Немаловажным фактором является полное соответствие полученных параметров предъявляемым требованиям, установленным нормативными документами. Обновление расчетных характеристик также проводится в онлайн режиме – достаточно перезапустить страницу и начать новые вычисления.
