Естественный заземлитель – это проводник, не предназначенный специально для заземления, но обладающий необходимыми характеристиками для отвода тока в землю. К таким проводникам относят металлические элементы строительных конструкций, подземные трубопроводы, железобетонные фундаменты и другие объекты, находящиеся в непосредственном контакте с грунтом.
Ключевым требованием к естественному заземлителю является устойчивая электропроводная связь с грунтом и долговечность в условиях коррозионного воздействия. Электрическое сопротивление растеканию тока должно соответствовать требованиям ПУЭ – как правило, не превышать 4 Ом в распределительных сетях напряжением до 1 кВ. Это позволяет использовать такие элементы без необходимости в устройстве дополнительных заземляющих устройств.
На практике к применению допускаются металлические трубы водопровода, теплосетей, стальные сваи и арматура фундаментов, если они не имеют изолирующих покрытий и надёжно соединены между собой. Использование оцинкованных конструкций допустимо только при наличии оценки сопротивления растеканию тока и подтверждения устойчивости покрытия к разрушению в грунтовых условиях.
Перед выбором конкретного элемента в качестве естественного заземлителя рекомендуется проведение измерений сопротивления заземления, а также экспертной оценки его непрерывности и защищённости от повреждений. Пренебрежение этими параметрами может привести к аварийным ситуациям и отказу системы защиты от поражения электрическим током.
Что считается естественным заземлителем по ПУЭ
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), естественными заземлителями признаются проводящие части строительных конструкций, находящиеся в непосредственном контакте с землёй и способные обеспечить требуемое сопротивление заземления без дополнительных мероприятий.
К естественным заземлителям допускается относить: металлические трубы водопровода и канализации (за исключением трубопроводов с неметаллическими вставками или защитными покрытиями, нарушающими проводимость), арматуру железобетонных фундаментов и опор, стальные сваи, обсадные трубы скважин, оболочки кабелей, проложенных в земле, а также металлические конструкции подземных резервуаров и технологического оборудования, контактирующих с грунтом.
ПУЭ запрещает использовать в качестве заземлителей газопроводы, алюминиевые элементы, а также конструкции, покрытые антикоррозийной изоляцией, препятствующей контакту с грунтом. Для признания элемента естественным заземлителем он должен быть надежно соединён с контуром заземления и обладать достаточной токопроводимостью при коротком замыкании.
При проектировании рекомендуется учитывать удельное сопротивление грунта, глубину залегания и площадь контакта металлической части с землёй. Применение естественных заземлителей снижает стоимость и упрощает реализацию систем заземления, при условии соответствия требованиям ПУЭ и проведённой проверке сопротивления заземляющего устройства.
Разница между естественным и искусственным заземлителем
Искусственный заземлитель создаётся специально для организации заземляющего контура. Он состоит из вертикальных электродов (стальных стержней длиной 2–3 метра) и горизонтальных соединителей. Материал – сталь с антикоррозионным покрытием. Расположение, глубина установки и количество электродов рассчитываются индивидуально по геологическим условиям и параметрам оборудования. Допустимое сопротивление – не более 30 Ом, в зависимости от назначения системы.
Ключевое отличие – в исходной функции и надёжности. Естественные заземлители не всегда доступны для визуального контроля и могут деградировать незаметно. Искусственные – проектируются с учётом всех технических требований и обеспечивают воспроизводимый результат.
Рекомендации: при наличии в здании металлических конструкций, соответствующих требованиям по сопротивлению и устойчивости к коррозии, использование естественных заземлителей позволяет снизить затраты. Однако для критически важного оборудования предпочтительно создавать отдельный искусственный контур с возможностью периодического контроля.
Какие строительные конструкции допускается использовать как естественные заземлители
В качестве естественных заземлителей допускается использовать металлические элементы строительных конструкций, находящиеся в непосредственном соприкосновении с землёй и обладающие достаточной проводимостью и долговечностью в грунтовых условиях.
- Стальные армированные фундаменты, включая ленточные, плитные и свайные, при условии надёжного электрического соединения всех армированных элементов и отсутствия антикоррозионной изоляции.
- Металлические сваи (в том числе винтовые и забивные), полностью заглублённые в грунт и соединённые между собой сваркой или болтовыми соединениями с надёжным электрическим контактом.
- Металлические трубы водоснабжения и отопления, уложенные в земле, при условии их непрерывности и отсутствия диэлектрических вставок.
- Железобетонные элементы, такие как подземные опоры и колонны, если арматура имеет прямой контакт с землёй и между собой надёжно электрически соединена.
- Металлические конструкции подземных резервуаров, баков, котлованов и ёмкостей, заглублённых не менее чем на 0,5 м и не защищённых от электрического контакта с грунтом.
Использование указанных конструкций возможно только при наличии протоколов измерения сопротивления заземления и проверки их пригодности по коррозионной стойкости. Все соединения должны быть доступны для периодического контроля. Не допускается использование покрытых изоляционными материалами или окрашенных элементов, препятствующих прохождению тока в грунт.
Материалы, пригодные для роли естественного заземлителя
Естественными заземлителями могут служить металлические и неметаллические элементы, находящиеся в прямом контакте с грунтом и обладающие достаточной проводимостью. Их использование регулируется ПУЭ (Правила устройства электроустановок), в частности пунктами 1.7.109 и 1.7.110.
К наиболее эффективным металлическим материалам относятся:
- Сталейные трубы и конструкции диаметром не менее 32 мм, заглублённые в грунт на глубину от 0,5 м.
- Арматура железобетонных конструкций, если обеспечено электрическое соединение всех участков и нет антикоррозионного покрытия с высокоомными свойствами.
- Металлические обсадные трубы скважин, при условии отсутствия изоляции и глубины погружения не менее 3 м.
Из неметаллических материалов могут использоваться бетонные и железобетонные фундаменты зданий. Однако обязательным условием является применение бетонной смеси с удельным сопротивлением не более 500 Ом·м, а также надежный контакт арматуры с грунтом.
Запрещено использовать в качестве естественных заземлителей:
- Трубы с антикоррозионной изоляцией;
- Газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями;
- Элементы, не имеющие гарантированного металлического контакта с землёй.
Рекомендуется проводить замеры сопротивления заземляющего устройства после ввода в эксплуатацию и при каждой проверке электроустановки. Допустимые значения сопротивления указываются в соответствующих разделах ПУЭ в зависимости от категории здания и характеристик питающей сети.
Требования к сопротивлению растеканию тока у естественных заземлителей
Сопротивление растеканию тока у естественного заземлителя должно обеспечивать надёжное срабатывание устройств защиты и соответствовать нормативным значениям, установленным ПУЭ. Для систем напряжением до 1 кВ сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом при наличии автомата защитного отключения (АЗО) и 30 Ом при отсутствии чувствительных защитных устройств.
В случае применения естественного заземлителя, выполненного, например, в виде закопанных металлических труб, армированных фундаментов или подземных коммуникаций, необходимо учитывать удельное сопротивление грунта, глубину залегания, площадь контакта с землёй и материал заземляющего проводника. На практике для достижения допустимого сопротивления нередко требуется использование нескольких соединённых между собой металлических элементов.
Особое внимание уделяется целостности металлических участков. Коррозия, изоляционные покрытия или окалина существенно повышают сопротивление, делая заземлитель неэффективным. Величина сопротивления должна проверяться омметром с использованием токов не менее 5 А, особенно в грунтах с сезонными колебаниями влажности и температуры.
В промышленных установках сопротивление заземления определяется расчётным способом с учётом максимального допустимого напряжения прикосновения, тока короткого замыкания и продолжительности его протекания. Допускается превышение сопротивления выше 4 Ом только при наличии доказательства безопасности по условиям действия тока на человека.
Контроль соответствия сопротивления требованиям проводится не реже одного раза в 12 месяцев, а также после реконструкции, замены участков заземлителя или значительных изменений в конструкции грунта.
Проверка состояния естественных заземлителей при эксплуатации
Контроль состояния естественных заземлителей необходимо проводить не реже одного раза в год. В ходе проверки измеряется удельное сопротивление контакта с землей с помощью измерителей сопротивления заземления, например, мегомметра или специализированного прибора с методом трёх заземлителей.
Особое внимание уделяется визуальному осмотру элементов заземлителя: корневой системе деревьев, металлическим конструкциям и грунту вокруг них. В случае обнаружения коррозии, механических повреждений или нарушений целостности контактных поверхностей необходимо провести ремонт или заменить участок заземлителя.
Измерения проводят при стабильных погодных условиях, исключая периоды повышенной сухости или насыщенности грунта влагой, так как это влияет на показатели сопротивления. Допустимое значение сопротивления для естественных заземлителей не должно превышать 4 Ом в условиях нормальной эксплуатации.
При превышении нормативных значений проводят дополнительные мероприятия: увлажнение грунта, добавление токопроводящих материалов или установку искусственных заземлителей. Результаты измерений фиксируют в журнале эксплуатации с указанием даты, метода измерения и выявленных дефектов.
Регулярный мониторинг позволяет своевременно выявить снижение эффективности заземления и предотвратить потенциальные аварийные ситуации, связанные с нарушением электробезопасности.
Ошибки при использовании естественных заземлителей и как их избежать
Естественные заземлители – элементы конструкции или природные объекты, способные обеспечить электрическое соединение с землей без дополнительного оборудования. Неправильное использование таких заземлителей приводит к снижению эффективности системы и угрозе безопасности. Основные ошибки и рекомендации по их устранению:
- Выбор неподходящего объекта в качестве заземлителя. Часто используют трубы, фундаментные плиты или камни с низкой электропроводностью. Рекомендуется проводить измерения удельного сопротивления объекта и грунта, использовать металлические конструкции с подтверждённой проводимостью.
- Недостаточное глубинное расположение заземлителя. Плоские или поверхностные заземлители подвергаются воздействию высыхания верхних слоев почвы, что резко увеличивает сопротивление. Для устойчивого контакта с землей заземлитель должен располагаться ниже зоны сезонного пересыхания грунта, обычно не менее 0,7–1,0 метра.
- Отсутствие регулярного контроля состояния заземлителя. Коррозия, механические повреждения и изменение состава грунта влияют на качество заземления. Рекомендуется проводить измерения сопротивления заземления не реже одного раза в год и устранять выявленные дефекты.
- Игнорирование особенностей грунта и погодных условий. В песчаных, каменистых и сухих грунтах естественные заземлители работают хуже. Использование химических улучшителей проводимости или установка искусственных заземлителей вместе с естественными поможет стабилизировать сопротивление.
- Отсутствие надёжного контакта между заземлителем и соединительными проводами. Механические соединения должны быть выполнены сваркой или болтовым креплением с антикоррозийной обработкой. Использование обычных зажимов без защиты приводит к окислению и ухудшению контакта.
Соблюдение этих рекомендаций обеспечивает надёжное и долговременное функционирование систем заземления на основе естественных элементов.
Вопрос-ответ:
Что именно понимается под естественным заземлителем в электротехнике?
Естественный заземлитель — это элемент конструкции или природный объект, обладающий достаточной проводимостью с землей и способный выполнять функцию отвода электрического тока в грунт без дополнительного монтажа специальных устройств. Примерами могут служить металлические водопроводные трубы, металлические конструкции, расположенные в земле, или крупные корни деревьев.
Почему используют естественные заземлители вместо искусственных?
Использование природных объектов для заземления часто обусловлено удобством и экономией ресурсов. Такие заземлители уже существуют в окружающей среде и обладают хорошей электропроводностью с землей. Это уменьшает необходимость в прокладке дополнительных металлических стержней или пластин и сокращает трудозатраты и расходы на установку системы заземления.
Какие требования предъявляются к объектам, чтобы они могли служить естественными заземлителями?
Объект, который предполагается использовать в качестве естественного заземлителя, должен иметь надёжный контакт с почвой, обладать низким сопротивлением и стабильными характеристиками в течение длительного времени. Кроме того, важно, чтобы материал не подвергался коррозии или другим разрушительным процессам, способным ухудшить проводимость и безопасность системы.
В каких ситуациях естественные заземлители не подходят для использования?
Естественные заземлители могут быть недостаточно надёжными в условиях сухого, малопроводящего грунта или при высоком уровне коррозии металлов. Также в некоторых случаях требования к безопасности или нормативы требуют применения специально сконструированных искусственных заземлителей с контролируемыми характеристиками, которые гарантируют устойчивость параметров системы заземления.
Как можно проверить эффективность естественного заземлителя на объекте?
Проверка эффективности проводится путём измерения сопротивления между естественным заземлителем и точкой подключения заземляющего проводника. Для этого используют специализированные приборы — мегомметры или тестеры сопротивления заземления. Результат измерений сравнивают с нормативными значениями, чтобы определить, соответствует ли объект требованиям безопасности и эксплуатационным нормам.
Что такое естественный заземлитель и для чего он используется?
Естественный заземлитель — это элемент конструкции или природного рельефа, который служит для отвода электрического тока в землю без применения специально изготовленных устройств. Чаще всего в роли естественного заземлителя выступают металлические трубы, строительные конструкции или грунт с высокой проводимостью. Такие заземлители применяются для защиты людей и оборудования от поражения электрическим током и для обеспечения надежной работы электрических систем.
Загрузка...
