Конструкций заземляющих устройств для дома

При нормальных условиях эксплуатации, когда электроприборы работают в штатном режиме, имеют усиленную или двойную изоляцию, на первый взгляд может показаться, что в заземлении нет необходимости.

Многими потребителями эта защитная мера и действительно не используется, правильно ли это?

Заземление выполняет защитные функции только при возникновении аварийных ситуаций, отводит непредвиденные токи КЗ с работающих электроприемников, исключает опасность электротравм и поражения людей электрическим током.

При его проектировании необходимо учитывать тепловой удар от проходящих через всю конструкцию токов, возникновение которых возможно в результате:

- пробоя изоляции токоведущих частей и попадания потенциала на заземленный металлический корпус электроприбора;

- попадания молнии в молниеотвод дома с отводом ее токопроводом в заземлитель;

- удара молнии в питающую здание воздушную ЛЭП с последующим ее распространением по элементам электрической схемы и отводом через заземление.

Наибольшей энергией, несомненно, обладают электрические разряды молний. Токи этих атмосферных явлений могут достигать нескольких сотен килоампер.

Имея мощный разрушительный потенциал, они способны раскалывать стволы вековых деревьев, разрушать строительные конструкции т. д. Такие нагрузки способны выдерживать стальные стержни диаметром от 12 мм.

Растекание тока в почве с заземлительного устройства (ЗУ) зависит от электрического сопротивления грунта и состояния контакта между ним и электродами заземления.

Лучшей проводимостью и, соответственно меньшим сопротивлением электрическому току обладают мокрые глинистые участки. Худшие характеристики отмечаются у каменистых, сухих песчаных оснований.

С учетом поддержания влажности почвы электроды заземлителя устанавливают на открытых дождям площадках вблизи дома, не монтируют в подвалах и под крышами.

Стальные конструкции во влажной среде покрываются ржавчиной, которая отслаивается, отодвигает грунт от металла, повышает электрическое сопротивление контакта.

Покрытие сплавами меди (гальваническими способами) стальных поверхностей способствует увеличению времени эксплуатации (до нескольких десятилетий) до начала процесса коррозии.

Использование электродов цилиндрической формы обусловлено компактностью, меньшей подверженностью коррозии, большей долговечностью. Электроды с прямоугольным сечением или в форме уголка покрываются ржавчиной значительно быстрее.

Для повышения надежности растекания токов КЗ в конструкцию ЗУ вводят несколько объединенных электродов.

Схемы горизонтального размещения заземлителей

“Воронья лапа”. Несколько (чаще три) 2-х или 3-х метровых электрода (расчетная величина) забивают в грунт на глубину не менее 2-х метров на расстоянии от стены дома чуть больше метра и на удалении друг от друга на длину их высоты

Центральный стержень располагается у угла здания, а боковые – образуют вершины равнобедренного прямоугольного треугольника.

Сверху электроды обвариваются соединительной шиной с сечением не менее 120 мм2, которая выводится на главную заземляющую шину (ГЗШ) здания для организации системы уравнивания потенциалов.

Комбинированный способ. Два контура “Воронья лапа” размещаются по углам здания, расположенных противоположно друг от друга и соединяются с ГЗШ своими тоководами.

Замкнутый контур. Электроды заземлителей монтируются по периметру здания с общей шиной в единой последовательной цепи.

"Классическая" горизонтальная схема. Шестнадцать 2-х метровых электродов из уголка 40x40 или цилиндрических стержней забивают на глубину более полтора метра по углам квадратов со стороной 8,3 м так, что они занимают площадь 25x25 метра. Электроды обваривают стальной полосой 40x4 мм и соединяют с ГЗШ.

Схема вертикального размещения заземлителей. Четыре омедненных стальных электрода (длиной до 20 м) забивают в грунт по сторонам квадрата 10x10 м и подключают болтовым зажимом с омедненным тоководом, соединяющим зеземлители с ГЗШ здания.

Электроды выполняются составными 2-х метровыми стержнями соединяемые резьбой через латунные переходники. На нижний конец электрода вкручен остроконечный наконечник, а сверху – переходник для болтового крепления токовода.

Преимущества вертикальной схемы расположения заземлителей:

- увеличенный до 40–100 лет ресурс эксплуатации защищенных гальваническими покрытиями металлоконструкций;

- уменьшенное удельное сопротивление ЗУ благодаря контактам с грунтовыми водами обеспечивает лучшую картину растекания токов КЗ. Даже при появлении грунтовых вод на 7-ми метровой глубине усредненный показатель удельного сопротивления не превышает 65 Ом/м;

- быстрый монтаж (предполагается применение вибромолотов и электроинструментов);

- меньшая цена ЗУ с учетом сроков эксплуатации.

Внимание! При выборе системы заземления и монтаже необходимо учесть следующие факторы:

- предварительный ориентировочный расчет удельного сопротивления для каждой схемы ЗУ избавляет от многих случайностей;

- конструктивные особенности здания и место его расположения могут ограничить выбор отдельных схем заземлителя;

- при монтаже любой схемы могут быть допущены визуально скрытые дефекты, которые проявятся при аварийном протекании тока КЗ.

- при вводе ЗУ в работу и периодически во время эксплуатации обязательны электрические замеры технического состояния заземлителей, которые выявляют все дефекты оборудования и выполняются специалистами выездных электрических лабораторий.