Сталь горячего цинкования для заземления

Материалы для молниезащиты и заземления

Оговоримся сразу, что речь в пойдет о системах внешней молниезащиты и заземления, поскольку они отвечают за последствия прямого попадания молнии и испытывают на себе нагрузки токов молнии, достигающих пиковых значений.

Компоненты и материалы: особенности использования

Основными материалами для изготовления компонентов систем грозозащиты, будь то молниеприемники, проводники (токоотводы), стержни заземления (заземлители) и крепеж (держатели, соединители, клеммы и т.п.) являются преимущественно:

• сталь горячего цинкования
• нержавеющая сталь
• медь
• алюминий

Оцинкованная сталь

Чаще всего встречается при устройстве молниезащиты. Оптимальное соотношение цена/качество: хорошие характеристики механической прочности, антикоррозионной стойкости, высокое максимальное сопротивление и самая низкая стоимость.

Используют разные методы оцинкования:

• горячее погружение (применяется в 90% случаев, обозначается у производителей как St/FT, St/tZn)
• огневое (St/F)
• гальваническое (St/gal Zn или St/G)
• конвейерное (St/FS)

На выбор метода влияет фактор производства той или иной детали, соответственно влияющий на ее стоимость, а также место применения в схеме молниезащиты.

Алюминий или алюминиевый сплав (Al, AlMgSi)

Самый легкий из материалов, обеспечивает хорошие показатели проводимости тока молнии, достаточно долговечный (не гниет, не ржавеет), второй по стоимости после оцинкованной стали. В силу этих своих качеств его любят использовать в качестве молниеприемников и токоотводов.

Чуть хуже оцинковки в плане совместимости с другими металлами, его также не рекомендуют использовать в системах заземления, в особенности в земле.

Нержавейка (V2A, V4A, NIRO)

К основным преимуществам относится то, что нержавейка совместима со всеми типами материалов и абсолютно не подвержена коррозии. Она может использоваться как альтернатива алюминию там, где требуется повышенная жесткость и прочность (различные держатели, клеммы, зажимы, элементы крепления в системах заземления).

К недостаткам относится в первую очередь цена; кроме того, в сравнении с алюминием, она существенно тяжелее и обеспечивает немного худшее растекание тока молнии.

Нержавеющая сталь с маркировкой V4A относительно V2A содержит больше никеля плюс 2% молибдена, что обеспечивает меньшее сопротивление.

Медь (Cu)

Самый дорогой металл, но в то же время имеет высокую теплоемкость и низкое удельное электрическое сопротивление. Очень пластичен, что облегчает монтажные работы, особенно когда приходится работать с проводником (пруток от 8-10 мм диаметром из стали очень трудно гнуть или выпрямлять).

Часто выбирают по эстетическим соображениям, если покрытие кровли и фасадов зданий и сооружений выполнено также из меди или в цвет нее. Там где медные элементы можно спрятать в конструктиве здания, чтобы не было заметно разницы в цвете, их иногда заменяют на более дешевые латунные (см. ниже).

Для удешевления стоимости в ряде случаев используют омеднение поверхности (например, стальные омедненные (St/Cu) стержни заземления у отечественных производителей). Иногда еще и для облегчения веса полностью медные токоотводы или молниеприемники заменяют композиционным материалом (например, алюминиевый проводник с омеднением (Al/Cu) у компании DEHN+SOHNE).

Проблемы коррозии

Исходя из рассмотренных случаев использования материалов получаем несколько комбинаций их соединений, которые по разному влияют на образование коррозии. Так комплектующие из меди ни в коем случае нельзя монтировать поверх алюминия или оцинковки, поскольку медь очень активный металл и ее частицы под воздействием погодных условий взаимодействуют с соседней поверхностью, вызывая коррозию. Гальванические покрытия деталей также усугубляют коррозию соприкасающихся поверхностей.

Ниже в таблице показаны допустимые комбинации металлов для молниеприемных систем и токоотводов и для присоединения к элементам конструкций с учетом контактной коррозии.

+ хорошая совместимость + — нейтральная — плохая

Если же возникает необходимость смонтировать между собой комплектующие из металлов, которые соединять не разрешается, то применяют специальные биметаллические соединители.

Что еще используют в системах молниезащиты

Рассмотрим особенности применения некоторых также встречающихся материалов и типов обработок поверхности.

Черная сталь (St)

Поскольку сталь без обработки является металлом, в большой степени подверженным коррозии, то в отдельном виде она в схемах молниезащиты не используется, но может быть пригодна для вспомогательных комплектующих, таких, например, как ударные наконечники для стержней заземления или насадки для вибромолота для их забивания.

Цинковый сплав (Zn)

Литье из цинкового сплава под давлением применяется в отдельных компонентах держателей, как правило для производства оснований стальных деталей, где в силу технологии такой способ изготовления экономически более целесообразен.

Латунь (CuZn или Ms)

Применяется в контактных пластинах на шинах уравнивания потенциалов. Латунь используют также для соединения медных или омедненных элементов между собой, поскольку она совместима с ними, но в то же время удешевляет изготовление аналогичной медной детали. Например, муфты для установки в ряд омедненных стержней заземления или соединители для медных проводников. Кроме того, латунные элементы в отличие от меди медленнее окисляются и имеют большую твердость.

Ковкий чугун (TG)

Только в сочетании с огневым цинкованием поверхности (TG/F) или горячеоцинкованный (TG/tZn). Из за своей ударопрочности из него делают наконечники для заземлителей.

Очень редко встречаются еще такие сочетания основного материла и обработки поверхности:

• латунь гальванически омедненная (Ms/gal Cu)
• латунь гальванически луженая (Ms/gal Sn)
• латунь никелированная (CuZn/N)
• медь гальванически луженая (Cu/gal Sn)

Как правило использование таких вариантов обусловлено опять же удешевлением или облегчением детали с сохранением свойств основного материала или желанием изменения цвета ее поверхности.

Бетон

Устанавливается самостоятельно либо в качестве блочной вставки в пластиковый корпус как утяжелитель для крышных держателей проводника или молниеприемника.

Бетонные основания (или опоры) имеют технологические отверстия для монтажа и установки переходников (клиновых или резьбовых) для крепления молниеприемников. Они рассчитываются по весу на разные длины молниеприемных стержней или отдельно стоящих молниеприемников на треногах, с которыми применяются в основном для защиты небольших выступающих конструкций на плоских кровлях.

Могут использоваться для монтажа дистанционных держателей под изолированные проводники.

Марка бетона должна удовлетворять требованиям стандартов по морозостойкости и EN 1338 (для мостовых камней).

Пластики (GFK, PA, PE, PP, PS)

Широко применяются в системах изолированной молниезащиты и как элементы кровельных и фасадных держателей.

GFK – основной тип пластика для систем изолированной молниезащиты, обладает высокой термо-, коррозионно- и стойкостью к ультрафиолету. Из GFK-изолятора изготавливают траверсы (или дистанционные держатели) для выдерживания безопасного расстояния и предотвращения пробоя при прохождении тока молнии (бывают обычные и телескопические на разные расстояния).

Полиамид (PA), Полиэтилен (PE), Полипропилен (PP) не сильно отличаются друг от друга характеристиками (немного по разному взаимодействуют с химическими соединениями и имеют разный рабочий температурный диапазон). Из них изготавливают разнообразные зажимы проводника для держателей молниезащиты.

Купить комплектующие и материалы отчественных и зарубежных производителей можно в нашем Интернет-магазине: более 1.000 позиций оборудования (элементы систем заземления, молниеприемное оборудование, проводники, держатели, соединители, клеммы, УЗИП, уравнивание потенциалов и т.д.).

Сталь горячего цинкования для заземления

Какой заземлитель использовать для заземления омедненный или оцинкованый? В чем разница?

Заземлитель представляет собой совокупность соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей и используемых в целях безопасности (защитное заземление), обеспечения нормальной работы электроустановок (рабочее заземление) и отвода в землю токов молнии или ограничения грозовых перенапряжений (заземление молниезащиты).

Заземлитель характеризуется следующими основными параметрами:

1. Минимальное сопротивление заземления растеканию электрического тока.

2. Минимальное значение соотношения «цена/долговечность».

В свою очередь, первый параметр определяется следующими факторами:

— токопроводящими свойствами материала заземлителя, контактирующего с грунтом;

— площадью поверхности контакта заземлителя с грунтом;

— токопроводящими свойствами грунта, в который погружен заземлитель,

характеризуемыми его удельным сопротивлением.

Важнейшим является следующее:

«Заземляющие устройства должны быть выбраны и смонтированы таким

образом, чтобы значение сопротивления растеканию заземляющего устройства соответствовало требованиям обеспечения защиты и работы установки в течение периода эксплуатации».

Для достижения этого положения «материал и конструкция заземлителей должны быть устойчивыми к коррозии».

Материал заземлителей

Использование обычного проката черных металлов для устройства заземления приводит к быстрому (5 — 7 лет) возрастанию сопротивления заземлителя из-за непрерывного процесса коррозии стали в грунте. Дело в том, что продукты коррозии имеют рыхлую структуру и объем, в 3,5 раза превышающий первоначальный объем самой стали. Таким образом, возрастанию сопротивления заземлителя способствуют по меньшей мере два фактора:

— на поверхности стального элемента появляется рыхлая оболочка, снижающая контакт его с грунтом;

— давление, возникающее при увеличении в объеме продуктов коррозии железа, оттесняет грунт, окружающий заземлитель.

Поэтому такие заземлители недолговечны. Они не могут обеспечить защиту и нормальную работу установки в течение всего периода ее эксплуатации. В

дальнейшем требуется их ремонт, равносильный устройству нового заземления. При этом, естественно, нарушаются, а затем снова восстанавливаются уже сложившиеся элементы инфраструктуры и благоустройства территории. В современных международных нормах заземлители из черных металлов вообще не рассматриваются.

В мировой практике для предотвращения коррозии в грунте используют либо нержавеющие материалы, либо эффективные токопроводящие, устойчивые к коррозии покрытия, покрывающие черные металлы, что предпочтительнее с точки зрения уменьшения соотношения «цена/долговечность».

При этом выявились два допустимых типа токопроводящих покрытий: медное, достигаемое нанесением электролитическим методом или цинковое,получаемое методом горячего оцинкования. Толщина покрытия составляет — в случае медного покрытия — 0,250 мм, а цинкового покрытия — 0,080 мм.

Широкое распространение в мире получили омедненные стальные заземлители. Медь в качестве электропроводящего покрытия стальных заземлителей пригодна для использования в большинстве случаев. Исключения составляют кислые грунтовые условия, а так же присутствие в грунтах нитратов и сульфатов. Необходимо также помнить о том, что соединение электродов, покрытых медью, с железосодержащими изделиями приводит к гальваническому повреждению последних.

Заземлители из элементов с покрытием не только более долговечны и, как правило, обеспечивают жизнеспособность заземлителей в течение всего срока эксплуатации установки. Они также более эффективны в сравнении с обычным прокатом черных металлов. Их эффективность обусловлена повышенными электропроводящими свойствами применяемых покрытий. Ввиду имеющего место эффекта распространения тока преимущественно по поверхности проводника, создание на его поверхности более электропроводящего слоя по сравнению с основным материалом проводника приведет к увеличению его электропроводности в целом. Так, нанесение медного или цинкового покрытий, имеющих большую электропроводность (меньшее удельное сопротивление) в сравнении со сталью, может увеличить проводимость стального стержня заземления, по экспериментальным данным, в 5. 6 раз. Это обстоятельство приводит к уменьшению сопротивления растеканию электрического тока заземлителя, что позволяет сократить число заземляющих электродов для достижения заданного значения сопротивления.

Виды заземлителей

Сопротивление грунтов имеет решающее значение при выборе способа устройства заземления.Влияние на сопротивление грунтов оказывают:

Физический состав — в зависимости от вида грунтов сопротивление колеблется от нескольких до нескольких тысяч омометров (Ом м).

Влажность — повышенное содержание влажности в грунте можетзначительно снизить его сопротивление. Поэтому, с этой точки зрения, заземлитель должен быть установлен на достаточно большой глубине — на уровне грунтовых вод или уровне стабильной влажности.

Температура — изменение температуры грунтов оказывает влияние на их сопротивление. С понижением температуры грунта его удельное сопротивление возрастает. Чтобы избежать влияния температуры на сопротивление заземлителя его так же следует располагать на достаточно большой глубине.

Для достижения минимального сопротивления растеканию электрического тока наиболее эффективны более плотные и водонасыщенные слои, залегающие преимущественно ниже 10. 15-ти метровых отметок. Поэтому более предпочтительным является применение глубинных заземлителей. Они cоздаются индустриальным способом и позволяют достичь заданное значение сопротивления при минимальном числе точек погружения, сохраняя это сопротивление стабильным в течение всего срока эксплуатации вне зависимости от сезонных влажностных и температурных колебаний. Применяемые же еще часто традиционные методы заземления, например, забивка электродов из проката черных металлов на глубину 3 — 5 м (назовем их поверхностными) малоэффективны, нетехнологичны и связаны со значительными материальными и трудовыми затратами, вследствие большого числа точек погружения, необходимого для получения заданного сопротивления заземления.

В полной мере требованиям международных стандартов отвечают представленные на рынке заземлители предприятий-производителей Galmar (Польша), выпускающего омедненые стержнизаземления и Betterman (Германия), поставляющего горячеоцинкованные заземлители. Наибольшее распространение получили составные заземлители Galmar, состоящие из стальных омедненных стержней, последовательно наращиваемых один на другой посредством соединительных муфт с возможностью погружения на глубину порядка 20 м. Вертикальный модульно-штыревой заземлитель

Заземлитель представляет собой стальной омедненный или оцинкованный стержень длиной 1,5 м и диаметром 14 — 16 мм. Стальной стержень обладает высокой устойчивостью к растяжению, что обеспечивает его погружение на большую глубину с помощью специального виброударного инструмента.

На концах стержня имеется резьба длиной 30 мм, позволяющая посредством соединительных муфт наращивать заземлитель в глубину, обеспечивая минимально возможное сопротивление растеканию тока. Общий вид вертикального составного модульно-штыревого заземлителя:

Ударная головка для погружения заземлителя

Муфта латунная для соединения стержней заземления

Стержень омедненный диаметром 14,2 мм

Зажим универсальный для заземлителя(материал-латунь)

Характеристика отдельных элементов заземлителей.

Соединение стержней обеспечивается с помощью муфты, изготовленной из латуни, устойчивой к грунтовой коррозии. Муфта выполнена так, чтобы стержни встречались на ее середине, а силы, возникающие во время погружения,

передавались со стержня на стержень, а не через муфту. Кроме того, муфтапредохраняет от коррозии резьбовые соединения стержней. Так, в начале резьбы в муфте устроены уплотняющие выступы таким образом, чтобы резьба на

стержне пряталась в муфту, обеспечивая непроницаемость соединения для агрессивной среды. Дополнительно при монтаже используется специальная токопроводящая смазка, заполняющая все соединение, уменьшая его переходное сопротивление.

Имея больший диаметр по сравнению с диаметром стержня, муфта принимает на себя основную истирающую нагрузку от грунта во время погружения, сохраняя от повреждения защитное покрытие стержней. Кроме того, благодаря муфте значительно снижается поверхность бокового трения на сами стержни, что обеспечивает их погружение на большую глубину.

Способ соединения стержней с помощью подобных муфт является наиболее стойкой конструкцией против сил, возникающих во время погружения.Другие конструкции соединения стержней между собой (вкручивание или вбивание одного стержня в другой) не обеспечивают стойкость соединения в процессе погружения на большую глубину.

Так, в конструкции соединения: «стержни, вбиваемые один в другой» предусмотрено жесткое (в натяг) соединение стержней. Стремление конструкторов обеспечить жесткий контакт между стержнями оборачивается серьезными проблемами во время погружения их на большую глубину. Во-первых, при погружении, сопровождаемом ударными динамическими воздействиями, один стержень распирает тонкие стенки другого, что приводит к слишком большому люфту в соединении и отсутствию непрерывного

электроконтакта между стержнями. Во-вторых, погружение заземлителей на большую глубину в столь не однородной среде как грунт, практически всегда приводит к изгибу всего составного вертикального электрода, что неизбежно вызовет большие механические напряжения в элементах с уменьшенными сечениями, их искривление вплоть до разрушения.

Оптимальная глубина погружения подобных заземлителей — не более 6 м.

Выполнена из закаленной стали. Наворачивается на стержень через муфту. Позволяет использовать для погружения стержней виброударный инструмент,

воспринимая основную ударную нагрузку. Его размеры подобраны таким образом, чтобы силы, действующие во время погружения, передавались с головки на стержень, а не через муфту.

Наворачивается на первый погружаемый стержень и служит для облегчения погружения заземлителей в твердых грунтах. Совокупность соединенных стержней образуют вертикальный электрод заземления. При необходимости электродов заземления может быть несколько. Располагать их следует на расстоянии, не меньшем глубины погружения. В реальных условиях при ограниченном пространстве для размещения электродов, как исключение, расстояние между ними может быть уменьшено, однако это приведет к перерасходу элементов заземлителя для достижения заданного сопротивления.

Отдельные электроды соединяются между собой и с заземляющим проводником с помощью горизонтальных круглых или плоских проводников посредством болтовых крестовых зажимов по ГОСТ 30331.10-2001, обеспечивающих электрический контакт, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10434.

В качестве плоского проводника применяется стальная полоса, оцинкованная горячим способом. Зажим может быть изготовлен из меди с латунной прокладкой, исключающей возникновение контактной коррозии между медью и цинком. В случае применения оцинкованных заземлителей используются сваркас последующей обработкой места сварки цинком в аэрозоли, либо оцинкованные зажимы.

Как отмечалось выше, важнейшим свойством заземлителей, имеющих более токопроводящий поверхностный слой и способных погружаться на значительную глубину, является возможность достижения заданного сопротивления заземления меньшим числом электродов на ограниченной площади.

Чтобы добиться того же сопротивления заземления при использовании коротких вертикальных заземлителей длиной 3 — 5 м (поверхностных), необходимо занять обширную площадь.В условиях городской застройки глубинное заземление устраняет дополнительные затраты, связанные с демонтажом и восстановлением дорожного покрытия, тротуарной плитки и других элементов благоустройства.

Заземление и молниезащита

Бесперебойное функционирование современных электроприборов невозможно без грамотно организованной защиты от поражения током. Наличие заземления поможет избежать проблем с электропроводкой и сохранить бытовые приборы во время грозы. Само понятие происходит от слова «земля», которая в нашем случае поглощает электричество. Заземляющее устройство представляет собой цепь элементов, проводящих ток и контактирующих с нулевым потенциалом земли. Поскольку составляющие системы располагаются под землей, важное свойство материала для их изготовления — удельное электрическое сопротивление и максимальная устойчивость к коррозии.

Виды проводников заземления

Прочные чёрные металлы при взаимодействии с влагой быстро разрушаются, и контакт с почвой минимизируется, поэтому альтернативой стало использование проводников из меди, нержавейки или чёрной низкоуглеродистой стали с токопроводящим медным покрытием. Но и у них есть недостатки: нержавейка и омеднённая сталь стоят дорого, медные проводники легко гнутся, что может привести к поломке при погружении в землю. Не так давно для этого начали применять оцинкованную сталь. Её свойства оказались на уровень выше: отличная стойкость к коррозийным процессам, длительный срок службы и невысокая цена.

Оцинкованное заземление, пожалуй, самый удачный способ защиты от удара током. Важным фактором при выборе того или иного материала для изготовления токо- и молниезащиты является еще и кислотность грунта. Уровень Ph напрямую влияет на скорость разрушения металла. Оцинковку можно использовать в грунте даже с кислой или щелочной средой. Метод горячего цинкования показал себя в условиях агрессивной среды более эффективным, чем омеднение. Если омеднённый провод имеет дефект (царапину, скол), его эффективность как проводника снижается. Цинковое же покрытие гораздо надёжнее: пока слой цинка будет сохранён на месте скола, коррозия там не образуется.

Тип заземлителя — горизонтальный и вертикальный

Их применение обусловлено проводимостью почвы, наличием-отсутствием места для установки.

1. Горизонтальный заземлитель применяют на каменистых почвах или в условиях вечной мерзлоты; для этой конструкции часто используют оцинкованную полосу 4х40.
2. Вертикальный заземлитель не требует большого пространства, но должен закладываться на значительную глубину, для изготовления его элементов нередко используют уголок 50х50х5 и оцинкованный круг (стержень заземления) диаметром 20 мм.

ЦЕНИМ ВАШЕ ВРЕМЯ
Наличие склада гаранитирует доставку в срок. Самовывоз в день заказа.

НАДЁЖНЫЙ СЕРВИС
Быстрые ответы на заявки, обработка заказов. Услуги резки.

РАДЫ КЛИЕНТАМ
Продажа от 1 шт. Цена ниже при покупке оптом.

ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО
Подтверждено ГОСТом и сертификатами на продукцию.

Использование стальной полосы для заземляющего контура

Система заземления служит для защиты электрооборудования и людей от последствий короткого замыкания или других нештатных ситуаций в сети электроснабжения. В соответствии с Правилами устройства энергоустановок, для соединения заземляющего контура с главной шиной при напряжениях ниже 1 кВ должна использоваться стальная полоса с поперечным сечением не менее 75 мм 2 .

Для каких бытовых приборов требуется осуществить заземление?

Если большинство бытовых аппаратов заземляется через «ноль» розетки, то приборы из приведенного ниже списка необходимо защитить путем устройства постоянного заземления:

• Стиральные машины. В незаземленном агрегате, работающем в условиях повышенной влажности, может происходить пробой на корпус. При прикосновении к корпусу пользователь почувствует пощипывание.
• Микроволновые печи. В этих устройствах имеется специальная клемма, с помощью которой прибор необходимо подключить к стационарной системе заземления. При недостаточном контакте в розетке печь без заземления генерирует волны сверхвысокой частоты, опасные для здоровья пользователей.
• Варочные поверхности и индукционные печи. В нештатных ситуациях ток может пробивать на корпус.
• Стационарные компьютеры. Один из способов повышения производительности ПК – устранение утечки токов путем присоединения элемента стационарного заземляющего контура к любому винту на задней панели.

Материалы для заземляющего контура

Для устройства заземления, особенно на промышленных предприятиях, часто используется стальная полоса толщиной 4-5 мм и шириной 40-50 мм. Такие изделия должны обладать хорошей пластичностью, прочностью, свариваемостью без ограничений. Поэтому для этой цели используется горячекатаная сталь обыкновенного качества низкоуглеродистых марок (Ст1, Ст2, Ст3) и любой степени раскисления (кипящая, полуспокойная, спокойная).

При выборе полосы для изготовления контура заземления можно приобретать прокат обычной точности (В) из стали, регламентируемой ГОСТом 380-2005.

Требования к коррозионной защите заземляющего контура

Поскольку элементы контура заземления прокладываются под землей, они подвергаются воздействию влаги и разрушаются из-за атмосферной и подземной электрохимической коррозии. При подземной прокладке окрашенный металл не применяется, поскольку слой краски в таких условиях отличается малой стойкостью. Наиболее эффективные варианты (помимо медных изделий) – полосы из коррозионностойкой или углеродистой стали обыкновенного качества, на которые наносится защитный цинковый слой.

Способы цинкования стальной полосы для заземления

В гальванической паре «железо-цинк» цинк (Zn) играет роль анода и при электрохимической коррозии разрушается первым. Защитные характеристики цинка сохраняются при нарушении целостности слоя на небольшом участке – не более 5% от общей площади. Свойствами, аналогичными цинку, обладают металлы, более электроотрицательные, по сравнению с железом. В ряду напряжений такие металлы находятся левее Fe. Для защиты стальной полосы используется именно цинк, поскольку его нанесение является технологически простым и экономически выгодным.

Наиболее распространенный способ цинкования полосы, предназначенной для заземляющего контура, – горячее цинкование. Процесс проходит в ванне с расплавленным цинком, толщина наносимого слоя – 50-600 г/м 2 . Определенные трудности представляет собой сварка оцинкованных элементов, поскольку из-за высоких температур устраняется защитный цинковый слой. Кроме того, при сварке появляются вредные цинксодержащие испарения.

При нарушении цинкового покрытия его восполняют способом холодного цинкования с применением состава с высоким содержанием Zn. Если есть технологическая возможность, то оцинкованные полосы между собой соединяют не сваркой, а болтами. Для таких соединений применяется оцинкованный крепеж.

Заземлитель: что это такое, классификация, требования

Заземлитель (earth electrode) — это проводящая часть или совокупность электрически соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с локальной землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]). В некоторой нормативной документации наряду или вместо более корректного термина «заземлитель» используется другой термин — «заземляющий электрод».

Отдельно выделяют электрически независимый заземлитель, который представляет собой заземлитель, расположенный на таком расстоянии от других заземлителей, что электрические токи, протекающие между ними и Землёй, не оказывают существенного влияния на электрический потенциал независимого заземлителя.

При выполнении отдельного (независимого) заземлителя для функционального заземления по условиям работы информационного или другого чувствительного к воздействию помех оборудования должны быть приняты специальные меры защиты от поражения электрическим током, исключающие одновременное прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции.

Рис. 1. Пример выполнения заземляющего устройства (на рисунке показаны в том числе вертикальные заземлители)

Классификация.

Заземлители классифицируют по следующим признакам:

по типу исполнения:

• искусственные
• естественные;

по конструктивному исполнению:

• продольные и поперечные горизонтальные;
• вертикальные (или наклонные);
• выносные;
• контурные горизонтальные;
• радиально расходящиеся.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

1. Металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2. Обсадные трубы буровых скважин;
3. Металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
4. Подъездные рельсовые пути при устройстве стыковых соединителей между рельсами;
5. Заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством электроустановок при помощи грозозащитного троса ВЛ, если трос не изолирован от опор ВЛ;
6. Металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.
7. Другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения.

В качестве естественных заземлителей не рекомендуется использовать:

• трубопроводы горючих жидкостей;
• трубопроводы горючих или взрывоопасных газов и смесей;
• трубопроводы канализации и центрального отопления.

Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с указаниями МЭК 60364-4-41 (пункт 541.3.9).

При этом должны быть приняты меры, исключающие искрение в местах присоединения и на стыках труб при протекании электрического тока по трубопроводу.

Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. Оцинкованную сталь для заземлителей допускается применять, если площадь оцинкованной поверхности, находящейся в грунте, существенно больше площади поверхности заземляемой арматуры железобетонных фундаментов и других подземных, не изолированных от грунта, связанных с заземляющим устройством металлических сооружений [3].

Искусственные заземлители не должны иметь цветовой индикации.

Минимальные размеры заземлителей из наиболее распространенных материалов с точки зрения коррозионной и механической стойкости, проложенных в земле и замоноличенных в бетон приведены в таблице 1 (на основе таблицы 54.1 из [2]).

— сплошная пластина,
— перфорированная пластина

В случае опасности коррозии заземляющих устройств следует выполнять одно из следующих мероприятий:

• увеличение сечения заземлителей и заземляющих проводников с учетом расчетного срока их службы;
• применение заземлителей и заземляющих проводников с гальваническим покрытием или медных.

Требования.

Типы, материалы и размеры заземлителей должны обеспечивать коррозионную и необходимую механическую прочность на весь срок службы.

С точки зрения коррозии, могут рассматривать следующие факторы: pH почвы, удельное сопротивление почвы, влажность почвы, блуждающие токи и токи утечки переменного и постоянного токов, химическое загрязнение и близость несовместимых материалов.

Минимальная толщина защитного покрытия должна быть больше для вертикальных заземлителей, чем для горизонтальных заземлителей, из-за большего механического воздействия при их заглублении.

Эффективность конкретного заземлителя зависит от характера грунта. Число заземлителей выбирают в зависимости от характера грунта и его сопротивления.

В приложении D [2] приведены методы оценки сопротивления заземлителей.

При выборе типа и глубины установки заземлителей должны быть учтены возможности механического повреждения и минимизации воздействия высыхания или промерзания грунта.

При применении в заземлителях разных материалов должна быть предусмотрена возможность возникновения электрической коррозии. Для внешних проводников (например, заземляющих) соединенных с замоноличенными в бетон фундаментными заземлителями, соединение, выполненное из стали горячего цинкования не должно быть в грунте.

В системе ТТ, где применяют катодную защиту и сторонние проводящие части электрооборудования непосредственно соединяют с металлическими трубами для огнеопасных жидкостей или газов, последние могут быть применены, как единственный заземлитель для данного оборудования.

Заземлители не должны быть непосредственно погружены в воду потока, реки, водоема, озера и т.п.

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

Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций и необходимость приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность использования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом.

Использование естественных заземлителей в качестве элементов заземляющего устройства не должно приводить к их повреждению при протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушению работы устройств, с которыми они связаны.

При включении в систему уравнивания потенциалов трубопроводов с горючими и взрывоопасными жидкостями, газами и смесями должны быть обеспечены меры, исключающие искрение в местах присоединения проводников уравнивания потенциалов (сварка) и во фланцах трубопроводов (шунтирующие перемычки).

При напряжении на заземляющем устройстве выше допустимого значения для снижения сопротивления должны быть установлены вертикальные заземлители или выносные заземлители.

Вертикальные заземлители должны быть установлены равномерно по периметру заземляющего устройства. Длина и число вертикальных заземлителей должны быть определены расчетом.

Выносной заземлитель сооружается в местах с низким удельным сопротивлением грунтов, недоступных для частого пребывания людей и животных.

Выносной заземлитель представляет собой горизонтальный контур с вертикальными заземлителями или без них, который выполняется в виде многоугольника с тупыми или скругленными углами и прокладывается на глубине не менее 1 м.

Соединение выносного заземлителя с заземляющим устройством электроустановки осуществляется с помощью горизонтальных заземлителей, а также ВЛ и КЛ. Удаленность выносного заземлителя от искусственного заземлителя при их соединении горизонтальными заземлителями не должна превышать 0,5 км, а при соединении ВЛ и КЛ — 2 км.

Число горизонтальных заземлителей должно быть не менее двух. Их прокладка осуществляется на глубине не менее 1 м. Число и сечение проводов или жил кабеля выбирают так, чтобы продольное сопротивление линии было менее сопротивления выносного заземлителя.

При устройстве выносного заземлителя должны быть предусмотрены меры по защите людей и животных от поражения электрическим током. Для этого необходимо, чтобы линия была изолирована от земли на напряжение не менее напряжения на заземляющем устройстве и исключена возможность прикосновения к проводнику, соединяющему линию с выносным заземлителем.