Можно ли соединять заземление болтами

Обновлено: 23.04.2024

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности

Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов

1.7.139. Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрервывность электрической цепи. Соединения стальных проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» ко 2-му классу соединений. ¶

Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений. ¶

Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта. ¶

1.7.140. Соединения должны быть доступны для осмотра и выполнения испытаний за исключением соединений, заполненных компаундом или герметизированных, а также сварных, паяных и опрессованных присоединений к нагревательным элементам в системах обогрева и их соединений, находящихся в полах, стенах, перекрытиях и в земле. ¶

1.7.141. При применении устройств контроля непрерывности цепи заземления не допускается включать их катушки последовательно (в рассечку) с защитными проводниками. ¶

1.7.142. Присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки. ¶

Присоединения оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленного на движущихся частях или частях, подверженных сотрясениям и вибрации, должны выполняться при помощи гибких проводников. ¶

Соединения защитных проводников электропроводок и ВЛ следует выполнять теми же методами, что и соединения фазных проводников. ¶

При использовании естественных заземлителей для заземления электроустановок и сторонних проводящих частей в качестве защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов контактные соединения следует выполнять методами, предусмотренными ГОСТ 12.1.030 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление». ¶

1.7.143. Места и способы присоединения заземляющих проводников к протяженным естественным заземлителям (например, к трубопроводам) должны быть выбраны такими, чтобы при разъединении заземлителей для ремонтных работ ожидаемые напряжения прикосновения и расчетные значения сопротивления заземляющего устройства не превышали безопасных значений. ¶

Шунтирование водомеров, задвижек и т.п. следует выполнять лри помощи проводника соответствующего сечения в зависимости от того, используется ли он в качестве защитного проводника системы уравнивания потенциалов, нулевого защитного проводника или защитного заземляющего проводника. ¶

1.7.144. Присоединение каждой открытой проводящей части электроустановки к нулевому защитному или защитному заземляющему проводнику должно быть выполнено при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в защитный проводник открытых проводящих частей не допускается. ¶

Присоединение проводящих частей к основной системе уравнивания потенциалов должно быть выполнено также при помощи отдельных ответвлений. ¶

Присоединение проводящих частей к дополнительной системе уравнивания потенциалов может быть выполнено при помощи как отдельных ответвлений, так и присоединения к одному общему неразъемному проводнику. ¶

1.7.145. Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи PE- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей. ¶

Допускается также одновременное отключение всех проводников на вводе в электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов, питающихся по однофазным ответвлениям от ВЛ. При этом разделение PEN -проводника на PE- и N-проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата. ¶

1.7.146. Если защитные проводники и/или проводники уравнивания потенциалов могут быть разъединены при помощи того же штепсельного соединителя, что и соответствующие фазные проводники, розетка и вилка штепсельного соединителя должны иметь специальные защитные контакты для присоединения к ним защитных проводников или проводников уравнивания потенциалов. ¶

Если корпус штепсельной розетки выполнен из металла, oн должен быть присоединен к защитному контакту этой розетки.¶

Как можно соединять стальные шины заземления между собой?

Валерий
ПУЭ п.1.7.139. Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрерывность электрической цепи. Соединения стальных проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434 “Соединения контактные электрические. Общие технические требования” ко 2-му классу соединений.
Возможно ли, согласно указанного ГОСТа, другими способами соединять стальные шины заземления внахлест, стягивая их стальными же квадратными пластинами, затянутыми по вершинам 4-я болтами?

Ответ:
В вопросе нет четкости относительно назначения стальной шины заземления. В частности, не указано, является ли стальная шина заземляющим проводником, соединяющим ГЗШ с конструкцией заземляющего устройства, и в какой среде проложена она. В ПУЭ, п. 1.7.139 говорится о рекомендуемом способе соединения стальных проводников без дополнительных мер по коррозионной защите посредством сварки. Однако в ГОСТ Р 50571.5.54-2013, п. 542.2.1, определено, что материалы заземляющих электродов должны обеспечивать коррозионную и необходимую механическую прочность на весь срок службы.

В ГОСТ Р 50571.5.54-2013, п. 542.3.2 определены способы соединения заземляющего проводника с заземлителем при помощи сварки, опрессовки, соединительных зажимов, а так же другими механическими соединителями. Однако следует отметить, что механическое соединение должно монтироваться в соответствии с инструкцией изготовителя, а установка соединительного зажима не должна приводить к повреждению электрода или заземляющего проводника.

Вывод:
1. Запрещено использовать стальные шины без коррозионной защите в качестве заземляющего проводника, соединяющего главную заземляющую шину (ГЗШ) с конструкцией заземляющего устройства.
2. Соединения и присоединения заземляющих шин, защитных проводников и проводников системы уравнивания при помощи специальных соединительных зажимов, при условии выполнения инструкции изготовителя, обеспечивают непрерывность электрической цепи и соответствуют требованиям по обеспечению второго класса соединения по ГОСТ 10434.

ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов

п. 542.2.1 Типы, материалы и размеры заземляющих электродов должны обеспечивать коррозионную и необходимую механическую прочность на весь срок службы.

Минимальные размеры заземляющих электродов из наиболее распространенных материалов с точки зрения коррозионной и механической стойкости, проложенных в земле и замоноличенных в бетон приведены в таблице 54.1.

п. 542.2.8 Если заземлитель состоит из частей, которые должны быть соединены вместе, соединение должно быть выполнено экзотермической сваркой, опрессовкой, зажимами или другим разрешенным механическим соединителем.

п. 2.2.11. Соединения заземляющих электродов, заземляющих и защитных проводников в соответствии с требованиями п. 1.7.139 ПУЭ должны выполняться по второму классу соединений по ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» (см. приложение).

п. 2.2.12. При соединении элементов заземляющих устройств, выполненных из различных материалов, следует предусматривать меры по защите от электрохимической коррозии.

п. 2.2.13. Соединения элементов заземляющих устройств рекомендуется выполнять с использованием специальных соединителей, при использовании сварки должны быть выполнены мероприятия по восстановлению антикоррозионного покрытия.

Можно ли соединение сваркой заменить на болтовое соединение посредством РЕ-проводника?

Андрей
В проекте на электроснабжения “объекта”, проектировщица щит учета соединяет с кабельной сборкой металлической полосой 4*25 посредством сварки. Щит учета изготовлен из тонкого металла! Можно ли соединение сваркой заменить на болтовое соединение посредством РЕ-проводника? Какое минимальное сечение должно быть у РЕ-проводника?

Ответ:
Вы имеете право заменить соединение сваркой на болтовое соединение, главное защитить соединение от коррозии и механических повреждений, а так же предусмотреть меры против ослабления контакта соединения.

ПУЭ-7
1.7.113
Сечения заземляющих проводников в электроустановках напряжением до 1 кВ должны соответствовать требованиям 1.7.126 к защитным проводникам.
Наименьшие сечения заземляющих проводников, проложенных в земле, должны соответствовать приведенным в табл. 1.7.4.
Прокладка в земле алюминиевых неизолированных проводников не допускается.

1.7.116
Для выполнения измерений сопротивления заземляющего устройства в удобном месте должна быть предусмотрена возможность отсоединения заземляющего проводника. В электроустановках напряжением до 1 кВ таким местом, как правило, является главная заземляющая шина. Отсоединение заземляющего проводника должно быть возможно только при помощи инструмента.

1.7.139
Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрерывность электрической цепи. Соединения стальных проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» ко 2-му классу соединений.
Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений.
Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта.

1.7.142
Присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки.
Присоединения оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленного на движущихся частях или частях, подверженных сотрясениям и вибрации, должны выполняться при помощи гибких проводников.
Соединения защитных проводников электропроводок и ВЛ следует выполнять теми же методами, что и соединения фазных проводников.
При использовании естественных заземлителей для заземления электроустановок и сторонних проводящих частей в качестве защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов контактные соединения следует выполнять методами, предусмотренными ГОСТ 12.1.030 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

Как сделать заземление без сварки: два рабочих способа

Согласно ПУЭ, соединение стальных проводников при обустройстве системы заземления следует выполнять только при помощи сварки. Но что делать, если со сваркой проблемы, и никак нет возможности соединить проводники между собой. Как быть в таком случае?

Здесь существует всего лишь два варианта развития событий. Первое, это использовать болтовое соединение, но существует ряд минусов. Второе, это установить комплект модульного заземления, которое представляет собой омедненные штыри, забиваемые в землю. В таком случае сварка при монтаже заземления не нужна.

Рассмотрим каждый из вышеперечисленных способов обустройства заземления подробней, чтобы выяснить их плюсы и минусы.

Заземление без сварки на болтах

Выполнить монтаж заземления можно и без сварки, соединив проводники болтами. В качестве заземлителей и проводников могут быть использованы металлические уголки и стальная полоса, шириной не менее чем 4 см. В дом от заземления должен быть отведён медный провод (10 кв. мм), который присоединяется к одному из вбитых в землю уголков, также при помощи болта.

Проблема, с которой придётся столкнуться в дальнейшем при обустройстве заземления на болтах, это коррозия металла, и ухудшением контакта соединения. Но что делать, если под рукой нет сварки, а это единственно возможный способ.

В таком случае стоит предусмотреть максимально возможную защиту мест соединения от коррозии и воздействия влаги. Для защиты рекомендуется использовать разогретый битум или готовую мастику на его основе, чтобы надёжно защитить места соединения проводников.

Вторым вариантом решения проблемы, является монтаж заземлительного контура из омедненных заземлителей. Модульное заземление набирает в последнее время все большую популярность, в силу своей надёжности и простоты монтажа. Для его обустройства нет необходимости использовать сварку, а монтаж осуществляется без земляных работ, всего лишь за несколько часов.

Что представляет собой модульное заземление

Если нет возможности использовать сварку при монтаже заземления, то лучше всего воспользоваться именно омедненными заземлителями. Такие заземлители представляют собой штыри по 1,5 метра длиной, которые забиваются в землю на глубину в 20-30 метров. Друг с другом штыри соединяются при помощи специальных муфт.

Муфты для модульного заземления сделаны таким образом, чтобы исключить коррозию металла и обеспечить надёжный контакт. Не стоит переживать по поводу того, что через 5 или 10 лет, такое заземление придёт в негодность по причине разрушения муфт, и, как следствие, разъединения заземлителей.

Кроме достаточно весомого преимущества, такого, как отсутствие необходимости в сварке, при монтаже модульного заземления есть и другие, не менее «жирные» плюсы:

Это минимальная площадь, которая может быть выделена на монтаж заземления. Всего один штырь, торчащий из земли, допускается расположить прямо вблизи стен дома;
Отличная стойкость материалов изготовления модульного заземления к коррозии. Производители омедненных заземлителей гарантируют их долгий срок службы, не менее чем 100 лет;
Простота монтажа модульного заземления, также является его неоспоримым достоинством. Для выполнения всей работы по монтажу нужен лишь один человек, и совсем необязательно чтобы он был сварщиком.

Поэтому, если сварки нет, а заземление нужно, то мы рекомендуем отказаться от соединения заземлителей болтами.

Лучше всего и надёжней будет именно модульное заземление, отличающееся долговечностью, надёжностью, а также простотой монтажа.

Какой способ соединения заземляющего провода разрешен у нас, а в США категорически запрещается?

На сегодняшний день, существует великое множество способов соединения электрических силовых проводников, это и пайка, и сварка, и клеммники (в частности WAGO), и колпачки СИЗ, и болтовое соединение. Каждый из способов имеет место и эти соединения постоянно используются при монтаже электропроводки в наших с вами домах, главное, чтобы соблюдались требования правил ПУЭ по надежности и долговечности соединений.

И действительно, в России все вышеперечисленные методы разрешены, все кроме скруток, поскольку в них возникает большое переходное сопротивление и при постоянной эксплуатации и прохождении через него тока — соединение будет греться.

Мы знаем, что электрическая проводка состоит из трех проводников: проводник для фазы , для ноля и обязательно для защитного заземления .

Для чего каждый проводник?

Фаза – это проводник, который обеспечивает прохождение тока к нагрузке или к потребителю.

Ноль (нейтраль) - предназначен для движения тока к нулевому контуру и в отличие от фазы, имеет нулевой потенциал относительно источника питания и фазного провода.

Заземляющий проводник - выполняет функцию защиты живых организмов от поражения электрическим током и в случае пробоя на корпус, отводит ток в землю.

У нас, эти три проводника в распределительной коробке можно соединять любым из перечисленных выше способом, но в Соединенных Штатах нет. У них к проводу заземления отводится больше внимания.

Заземление

Если обратиться к пункту 1.7.139 Российских правил ПУЭ, то в нем написано, что соединения защитных проводников должны быть просто надежны. Выдержка из ПУЭ:

Но, Американцы немного продвинулись дальше и в Национальном Электрическом кодексе (National Electrical Code (NEC)) категорически запрещают для проводников защитного заземления использовать соединение с помощью пайки. Об этом говорит пункт 250.8 "В" :

Перевод звучит так:

Подключение заземляющего и соединительного оборудования.

250.8 В. В соединительных устройствах или фиттингах запрещается использовать припой.

И, это верно, поскольку при пробое на корпус бытового прибора, аварийный ток достигает достаточно больших значений, соединение нагревается и температура проводника может превысить температуру плавления припоя. Он становится мягким и текучим, после чего соединение теряет надежную связь и электрический потенциал, который по цепи должен уйти в землю, остается на корпусе прибора.

Таким образом, соединение заземляющего проводника разрешается исключительно экзотермической сваркой, клеммами или болтовым соединением, которые не подвержены разрушению при нагреве и дальнейшему выходу из строя.

Болт заземления не обязательно должен быть кривым и ржавым.

Все, наверное, видели ржавый, со сбитой резьбой, «болт заземления», приваренный к металлоконструкции, стальной полосе.

Представим себе ситуацию: объект непрерывного цикла (узел связи, газоперекачивающая станция и т.п.). Пропало электропитание, запаса емкости аккумуляторов осталось на пару часов, дизель-генератора нет или он неисправен. Если приехала передвижная дизель-электростанция, то можно спокойно заниматься восстановлением электропитания. Помимо всего прочего, ДЭС нужно заземлить. Это только один пример, когда нужен надежный разборный контакт заземления, который можно использовать много раз в течении многих лет.

Можно, например, использовать такой контакт Можно, например, использовать такой контакт

Такой контакт для заземления металлоконструкций типа КЗ-МК мы производим. Конструкция не оригинальная, но несколько улучшений мы в нее внесли. Механическое и электрическое соединение основания контакта с металлоконструкциями происходит с помощью сварки, для этого часть конструкции выполнена из конструкционной стали. Для подключения проводников заземления к контакту КЗ-МК используется разъемное резьбовое соединение, все детали которого выполнены из нержавеющей стали.

Объединение заземления для молниезащиты с заземлением для электрических установок

Необходимость электрически соединять контур заземления молниезащиты, установленной непосредственно на здании, с контуром заземления для электрических установок, прописана в действующих нормативных документах (ПУЭ). Цитируем дословно: «Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими». Как раз 2-я и 3-я категории являются наиболее распространёнными, в 1-ю категорию входят взрывоопасные объекты к молниезащите которых предъявляются повышенные требования. Тем не менее, наличие оборота «как правило» подразумевает возможность наличия исключений.

Современные офисные, а теперь и жилые здания содержат множество инженерных систем жизнеобеспечения. Сложно представить отсутствие систем вентиляции, пожаротушения, видеонаблюдения, контроля доступа и т.д. Естественно, у проектировщиков таких систем есть опасения, что в результате действия молнии “нежная” электроника выйдет из строя. При этом некоторые сомнения у специалистов-практиков вызывает целесообразность соединения контуров двух видов заземлений и возникает желание «в рамках закона» запроектировать электрически не связанные заземления. Возможен ли такой подход и повысит ли он на самом деле безопасность эксплуатации электронных устройств?

Зачем нужно объединение контуров заземления?

При попадании молнии в молниеотвод в последнем возникает короткий электрический импульс напряжением до сотен киловольт. При столь высоком напряжении может произойти пробой промежутка между молниеотводом и металлическими конструкциями дома, в том числе и электрическими кабелями. Последствием этого станет возникновение неконтролируемых токов, которые могут привести к пожару, выходу электроники из строя и даже разрушению элементов инфраструктуры (например, пластиковых водопроводных труб). Опытные электрики говорят: «Дайте молнии дорогу, иначе она найдёт её сама». Вот почему электрическое объединение заземлений обязательно.

По этой же причине ПУЭ рекомендует электрически объединять не только заземления, находящиеся в одном здании, но и заземления территориально сближенных объектов. Под данным понятием подразумеваются объекты, заземления которых настолько сближены, что между ними нет зоны нулевого потенциала. Объединение нескольких заземлений в одно осуществляется, согласно нормам ПУЭ-7, п. 1.7.55, путём соединения заземлителей электрическими проводниками в количестве не менее двух штук. Причем проводники могут быть как естественными (например, металлические элементы конструкции здания), так и искусственными (провода, жёсткие шины и т.п.).

Одно общее или отдельные заземляющие устройства?

К заземлителям для электрических установок и молниезащиты предъявляются разные требования, и это обстоятельство может стать источником некоторых проблем. Заземлитель для молниезащиты должен отвести в землю за короткое время большой электрический заряд. При этом согласно «Инструкции по молниезащите РД 34.21.122-87» нормируется конструктив заземлителя. Для молниеотвода, согласно этой инструкции, требуется не менее двух вертикальных, или лучевых горизонтальных, заземлителей, за исключением 1 категории молниезащиты, когда таких штырей нужно три. Вот почему наиболее распространённый вариант заземления для молниеотвода — два или три штыря длиной около 3 м каждый, соединённых металлической полосой, заглублённой не менее чем на 50 см в землю. При использовании деталей производства ZANDZ такой заземлитель получается долговечным и простым в монтаже.

Совсем другое дело — заземление для электрических установок. В обычном случае оно не должно превышать 30 Ом, а для ряда применений, описанных в ведомственных инструкциях, например, для аппаратуры сотовой связи — 4 Ом или ещё меньше. Такие заземлители представляют собой штыри длиной более 10 м или даже металлические пластины, помещённые на большую глубину (до 40 м), где даже зимой нет промерзания грунта. Создать такой молниеотвод с заглублением двух и более элементов на десятки метров слишком затратно.

Если параметры грунта и предъявляемые к сопротивлению требования позволяют выполнить единое заземление в здании для молниеотвода и заземления электрических установок, нет никаких препятствий его сделать. В остальных случаях делают различные контуры заземления для молниеотвода и электрических установок, но обязательно соединяют их электрически, желательно, в земле. Исключением является использование некоторого специального оборудования особенно чувствительного к помехам. Например, звукозаписывающая аппаратура. Такое оборудование требует отдельного, так называемого, технологического заземляющего устройства, что прямым образом указывается в инструкциях. В таком случае выполняется отдельное заземляющее устройство, которое соединяется с системой уравнивания потенциалов здания через главную заземляющую шину. А, если такое соединение не предусматривается руководством по эксплуатации аппаратуры, то применяются специальные меры по исключению одновременного прикосновения людей к указанной аппаратуре и металлическим частям здания.

Электрическое соединение заземлений

Схема с несколькими заземлениями, соединёнными электрически, обеспечивает выполнение разных, подчас противоречивых, требований к заземляющим устройствам. Согласно ПУЭ, заземления, как и многие другие металлические элементы здания, а также аппаратуры, установленной в нем, должны быть соединены системой уравнивания потенциалов. Под уравниванием потенциалов подразумевается электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства потенциалов. Различают основную и дополнительную системы уравнивания потенциалов. Заземления подключаются к основной системе уравнивания потенциалов, то есть соединяются между собой через главную заземляющую шину. Провода, соединяющие заземления с этой шиной, должны подключаться по радиальному принципу, то есть одно ответвление от указанной шины идет только к одному заземлению.

Для того, чтобы обеспечивалась безопасная работа всей системы, очень важно использовать максимально надежное соединение между заземлениями и главной заземляющей шиной, которое не разрушится под действием молнии. Для этого нужно соблюдать нормы ПУЭ и ГОСТ Р 50571.5.54-2013 “Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов” относительно сечения проводов системы уравнивания потенциалов и их соединения между собой.

Тем не менее, даже очень качественная система уравнивания потенциалов не может гарантировать отсутствие всплесков напряжения в сети при ударе молнии в здание. Поэтому, наряду с грамотно спроектированными контурами заземлений, от проблем спасут устройства защиты от импульсных помех (УЗИП). Такая защита является многоступенчатой и носит селективный характер. То есть на объект должен быть установлен комплект УЗИП, подборка элементов которого — непростая задача даже для опытного специалиста. К счастью, выпускаются готовые комплекты УЗИП для типовых случаев применения.

Выводы

Рекомендация ПУЭ об электрическом соединении всех контуров заземлений в здании является обоснованной и при правильной реализации не только не создает опасность для сложной электронной аппаратуры, а, наоборот, защищает её. В том случае, если аппаратура чувствительна к помехам от молний и требует собственного отдельного заземлителя, можно установить отдельное технологическое заземление в соответствии с прилагаемому к аппаратуре руководству. Система уравнивания потенциалов, объединяющая разрозненные контура заземлений, должна обеспечить надёжное электрическое соединение и во многом определяет общий уровень электробезопасности на объекте, поэтому ей должно быть уделено особое внимание.

Соединение элементов заземляющих устройств в земле

При обустройстве заземления приходится соединять между собой провода, а также проводники и штыри, устанавливаемые под землей. Такие соединения должны быть устойчивыми к действию коррозии, а также не требовать обслуживания в течение длительного периода времени. В настоящее время используются три основных способа соединения проводов заземлений — опресовка, сварка и винтовой зажим. В этой статье будет дано краткое описание каждого из методов и проведено сравнение их преимуществ и недостатков.

Нормативная база

Соединение проводов заземления регулируется ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (МЭК 60364-5-54:2011) «Электроустановки низковольтные». Часть 5-54, пункт 542.2.8: «Если заземлитель состоит из частей, которые должны быть соединены вместе, соединение должно быть выполнено экзотермической сваркой, опрессовкой, зажимами или другим разрешённым механическим соединителем».

Другим документом, регламентирующим соединение проводов заземления, является ПУЭ. П. 1.7.139, 7-е издание ПУЭ, в частности, гласит: «Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надёжными и обеспечивать непрерывность электрической цепи… Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений. Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта».

Кроме этого, параметры соединения проводов заземления винтовыми зажимами регулируются ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования». Если нет агрессивной среды (земля к ней, как правило, не относится), то соединения должны относиться ко 2 классу. К нему относятся контактные соединения цепей, сечения проводников которых выбраны по стойкости к сквозным токам, потере и отклонению напряжения, механической прочности и защите от перегрузки. Допускает зажимное соединение и циркуляр 11/2006 ассоциации «Электромонтаж», если соединяемые элементы выполнены не из чёрных металлов.

Опрессовка

Соединение проводов посредством опрессовки — самый простой и технологичный способ. Провода вставляются с двух сторон в гильзу и опрессовываются специальным устройством, именуемым кримпером. Однако, такой способ непригоден для соединения провода со штырём заземления. К тому же, если соединение опрессовкой находится под землей, то гильза и провода покрываются слоем окиси, что повышает сопротивление контакта. Применяется герметизация такого соединения, но в итоге такая герметизация представляет собой сложное и ненадёжное решение. По сути, не могут полностью быть соблюдены нормы ПУЭ. Вот почему опрессовка не может быть применяться для соединения, находящегося под землей.

Сварка

В настоящее время ГОСТ не упоминает в числе методов, допустимых для соединения проводов заземления дуговую сварку

Набор для экзотермической сварки проводников

Вместо дуговой сейчас для соединения проводов заземления применяют так называемую экзотермическую (иногда её ещё называют термитной) сварку. При экзотермической сварке для нагрева металла используется так называемый термит — порошкообразная смесь алюминия или магния с железной окалиной (либо окисью меди). Применительно к контуру заземления обычно используется термит на основе алюминия и оксида меди. Место соединения заформовывают огнеупорным материалом, туда засыпают порошкообразный термитный состав, который затем поджигают. В результате сгорания термита образуется жидкая медь, которая имеет хорошую адгезию со свариваемым материалам. Температура расплава превышает 3000°C. Экзотермическая сварка соответствует нормам как ГОСТ Р 50571.5.54-2013, так и ПУЭ.

Посмотреть, как осуществляется экзотермическая сварка, можно на видео:

Выпускаются готовые комплекты для экзотермической сварки, для использования которых не требуется специальной подготовки. Тем не менее, при прочих равных условиях, применение экзотермической сварки всё же сложнее, чем соединение проводов винтовыми зажимами. Естественно, к винтовым зажимам, пригодным для соединения проводов заземления, предъявляются особые требования.

Винтовые зажимы

Для того, чтобы реализовать преимущества готовых наборов для заземления ZANDZ, а, именно, предельную простоту сборки и установки, есть смысл использовать винтовые зажимы. Если при сборке допущена ошибка, можно разобрать и потом правильно собрать. Но даже если ваши квалификация и опыт позволяют сразу сделать всё правильно, всё равно с винтовыми зажимами работать проще, чем применять сварку.

Но у винтовых зажимов есть два недостатка, которые, впрочем, преодолимы. Во-первых, при соединении ими омеднённого штыря заземления и провода из обычной стали, либо оцинкованной стали, возникает электрохимическая реакция, приводящая к коррозии. Во-вторых, со временем может происходить ослабление затяжки винтов, на что особое внимание обращено в ПУЭ.

Почему вертикальные заземлители нельзя располагать близко друг к другу?

При использовании вертикальных заземлителей небольшой длины (порядка нескольких метров) для обеспечения необходимого заземления в землю устанавливают несколько штырей, которые соединяют между собой параллельно. Естественно, поскольку такой массив занимает определённую площадь, возникает соблазн сэкономить пространство и разместить штыри ближе друг к другу. Но, на самом деле, этого не следует делать — есть определённое расстояние, ближе которого размещать штыри друг относительно друга не следует. О том, чему равно это расстояние и почему слишком близко расположенные штыри — это плохо, пойдёт речь в данной статье.

Взаимное экранирование электродов

В том случае, если два электрода (штыря) находятся на бесконечно большом расстоянии друг от друга, то при их параллельном соединении идеальным проводником с нулевым сопротивлением общая проводимость такого заземлителя относительно земли будет равна сумме проводимостей обоих штырей относительно земли (напомним, что проводимость — это величина, обратная сопротивлению). Данное правило может быть обобщено и на большее количество электродов, тогда суммируются их проводимости.

Но что мы будем наблюдать, если расстояние между параллельно соединенными электродами меньше их длин или сопоставимо с ними? Проводимость такого заземления будет меньше суммы проводимостей двух отдельных штырей относительно земли. Такое явление называется взаимным экранированием электродов. В свою очередь, оно обусловлено так называемым отталкиванием токов.

Основным фактором, определяющим электропроводность почвы, является наличие в ней влаги, в которой растворены соли. В результате получается электролит. При прохождении электрического тока через электролит положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы — к положительному электроду (аноду). Например, при использовании электродов из меди они будут выполнять роль анода. При этом, поскольку электроды соединены между собой проводником с низким сопротивлением, потенциалы на них относительно земли будут практически одинаковы.

Ионная проводимость в электролите

Электрический ток связан с физическим переносом ионов. При близком расположении электродов одноименно заряженные ионы будут отталкиваться, что уменьшит интенсивность их движения. Это и есть явление отталкивания токов. В итоге оно уменьшает общую проводимость системы из параллельно соединенных электродов.

Определение минимального расстояния между вертикальными заземлителями

Слишком большое расстояние между вертикальными электродами — это не только нерациональное использование земли, но и большая длина проводов, соединяющих электроды. Чем длиннее провода, тем выше их сопротивление. С другой стороны, если мы размещаем штыри слишком близко друг к другу, это снизит их эффективность. Отсюда следует, что должен быть некий оптимальный диапазон значений расстояния между вертикальными электродами заземления, в пределах которого обеспечиваются наилучшие технико-экономические показатели.

Защита сооружений от попадания молнии — крайне ответственная задача, поэтому для нее параметры заземления, состоящего из нескольких электродов, жестко прописаны, в том числе и расстояние между электродами. К примеру, согласно действующей Инструкции РД 34.21.122-87, п. 2.2 для отдельно стоящих молниеотводов приемлемым является «искусственный заземлитель, состоящий из трех и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м».

При использовании заземления только для обеспечения безопасности эксплуатации электрических установок, целевым показателем является достижение нужного сопротивления заземления. Методика расчета на основании так называемого коэффициента использования приведена здесь. Чем выше значение коэффициента использования, тем заземление эффективнее. Следует отметить, что значение коэффициента использования зависит не только от расстояния между электродами, но и от количества электродов, а также от топологии их размещения (при одном и том же минимальном расстоянии между электродами расположение их в ряд дает больший коэффициент использования, чем при размещении в виде замкнутого контура).

Электричество установки заземления, часть подземного металлического каркаса

Размещение электродов по замкнутому контуру более удобно с точки зрения использования пространства, но при этом несколько снижается эффективность заземления по сравнению с электродами, расположенными в ряд

Эксперименты показали, что взаимное экранирование параллельно соединенных вертикальных электродов в земле наблюдается на уровне, оказывающим влияние на свойства заземления, при расстоянии менее 2,2L, где L – длина электрода. Дальнейшее увеличение расстояния между электродами не дает уже ощутимой выгоды. С другой стороны, при расстоянии между электродами, не превышающим 0,033L, добавление новых электродов не уменьшает сопротивление заземления.

Выводы

В реальности сопротивление заземления меняется в широких пределах в зависимости от времени года и погодных условий. Поэтому на практике для многоэлектродных вертикальных заземлителей часто используют эмпирическое правило — расстояние между электродами должно составлять не менее длины одного электрода. Максимальное значение расстояния, чтобы заземление не было слишком громоздким и дорогим - удвоенное значения длины электрода. Поскольку длина электродов для многоэлектродного вертикального заземления обычно составляет 3 — 5 м, нормы Инструкции РД 34.21.122-87 в диапазон 1 — 2 длины электрода вполне укладываются.

Читайте также: