Заземяване и заземителна инсталация

Защо е необходимо заземяване?

Заземяването е необходимо, за да се предпази човек от евентуален токов удар, като се вкара в земната почва чрез заземен електрод.

Домашната система за заземяване се състои от три части - контур, шини и окабеляване. Основната му цел е да намали напрежението до безопасни стойности чрез изравняване на потенциала. Устройството на такава система за заземяване е необходимо на всички места, където присъства човек, където е възможен контактът му с електрически ток.

Основните цели на инсталирането на система за заземяване на къща:

• Безопасност за обитателите;
• Гаранция за сигурност при използване на битови електрически уреди;
• Предотвратяване на щети от мълния по време на гръмотевична буря.

Стандартната система за заземяване включва следните елементи:

• Заземителна верига - структура, заровена в земята под зоната на замръзване, състояща се от електроди и метални ленти, които ги свързват;
• Проводникът е външната част на веригата, от която се прави окабеляване в цялата къща;
• Заземяването на къщи има друга важна характеристика - съпротивление, измерено в омове. Колкото по-ниско е то, толкова по-бързо се разпространява токът в земята и се поглъща от нея;
• Съпротивление на почвата (Ohm * m) - електрическа проводимост на земята. Тази стойност се променя в зависимост от външните условия - температура и влажност, вид на почвата.

Конфигурация на заземяването

Електропроводимите елементи са в основата на защитната система срещу нейните опасни ефекти. Токът се разсейва в земята чрез протичане през заровени модулни щифтове и електролитни електроди. В процеса на формиране на заземяващо устройство те се допълват от заземителен проводник. Задачата на проводниците е да отклоняват тока на мълнията от гръмоотвода към земния електрод. Системата за защита е положена по фасадата, покривната повърхност по най-късата пътека от върха на сградата до земята.

Всеки обект е снабден с естествени токови проводници, но за ефективното оттичане на заряда на мълнията е необходимо да се инсталират специални проводници за заземяване, които ще отклонят целия получен ток в земята.
Заземителните токови проводници включват метални плочи, пръти, тръби, изработени от устойчиви на корозия материали: цинк, мед, стомана, алуминий. Например въздушните терминални мрежи се състоят от медна или стоманена телена пръчка - много здрава поцинкована тел, от която се правят пирони и армировка.

Поцинкована стоманена телена пръчка надеждно провежда токове на мълния и е евтина. Цинковото покритие предпазва проводника от корозия поради попадане на влага в пръта. Стоманената основа издържа на мощен директен удар на мълния. Медните пръти обикновено са по-скъпи от стоманата. Но са по-устойчиви на счупване, пластични и имат висока проводимост. Плоските мълниезащитни проводници се използват в системата за заземяване за изравняване на потенциалите. Те са направени от стоманени или медни ленти.

Характеристика на заземяването

Заземяването е директно свързване на проводниците към заземяващо устройство с цел насочване на тока на мълнията в земята с последващо безопасно разпространение в земята. Този процес трябва да бъде осигурен от заземяващо устройство, което от своя страна обединява заземяващия проводник и заземяващия електрод. Заземяващият проводник е свързан с долния проводник посредством болтова тестова скоба и осигурява връзката му със заземителния електрод. Последният се състои от един или повече проводници с определен размер и форма в контакт със земята, тоест в земята, през която токът на мълнията протича свободно.В зависимост от местоположението на заземителните електроди в земята, те могат да бъдат разделени на хоризонтални и вертикални.

Според конструктивните си характеристики, съгласно международния стандарт IEC 61024-1, заземяващите електроди са разделени на два вида:

• тип А - конструкция, свързана към всеки от проводниците от комбинация от хоризонтални и вертикални (радиални) заземителни електроди;
• тип B - затворен контур от хоризонтален заземител.

За разлика от други видове заземяване, за мълниезащитно заземяване на обекти от клас на защита III, към които принадлежат жилищните сгради, допустимата стойност на съпротивление не е стандартизирано нито от вътрешни, нито от чужди стандарти. В този случай основното внимание се обръща на формата и размерите на заземяващия електрод, които трябва да осигурят равномерно разпространение на тока на мълнията, доколкото е възможно, намалявайки вероятността от удряне на стъпално напрежение.

Стъпковото напрежение възниква, когато човек мине близо земният електрод в зоната на разпространение по време на потока на мълниеносния ток и краката му на разстояние, дължините на стъпките ще бъдат с различни потенциали. Тази потенциална разлика води до появата на стъпково напрежение. Въпреки липсата на предписания на стандарти за защита срещу удряне на стъпално напрежение, препоръчителното съпротивление на заземяване на мълниезащита не трябва да надвишава 10 Ohm.

Заземяването на мълниезащита трябва да бъде свързано към потенциала за изравняване. Също така се препоръчва ежегодно да се измерва съпротивлението на заземяването на мълниезащита и да се гарантира, че стойността му не надвишава първоначалната стойност, измерена непосредствено след монтажа, повече от пет пъти.

В допълнение към свойствата на самия заземителен електрод е необходимо да се вземе предвид специфичното електрическо съпротивление на почвата, от което зависи разпространението на тока на мълнията. Колкото по-малък е той, толкова по-бързо токът отива в земята и толкова по-малка може да бъде площта на заземяващия електрод.

С увеличаване на съпротивлението на почвите конструкцията на заземяващите електроди се усложнява. В допълнение към физичните и механични свойства, присъщи на всеки вид почва, влажността и температурата влияят върху стойността на тяхното съпротивление. Така че ако през лятото стойността на съпротивлението ще бъде средно около 100 Ohm · m, то през зимата по време на замръзване тя ще се увеличи до 20 000 Ohm · m. Следователно наземните електроди, особено хоризонталните, трябва да бъдат разположени на дълбочина, надвишаваща дебелината на замръзване на почвения слой през зимата. За умерен климат тази дълбочина е 0,5 - 0,7 метра.

Идеален вариант, когато външната мълниезащитна система е проектирана преди началото на строителството и инсталирана по време на строителството на сградата. В този случай е много по-лесно да се комбинират нейните елементи с архитектурните особености на къщата. Но реалността е, че в по-голямата част от случаите мълниезащитата е монтирана на построена сграда и с вече оборудван двор. Следователно при избора на типа наземна електродна система трябва да се съсредоточи не само върху най-добрата й „работа“ в дадена почва, но и върху възможността за монтаж в съответствие със сградата и заобикалящото я пространство.

Най-лесният за инсталиране в затворено пространство е заземителен ключ тип А - вертикален заземителен превключвател, забит в земята на разстояние един метър от основата. При ниско съпротивление на почвата ще бъде достатъчно един или два паралелни заземителни електрода, свързани на дълбочина най-малко 0,5 m с хоризонтален проводник с дължина 2,5 - 3 m и разстояние 5 m между тях.

Ако планирате да инсталирате надежден заземител, който ще продължи няколко десетилетия, тогава трябва да изберете компоненти от известни производители, които осигуряват широка гама от скоби, ленти, проводници и пръти, изработени от мед, поцинкована, неръждаема или медна стомана. Специални пръти (щифтове) с диаметър 14 - 25 mm и дължина на 1,2 - 1,5 м ви позволяват да оборудвате дълбоко заземяване тип А съгласно принципа на модулните щифтове.

За да се улесни забиването, на долния край на първия прът се поставя специален връх, а на горния му край се поставя свързваща втулка. След това в съединителя се вкарва специална глава, която предотвратява нейната деформация при удар, а в отбойния чук се вкарва специална дюза (ударник) с опашка , чиято конструкция не позволява да се плъзне от главата.

След като забиете първия прът, отстранете главата, поставете следващия прът и продължете да чукате. Пръчките са свързани помежду си или чрез завинтване един в друг с помощта на безрезбов съединител или чрез завинтване в резбови съединител. Преди завинтването резбата се обработва със специална антикорозионна електропроводима паста.

След забиване във всеки прът се измерва съпротивлението на заземяващия електрод, което предотвратява „преразхода“ на материала и постига приемливо съпротивление на заземяващото устройство на малка площ, дори за почви с доста високо съпротивление без допълнително поставени радиално хоризонтално електроди. Заземяващият проводник се свързва със заземителния проводник с помощта на скоба и след това връзката се изолира със специална антикорозионна лента.

Ако е необходимо да се достигне дълбочина не повече от 5 метра, могат да се използват пръти с връзка без ръкави посредством механично заглушаване. Такива пръти имат специална изпъкнала част - щифт от едната страна и вдлъбнатина - жлеб от другата. Щифтът се вписва в жлеба в интерференционния монтаж, осигурявайки непрекъснат електрически контакт.

Както подсказва името, фундаментният заземен електрод е инсталиран в стоманобетонна основа по време на строителството на сграда. Тази функция прави малко вероятно да се използва за селска къща или вила. Още повече тази вероятност се намалява от изискването за свързване на армировката на основата чрез заваряване, а не с помощта на тел, което е повсеместно при полагане на основите на частни къщи.

Пръстеновото заземяване е хоризонтален заземен електрод, разположен по периметъра около сградата под формата на затворен пръстен, 80% от които имат директен контакт със земята. Полага се на разстояние 1 м от основата в изкоп с дълбочина 0,5 - 0,7 м (под дълбочината на замръзване на почвата). Като заземител се използват проводници, изработени от мед, поцинкована, неръждаема или медна стомана. Може да бъде или плоска лента (обикновено 30x3,5 за стомана, 25x3 за мед и медна стомана) или кръгла тел с диаметър 8 mm (мед, медна стомана) и 10 mm (поцинкована и неръждаема стомана ). Долни проводници посредством плосък или кръгъл заземителен проводник са свързани към пръстеновидния заземителен проводник със специални скоби и точката на свързване е защитена с антикорозионна лента.

Предимството на пръстенния заземен електрод пред дълбок е, че разпределението на тока на мълнията по периметъра на сградата ще бъде по-равномерно и се създава един и същ потенциал между всички проводници. Следователно, въпреки големия обем и трудоемкостта на монтажните работи, при най-малката възможност трябва да се даде предимство на този конкретен тип заземяване на мълниезащита.

Когато се използва мрежа от затворени вериги или метален покрив като гръмоотвод, използването на пръстеновиден заземителен превключвател става задължително. И ако съпротивлението на почвата от 300 надвишава стойността от 500 Ohm · m, тогава в точките на свързване на заземяващите проводници, идващи от долните проводници, е инсталиран допълнителен вертикален или хоризонтален радиален проводник с дължина около 3 m.

От какво са направени заземителните проводници?

Подходящите компоненти трябва да са трайни, устойчиви на корозия и да издържат на сезонни температурни промени. Следователно като материали за производство се използват мед или поцинкована, неръждаема стомана. Повърхността трябва да е гладка и равномерна, защитното покритие трябва да бъде непрекъснато, без провисване. Черната стомана корозира бързо, така че не се препоръчва за употреба, въпреки че цената може да изглежда примамлива.

Какво трябва да бъде заземителният прът и как се различават?

Защитната система трябва да бъде здрава, издръжлива и лесна за използване. Може бързо да се инсталира без обемисто оборудване, сложни земни работи или заваряване. Това се постига чрез модулния принцип, когато относително малки и леки елементи се комбинират в система с необходимия мащаб.

Един заземителен прът е с дължина 1,5 метра тежи 2,2 до 2,4 кг в зависимост от материала и диаметъра. Можете да закупите заземителни пръти с диаметър 14 mm и 16 mm, изработени от медно покритие или неръждаема стомана. Диаметър 16, 18 или 20 мм - от поцинкована стомана. Кръглата стомана е покрита с 250 µm мед чрез електролитно отлагане. Поцинковането е горещо поцинковано върху колело от ниска хромирана стомана.

Характеристики на монтаж и експлоатация на заземителната система
Вертикалното проникване трябва да се извършва с еднаква сила и постоянна посока на удара. В резултат на това заземителният прът трябва да е в контакт със земята по цялата си дължина и не трябва да има нарушения на електрически контакт в кръстовището на проводниците.

Използването на болтова скоба позволява тази връзка да бъде разглобяема, което улеснява измерването на съпротивлението през ревизионния кладенец по време на работа. Измерванията трябва да се извършват редовно.

Върхът на заземителния прът е проектиран да увеличи удобството и безопасността на заравяването на електрода в почвата. Не бива да се бърка с елемент като заземителен кабелен наконечник за свързване на проводими проводници. С помощта на последния се формира гъвкав проводник за изравняване на потенциали, свързване на метални конструкции и кутии на оборудването.

Инсталирането и свързването на заземителната система изисква свързването на проводящи части помежду си. Пиновата система се основава на модулен принцип. В допълнение към съединителите, проектирани да образуват електрод от модули, той включва болтова заземяваща скоба. Той действа като свързваща връзка между пръчка, потопена в земята и хоризонтален заземен електрод. Дизайнът на заземяващото устройство, базиран на електролитен електрод, както и цената му, е значително различен. Но свързването на контактния извод на устройството към проводника се извършва по същия принцип.

Какво е заземяваща скоба - изборът на материали се прави въз основа на тяхната корозия и механична устойчивост. Сред най-подходящите са поцинкована стомана, неръждаема стомана и мед. От тях се произвежда значителна част от основните, крепежни елементи и свързващи части, включително защитната заземяваща скоба.

Неспазването на принципите на съвместимост в оформлението на контактните двойки в бъдеще води до повреда на крепежните елементи. Метали с различни електрохимични потенциали корозират при директен механичен контакт. За да сведете до минимум уязвимостта на конструкцията, трябва да закупите съединител, направен от материал, който е съвместим с материала на проводника.

Опции за скачване на проводящи части - проводниците се пресичат в паралелна или перпендикулярна посока или и двете едновременно. Поради връзката без заваряване е лесно да се монтира в скоба за заземяване на кабел, тел, пръчка, проводник с диаметър 8-10 мм. Повечето от скобите разполагат с пръти с диаметър в диапазона 14-20 mm и лента с ширина до 40 mm, понякога до 50 mm.