Монтаж заземления

Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей и имеющих назначение создать электрическое соединение с землей.

Заземляющими проводниками являются металлические проводники, соединяющие заземленные части электроустановки с заземлителем.

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заложенные, забитые, вставленные или ввернутые в землю отрезки из круглой, угловой или другой профильной стали, из газовых труб называются обычно вертикальными электродами заземления.

Они соединяются между собой электрически с помощью горизонтальных заземлителей (полосовая круглая сталь) и размещаются чаще всего вне зданий в специальных траншеях, образуя так называемый наружный контур заземления (рис. 1). От наружного контура для надежности отходят не менее двух ответвлений к внутреннему контуру, представляющему собой заземляющие проводники (полосовая сталь шириной 25-30 мм, толщиной 3-4 мм, реже — круглая сталь диаметром 12 мм), которые монтируются по стенам внутреннего периметра помещения. От внутреннего контура заземления отходят ответвления непосредственно к заземляемым аппаратам, электроконструкциям, станкам, подкрановым рельсам и т. п. Монтаж электроустановок удобнее всего начинать с прокладки внутреннего контура заземления; наружный контур заземления монтируют после планировки территории.

Рис. 1 Примерное расположение внешнего и внутреннего контуров заземления вокруг подстанции

К заземлению электроустановок предъявляются следующие требования.

Заземление электроустановок не требуется:
а) при напряжении 380 В и ниже переменного и 440 В и ниже постоянного тока в сухих производственных помещениях, с деревянными, асфальтовыми и другими плохо проводящими полами в лабораториях, конторских, торговых и других помещениях без повышенной опасности, — там, где невозможно одновременное прикосновение людей к электрооборудованию и другим заземленным предметам, Если, например, в помещении без повышенной опасности распределительный стальной шкаф находится от батареи водяного отопления или трубы водопровода и других заземленных частей на таком расстоянии, что одновременно нельзя коснуться шкафа и заземленных частей, то шкаф можно не заземлять;

б) при номинальных напряжениях 36 В и ниже переменного тока и 110 В постоянного тока во всех случаях, кроме взрывоопасных помещений, если нет специальных указаний.

Заземлению подлежат металлические части электроустановок и оборудования во всех производственных помещениях, а также в наружных электроустановках, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции. К ним относятся корпуса электрических машин и механизмов, на которых они устанавливаются, трансформаторов, светильников, аппаратов и приводов к ним; каркасы электроконструкций, вторичные обмотки измерительных, сварочных трансформаторов, трансформаторов для местного освещения; металлические конструкции подстанций, распределительных устройств; корпуса кабельных муфт, воронок; металлические оболочки и брони кабелей и проводов; стальные трубы электропроводок; подкрановые рельсы и т. д.

Заземлению не подлежат:
а) арматура подвесных и штыри опорных изоляторов, кронштейны и осветительная арматура при установке на деревянных и других изолированных основаниях (если это не требуется по условиям грозозащиты, что должно быть указано в проекте);
б) оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях, причем в этих случаях опорные поверхности должны быть в местах соприкосновения с электрооборудованием зачищены до металлического блеска и смазаны легким слоем вазелина. Такая зачистка создает надежный контакт, а смазка исключает коррозию. Части оборудования, соприкасающиеся с опорными металлическими поверхностями, подготавливаются таким же образом;
в) корпуса электроизмерительных приборов, реле и других аппаратов, установленных на заземленных металлических поверхностях электроконструкций, камерах распределительных устройств и т. п.;
г) электроприемники с двойной изоляцией;
д) рельсовые пути, выходящие за территорию подстанций, распределительных устройств и промышленных предприятий;
е) съемные или открывающиеся части на металлических заземленных корпусах, камерах распределительных устройств, ограждений шкафов, дверей и т. п.

Допустимо вместо заземления отдельных электродвигателей, аппаратов и другого электрооборудования, устанавливаемого посредственно на станках, заземлять станины станков или другого технологического оборудования. Это возможно при условии обеспечения надежного электрического контакта между корпусами электрооборудования и станиной. Это же относится и к электрическим подъемным кранам, причем мост крана заземляется через его колеса и подкрановые рельсы. Последние электрически соединяются между собой на стыках и с контуром заземления цеха.

Для уменьшения сопротивления растеканию и, следовательно, расхода металла на искусственные заземлители, рекомендуется использовать естественные заземлители — проложенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы (за исключением предназначенных для горючих жидкостей или газов, а также покрытых изоляцией для защиты от коррозии); обсадные трубы; металлические конструкции зданий и сооружении, соединяющиеся с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Естественные заземлители должны быть связаны с заземляющими магистралями электроустановки не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах.

Минимально допустимые размеры стальных заземлителей, исходя из условий корродирования, механической прочности и сопротивления приведены в табл. 1.

Проектная документация для контура наружного заземления обычно включается в проект электрооборудования подстанций, распределительных устройств, силового электрооборудования отдельных зданий, цехов. В ней даются привязки к зданию заземляющих проводников, заземлителей, их количество, глубина заложения, пересечения с другими коммуникациями, материал, длина и т. п. Внутренние контуры показываются обычно на планах цехов и других сооружений, где нанесены силовые сети, на поэтажных планах и разрезах закрытых распределительных устройств и т. д.

Монтаж наружного контура заземления заключается в погружении (укладке) в землю различных видов электродов заземления и соединении их между собой. В настоящее время отдельные элементы и узлы заземляющего устройства рекомендуется заготавливать индустриально, вне зоны монтажа. Так, например, при заземлении опор линий электропередач применяются так называемые, углубленные заземлители (рис. 2), представляющие собой стальные полосы или круглую сталь. Такие заземлители заготавливаются на МЗУ и укладываются горизонтально на дне котлована до установки подножников опоры, а затем после установки последних с помощь. Ответвлений 4 привариваются к их арматуре и к опоре. Соединение отдельных заземлителей между собой производится шиной-перемычкой 3.

Рис. 2 Заземление опор линий передач с помощью углубленных заземлителей

Широко применяемые забиваемые вертикальные заземлители (электроды заземления) имеют длину 2,5-3 м и изготавливаются чаще всего из угловой стали 50 х 50 х 4 или 50 х 50 х 5 мм, круглой, диаметром 30 мм. Заземлители имеют заостренные концы и забиваются в дно траншеи глубиной 0,5 м так, чтобы их верхние части отстояли от спланированной поверхности земли на 0,2-0,3 м. Забиваться электроды могут при небольшом их числе вручную, с помощью молота, или механизированным способом: электровибратором, специальным приспособлением с копром.

Показанный на рис. 3 бесконтактный электрический привод однофазного тока, ударно-поступательного действия, может быть использован для забивки электродов как в летнее, так и в зимнее время. Особенно выгодно его применение на плотных грунтах.

В приводе катушка соленоида 1 соединяется последовательно с емкостным и нелинейным индуктивным сопротивлением, что создает N-образную вольт-амперную характеристику в такой последовательной феррорезонансной цепи.

Рис. 3 Бесконтактный привод для забивки электродов заземления

Исполнительным и задающим органом является соленоид со свободно находящимся в нем сердечником; он играет роль преобразователя электрической энергии в механическую («молоток»). Такой привод мощностью 0,8 кет, при весе сердечника 15 кг и ходе 400 мм дает 2-3 удара в секунду и забивает электрод из уголка 50 х 50 х 4 летом в течение 1,5-4 мин и зимой за 10 минут. Процесс забивки электрода осуществляется без использования труда рабочего.

Монтаж ввертываемых стальных электродов длиной 5 м при диаметре 12-46 мм производится с помощью специального приспособления и находит большое применение благодаря своей простоте, экономичности и возможности получения стабильных сопротивлений растекания при малой величине их.

Такие приспособления (рис. 4) выпускаются электромонтажными заводами; вместо привода от электродрели может применяться бензиновый мотор. Ввертывать электроды с помощью такого приспособления можно в плотные грунты 4-й категории, за исключением мерзлых, мергелевых, меловых, гравелистых, сланцевых. Время, необходимое на ввертывание одного электрода колеблется в зависимости от грунта от 4 до 10 минут, что вдвое меньше, чем при забивке электрода из уголка 50 х 50 х 4 специальным передвижным копром с электродвигателем.

Электрод-заземлитель (рис. 4) с точки зрения экономии материала лучше применять диаметром 12 мм; выше его заостренного конца (примерно на 50 мм) приваривается разрубленная но радиусу и растянутая в спираль стальная шайба (7 — забурник). Плоскость растянутой в спираль шайбы ввинчивается в грунт при вращении электрода, проходящего сквозь полый вертикальный вал и зажатом в патроне 6. Вначале сверления электрод выступает из патрона на 1,4-1,6 м и по мере его ввертывания приспособление выключают и поднимают на исходную высоту Оператор, создавая давление на рукоятке электродрели, увеличивает подачу.

Рис. 4 Приспособление ПЗ-12 для ввертывания электродов в грунт

Электроды должны быть равными, а приспособление при ввертывании — занимать вертикальное положение.
После монтажа электродов их соединяют между собой стальными горизонтальными заземлителями с помощью сварки (рис. 5). Горизонтальные заземлители (обычно в виде стальной полосы) укладываются в траншее на глубине минимум 0,5 м. Расположенные в земле проводники не окрашиваются, за исключением сварочных швов. Прокладка голого алюминия в земле запрещается из-за его быстрого разрушения. После окончания монтажа составляется акт на скрытые работы, где фиксируются все данные заземлителей и заземляющих проводников, способ их соединения между собой, глубины заложения, данные пересечений, качество работ, отступления от проекта. Акт подписывается представителями монтажной организации и заказчика.

Рис. 5 Соединение заземлителей

После проверки надежности сварных соединений (ударами кувалды) и герметизации их (путем покрытия битумом) траншеи засыпают грунтом без камней и мусора. Засыпка должна вестись слоями, с поливкой водой и утрамбовкой.
Монтаж внутренней сети заземления состоит в укладке магистралей (стальная полоса 30 х 4, 40 х 4 мм), как правило, прокладываемых в помещении на высоте 0,8-1 м (минимум 0,4 м) от уровня пола, что обеспечивает удобство обслуживания. Заземляющие проводники должны быть доступны для осмотра и в местах возможных механических повреждений защищены трубами, кожухами. Через стены они должны проходить в открытых проемах, трубах или иных жестких обрамлениях, а сквозь перекрытия — в отрезках стальных труб, выступающих над полом на 30-50 мм. В помещениях с едкими парами и сырых, заземляющие проводники следует прокладывать от стен не менее чем на 10 мм, а в остальных случаях — не менее чем на 5 мм. В каналах заземляющие проводники прокладываются на расстояниях не менее 50 мм от нижних поверхностей съемного перекрытия. Расстояние между опорами для крепления контура па прямых участках должно быть в пределах 600-1000 мм, а от вершин углов и мест ответвлений — 100 мм. Во взрывоопасных помещениях проходы через стены и перекрытия следует заделывать несгораемыми материалами. Пересечения дверных и оконных проемов и т. п. выполняются путем открытых обходов их.

Соединяются между собой проводники сваркой внахлестку (рис. 5). При термитной сварке, для усиления шва, допускается соединение проводников встык.

Заземляющие полосы прокладываются по стенам и потолкам на специальных закрепах, имеющих разную конструкцию, в зависимости от условий, места установки и сортамента проводников (рис. 6). В последнее время широко применяется крепление полос заземления специальными гвоздями-дюбелями, забиваемыми с помощью пистолета (рис. 6, 7). Крепление круглой стали может производиться различными скобками.

Рис. 6 Крепление заземляющих полос внутри зданий

Каждый заземляемый элемент электроустановки должен подсоединяться к заземляющему устройству отдельным ответвлением (провод, полоса).

Во всех случаях в качестве заземляющих проводников (за исключением передвижных электроприемников, кабельных линий; четырехпроводной системы трехфазного тока) следует, как правило, применять сталь. Медные и алюминиевые проводники в установках до 1000 В следует выбирать исходя из минимально допустимых сечений, приведенных в табл. 2

Присоединение заземляющих проводников к заземляемым конструкциям необходимо выполнять сваркой, а к аппаратам, машинам и т. п. — болтами с шайбами (контактные поверхности зачищаются до металлического блеска и смазываются тонким слоем вазелина). При наличии сотрясений, вибрации нужно применять контргайки, пружинные шайбы, гибкие перемычки. Болты, гайки и шайбы должны быть оцинкованы.

Заземление металлических камер распределительных устройств и панелей щитов допускается выполнять приваркой к заземленным обрамлениям каналов.

По окончании работ вся сеть внутреннего контура заземления, а также все конструкции и провода должны быть окрашены в черный цвет. Допускается окраска в другие цвета в соответствии с оформлением помещения.

При этом в местах присоединений и ответвлений должно быть нанесено не менее двух полос черного цвета на расстоянии 150 мм одна от другой.

Рис. 7 Внутренний контур заземления

Испытания заключаются в проверке отсутствия обрывов, неудовлетворительных контактов в цепи, а также в измерении сопротивления заземлителей согласно ПУЭ. Испытания обычно производятся лабораториями энергоснабжающих организаций или наладочными группами монтажных организаций, которые оформляют соответствующие протоколы.

Сдаточная документация должна быть представлена в следующем объеме:
1) чертежи заземляющих устройств с нанесенными на них изменениями, если они были;
2) акт на скрытые работ по монтажу заземлителей, а также по присоединениям к естественным заземлителям;
3) акт проверки состояния открыто проложенных заземляющих проводников;
4) протоколы испытаний заземления — результаты проверки переходного сопротивления растеканию тока.