Шина заземления: выбор места для монтажа и технические характеристики

Отличия между традиционным и штыревым заземлением

Традиционный контур заземления, который обычно монтируют самостоятельно, представляет из себя весьма громоздкую и трудоемкую подземную конструкцию.

Забивается несколько вертикальных электродов (уголок, труба, прут), между ними прокапывается траншея, и все они соединяются между собой горизонтальными связями (шиной или прутком).

Расстояние между вертикальными электродами должно быть не меньше их длины. Чем же плох такой способ?

Во-первых, мало кому охота перекапывать свой участок метровыми траншеями, а если территория оказалась уже облагорожена, то вообще возникает тупиковая ситуация. Кроме того, все эти ржавые металлические уголки, трубы и шины, находясь в земле, через несколько лет эксплуатации (буквально за 5-7 лет) начинают усиленно разрушаться.

Поэтому на сегодняшний день большую популярность получила другая система заземления, а именно — модульно штыревая или глубинная. Наиболее известные фирмы производители в наших краях Galmar и ZandZ.

Как известно, сопротивление заземляющего устройства зависит от:

типа грунта

времени года

глубины залегания электродов

Таким образом, если один электрод путем постепенного наращивания, забить на максимально возможную глубину, то можно получить идеальные показатели сопротивления. На этом принципе и работает глубинное заземление.

намного долговечнее

на порядок проще в монтаже

и при этом стоит уже не так дорого (можно найти комплекты порядка 5000 рублей)

Плюс ко всему этому, весь монтаж обходится без сварочных работ.

Именно необходимость сварки многих останавливает от самостоятельного выполнения данной работы. Либо нет аппарата, либо нет необходимых навыков.

Вот и приходится нанимать сторонних электриков.

Все заземление занимает место на территории вашего дома, буквально несколько квадратных сантиметров.

А еще его без проблем можно сделать прямо в подвале здания.

В среднем выходит, что в частном доме без котла для достижения требуемых 30 Ом, придется забить электрод общей длиной на 6-9 метров. Для дома с газовым отоплением (R=10 Ом) – на 9-15 метров.

Это усредненные показатели. Более точные данные всегда индивидуальны и напрямую зависят от региона, где вы проживаете, качества и состава грунта.

Если ваш дом построен на песке, однозначно покупайте 15-ти метровый комплект. Даже без наличия газового котла.

Расстояние трассы заземлителя от стены также регламентируется. В отличие от вводного кабеля оно должно быть не менее 1 метра.

Для подземного кабельного ввода этот показатель – 0,6м. Почему так, подробно читайте об этих и других требованиях в отдельной статье.

Нулевая шина: разновидности, для чего нужна

Как известно, система электропитания конечного потребителя строится по схемам, рекомендованным Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). На объект подводится силовой кабель, дальнейшая разводка происходит в распределительном щитке.

Для удобства монтажа и упорядочения линий электропитания, вводы с разными значениями объединяются в контактные группы.

Шина с фазой, нулевая шина — это контактная колодка, в которой присутствует возможность надежного подключения нескольких проводников для питания электроустановок.

Требования, предъявляемые к нулевой шине

Для групповой сети, шина должна быть единым проводником, без возможности коммутации между ее частями.
Сопротивление должно быть одинаковым по всей длине.
В пределах одной групповой линии, допускается объединение проводников PE (защитное заземление) и N (рабочий нуль).При этом после разделения ввода PEN на шины PE и N, конечные потребители подключаются на разные шины.Важно! Использование одной шины для подключения рабочего нуля и заземления, запрещено! Это принципиальный вопрос, необходимо понимать разницу между разделением и объединением PE и N.С момента разделения, линии заземления и нуля могут быть проложены в одном силовом кабеле, но проводники должны быть изолированы.
Вне зависимости от способа подключения (трехфазное или однофазное), сечение нулевого проводника должно соответствовать сечению любого из фазных проводников. То же требование предъявляется к сечению самой шины.
Сечение соединительных проводов от шины до конечной электроустановки, не может быть выше, чем сечение входного силового провода.
Если шина представляет собой конструкцию с отверстиями для подключения проводников, действительным сечением считаются геометрические параметры в самой тонкой части.
Требований по обязательному изготовлению нулевой рабочей шины из определенного металла не существует. Однако на практике, применяется медь или латунь

При расчете сечения алюминиевых шин, по отношению к медным, применяется коэффициент 1.52.

Однако на практике, применяется медь или латунь. При расчете сечения алюминиевых шин, по отношению к медным, применяется коэффициент 1.52.

Для удобства рассмотрим однофазную схему, которая применяется в большинстве квартир многоэтажных домов. Две основные линии: фаза и нуль, присутствуют всегда. Они заводятся в прибор учета (счетчик электроэнергии), а на выходе становятся доступными для дальнейшей разводки. В зависимости от применяемой системы, может быть установлена либо только нулевая шина, либо нулевая и заземляющая.

Порядок монтажа защитного заземления

Защитное заземление – система преднамеренного соединения с землей железных частей электрической установки в целях повышения безопасности ее эксплуатации. Металлические составляющие конструкции под напряжением находиться не должны.

установка заземлителей;
прокладка заземляющих проводниковых частей;
соединение заземляющих проводников – между собой, электрическим оборудованием.

Вертикальные стальные угловые заземлители, отбракованные трубы в грунт погружают и фиксируют путем забивки либо вдавливания. Круглые стальные части в землю по знаку места заземления вдавливают либо вворачивают. Для выполнения работ применяются особые приспособления, машины – сверлилки, копры, ПЗД-12. Чаще всего для устройства системы применяют электрические заглубители со стандартными редуктором и сверлилкой. Это способствует снижению частоты вращений менее 100 оборотов за минуту и увеличению крутящего момента на вкручиваемом электроде. К концу электрода приваривают забурниковый наконечник, который обеспечивает нормальное погружение рабочей части, рыхлит грунт. Заводской электрод имеет вид полосы 4х40 мм или других размеров. Полоса заземления заострена на конце, имеет винтовой изгиб. Другие типы наконечников для электродов также применяются, для фиксации используют зажимы заземления.

Вертикальные заземлители закладываются на 0.5-0.6 м от планировочной отметки, со дна траншеи выступают до 0.2 м

Важно соблюдать правильные интервалы между электродами – это от 2.5 до 3 м. Горизонтальные медные ленты для заземления и соединения укладываются в траншеи на 0.7 м в глубину от отметки планирования на грунте

Если струбцины, клеммники, болты, тросы, скобы для крепления использовать нельзя, делается сварка внахлест. Стыки покрываются слоем битума – она защитит детали от коррозии. Ширина траншеи составляет 0.5 м, глубина 0.7 м.

Внешний заземляющий контур, прокладка внутренней сети делают по проектным рабочим чертежам. Каждая клемма заземления должна давать корректные показания. Зажимы заземления устанавливайте по схеме. Вводы в здание проводников делайте как минимум в паре мест. После завершения работ готовится акт, на чертежах размечаются привязки на местности – где проходит каждая полоса заземления.

Магистральная полоса заземления прокладывается на удалении 0.5-0.1 м от поверхностей вдоль стен, расстояние от пола 0.4-0.6 м. Между точками крепления выдерживайте интервал 0.6-1.0 м. В сухих помещениях при условии отсутствия химически активных сред допустима прокладка заземлителей прямо к стене.

Стержни крепят к стенам дюбелями – с применением дополнительных комплектующих либо без них. Широко используют закладные детали, колодки, к которым привариваются полосы. Пистолетом изделия пристреливаются в кирпичные, бетонные основания. В помещениях с высоким уровнем влажности, особенно едкими токсичными испарениями, проводники привариваются к установленным с применением дюбелей-гвоздей опорам. Для зазоров используют стальной полосный держатель штампованного типа, кронштейн. Длина нахлестки в ходе сварки равняется двойному показателю ширины полосы, если она прямоугольная, и шести диаметрам, если используется круглая сталь.

Шина заземления на din рейку может крепиться задвижками, болтовыми фланцевыми соединителями, обходными перемычками. Отдельные ответвления использовать тоже можно. Стальные заземляющие присоединяются сварным способом к металлическим конструкциям, для оборудования предпочтительно крепление на болты, гайки. Другие варианты – пайка и бандаж.

Когда шина заземления будет установлена, клемма заземления, другие составляющие системы протестированы, вокруг станции можно будет делать контур. К контуру сваркой крепятся заземляющие для внутренних частей подстанций. Отдельно взятые элементы соединяются с проводникам в параллельном, а не последовательном направлении. Изолятор для шины заземления нужно использовать обязательно. Предохранители, рассчитанные на 6-10 кВ, заземляются путем прикрепления проводника к фланцевым частям опорных изоляторов, металлической конструкции, раме.

Зажим заземления, шина и другие детали в домах крепятся на фасадах, размещаются в щитовых комнатах. Для уличного монтажа нужно подбирать шкаф с заданным IP корпуса.

Источник electry.ru

Заземление электроустановок в производственных и жилых помещениях является обязательным условием. В совокупности с автоматическими отключающими устройствами оно снижает вероятность пожаров при коротком замыкании и травматизма людей. Расскажем в статье, что такое главная заземляющая шина, где и когда она используется.

Готовые комплекты заземления для частного дома

Самостоятельный монтаж позволяет существенно снизить затраты на систему заземления. Однако готовые комплекты позволяют ускорить работы и повысить надежность контура. Можно выделить такие модели:

ZandZ – контур с одним или несколькими электродами из нержавеющей стали. Допускаемое заглубление — до 10 м. Цена зависит от длины штырей. Средняя цена комплекта с пятиметровыми электродами — 23500 рублей.
Galmar – имеет электроды длиной до 30 м. Средняя цена — 41000 рублей.
Elmast. Эта система изготавливается в России и адаптирована к российским условиям эксплуатации. Цена – от 8000 рублей.

Конструкция контура

Составные части

Уже упоминавшееся ранее сопротивление заземления (Rз) контура – основной параметр, контролируемый на всех этапах его эксплуатации и определяющий эффективность его применения. Эта величина должна быть настолько малой, чтобы обеспечить свободный путь аварийному току, стремящемуся стечь в землю.

Обратите внимание! Важнейшим фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления, является качество и состояние грунта в месте обустройства ЗУ. Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:. Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

В её составе необходимо предусмотреть набор металлических прутьев или штырей длиной не менее 2-х метров и диаметром от 10-ти до 25-ти миллиметров;
Они соединяются между собой (обязательно на сварку) пластинами из того же металла в конструкцию определённой формы, образуя так называемый «заземлитель»;
Кроме того, в комплект устройства входит подводящая медная шина (её ещё называют электротехнической) с сечением, определяемым типом защищаемого оборудования и величиной токов стекания (смотрите таблицу на рисунке ниже).

Эти составляющие устройства необходимы для соединения элементов защищаемого оборудования со спуском (медной шиной).

Различие по месту устройства

Согласно положениям ПУЭ, защитный контур может иметь как наружное, так и внутреннее исполнение, причём к каждому из них предъявляются особые требования. Последними устанавливается не только допустимое сопротивление контура заземления, но и оговариваются условия измерения этого параметра в каждом частном случае (снаружи и внутри объекта).

При разделении систем заземления по их местонахождению следует помнить о том, что лишь для наружных конструкций корректен вопрос о том, как нормируется сопротивление заземлителя, поскольку внутри помещения он обычно отсутствует. Для внутренних конструкций характерна разводка по всему периметру помещений электротехнических шин, к которым посредством гибких медных проводников подсоединяются заземляемые части оборудования и приборов.

Для элементов конструкций, заземлённых снаружи объекта, вводится понятие сопротивления повторного заземления, появившееся вследствие особенной организации защиты на подстанции. Дело в том, что при формировании нулевого защитного или совмещённого с ним рабочего проводника на питающей станции нейтральная точка оборудования (понижающего трансформатора, в частности) уже заземляется один раз.

Поэтому когда на ответном конце того же провода (обычно это PEN или PE шина, выводимая непосредственно на щиток потребителя) делается ещё одно местное заземление, его с полным основанием можно назвать повторным. Организация этого вида защиты показана на рисунке ниже.

Важно! Наличие местного или повторного заземления позволяет подстраховаться на случай повреждения защитного нулевого провода PEN (PE – в системе электропитания TN-C-S). Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля». Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля»

Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля».

Медная шина заземления

Шина заземления на основе меди относится к проводникам, имеющим низкие показатели сопротивления. Стандартный элемент фиксируется на корпусе электрического щита, а также легко выдерживает тепловые нагрузки и высокое напряжение при коротком замыкании.

Одним из наиболее востребованных вариантов является заземляющая медная полоса, выполненная с использованием электротехнической меди высокого качества марки «М-1».

Шина заземления из меди

Защитный элемент изготавливается в соответствии с ГОСТом 434-78, и характеризуется высоким уровнем чистоты сплава с содержанием цельного металла на уровне 99% или более.

Благодаря высокому качеству исходного материала, медная шина рассчитана на эксплуатацию в условиях рабочих температур в пределах от минус 55оС до плюс 280оС, при максимальном рабочем напряжении в 1000 W.

Установленными стандартами регламентировано маркирование медной заземляющей шины с обязательным указанием толщины, ширины и длины.

Вариант установки шины

Медные шины для заземления могут быть использованы не только внутри помещений, но и снаружи, что обусловлено следующими эксплуатационными характеристиками:

высокий уровень теплопроводности;
высокий уровень электропроводности;
малые показатели удельного сопротивления;
устойчивость к коррозийным изменениям.

При наружном способе установки, медные заземляющие шины показывают эффективную защиту от молнии, поэтому часто монтируются на молниеотводах.

Очень важно осуществлять установку медных шин заземления в регионах, где отмечается чрезвычайно частая и высокая грозовая активность.

Преимущества использования шинопроводов

Шина электрическая более удобна в применении, чем группа проводов

Применение шины в электрике вместо кабельной продукции обеспечивает существенную экономию материальных, энергетических и трудовых ресурсов:

Монтаж занимает в 2 раза меньше времени, чем прокладка кабеля.
Срок службы – до 30 лет без необходимости сложного технического обслуживания.
Гибкая конфигурация позволяет выполнить качественный и безопасный монтаж сети в зависимости от пути ее пролегания.
Шинопровод имеет более эстетичный вид, чем групповая прокладка провода.
Экранирование проводника исключает воздействие электромагнитного поля на расположенную рядом офисную технику.
Конструкция пожаробезопасна и соответствует требованиям безопасности для уровня защиты IP55.

Выбор места для монтажа ГЗШ

На столбе воздушной линии

Если на участке подводки питающей линии к основному ВРУ, расположенному на обслуживаемом объекте, имеется дополнительное вводное устройство (на столбе, например), то ГЗШ может монтироваться непосредственно на нём. Требования действующих нормативов (того же ПУЭ, например), обязывают соединять смонтированную на столбе заземляющую шину с основной распределительной планкой, располагаемой во внутреннем вводном устройстве.

Также не следует забывать об организации повторного заземления PEN проводника на столбе посредством выделения из него отдельной шины заземления PE. Последнее означает, что указанный конструктивный элемент должен электрически соединяться с ещё одним заземляющим контуром, обустраиваемым непосредственно под опорой.

В шкафу ВРУ

Шкаф со смонтированной в нём главной шиной может размещаться непосредственно на фасаде дома в заранее предусмотренном для этого месте. На объектах производственного назначения и в зданиях различных организаций установка ВРУ, как правило, предполагает использование для этих целей специальной щитовой комнаты.

При наружном (уличном) расположении распределительного устройства корпус шкафа должен иметь индекс IP, соответствующий условиям его эксплуатации.

Монтаж элементов конструкции, реализующих шину функционального (рабочего) заземления, предполагает целый набор специальных операций, при проведении которых необходимо учитывать следующие моменты:

для удобства монтажа главная шина фиксируется болтами на стальном корпусе шкафа;
при монтаже шина заземления должна соединяться с «нулевой» рейкой посредством стальной (медной) перемычки;
её размеры должны быть сравнимы с сечением защитного и нулевого рабочих проводников;
их размещение относительно друг друга никак не оговаривается действующими нормативами.

Сечение заземляющей пластины РЕ должно быть не менее 10 мм2 (в том случае, когда она изготовлена из меди). Для стального проводника это значение не может быть менее75 мм2.

Установка вне шкафа

Вне шкафа планка главной шины заземления должна устанавливаться в местах, защищённых от постороннего доступа и вмешательства.

Она фиксируется в границах твёрдой плоской поверхности на изоляторах из достаточно прочного материала. В качестве примера открытого размещения ГЗШ рассмотрим монтаж типовой пластины на19 дюймов торговой марки «TLK».

Широко распространенные в электротехнике заземляющие шины TLK-ERH-CU – это сертифицированный продукт от «TLK», соответствующий всем оговоренным ранее требованиям. При их изготовлении на медную рейку с типоразмером 19 дюймов (19”) размещают от 14-ти до 18-ти крепёжных болтов для подключения подводящих проводников.

Дополнительная информация. Используемый для размещения 19-дюймовой рейки шкаф имеет соответствующее обозначение – «№19».

Ещё одним вариантом обустройства шины заземления является использование для этих целей специальных DIN реек, относящихся в категории типовых электротехнических изделий, объединяемых в одном шкафу.

Согласно действующим стандартам (ГОСТ, в частности) комплект из таких DIN реек может предназначаться и для других целей (они могут использоваться в качестве планок для подключения фазных и нулевых проводников).

Виды контуров заземления

Для быстрого «стекания» тока в землю наружная подсистема перераспределяет его на несколько электродов, расположенных в определенном порядке для увеличения площади рассеивания. Выделяются 2 основных вида соединения в контур.

Треугольник – замкнутый контур

В данном случае отвод тока реализуется при помощи трех штырей. Их жестко соединяют железными полосами, которые становятся ребрами равнобедренного треугольника. До того, как заземлить дом таким способом, необходимо разобраться в геометрических пропорциях. Действуют следующие правила:

Количество штырей, полос – по три.
Штыри монтируются в углах треугольника.
Длина каждой полосы равна длине прута.
Минимальное заглубление всей конструкции – о,5 м.

Конструкцию собирают до монтажа заземления на поверхности. Самое надежное соединение – сварное. Шина изготавливается из полосы достаточного сечения.

Линейный

Такой вариант составляется из нескольких электродов, расположенных в линию или полукругом. Используется разомкнутый контур в тех случаях, когда сформировать замкнутую геометрическую фигуру не позволяет площадь участка. Расстояние между штырями выбирается в пределах 1-1,5 глубины. Недостаток способа – увеличение количества электродов.

Указанные виды наиболее часто используются при обустройстве заземления частного дома. В принципе, замкнутый контур можно сформировать в форме прямоугольника, многоугольника или круга, но потребуется большее количество штырей. Главное преимущество замкнутых систем – продолжение функционирования в полном объеме при разрыве связки между электродами.

Технические характеристики и требования ГОСТ

В России медные шины должны производиться с учетом множества технических требований ГОСТ. Основные нормативные документы — ГОСТ 859-2014, ГОСТ 18690-2012, ТУ 48-0814-105-2000 и некоторые другие. Требования ГОСТ распространяются на множество параметров — тип исходного сырья, механические свойства, наличие дефектов, маркировка, хранение и так далее. Ниже мы кратко рассмотрим каждый параметр по отдельности.

Наличие дефектов

Медные пластины не должны иметь дефектов и различных повреждений (трещины, коррозийные участки, отверстия и так далее). Одновременно с этим допускается наличие смазки и локального окисления, которое образовалось по естественным причинам.

Также налагается ряд серьезных ограничений на прямолинейность медных шин. Минимальная серповидность — не более 1,75 миллиметров на 1 метр длины изделия

Также обратите внимание, что ГОСТ допускает более высокую серповидность (до 4 миллиметров на 1 метр длины) — но только в случае наличия предварительной договоренности между заказчиком и исполнителем (то есть не допускается самовольное превышение норм без согласования с заказчиком)

Механические свойства

Шина медная должна удовлетворять некоторым требованиям, которые касаются относительного удлинения.

При толщине пластины от 2,5 до 8 миллиметров шина медная ГОСТ должна иметь относительное удивление не более 37%.
При толщине пластины более 8 миллиметров по ГОСТ должна иметь относительное удлинение не более 40%.

Этот параметр является очень важным с точки зрения безопасности функционирования медной шины. Почему? Дело все в том, что при возникновении короткого замыкания медная пластина будет насыщаться избыточными электронами, что может привести к растрескиванию пластины. Чем меньше будет показатель относительного удлинения, тем дольше пластина сможет успешно «держать» электрический ток. Особенно это критично при работе с током большой силы или напряжения.

Перевозка и хранение

Перечислим основные государственные требования:

На каждую упаковку должен быть нанесен ярлык, на котором должно быть указана вся техническая информация. Она позволяет однозначно идентифицировать не только изделие, но и его производителя. Основные сведения — название завода-производителя, его знак, тип (ШМТ, ШМТВ, ШММ), толщина и ширина пластины, номер партии, дата изготовления и другие.
Пластины разрешается упаковывать в однородные пачки. Вес одного блока пластин должен составлять не более 200 кг

Обратите внимание, что в каждую упаковку допускается класть изделия одной марки. Нельзя класть в одну упаковку M1 и M2

Для упаковки рекомендуется использовать обычную упаковочную бумагу, а также проволочную обмотку для скрепления. По предварительному согласованию с заказчиком допускается перевозить медные шины без упаковки при контейнерном способе доставки.
По закону производитель должен предоставить гарантию. Срок действия гарантии зависит от типа изделия. В случае ШМТ и ШМТВ — не менее 6 месяцев, ШММ — не менее 1 года. Обратите внимание, что на гарантию распространяются те же правила, что и на обычные товары.

Назначение

Помимо ГЗШ в состав заземляющей системы входит комплект медных соединительных жил, а также специальная конструкция из металлических профилей или арматуры, называемая контуром заземления. Последний вкапывается в землю неподалёку от строения на глубину, обеспечивающую надёжный контакт металла с грунтом.

Основное назначение шины заземления – создать на вводе в сооружение особую зону, имеющую нулевой потенциал по отношению к земле. Кроме того, ГЗШ предназначается для подключения частей электрооборудования, эксплуатируемого в границах данного объекта и нуждающихся в заземлении.

В большинстве случаев заземляющая шина собирает на себе проводники, идущие от следующих конструктивных элементов:

основной заземляющий контур;
металлический корпус (корпуса) различного оборудования и трубопроводов;
система защиты от удара молнии (молниеотвод).

Помимо этого, к главной шине заземления подключается и так называемый «PEN проводник», входящий в состав кабельной подводки питающего напряжения и совмещающий в себе «рабочий ноль» и защитный провод.

На планке ГЗШ заземляющая шина искусственно разделяется на так называемую «нулевую рабочую» (N) и «нулевую защитную» (PE), каждая из которых имеет собственное крепление и используется по своему прямому назначению.

Благодаря такому разделению на стороне потребителя удаётся организовать «повторное» заземление, исключающее опасность поражения током при случайном обрыве PEN проводника.

Отметим также, что обустройство заземления по такой схеме возможно лишь для трансформаторных питающих линий с глухозаземлённой нейтралью.