Требования к заземлению и его устройство регламентируются «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) и другими руководящими документами. Заземление представляет собой электрическое соединение корпуса электроустановки из проводящего материала с землей. В общем виде оно состоит из заземлителя, который может быть простым металлическим стержнем, как правило, медным, непосредственно соприкасающемся с землёй и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. При этом по системе заземления в нормальном режиме работы не должно протекать никаких токов.
Заземление, прежде всего, выполняет функции защиты людей от поражения электрическим током, а также обеспечивает пожаробезопасность зданий и сооружений. При устройстве систем заземления необходимо все заземляемые части оборудования, нулевые защитные проводники, металлические трубопроводы инженерных коммуникаций, металлические части каркаса здания, металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования, заземляющие устройства системы молниезащиты, заземляющие проводники рабочего заземления, металлические оболочки телекоммуникационных и сетевых кабелей объединять в основную систему уравнивания потенциалов. Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине, так называемому контуру заземления.
Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления. Низкое сопротивление цепи заземления обеспечивает быстрое срабатывание автоматических защитных устройств и стекание тока пробоя на землю, чтобы люди и оборудование не подвергались его воздействию. Конечно, было бы идеально, если сопротивление цепи заземления было равно нулю, однако на практике этого добиться невозможно. В соответствии с нормативными документами величина электрического сопротивления заземления не должна быть больше 4 Ом.
Сопротивление заземляющего стержня складывается из величин сопротивлений на следующих участках:
стержень – заземляющий проводник;
стержень – грунт;
слоев грунта в районе установки заземляющего стержня.
Если заземлитель делается из хорошо проводящего металла, обычно полностью медный или с медным покрытием штырь, к которому клеммой соответствующего качества присоединяется заземляющий проводник, то поэтому сопротивлением на первом участке можно пренебречь. Сопротивление на втором участке тоже можно не учитывать, если стержень плотно вбит в грунт и на его поверхности нет краски, масла и подобных веществ. Таким образом, сопротивление протекающему току пробоя на третьем участке – слоев грунта в районе установки заземляющего стержня, иначе говоря, сопротивление поверхности земли, является самым важным и определяющим из перечисленных слагаемых.
Удельное электрическое сопротивление грунта сильно изменяется в зависимости от состава слоев грунта и времени года. Оно также в значительной степени зависит от содержания в почве электропроводящих минералов и растворов солей. Самое высокое электрическое сопротивление имеет сухая почва, не содержащая растворимых солей (табл.1).
Таблица 1.
| Тип почвы | Удельное сопротивление, Ом ∙ см | ||
| Мин. | Среднее | Макс. | |
| Зольные почвы, шлаки, засоленные почвы, пустынные | 590 | 2370 | 7000 |
| Глины, глинистые сланцы, илистая, суглинок | 340 | 4060 | 16000 |
| Те же с песком или гравием | 1020 | 15 800 | 135000 |
| Гравий, песок, камни с небольшим количеством глины или суглинка | 59000 | 94000 | 458000 |
Влияние размера заземляющего стержня на величину сопротивления заземления незначительно, так при увеличении его диаметра в два раза – сопротивление уменьшается меньше, чем на 10 процентов. Более существенно на величину сопротивления заземления влияет глубина заземления штыря, так с удвоением глубины – оно уменьшается уже на 40 процентов.
На практике минимальный диаметр 3-х метрового стержня заземления принимается:
- для обычного грунта – 12,7мм;
- для сырого грунта – 15,9мм;
- для твердого грунта или для штыря длиннее3 метров – 19,1мм.
Таким образом, из выше приведенного можно констатировать, что снижение электрического сопротивления заземления возможно, в основном такими способами:
- увеличить площадь контакта, используя большее количество стержней или применяя заземлители специальной формы;
- увеличить глубину заземления штыря;
- изменить проводимость среды, повышая содержания солей в грунте возле стержней заземления.
Несмотря на то, что контур заземления кажется довольно простым устройством, на практике возникают затруднения с тем, как обеспечить требуемое значение электрического сопротивления цепи заземления и как его измерить, что следует подсоединять к этому контуру и как это нужно делать. Кроме того, для устройства заземления необходим проект, согласованный в местной энергоснабжающей организации, и иметься паспорт на заземлитель.
Поэтому, чтобы все было по «науке» и чтобы потом не было неприятных последствий от самодельно устроенной системы заземления, доверьтесь специалистам.
