Технический специалист по заземлению и молниезащит
0,0
рейтинг
5 июня 2012 в 07:24

Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 3)



1 часть. Заземление
(общая информация, термины и определения)


2 часть. Традиционные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)


3 часть. Современные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)



В этой части я расскажу о современных способах строительства заземлителей, которые обладают достоинствами традиционных способов строительства и лишены их недостатков.

Д. Основные способы строительства

Д1. Модульное заземление (для обычных грунтов)

Д1.1. Особенности решения
Д1.1.1. Универсальность и простота применения
Д1.1.2. Долгий срок службы
Д1.1.3. Зависимость уменьшения сопротивления заземления от увеличения глубины электрода
Д1.1.4. Суперкомпактность
Д1.1.5. Никакой сварки
Д1.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Д1.3. Монтаж
Д1.4. Достоинства и недостатки

Д2. Электролитическое заземление (для вечномёрзлых или каменистых грунтов)

Д2.1. Особенности решения
Д2.1.1. Простота применения в вечномёрзлых или каменистых грунтах
Д2.1.2. Компактность
Д2.1.3. Образование талика
Д2.1.4. Никакой сварки
Д2.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Д2.3. Монтаж
Д2.4. Достоинства и недостатки


Д. Основные способы строительства

Напомню о достоинствах и недостатках традиционных способов строительства заземлителей, описанных в прошлой части:

Несколько коротких электродов (п. Г1.4)

Достоинства:
  • простота
  • дешевизна материалов и монтажа
  • доступность материалов и монтажа

Недостатки:
  • высокая стоимость доставки материала на объект
  • необходимость применения большого объема грубой силы
  • необходима сварка
  • большая площадь, занимаемая заземлителем
  • небольшой срок службы электродов в 5-15 лет
  • неудобный монтаж
Одиночный глубинный электрод (п. Г2.4)

Достоинства:
  • высокая эффективность
  • компактность
  • сезонная НЕзависимость качества заземления

Недостатки:
  • высокая стоимость буровых работ
  • необходима сварка
  • небольшой срок службы электродов в 5-15 лет
Остановился я на общих словах:
В конце двадцатого века было разработано решение, которое обладает достоинствами обоих описанных выше способов, не имея присущих им недостатков.

Кроме того, сильное влияние засоления грунта на снижение сопротивления заземления (п. Г1.5.) настолько привлекло внимание инженеров, что было найдено “лекарство” от недостатков этого метода — вымывания соли из грунта и коррозии электродов. Оно породило очень интересный способ строительства заземлителя, применимый даже там, где пасуют простые металлические электроды — в вечномёрзлых, а также каменистых грунтах.


Д1. Модульное заземление (для обычных грунтов)

Идеальным сочетанием вышеописанных свойств способов строительства был бы какой-то способ, имеющий такой набор:

Достоинства:
  • простота
  • дешевизна материалов и монтажа
  • доступность материалов и монтажа
  • высокая эффективность
  • компактность
  • сезонная НЕзависимость качества заземления

Недостатки:
  • нет

Увы, чудес не бывает! :-)
Тем не менее, чего бы нам хотелось:
  • сократить длину (глубину) монтируемых заземляющих электродов для удобства их ручного монтажа (чтобы не забивать эти электроды со стремянки)
  • оставить большую длину (глубину) заземляющих электродов
  • убрать буровую установку
  • убрать кувалду
  • убрать сварку
  • увеличить срок службы электродов без увеличения размеров до… ну пусть будет 100 лет :-)
  • сохранить адекватную стоимость материалов.

Немного фантастично, но решение оказалось простым: технология, получившее название “модульное штыревое заземление”, сокращено “модульное заземление”

При таком способе строительства заземляющий электрод необходимой длины (глубины) представляет собой сборную конструкцию из нескольких коротких (1,5 метра) стальных штырей-модулей, имеющих небольшие поперечные размеры (диаметр менее 20 мм) с цинковым или медным покрытием, которые соединяются последовательно друг за другом. Для заглубления используется обычный бытовой электрический отбойный молоток с достаточной энергией удара.

Как и в случае “обсадной трубы” (п. Г2) — большая площадь контакта заземлителя с грунтом достигается большой длиной (глубиной) электрода. За счет достижения глубинных слоев грунта, в большинстве случаев имеющих меньшее удельное электрические сопротивление, такой способ имеет большую эффективность (меньшее сопротивление заземления).





Соединение штырей между собой может производится несколькими способами:

  • «глухое отверстие + шип». На одной стороне штыря имеется глухое отверстие глубиной 50-70 мм, а на другой стороне — шип длиной 50-70 мм, имеющий диаметр чуть больше паза. При монтаже шип запрессовывается в отверстие.



  • «глухое отверстие + штифт + глухое отверстие». Штырь с обоих сторон имеет глухое отверстие глубиной 50-70 мм. Штифт длиной 100-140 мм используется в виде отдельной дополнительной детали. При монтаже он вставляется между штырями и запрессовывается в оба отверстия.
    Считается весьма ненадежным способом соединения.



  • «резьба + муфта + резьба». Штырь с обоих сторон имеет резьбу длиной 50 мм. Муфта, отрезок трубы с внутренней резьбой, используется в виде отдельной дополнительной детали. При монтаже она накручивается на заглубляемый штырь, после чего в нее закручивается следующий штырь.
    Как показала многолетняя практика — это наиболее надежный способ соединения, позволяющий монтировать сборные заземляющие электроды до 40 метров глубиной с гарантированным сохранением необходимых электрических и антикоррозионных свойств по всех длине.

    Такая глубина является компромиссом между максимальной энергией удара отбойного молотка, силой трения между монтируемым электродом и грунтом, механической прочностью муфты (её стоимостью). Без увеличения энергии удара невозможно еще большее заглубление электрода из-за силы трения. При увеличении энергии удара необходимо увеличивать прочность муфты, что вызывает увеличение её стоимости.






Д1.1. Особенности решения. Антикоррозионные свойства.

Д1.1.1. Универсальность и простота применения
Это решение можно назвать “конструктором”, т.к. из унифицированных элементов собирается любая необходимая конструкция. Например, глубинный электрод на 30 метров.
Все детали имеют промышленное производство, что убирает необходимость что-то “допиливать” на объекте. При этом они имеют одинаковое качество и одинаковые свойства, что играет роль при проведении большого объёма монтажных работ на множестве однотипных объектах, а также положительно влияет на предсказуемость результатов.

Обращение со штырями облегчено, т.к. они имеют длину всего 1,5 метра и вес не более 3-х килограмм. Это позволяет перевозить их в небольшом легковом автомобиле.


Д1.1.2. Долгий срок службы
Покрытие стального штыря слоем цинка или меди увеличивает его срок службы до нескольких раз (относительно срока службы штыря таких же размеров без покрытия).

Способы защиты стали от коррозии у покрытий сильно различаются из-за разного участия этих металлов в электрохимических реакциях, оказывающих наиболее разрушительное влияние на штырь. Из-за разности этих реакций, разности производства, разности стоимости производства — ведутся постоянные споры, какое покрытие всё-таки лучше.

Цинковое покрытие

В паре “цинк-железо” цинк является восстановителем/ донором (wiki). Окисляется/ корродирует прежде всего именно цинк, защищая, таким образом, железо.

Когда вся его масса проучаствует в реакции (окислится) — начнет корродировать сталь.

Достоинства:
  • отсутствие необходимости механической защиты покрытия при монтаже. Повреждение целостности покрытия не приводит к последствиям, т.к. цинк всё равно защищает железо, находясь рядом.
  • дешевое, налаженное и широко распространенное производство оцинкованных изделий со стандартной для этого материала толщиной покрытия от 5 до 30 мкм (“горячее” и “холодное” цинкование)
  • антикоррозийная защита не только штырей, но и всех металлоконструкций в зоне действия. Однако эти металлоконструкции чаще всего не нуждаются в такой защите.

Недостатки:
  • сравнительно небольшое увеличение срока службы штыря из-за малой толщины покрытия — до 15-25 лет.
  • Толстый слой цинкового покрытия имеет высокую стоимость. Кроме того, очень редко встречается производство, имеющее техническую возможность для этого.
  • сокращение срока службы штырей в присутствии большого количества металлоконструкций, расположенных рядом с ними

Медное покрытие

В паре “медь-железо” медь является окислителем, а железо — восстановителем/ донором (wiki). Окисляется/ корродирует прежде всего железо, защищая таким образом медь.

Странно… нам необходимо противоположное действие. Но тут кроется особенность электрохимической реакции: она возможна только в присутствии электролита/ воды. Если железо изолировать от него, то реакция останавливается.

Поэтому медное покрытие должно быть толстым и однородным для того, чтобы не допустить его глубокого повреждения при монтаже и таким образом не допустить попадания электролита/ воды к железу.

При этом положительно сказывается мягкость/ пластичность чистой меди: она сильно уменьшает силу трения при сцарапывании, что не позволяет острому элементу в грунте (например, камню) полностью процарапать покрытие по глубине — до стального сердечника. Камень просто скользит по поверхности, снимая небольшой наружный слой. Такое поведение меди можно сравнить с мылом, используемым для снятия застрявшего на пальце кольца.

Достоинства:
  • очень большой срок службы омеднённого штыря — до 100 лет (при соблюдении целостности покрытия)

Недостатки:
  • необходимость создания покрытия большой толщины (от 200 мкм) для его защиты от глубокого повреждения при монтаже. Такое покрытие дороже более тонкого.
  • дорогостоящее и редкое производство омеднённых изделий с большой толщиной покрытия


Моё субъективное мнение
Раз уж добавляем покрытие для защиты от коррозии, то оно должно обеспечивать наиболее долгий срок службы при одинаковой стоимости производства (в сравнении с другими вариантами).
В этой плоскости я считаю, что лучшим выбором являются омеднённые штыри при условии безоговорочного качества покрытия, выраженного в:
— толщине не менее 200 мкм
— высокой адгезии (wiki) обеспечивающей сохранение защитного слоя при изгибе штыря (иногда встречается при монтаже)
Причём омеднённые штыри гораздо выгоднее оцинкованных из-за высоких цен на изготовление последних при стремлении достигнуть сопоставимый срок службы.


Испытания, проведённые одной из лабораторий экспериментально показали, что срок службы омеднённого штыря с покрытием толщиной 250 мкм в агрессивном грунте (кислом или щелочном) составляет не менее 30 лет, а в обычном суглинке достигнет 100 лет.

Также известно испытание, проведённое с 1910 по 1955 год Национальным Институтом Стандартов и Технологий США (The National Institute of Standards and Technology (NIST)). Было реализовано обширное исследование подземной коррозии, во время которого 36 500 образцов, представляющих 333 разновидности покрытий из черных и цветных металлов и защитных материалов, подвергались испытанию в 128 местах по всей территории Соединенных Штатов.
Одним из результатов этого исследования стал факт, что штырь заземления, покрытый 254 мкм меди, сохраняет свои технические характеристики в течение более 40 лет в большинстве типов почвы. А стержневые электроды, покрытые 99,06 мкм цинка, в этих же грунтах могут сохранять свои качества лишь в течение 10-15 лет.
Underground corrosion (United States. National Bureau of Standards. Circular 579)
Автор: Melvin Romanoff; Издатель: U.S. Govt. Print. Off., 1957)

Отдельно хочу отметить использование в качестве материала штырей нержавеющей стали. Этот материал имеет замечательные антикоррозионные свойства в сочетании с отличными механическими характеристиками, облегчающими производство деталей. Его единственный, но перечеркивающий достоинства недостаток — высокая стоимость.


Д1.1.3. Зависимость уменьшения сопротивления заземления от увеличения глубины электрода
Т.к. данное решение имеет все свойства глубинного заземлителя напомню его особенность (из п. Г2.1).
При увеличении глубины электрода необходимо учитывать, что в однородном грунте сопротивление заземления снижается не пропорционально этому увеличению (больше глубина -> меньше уменьшение сопротивления).

Поэтому при отсутствии на глубине слоев грунта с более низким удельным электрическим сопротивлением стоит рассмотреть вопрос увеличения количества электродов, а не увеличения глубины одиночного электрода. На решение этого вопроса будут влиять и стоимость монтажа дополнительных электродов, и доступность площади для их размещения.

На практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности.


Д1.1.4. Суперкомпактность
Небольшая длина штырей и использование небольшого по величине электроинструмента позволяет монтировать глубинные заземлители там, где раньше это было в принципе невозможно: на объектах при самой стеснённой внутриквартальной застройке и даже в подвалах зданий. При проведении работ вне здания для заглубления электрода достаточно “пятачка” земли диаметром 20 см.

Такая компактность особенно актуальна в свете необходимости получения большого количества документов на вскрытие покрытия, проведения работ и последующего облагораживания территории.


Д1.1.5. Никакой сварки
Все элементы конструкции надежно сопрягаются без электро или газосварки. Используются либо неразъёмные, либо резьбовые соединения. Для присоединения к смонтированному электроду заземляющего проводника используется специальный болтовой зажим из латуни или нержавеющей стали.


Д1.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Расчёт почти полностью повторяет расчёт одиночного электрода из п. Г2.2. за исключением поперечных размеров — у модульного заземления диаметр электрода не превышает 20 мм.
На примере тридцатиметрового составного электрода из омеднённых штырей диаметром 14 мм, смонтированного в канаве глубиной 0,5 метров. Грунт, в котором будет монтироваться этот электрод, будет для упрощения расчёта однородным суглинком, обычным для России, с удельным электрическим сопротивлением 100 Ом*м.

Расчёт проводится в 1 этап.

Сопротивление заземления одиночного вертикального заземляющего электрода вычисляется по формуле:

R1 составит 4,7 Ом (при p = 100 Ом*м, L = 30 м, d = 0.014 м (14 мм), T = 15.5 м (T — расстояние от верхнего уровня грунта до середины заглубленного электрода)).

Этот результат хуже, чем у электрода, имеющего диаметр 100 мм, но замечу — уменьшение диаметра электрода в 7 раз (700%) вызвало увеличение сопротивления заземления всего на 27%.


Д1.3. Монтаж
Монтаж модульного заземления очень лёгкий и доступен даже девушке.
Штыри забиваются в грунт друг за другом отбойным молотком постепенно увеличивая глубину заземляющего электрода. Отбойный молоток размещается над штырём.
Задачи монтажника: ровно держать молоток над штырём (не “на весу”, т.е. молоток своим весом давит не на руки, а на монтируемый штырь) и наращивать электрод — устанавливать следующий штырь над уже заглубленным.



Если монтаж выполняется вне здания то, монтаж модульного заземления/ заземлителя производится в канаве небольшой длины и глубиной 0.5 метра в которую также укладывается заземляющий проводник (медный провод или традиционная стальная полоса), идущий до объекта (электрощита).

Если монтаж выполняется внутри здания (в подвале), то монтаж заземлителя производится на уровне пола. Далее медным проводом полученный заземлитель подключается к щиту.

И при использовании стальной полосы и при использовании медного провода для их соединения со штырём в основном используется болтовой зажим из латуни или нержавеющей стали.

Иногда можно встретить способ соединения с помощью экзотермической сварки (смесь горючего материала с медной пылью заливает место контакта проводника и штыря, сваривая их между собой). Но это экзотика.
Подробнее о монтаже резьбовых штырей можно познакомиться на YouTube (ссылка).
UPD: Отбойный молоток можно взять в аренду на сутки (от 500-700 рублей) или купить почти в любом магазине электроинструмента (от 9-10 т.руб.).


Д1.4. Достоинства и недостатки
Достоинства:
  • простота и лёгкость монтажа. Все операции производит без серьёзного физического труда один человек без особой подготовки.
  • высокая эффективность заземлителя, обеспечивающая низкое сопротивление заземления
  • суперкомпактность, позволяющая монтировать заземлитель на очень маленькой площадке или в подвалах
  • большой срок службы заземляющего электрода (до 100 лет в суглинке)
  • сезонная НЕзависимость качества заземления. Зимой из-за промерзания грунта сопротивление такого заземлителя почти не изменяется из-за нахождения в зоне промерзающего грунта не более 5-10% длины электрода.
  • не нужна сварка. Элементы конструкции надежно сопрягаются без неё.

Недостатки:
  • невозможность монтажа электрода в каменистом грунте. Гвоздь не забить в камень.
    Штырь за счёт высокой механической прочности конструкции может отодвинуть небольшой камень, встреченный на своём пути. Может, изогнувшись в сторону от контакта по касательной с большим камнем, продолжить заглубление не по вертикальной оси. Но попав в достаточно большой камень без возможности отклониться — он встанет.
  • сравнительно высокая цена омеднённых штырей (около 380 рублей за метр) и дополнительной комплектации к ним. Цена много ниже стоимости буровых работ, но она однозначно выше цен на чёрный металлопрокат, используемый при строительства традиционного многоэлектродного заземлителя.
    Однако объективнее сравнивать не “голую” стоимость материалов, а стоимость всех затрат при строительстве заземлителя. Часто оказывается, что суммарные затраты сопоставимы или даже ниже именно у модульного заземления (например, за счёт банальной экономии на доставке материалов на объект).





Д2. Электролитическое заземление (для вечномёрзлых или каменистых грунтов)


Д2.1. Особенности решения
Д2.1.1. Простота применения в вечномёрзлых или каменистых грунтах
Д2.1.2. Компактность
Д2.1.3. Образование талика
Д2.1.4. Никакой сварки
Д2.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Д2.3. Монтаж
Д2.4. Достоинства и недостатки


Напомню об отмеченном в п. Г1.5. методе иногда применяемом для существенного уменьшения сопротивления заземления.
Засоление грунта в месте размещения электродов путем добавления в него большого объема поваренной соли NaCl. При её растворении в грунте (выщелачивании (wiki)) резко повышается концентрация ионов, участвующих в переносе заряда, а следовательно снижается его (грунта) электрическое сопротивление.

При неоспоримом положительном достоинстве такого метода, а также при его простоте и дешевизне — он имеет два огромных недостатка:
  • за счет вымывания соли из грунта (дожди, весеннее таяние снега), концентрация ионов падает до естественного уровня за 2-3 года
  • соли вызывают сильную коррозию стали, разрушая электроды и заземляющий проводник за 3-5 лет. Эти недостатки грозят восстановлением заземлителя практически “с нуля”.

Нужны были меры противодействия этим недостаткам и ими стали:
  • постоянное поддержание концентрации ионов в грунте. Иными словами, их пополнение новыми порциями.
  • использование в конструкции материалов, минимально подверженных воздействию соли, и менее агрессивных компонентов этих солей

В итоге было разработано решение, получившее название «электролитическое заземление» (электролит — раствор солей).

Электрод такого типа представляет собой трубу небольшой длины (обычно 2-3 метра) из нержавеющей стали, имеющей почти по всей длине перфорацию. Внутри этой трубы находятся гранулы (не порошок) смеси солей.
Кроме привычного NaCl в смеси присутствуют еще 3 компонента. Состав якобы является секретом производителей, но мы то знаем, как это бывает :-)

Промышленно выпускается два вида труб. В вертикальном исполнении и горизонтальном (в виде повёрнутой буквы “Г” — вот так “I___”.
Такой электрод помещается в грунт: вертикального исполнения — в заранее сделанную скважину необходимой глубины (2,5 — 3,5 метра); горизонтального исполнения — в заранее выкопанную канаву глубиной 0,7 метра длиной 2,5 метра.



Влага из грунта впитывается солями в электроде и выходит в виде раствора (электролита) в этот же грунт, пропитывая его и вызывая уменьшение его удельного электрического сопротивления.
Из-за чего, уменьшается сопротивление заземления электрода (трубы), размещенной в этом грунте.

Т.к. смесь солей находится в гранулах и в её составе присутствует специальная добавка, она не растворяется всем объемом в весеннее время, когда грунт пропитан водой. Таким образом достигается длительный и равномерный выход электролита из электрода, постепенно увеличивающий (а не просто сохраняющий) концентрацию ионов в окружающем грунте. Обычно заводской “заправки” электрода хватает на 15 лет, после чего возможна неоднократная “дозаправка”.

Применение в качестве материала трубы из нержавеющей стали и использование менее агрессивной, чем NaCl смеси солей, обеспечивают срок службы “оболочки” такого электрода не менее 50 лет.


Д2.1. Особенности решения


Д2.1.1. Простота применения в вечномёрзлых или каменистых грунтах
Конструкция электрода электролитического заземления позволяет использовать его в “проблемных” грунтах.
Вечномёрзлые грунты постоянно (круглогодично в течении сотен лет) находятся в замерзшем состоянии. Встречаются на Севере нашей страны. Глубина промерзания такого грунта достигает 2-х километров (в районе Якутска). Начинается вечная мерзлота с 1-2 метров от уровня земли, т.е. с той глубины, которую не может прогреть солнце в летний период.
Вечномёрзлый грунт очень сложен для строительства заземлителей: он имеет очень высокое электрическое сопротивление (в 100-300 раз больше суглинка) и обладает свойством “выталкивать” из себя металлические электроды из-за эффекта расширения воды при замерзании. Это происходит после летнего оттаивания грунта (перехода грунтовой влаги в жидкое состояние) под этими электродами.

Каменистый грунт, содержащий большое количество камней размером от кулака до метровых валунов, не менее сложен для строительства заземлителей тем, что в него трудно погрузить электроды обычным способом — мешают камни.
Для установки электрода такого типа в горизонтальном исполнении необходима только канава небольшой глубины (0,7 метра), которую сравнительно легко вырыть в обоих типах грунта. Размещение электрода в верхнем слое грунта над вечной мерзлотой избавляет от эффекта “выталкивания”.



Небольшое заглубление электрода делает возможным и ограниченное применение его в скальниках — если над каменным монолитом есть хотя бы метровый слой рассыпчатого (для “пропитывания” электролитом) грунта.


Д2.1.2. Компактность
Электрод электролитического заземления до 12 раз эффективнее обычного стального электрода такого же размера. Это значит в 12 раз уменьшается необходимое количество элементов заземлителя, а значит значительно уменьшается площадь, занимаемая ими.
При этом, очень ослабевает зависимость сопротивления заземления от сезона из-за уменьшения температуры замерзания воды при увеличении в ней концентрации солей до -5 градусов (температура обычного грунта под снежной шапкой). Это убирает необходимость использования дополнительных заземляющих электродов для компенсации роста сопротивления зимой.


Д2.1.3. Образование талика
У свойства электрода уменьшать температуру замерзания грунта есть и негативный момент. Около электрода образуется зона талика (wiki), могущая представлять опасность для фундамента рядом стоящего здания или дорожного покрытия. Зона талика на поверхности грунта представляет собой овал размером около 3х6 метров. Поэтому в ходе проектных работ необходимо учесть это и отдалить электроды от объектов, могущих быть повреждёнными.




Д2.1.4. Никакой сварки
Для присоединения к смонтированному электроду заземляющего проводника используется специальный болтовой зажим из латуни или нержавеющей стали.


Д2.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Приведу пример расчёта сопротивления заземления электрода горизонтального исполнения, т.к. это наиболее распространённый на практике вариант, имеющего длину горизонтальной части 2,4 метра и её диаметр 65 мм. Грунт, как обычно, будет однородным суглинком с удельным электрическим сопротивлением 100 Ом*м.

Сопротивление заземления одиночного горизонтального заземляющего электрода вычисляется по формуле:


В случае электрода электролитического заземления к формуле добавляется коэффициент, описывающий концентрацию электролита в грунте около этого электрода:


Коэффициент варьируется от 0,5 до 0,05. Постепенно он уменьшается, т.к. электролит проникает в грунт на бОльший объем, при это повышая свою концентрацию. В обычном грунте он составляет 0,125 через 1-2 месяца выщелачивания солей. Процесс можно ускорить добавлением воды в электрод на заключительной стадии монтажа.

R1 составит 4,14 Ом (при С = 0,125, р = 100 Ом*м, L = 2.4 м, d = 0.065 м (65 мм), T = 0.6 м (Т — расстояние от верхнего уровня грунта до середины заглублённого электрода)).

Отличный результат для одиночного заземлителя размером всего в 2,4 метра!
Но, как всегда, расплата за результат в цене такого электрода… О чём ниже в п. Д2.4. (недостатки).


Д2.3. Монтаж
Монтаж электрода электролитического заземления горизонтального исполнения самый простой из всех встреченных мной способов. По сути это банальное закапывание электрода на небольшую глубину.
Роется канава глубиной 0,7 метра и длиной 2,5 метра. На дно опускается электрод. Используя болтовой зажим, подключается заземляющий проводник. Канава закапывается.
Дополнительно можно залить в горловину электрода литров 5 воды для ускорения процесса выщелачивания.


Д2.4. Достоинства и недостатки
Достоинства:
  • простота и лёгкость монтажа
  • очень высокая эффективность заземлителя, обеспечивающая низкое сопротивление заземления
  • компактность, позволяющая монтировать заземлитель на небольшой площадке.
    Однако, с учётом негативной особенности, описанной в п. Д2.1.3.
  • большой срок службы заземляющего электрода (не менее 50 лет) при его “дозаправке” смесью солей.
    Решение изначально создавалось с таким свойством.
  • очень слабая сезонная зависимость качества заземления
  • не нужна сварка. Элементы конструкции надежно сопрягаются без неё.

Недостатки:
  • высокая цена электрода (40-60 тысяч рублей за электрод), которая ограничивает широкое использование.
    Рекомендуется применение электролитического заземления в вечномёрзлых или каменистых грунтах, в которых обычные способы строительства не позволяют добиться необходимого результата или ещё дороже.
  • необходимость отдаления от фундаментов зданий и дорог




На этом всё. Спасибо за внимание! Извините за большой объём информации.

Вопросы можно задать в комментариях или напрямую по моим координатам, указанным в профиле. Я всегда рад помочь в меру своих возможностей и знаний всем интересующимся.
Не стесняйтесь :-) Помните: нет глупых вопросов — есть глупые ответы.

PS Мои знания в области защитных устройств и электросетей весьма скудны и поверхностны. Пожалуйста, имейте это в виду.


Алексей Рожанков, специалист технического центра "ZANDZ.ru"

При подготовке данной статьи использовались следующие материалы:
  • Публикации на сайте "Заземление и молниезащита на ZANDZ.ru"
  • Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), часть 1.7 в редакции седьмого издания (гуглить)
  • Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87 (гуглить)
  • Технический циркуляр 11/2006 ассоциации «Росэлектромонтаж» (гуглить)
  • ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96)
    Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
  • Underground corrosion (United States. National Bureau of Standards. Circular 579)
    Автор: Melvin Romanoff; Издатель: U.S. Govt. Print. Off., 1957)
  • Собственный опыт и знания
Алексей Рожанков @arozhankov
карма
106,0
рейтинг 0,0
Технический специалист по заземлению и молниезащит
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (61)

  • +1
    В цене все и дело. Лет 10 назад заземляли несколько АТС, контур били копеечными дерьмовыми уголками, в норме до сих пор. Копалась траншея буквой V, на дне бьется уголок на 15 2,5м от 8 до 15шт., приваривается лента и все. Норма тогда была в пределах 4Ом. Поправьте, но сейчас норма в пределах 2,3Ома с учетом того, что все электронное. Не представляю себе дешевое заземление в 2Ома.
  • +4
    Алексей, спасибо за Ваш огромный труд!
    • +3
      :-) Спасибо за отзыв — очень приятно.
  • 0
    Хороший цикл публикаций. Спасибо!
  • 0
    Как-то пропустил первые 2 части. Спасибо, очень интересная инфа!

    п.с. Наверно оффтоп, но всё же. Как бороться со статическим электричеством. По 8 часов в день за компьютером сижу. После этого страшно браться за металлические ручки дверей… Или всё-таки это не по адресу?
    • +1
      Вполне по адресу. Можно применять браслет заземления (используется, например, инженерами, работающими с электроникой). Этот браслет подключается к заземляющему устройству и снимает с человека «статику».
      • 0
        Вот небольшое видео о них.
        • 0
          Я правильно понимаю, что такую штуку надо постоянно держать подключённой к компьютеру.
          • +1
            Компьютер (корпус системного блока) должен быть заземлён (через третий контакт на «вилке»/в «розетке» или отдельным проводом на шину заземления (так делается на производстве)). На эту же шину подключается браслет.

            Спасёт ли подключение браслета в компьютеру без заземления — затрудняюсь ответить :-(
            • 0
              Понятно, спасибо за ответы! Буду требовать от админа нормальное заземление.
              • 0
                Не впутывайте сюда админа )) Админ админит, а инженер-электрик заземляет и зануляет ))
    • +1
      Для оборудования — заземление. Для лудей — сменить напольное покрытие и обувь. Это просто из личного опыта админства :)
      • 0
        *людей
      • 0
        Про напольное покрытие — это да. У нас полы выстелены какими-то ковриками жуткими. От обуви к сожалению мало что зависит.
        • 0
          От обуви зависит ровно столько же, сколько от покрытия.
      • 0
        Подтверждаю про обувь! Зимой на работе хожу в сменной обуви на достаточно толстой подошве из какого-то полимера типа полиуретана. Так вот, стоит сделать пару шагов и удар статикой обеспечен. Железная входная дверь, системный блок и даже наушники становятся злейшими врагами!
        А пока находишься в уличной обуви — никаких проблем.
        • 0
          Да, забыл уточнить. На полу — линолеум.
          • +1
            Со статическим электричеством часто помогает побороться увлажнитель воздуха. Это еще и для здоровья хорошо.

            В норме, в том числе и для электронной аппаратуры, влажность должна составлять 40-60%, если правильно помню, но, вроде, так. Зимой она существенно снижается. Мой китайский прибор показывает, что она становиться ниже 15%. Кондиционер тоже может дать подобный эффект.

            Ставлю увлажнитель, и комфортнее и статики у меня нет.
    • 0
      >Как бороться со статическим электричеством
      Пользоваться увлажнителем воздуха.
  • 0
    Можно ли подключать к одному заземлению и рабочее заземление проводки, и громоотвод? Не повлияет ли в таком случае разряд молнии, попавший в громоотвод, на все электроприборы в доме?
    • +1
      Не запрещено, но лучше два отдельных устройства. Во втором случае устройства всё равно будут электрически объединены на электрощите в рамках Системы Уравнивания Потенциалов (СУП). При пропускании молниевых токов через заземлитель потенциал попадет на все (!) электроприборы (их корпуса), трубы и т.п. Но это не опасно, т.к. разность этих потенциалов между разными токопроводящими поверхностями (например, корпус стиральной машины и водопроводная труба) будет равно нулю (т.е. не будет напряжения). Нет напряжения, нет тока — все живы.

      Крайне грубой и крайне опасной ошибкой является отдельное ЗУ для молниеприёмников без подключения в щит и отсутствие СУПа. В таком случае может возникнуть очень большая разница потенциалов между какими-либо поверхностями и тогда…
      • 0
        Понятно. Однако, меня беспокоит, вдруг заземление незаметно сгниет за 10 лет и окажется, что громоотвод подключен толстенным медным проводником прямо к стиральной машине. Тогда подумаешь, лучше бы не было никакого заземления вообще, лучше бы крыша сгорела, чем такое приключение.

        Что вы думаете по поводу применения в качестве штырей оцинкованных труб? Труба диаметром 57 мм имеет поверхность, равную уголку на 50 (периметр уголка — 200 мм, 57*3.14=178 мм).

        Уголок 50х5 — 100 рублей/метр
        Труба оц. 57х3,5 — 250 рублей/метр
        Комплект вертикального заземлителя DKC 3 м (2х1500 мм), D16 мм — 3 932,00 — то есть 1300 рублей/метр
        • +1
          Против «сгивания» есть только одна процедура — периодичный осмотр заземлителя и заземляющего проводника. Раз в 1-5 лет отрыли, посмотрели, оценили, закопали. Я на даче ради интереса каждый год смотрю — пока (с 2006 года) ничего не происходит :-(
          Штыри омедненные — как блестели, так и блестят :-)

          По материалам. Честно — я оцинковку не люблю за её слабое увеличение срока службы электродов при весьма высокой стоимости. Поэтому мои оценки материалов — заведомо не объективны.
          На мой взгляд нужно брать либо сталь (потому что дешевая), либо тогда уж омедненные электроды (потому что срок службы 100 лет = в реальности «навсегда»). Есть готовый комплект на 6 метров, который стоит заметно дешевле DKC (5000 рублей = 833 рубля/метр).
          • 0
            833 рубля/метр — это цена медного прутка диаметром 18 мм. омедненная сталь — для прочности при забивании или есть ещё особенности?
            • 0
              Верно заметили. Используется высокопрочная сталь — т.к. мягкие сорта стали не позволяют заглублять штыри на большие глубины.
              Чистая медь — это супер вариант. Но за счёт мягкости такой электрод не получится заглубить на глубину более 5 метров. Да и место соединения будет очень «капризным».
              • 0
                А вот ещё нашел, что штырь из нержавейки диаметром 18 мм обойдется в ~172 рубля за метр.

                В общем, спасибо за статью и за консультацию. Наводит на правильные мысли. ;)
                • –1
                  ну так а что всё-таки лучше использовать (с т.з. долговечности), нержавейку или омеднённую сталь?
                  • 0
                    Если отбросить вопрос денег — то лучше всего делать из нержавеющей стали специального (устойчивого к коррозии) сорта. Есть такие, которые пролежат в грунте и 100 лет без какого-либо изменения поверхности и структуры.
                    • –1
                      спасибо. Надеюсь, Хабр не потеряет свою базу данных к тому моменту, когда я, наконец-таки, доберусь до постройки дома и все «зафавориченные» комментарии ко всем трём Вашим статьям останутся на месте в качестве шпаргалок: Р
                      • –1
                        Мои контакты и материалы есть на сайте ZANDZ.
          • 0
            отрывать и осматривать штырь, заглубленный на 30 метров — это весьма забавное занятие.
            Полагаю, что все-таки более правильной процедурой является не откапывание, а замер сопротивления растекания. Если заземление сгнило, то сопротивление вырастет весьма заметно.
            • 0
              Осматривается верхняя часть — примерно на глубине 0,7 метров. Отрывать весь электрод не нужно.
              Обычное измерение сопротивления растеканию не дает необходимых данных. Кроме способа «ударной» проверки, когда на электрод подается импульс высокой мощности с проведением необходимых измерений.
              • 0
                Измерение сопротивления может и не дает достаточных данных, но осмотр верхнего метра из 30-метрового штыря, как мне кажется, дает еще меньше данных. Каким образом осмотр верхней части дает информацию о том, что происходит ниже?
                Может там на глубине 1.5 метра кто-то прогрыз медное покрытие и как раз там проходят грунтовые воды повышенной кислотности так, что оставшая часть заземления через год нафик отвалится.

                Да, я понимаю, что ситуация не очень правдоподобная, но надеяться на авось в таких вопросах тоже не очень хороший вариант. Должны-же быть какие-то реальные методы проверки состояния электрохозяйства.
                • 0
                  > Должны-же быть какие-то реальные методы проверки состояния электрохозяйства.

                  Я описал применяемые методы, проверенные и применяемые десятилетиями. Мы не поверили и начали зачем то убеждать меня в обратном.
                  • 0
                    Мы -> Вы :-) /опечатался/
                  • 0
                    Ну что-ж, Вам виднее, конечно, что применяется на практике.
                    Убеждать я ни в коем случае ни в чем не собирался. Просто удивился (мягко говоря) такому методу.
  • +2
    Спасибо за проделанную работу!
    Все статьи очень познавательные!
  • 0
    Со времён первой статьи вы проделали большую работу — теперь она выглядит хорошо подготовленной, тщательно «причёсанной» и красиво оформленной. Можно соединять все три и делать методичку, будет намного лучше того, по чём мы в своё время проходили ЭТ.
    • +3
      :-) я очень старался. Спасибо за отзыв!
  • 0
    Спасибо.
    У меня вопрос, а что, если нужно выполнить заземление для нескольких объектов на участке (дом, летняя кухня, баня). Необходимо заземлять каждый объект отдельно, или возможны варианты совместного использования одного заземляющего устройства?
    Например, подводить от всех объектов заземляющий проводник к ЗУ?
    Или к примеру, просто подключить объект от щитка в доме трехжильным кабелем?
    Система заземления предполагается TT (без соединения нейтрали и заземления).
    • 0
      Лучше всего сделать «повторные» заземлители для каждого удаленного объекта и использовать индивидуальные УЗО.
      • 0
        А что вы имели в виду под «повторными»?
        Отдельные для каждого объекта, или же их вполне можно объединить между собой?
        • 0
          Повторное — значит повторяется после основного. Основное — например, ТП.
  • 0
    А можно использовать сразу несколько омедненых заземлителей глубиной метров по 10? Или использовать штук 10 по пять метров. Это увеличит сезонность, но вбить такое проблем не возникнет.

    И ещё вопрос. А что можно использовать вместо стальной полосы, для увеличения срока использования? Можно ли использовать, например, провод медный в 50 кв. мм?
    • 0
      1. Можно. Но опыт показывает, что лучше одиночный — метров на 30. Забить его не проблема (кроме каменистых грунтов).

      2. Именно так. Медный провод отлично подходит.
      • 0
        1. В том то и проблема, начинаются каменистый грунт на глубине в метров 10. Просто делают 3-4 штыря (стальной уголок) метров по 3-4 и все. Я думал неправильно. Теперь я уверен, что неправильно.

        2. Супер, а то у многих домов видел, как на следующий год полоса ржавчиной покрывается.

        Спасибо за ответы. Так же я очень благодарен за статьи — они многое прояснили.
        • 0
          1. Опишите пожалуйста грунт до 10 метров. Что это и есть ли грунтовые воды?
          Какое сопротивление заземления нужно получить? Для какой цели?
          • 0
            Обычно суглинок. Мы просто используем заземление частных домов для нашего оборудования. А у них сделано так. 10 метров это примерно, где-то глубже, где-то меньше.

            Для оборудования не критично заземление, главное чтобы статики не было (а иначе ложные сработки).
            • 0
              Тогда вам с запасом хватит 9 метрового электрода. Не вижу смысла делать несколько штук.
              • 0
                Ну мы так и делаем, если нет заземления.
  • 0
    Расчёт заземления отличная штука, а как насчет измерения существующего? Очень бы хотело почитать обзор не хуже о традиционных и новых методах. Например, о методе тестирования большим током с фазы 220В.
  • 0
    Очень полезная информация, прочитал все три статьи, за исключением раздела с каменистыми породами. Давно задумываюсь о нормальном заземлении дома.
    • 0
      Спасибо :-) Обращайтесь. Помогу в ответе на вопросы.
  • 0
    У меня под окном стройка, и происходит что-то непонятное. По всему периметру стены/фундамента (там, скорее всего, будет подземная парковка) сверлят где-то под углом 10-15 градусов отверстия глубиной как минимум метров 10 и диаметром 15-20 сантиметров. В эти отверстия рабочие потом загоняют жгут из каких-то толстых проводов, которые до этого заботливо собирают на платформе. Отверстия расположены по всему периметру уже в три ряда на расстоянии пяти метров друг от друга. Так вот, может ли это быть заземлением?
    • 0
      :-) Скорее всего это не провода, а стальная арматура.
      Вскоре в отверстия зальют бетон — получатся сваи.
      Возможно укрепление фундамента.
      • 0
        Я тоже так думал, но меня смущает то, что закладываются разноцветные провода, зеленые, оранжевые, которые до этого были свернуты в бухты. Да, арматура там тоже есть (3-4 штуки), и бетоном заливают.
        • 0
          Хм… интересно!
  • 0
    Кстати, мне тут ещё вот что подумалось:
    я планирую делать несколькоэтажный подвал (чтобы было место и для серверной и для котельной и т.д. и т.п.).
    Лично мне кажется логичным начинать делать заземление от нижнего этажа подвала, а не от уровня грунта на участке.
    Собственно, правильно ли мне кажется?
    И, перестраховки ради, спрошу: логично ли T в формулах считать по прежнему от уровня земли на участке и если нет, то почему? :)
    • 0
      Правильно.
      Можно вообще убрать часть формулы с T. Разница будет небольшая — это скорее уточнение в формуле.
  • 0
    Спасибо за серию статей. Очень во время и очень познавательно.
    • 0
      Пожалуйста :-)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.