Требования к конструкции искусственных заземляющих устройств
При невозможности обеспечить требуемое сопротивление естественными заземляющими устройствами необходимо предусматривать сооружение искусственных. Искусственные заземлители, как правило, выполняются из стали. Заземляющие устройства не должны иметь окраски, кроме мест сварных соединений горизонтальных и вертикальных заземлителей, а также горизонтальных заземлителей между собой. Указанные места окрашиваются битумной или другими аналогичными красками.
Горизонтальные заземлители электроустановок выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью должны быть проверены на термическую стойкость и коррозионное разрушение.
В случае опасности повышенной коррозии для заземлителей рекомендуется использовать сталь только круглого профиля и повышенного сечения. Если минимально допустимое сеченне определяется не термической стойкостью, а только механической прочностью, то сечение заземлителей в зависимости от агрессивности грунта принимается по табл. 1. При повышенной коррозии могут применяться также оцинкованные или омедненные заземлители.
Активность грунта по отношению к стали в зависимости от одного из параметров — удельного сопротивления грунта, влияющего на скорость коррозии металла в грунте, приведена ниже.
| Удельное сопротивление грунта, Ом * м | |
| Весьма высокая | До 5 |
| Высокая | 5 — 10 |
| Повышенная | 10 — 20 |
| Средняя | 20 — 100 |
| Низкая |
Общие требования к конструктивному выполнению заземляющих устройств изложены в табл. 2.
Таблица 1. Сечение заземлителей в зависимости от агрессивности грунтов
| Вид заземляющего устройства | Коррозионная активность грунта по отношению к стали | Рекомендуемые размеры заземлителей | Допустимые к применению заземлители |
| Со стальными вертикальными заземлителями | Весьма высокая | Сталь круглая диаметром 16 мм * | |
| Высокая | То же | — | |
| Повышенная, средняя Низкая | Для мягких грунтов сталь круглая диаметром 12 мм Для грунтов средней твердости сталь диаметром 16 мм | Сталь угловая 63 х 63 х 6 мм Для мягких грунтов сталь угловая 50 х 50 х 5 мм Для средней твердости сталь угловая 63 х 63 х х 6 мм | |
| Стальные горизонтальные заземлители | Весьма высокая, высокая | Сталь круглая диаметром 16 мм Сталь круглая диаметром 14 мм | Стальная полоса 20 х 10, 30 х х 10, 40 х 10 мм Стальная полоса 20 х 8, 30 х х 8, 40 х 8 мм |
| Повышенная, средняя | Сталь круглая диаметром 12 мм | Стальная полоса 20 х 6, 30 х х 6, 40 х 6 мм | |
| Низкая | Сталь круглая диаметром 10 мм | Стальная полоса 20 х 4, 30 |
* Заземлители других форм недопустимы по условиям коррозии.
Примечание. При равном сечении целесообразней применять стальные полосы большей толщины, но меньшей ширины.
Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований, предъявляемых к напряжению прикосновения, должно обеспечивать в любое время года при стекании с него тока замыкания на землю значения напряжений прикосновения, не превышающие нормированных. Сопротивление заземляющего устройства при этом определяется по допустимому напряжению на заземляющем устройстве и току замыкания на землю.
При определении значения допустимого напряжения прикосновения в качестве расчетного времени воздействия следует принимать сумму времени действия защиты и полного времени отключения выключателя. При определении допустимых значений напряжений прикосновения у рабочих мест, где в ходе производства оперативных переключений могут возникнуть КЗ на конструкции, доступные прикосновению производящему переключения персоналу, следует принимать время действия резервной защиты, а для остальной территории — основной защиты.
Таблица 2. Требования к конструктивному выполнению заземляющего устройства
| Требования к конструктивному выполнению | |
| Соблюдение требований к сопротивлению или напряжению прикосновения | 1. Заземляющие проводники, присоединяющие оборудование или конструкции к заземлителю, в земле прокладывать на глубине не менее 0,3 м. 2. Вблизи мест расположения заземляемых нейтралей силовых трансформаторов, короткозамыкателей прокладывать про дольные и поперечные горизонтальные заземлители (проводники) (в четырех направлениях). 3. При выходе заземляющего устройства за пределы ограждения электроустановки горизонтальные заземлители, находящиеся вне территории электроустановки, следует прокладывать на глубине не менее 1 м. Внешний контур заземляющего устройства в этом случае рекомендуется выполнять в виде многоугольника с тупыми или скругленными углами. |
| Соблюдение требо ваний к сопротивле нию заземляющего устройства | 1. Продольные горизонтальные заземлители (проводники) должны быть проложены вдоль осей электрооборудования со стороны обслуживания на глубине 0.5 — 0,7 м от поверхности земли и на расстоянии 0,8 — 1 м от фундаментов или оснований оборудования. Допускается увеличение расстояний от фундаментов или оснований оборудования до 1.5 м с прокладкой одного горизонтального заземлителя (проводника) для двух рядов оборудования, если стороны обслуживания обращены одна к другой, а расстояние между фундаментами или основаниями двух рядов не превышает 3 м. 2. Поперечные горизонтальные заземлители (проводники) следует прокладывать в удобных местах между оборудованием на глубине 0.5 — 0.7 м от поверхности земли. Расстояние между ними рекомендуется принимать увеличивающимся от периферии к центру заземляющей сетки. При этом первое и последующие расстояния, начиная от периферии, не должны превышать соответственно 4; 5; 6; 7,5; 9; 11; 13,5; 16 и 20 м. Размеры ячеек заземляющей сетки, примыкающих к местам присоединения нейтралей силовых трансформаторов и короткозамыкателей к заземляющему устройству, не должны превышать 6x6 м. Горизонтальные заземлители (проводники) следует прокладывать по краю территории, занимаемой заземляющим устройством, так, чтобы они в совокупности образовывали замкнутый контур. 3. Если контур заземляющего устройства располагается в пределах внешнего ограждения электроустановки, то у входов и въездов на ее территорию следует выравнивать потенциал путем установки двух вертикальных заземлителей у внешнего горизонтального заземлителя напротив входов и въездов. Вертикальные заземлители должны быть длиной 3 — 5 м, а расстояние между ними должно быть равно ширине входа или въезда. Размещение продольных и поперечных горизонтальных заземлителей должно определяться требованиями ограничения напряжений прикосновения до нормированных значений и удобством присоединения заземляющего оборудования. Расстояние между продольными и поперечными горизонтальными искусств венными заземлителями не должно превышать 30 м, а глубина их заложения в грунт должна быть не менее 0,3 м. У рабочих мест допускается прокладка заземлителей на меньшей глубнне, если необходимость этого подтверждается расчетом, а само выполнение не снижает удобства обслуживания электроустановки и срока службы заземлителей. Для снижения напряжения прикосновения у рабочих мест в обоснованных случаях может быть выполнена подсыпка щебня слоем толщиной 0,1 — 0,2 м. |
| Соблюдение требований к напряжению прикосновения |
Таблица 3. Условия выравнивания потенциалов вокруг промышленной электроустановки или вокруг здания, в котором она размещена
| Условия для выравнивания потенциалов | Требования к заземляющим устройствам |
| 1. Разрешается использование железобетонных фундаментов производственных зданий и сооружений в качестве заземлителей в соответствии с ПУЭ, если при этом обеспечивается допустимый уровень выравнивания потенциалов. Обеспечение условий выравнивания потенциалов с помощью железобетонных фундаментов, используемых в качестве заземлителей, определяется на основе требований, приведенных в данной таблице. | 1. Если заземляющее устройство промышленной или другой электроустановки соединено с заземлите л ем электроустановки выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью кабелем с металлической оболочкой или броней или с помощью других металлических связей, то для выравнивания потенциалов вокруг такой электроустановки или вокруг здания, в котором она размещена, необходимо соблюдение одного из условий, данных в таблице. |
| Условия для выравнивания потенциалов | Требования к заземляющим устройствам |
| 2. Укладка в землю на глубине 1 м и на расстоянии 1 м от фундамента здания или от периметра территории, занимаемой оборудованием, заземлителя, соединенного с металлическими конструкциями строительного и производственного назначения и сетью заземления (зануления), а у входов и у въездов в здание — укладка проводников на расстоянии 1 и 2 м от заземлителя на глубине 1 и К 5 м соответственно и соединение этих проводников с заземлителем. | 2. Во избежание выноса потенциала не допускается питание электропроводников, находящихся за пределами заземляющих устройств электроустановок напряжением выше 1 кВ сети с эффекгивно заземленной нейтралью, от обмоток напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью трансформаторов, находящихся в виде заземляющего устройства. При необходимости питание таких электроприемников может осуществляться от трансформатора с изолированной нейтралью на стороне напряжением до 1 кВ по кабельной линии, выполненной кабелем без металлической оболочки и без брони, или по ВЛ. Питание таких электроприемников может осуществляться также через разделительный трансформатор. Разделительный трансформатор и линия от его вторичной обмотки к электроприемнику, если она проходит по территории, занимаемой заземляющим устройством электроустановки, должны иметь изоляцию от земли на расчетное значение напряжения на заземляющем устройстве. При невозможности выполнения указанных условий на территории, занимаемой такими электроприемниками, должно быть выполнено выравнивание потенциалов. |
| 3. Наличие вокруг зданий асфальтовых отмосток. в том числе и у входов и въездов. | 3. Если у какого-либо входа (въезда) отмостка отсутствует, у этого входа (въезда) должно быть выполнено выравнивание потенциалов путем укладки двух проводников, как указано в условии 2, или соблюдено условие 1. При этом во всех случаях должны выполняться требования п. 2. |
Таблица 4. Условия заземления внешней ограды электроустановок
| Особенности электро установки | Условия заземления ограды |
| I. Общий случай | Внешнюю ограду электроустановок не рекомендуется присоединять к заземляющему устройству . Для исключения электрической связи внешней ограды с заземляющим устройством расстояние от ограды до элементов заземляющего устройства, расположенных вдоль нее с внутренней, внешней или с обеих сторон, должно быть не менее 2 м. Выходящие за пределы ограды горизонтальные заземлители. трубы и кабели с металлической оболочкой и другие металлические коммуникации должны быть проложены посередине между стойками ограды на глубине не менее 0,5 м. В местах примыкания внешней ограды к зданиям и сооружениям, а также в местах примыкания к внешней ограде внутренних металлических ограждений должны быть выполнены кирпичные или деревянные вставки длиной не менее 1 м. |
| Особенности электроустановки | Условия заземления ограды |
| Ограду следует заземлить с помощью вертикальных заземлителей глубиной 2 — 3 м. установленных у стоек ограды по всему ее периметру через 20 — 50 м. Установка таких заземлителей не требуется для ограды с металлическими стойками и с теми стойками из железобетона, арматура которых электрически соединена с металлическими звеньями ограды. Металлические части ограды следует присоединить к заземляющему устройству и выполнить выравнивание потенциалов так, чтобы напряжение прикосновения с внешней и внутренней сторон ограды не превышало допустимых значений. При выполнении заземляющего устройства по допустимому сопротивлению должен быть проложен с внешней стороны ограды горизонтальный заземлитель на расстоянии 1 м от нее и на глубине 1 м. Этот заземлитель следует присоединять к заземляющему устройству не менее чем в четырех точках. |
*Не следует устанавливать на внешней ограде электроприемники напряжением до 1 кВ, которые питаются непосредственно от понижающих трансформаторов, расположенных на территории электроустановки. При размещении электроприемников на внешней ограде их питание следует осуществлять через разделительные трансформаторы. Эти трансформаторы не допускается устанавливать на ограде. Линия, соединяющая вторичную обмотку разделительного трансформатора с электроприемником, расположенным на ограде. должна быть изолирована от земли на расчетное значение напряжения на заземляющем устройстве.
Одним из важнейших условий монтажа безопасных заземляющих устройств является выполнение требований по выравниванию потенциалов (табл. 3).
Ограждение электроустановок может быть соединено с заземляющим устройством. Условия заземления внешней ограды электроустановок приводятся в табл. 4.
Сечение одиночного заземлителя с учетом коррозии. Скорость коррозии металла в грунте зависит от ряда свойств: воздухопроницаемости, электропроводности, наличия растворенных солей, температуры среды.
Преобладание ионов С1 (засоленные почвы) и значения рН менее 7 (кислые, гумусовые, болотистые грунты) вызывают повышенную коррозионную активность. Рост температуры повышает коррозионную активность; при замерзании воды в земле эти процессы замедляются, с увеличением влажности почвы коррозия увеличивается, при снижении воздухопроницаемости коррозионный процесс тормозится.