Что такое электролитическое заземление и где его применяют

Готовые модульные комплекты заземления для частного дома, дачи, объекта.

Модульная система(модульно — штыревая) — предназначена для монтажа сборных заземлителей для заземления электроустановок жилого(дома, дачи, коттеджа) и промышленного сектора, газового оборудования(заземление для газового котла), молниезащиты и т.п.. На базе стержней заземления формируются комплекты для монтажа модульного заземлителя. Комплект модульного заземления содержит необходимые для установки детали. Набор можно оснастить любым количеством деталей, для монтажа требуемого модульного заземлителя. Для этих целей формируются различные готовые комплекты.

Вертикальный модульный заземлитель, базой которого является металлический стержень, устанавливается путем последовательного
механизированного погружения резьбовых стержней, соединяемых между собой латунными муфтами. Стальные
электроды с электролитическим медным
покрытием гарантирует высокую
коррозионную стойкость и продолжительный срок службы заземлителя в грунте. Высокая механическая прочность заземлителя позволяет погружать
его на большую глубину, что позволяет сопротивлению заземляющего устройства не зависеть от сезонного изменения
атмосферных и климатических условий. Гальваническое медное покрытие стержней обладает
высокой пластичностью, позволяющей устанавливать стержни в
грунт без нарушения целостности и отслаивания медного слоя.

• Модульный заземлитель обеспечивает высокую коррозионную стойкость всего заземляющего устройства;
• Низкое сопротивление растеканию тока заземляющего устройства;
• Достижение постоянного сопротивления заземляющего устройства не зависящее от изменения
климатических условий;
• Уменьшение земляных работ.

Самые распространённые — это модульные резьбовые комплекты заземления длиной 6 — 15 метров с медным покрытием и из нержавеющей стали.

Комплект модульного заземления для частного дома 6 метров(4 модуля по 1.5 м)

Перечень деталей:
1. Стержень заземления резьбовой — 4;
2. Муфта соединительная для соединения модулей комплекта- 4;
3. Наконечник стартовый для облегчения погружения в грунт — 1;
4. Насадка приемная для передачи нагрузки инструмента — 1;
5. Зажим для соединения проводников — 1;
6. Смазка — 1.

Принцип работы и особенности установки

Забивание сборного стержня глубинного заземления может осуществляться на 30-40 м ниже уровня земли. Его можно наращивать в длину, насаживая один элемент за другим. Монтируя стержень в землю, в нижнюю часть ставят насадку из стали, к верхней присоединяют муфточку, применяемую для монтажа. Забив заземлитель на 130-150 см в глубину, муфту убирают и на ее место ставят другую, функция которой – соединять стержни. Ставят второй такой же элемент и забивают вглубь. Проделывают операцию со всеми элементами, требующимися на запланированную глубину. Соединяют их специальными деталями, места стыка промазывают пастой. Такие конструкции способны прослужить 20-30 лет.

Схемы заземления: какую лучше сделать

Система заземления частного дома зависит от типа подводки сети к нему. Чаще всего, она выполняется по принципу TN-C. Такая сеть обеспечивается двухжильным кабелем или двухпроводной воздушной линией при напряжении 220 В и четырехжильным кабелем или четырехпроводной линией при 380 В. Другими словами, к дому подходит фаза (L) и совмещенный защитно-нулевой провод (PEN). В полноценных, современных сетях проводник PEN разделяется на отдельные провода – рабочий или нулевой (N) и защитный (РЕ), а подвод осуществляется трехпроводной или пяти проводной линией, соответственно. С учетом указанных вариантов схема заземления может быть 2-х разновидностей.

Система TN-C-S

Предусматривает разделение PEN-ввода на параллельные проводники. Для этого во вводном шкафу PEN-проводник разделяется на 3 шины: N («нейтраль»), РЕ («земля») и шина-расщепитель на 4 подключения. Далее проводники N и РЕ не могут контактировать друг с другом. Шина РЕ соединяется с корпусом шкафа, а N-проводник устанавливается на изоляторах. Заземляющий контур подводится к шине-расщепителю. Между N-проводником и заземлителем устанавливается перемычка сечением не менее 10 кв.мм (по меди). В дальнейшей разводке «нейтраль» и «земля» не пересекаются.

Система ТТ

В такой схеме расщеплять проводники не требуется, т.к. нейтральный и заземляющий проводник уже разделены в подходящей сети. В шкафу просто делается правильное присоединение. Заземляющий контур соединяется с проводом (жилой) РЕ.

Вопрос о том, какая система заземления лучше, не имеет однозначного ответа. Схема ТТ проще по монтажу и не требует дополнительных защитных устройств. Однако, абсолютное большинство сетей работает по принципу TN-C, что вынуждает использовать схему TN-C-S. Кроме того, нередко в быту используются электроустановки с двухпроводным питанием. При заземлении ТТ корпус таких приборов при повреждении изоляции оказывается под напряжением. В этом случае заземление TN-C-S оказывается значительно надежнее.

Монтажные работы

Чтобы сделать монтаж конструкции своими руками, потребуются инструменты: отбойный молот либо перфоратор и прибор, которым будут определять сопротивление почвы. Нужно рассчитать требуемое число и глубину локализации электродов. Яма роется на расстоянии полутора метров от стенки.

Монтаж конструкции

Работы надлежит выполнять строго друг за другом.

Установка измерительного прибора

Измерительное устройство ставят рядом с будущим контуром. Электроды ставят на расстоянии в 10 и 25 м с одной и другой стороны, соответственно, и забивают в почву. После этого подсоединяют их к устройству.

Измерение сопротивления

Установка первого штыря модуля

Нижнюю насадку смазывают противокоррозийным составом и привинчивают к стержню. На верхний конец стержня надевают муфту, также предварительно обработанную. Ставят головку, к которой будет прикладываться усилие инструмента. Стержень ставят в яму и затем забивают до тех пор, пока над поверхностью земли останется не более 0,2 м длины (они нужны для насадки следующего элемента).

Установка других вертикальных штырей

Торчащую над землей муфту промазывают смазкой, ставят новый стержень, на него ставят муфту с другого конца и затем головку для долбления. Повторяют процедуру с вбиванием молотком. Новые стержни ставят, пока сопротивление не упадет ниже 4 Ом.

Установка горизонтального заземлителя

Этот элемент фиксируют на стержне с помощью специальных латунных зажимов. Места контактов надо обернуть противокоррозийной лентой.

Формула расчета сопротивления глубинного заземлителя

Расчет сопротивления вертикального заземлителя при однослойном грунте

вклад заземляющего проводника не учитывается.

здесь:

ρ — удельное электрическое сопротивление грунта (Ом/метр);

L — длина заземлителя (метр);

d — диаметр заземлителя (метр);

Т — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, метр.

π — математическая константа.

Расчет сопротивления вертикального заземлителя при двух слоях грунта

здесь:

h — глубина верхнего слоя грунта, метр;

1.7 — коэффициент сезонности;

ρ1, 2 — удельное электрическое сопротивление верхнего и нижнего слоя грунта (Ом/метр);

L — длина заземлителя (метр);

d — диаметр заземлителя (метр).

Elesant.ru

Принципы работы анодных заземлителей

Примерно в середине XX века ученые осознали, что преодолеть развитие коррозии расположенных под землей металлических конструкций за счет одних только защитных покрытий не представляется возможным. По причине неоднородной структуры, высокой влажности и кислотности грунта на поверхности металла возникают участки с противоположными электродными потенциалами. В результате возникают гальванические коррозионные образования.

Коррозионное разрушение металла дополнительно провоцируется воздействием блуждающих токов. Такие токи время от времени появляются в почве, на поверхности которой проходит электрический транспорт, расположены электроподстанции, сотовые вышки и т. п.

Чтобы избежать коррозионных процессов, используются установки катодной защиты. Объект оказывается в условиях отрицательной поляризации, где выступает в качестве катода. Роль анода отдается специальному заземлительному устройству.

Находясь в электролитной среде, разные виды металлы имеют отличные друг от друга электродные потенциалы. Если в стальном трубопроводе запустить минус от постоянного источника электричества, а рядом с трубой установить электрод из цинка, алюминия или магния с подведенным к нему плюсом, цветной металл выступит в качестве анода. Электролизная реакция на поверхности металла запускает восстановительные процессы, ржавление становится менее интенсивным, а анод подвергается разрушению. Такие аноды называют жертвенными электродами.

По указанной схеме защищаются всевозможные металлические конструкции, находящиеся под землей, в том числе емкости, колонны, трубопроводы

Для организации эффективной защиты важно не только правильно подобрать анодный заземлитель, но и безошибочно выполнить монтажные работы

В условиях плотной застройки в городах анодный заземлитель часто невозможно разместить по горизонтали. Существует вероятность его отрицательного воздействия на окружающие объекты. В связи с этим американские ученые выдвинули предложение возможности установки заземляющих устройств на большой глубине в вертикальном положении. Первое воплощение идеи увидело свет в 1952 году в США. Анодный заземлитель был установлен на глубину 90 метров.

В дальнейшем на практике было доказано, что глубинные заземлители подходят не только для городов, но и для использования на участках, где верхние пласты почвы отличаются повышенным удельным сопротивлением. Удаляясь от поверхности, сопротивление должно сокращаться. Неприменима технология глубинного заземления только для скальных пород и заболоченной местности.

Комплект модульного глубинного заземления 15 метров:

I. Стержень заземления резьбовой — 10;
II. Муфта соединительная — 10;
III. Наконечник стартовый — 1;
IV. Насадка приемная — 1;
V. Смазка — 1;

VI. Лента — 1;
VII. Зажим — 1;
VIII. Насадка на перфоратор — 1

Принцип сборки модульного заземлителя из резьбовых стержней:

— Острый наконечник накручивается на резьбу стержня
— На противоположный конец накручивается муфта
— В муфту до упора вкручивается приемная насадка
— Первый модуль погружается в землю инструментом
— Выкручивается приемная насадка из муфты
— В муфту до упора вкручивается следующий стержень
— На противоположный конец стержня накручивается муфта
— В муфту вкручивается приемная насадка до упора
— Погружается следующая часть модульного комплекта
— И т.д

до достижения требуемой длины заземлителя.
Перед монтажом на резьбовые соединения может наносится смазка — для улучшения проводимости и коррозионных свойств соединений
Во время установки следует обращать внимание на резьбовые соединения и при необходимости — докручивать

К глубинным заземлениям относят устройства, которые устанавливаются в грунте вертикально на большой глубине. Глубинный заземлитель используется для монтажа, как снаружи, так и в подвале здания. В качестве единичной системы заземления применяется один глубинный заземлитель.
Глубинные заземлители устанавливаються при помощи электрических, бензиновых, пневматических молотов. Для их производства могут применяться различные материалы:
— Стержни из оцинкованной стали.

— Стержни из нержавеющей стали.

— Стержни с электролитическим медным покрытием.

Разъемные соединения с проводниками в грунте, защищаются от коррозии при помощи антикоррозионных лент.

Кольцевое заземление /горизонтальный контур заземления:
Модульные электроды применяются в контуре в качестве вертикальных заземлителей.

Контур устанавливается вне здания, как минимум 80% от его общей длины должно находиться в непосредственном контакте с грунтом.
Этот заземлитель располагают вокруг внешнего фундамента здания на расстоянии около 1,0 м и глубине 0,5-0,7 м:
— Полоса из оцинкованной стали 30×3,5 мм
— Полоса из нержавеющей стали 30×3,5 мм
— Круглые проводники диам. 8 мм из меди
— Круглые проводники диам. 10 мм из оцинкованной стали
— Круглые проводники диам. 10 мм из нержавеющей стали.

При помощи антикоррозионных лент разъемные соединения в грунте должны быть защищены от коррозии .

Фундаментный заземлитель устанавливается в бетонном фундаменте здания. Для его функционирования в качестве заземлители системы молниезащиты из фундамента должны быть проведены внешние выводы для подсоединения токоотводов. Ответвления и соединения в фундаменте могут быть выполнены при помощи клиньевых зажимов.
Клиньевые зажимы нельзя использовать в грунте. Для монтажа при установке заземлителя в фундаменте рекомендуется использовать специальные держатели. Держатели необходимо устанавливать на расстоянии примерно 2 м.

— Плоса проводники из оцинкованной стали 30×3,5 мм
— Плоские проводники из нержавеющей стали 30×3,5 мм
— Круглые проводники диаметр: 8 мм
— Круглые проводники диам:10 мм иэ оцинкованной стали
— Круглые проводники диам:
10 мм иэ нержавеющей стали.
Разъемные соединения в грунте должны быть защищены откоррозии.

Проектирование и установка

Перед монтажом выполняется проектирование с учетом типа грунта, требований к сроку службу, особенностей защищаемого устройства и финансовых возможностей. При этом работа выполняется с учетом действующего стандарта, ГОСТ Р 51-164, проекта, правил и норм, действующих в определенной сфере.

Также учитываются данные инструкции и паспорта по установке анодного заземлителя.

Монтаж анодных заземлителей необходима в следующих случаях:

• защита ответственных коммуникаций;
• снижение опасного влияния на другие металлические конструкции;
• наличие участков с низким сопротивлением.

При работе на промышленных площадках монтаж заземляющих устройств необходим в местах:

• с плотным размещением трубопроводов, имеющих плохое состояние;
• на участках с густой сетью коммуникаций;
• в районе трубопровода с плохим состоянием покрытия.

Главные правила монтажа:

Электроды в гирлянде должны быть ниже линии промерзания земельного участка

Это особенно важно для земель, которые часто промерзают из-за особенностей местного климата.
Места установки должны иметь специальные обозначения, доступные для считывания в любое время суток.
При силе тока катодной станции выше 25 А необходимо почистить гирлянду с помощью перфорированной трубки для отвода газа, появляющегося в процессе эксплуатации аппаратуры. Газовая сфера, которая появляется возле анода, способствует росту сопротивления и снижает эффективность заземлителя.
Для повышения ресурса скважину рекомендуется заполнять коксовой стружкой, а не обычной землей.
Поверхность анодных заземлителей не должна соприкасаться с защищаемым или иным токопроводящим объектом (над или под землей), не являющихся частью схемы

Расстояние от заземляющего устройства до такого элемента должно быть втрое больше расстояния между поверхностями защищаемого сооружения и электрода.
При наличии повреждений на поверхности ввод заземляющего изделия в эксплуатацию запрещен.
Оптимальная температура для укладки заземляющих устройств — от 10 до 40 градусов Цельсия.

В процессе монтажа запрещено:

• укладывать оборудование при температуре ниже 10 градусов мороза;
• делать радиус изгиба меньше 15 внешних диаметров заземлителя;
• подключать несколько катодных преобразователей на одно анодное заземляющее устройство;
• держать изделие под прямым солнечным светом больше 10 дней;
• использование заземлители в силовых и осветительных сетях.

После ввода в эксплуатацию ремонтом анодных заземлителей занимается компания-изготовитель с учетом действующей инструкции. При необходимости для изолирования контактов применяются диэлектрические полимеры и соединительные муфты, предназначенные для таких целей.

Соблюдение ГОСТ 58344-2019 и других нормативных документов позволяет избежать ошибок при проектировании и монтаже, максимально защитить объект и продлить ресурс изделия.

Недостатки и преимущества

Если сравнить модульно-штыревое заземление с заземляющим контуром, изготовленным с помощью сварки, то штыревое заземление будет иметь следующие преимущества:

• Легкая и простая установка;
• Монтаж можно произвести самостоятельно своими руками;
• Не требуются сварочные работы, так как вся система монтируется с помощью зажимов и соединительных муфт;
• Нет тяжелых земляных работ;
• Система не поддается коррозии, так как состоит из омедненных элементов и соответственно имеет продолжительный срок службы;
• Все элементы модульно-штыревой системы обладают высоким качеством, так как изготовлены на промышленном предприятии;
• Дополнительные подготовительные работы не требуются.

Как правильно сделать

Подготовка к заземлению в частном доме

Для правильного выполнения монтажа на участке защитного заземления и ввода его в дом стоит подобрать материал и форму заземлителей.

Конструкция изготавливается из стальных или медных металлических элементов:

• вертикальных прутьев от 16 мм;
• горизонтальных стержней от 10 мм;
• стальных изделий толщиной от 4 мм;
• стальных труб диаметром от 32 мм.

По форме заземлитель может иметь вид равностороннего треугольника со штырями-вершинами. Второй вариант – линия с 3-мя элементами, расположенными ровно. Третий способ – контур, при котором стержни забиваются с шагом 1 м и соединяются металлосвязями.

Порядок действий

Земельная подготовка к прокладке контура заземления

Монтаж заземления стоит рассмотреть на примере треугольника. Работают по следующей схеме:

1. Делают разметку в виде треугольников с отступом от начала отмостки до участка монтажа не меньше 150 см.
2. Выкапывают траншеи в виде треугольника. Размер сторон – 300 см, глубина канавок – 70 см, ширина – от 50 до 60 см.
3. Вершину ближе к строению соединяют траншеей 50 см в глубину.
4. На кончиках вершин забивают элементы (круглый штырь или угол) длиной 3 м.
5. Заземлитель опускают ниже уровня почвы на 50-60 см. Над поверхностью дна он возвышается на 10 см.
6. К видимым участям элементов приваривают металлосвязи – полосы 40х4 мм.
7. Треугольник подводят к дому при помощи металлических полос или круглых проводников с сечением от 10 до 16 мм2 и сваривают.
8. Убирают шлак с точек соединения, покрывают конструкцию антикоррозийным средством.
9. Проверяют сопротивление (должно быть до 4 Ом) и делают засыпку канавок почвой без крупных примесей. Каждый слой утрамбовывают.
10. На ввод в дом к полосе приваривают болт с изолированным медным проводником сечением 4 мм2.
11. Подкидывают заземление в щиток. Подключение осуществляется на специальный узел, покрытый консистентным составом.
12. Землю подсоединяют на каждую линию, разведенную по дому.

Ввод контура заземления в дом

Ввод контура заземления в дом

Для ввода контура в дом стоит использовать стальную полосу 24х4 мм, медную проволоку сечением 10 мм2, алюминиевый провод сечением 16 мм2:

• Проводники с изоляцией. На контур следует приварить болт, а на конец проводника – надеть гильзу с круглой бесконтактной площадкой. Далее собрать устройство, накрутив на болт гайку, на нее – шайбу, потом – кабель, шайбу и затянуть все гайкой.
• Стальная полоса. В помещение заводится шина или проводник. Чтобы обеспечить аккуратность выполнения, проводят медную шину с небольшими размерами.
• Переход с металлической шины к медному проводу. На шину приваривают два болта с удалением на 5-10 см. Вокруг элементов обкручивают проводник, прижимают болты шайбами.

Последний метод удобнее для разводки сквозь стену.

Почему нельзя делать отдельные заземления

Установка отдельных заземлений не обеспечит эффективности эксплуатации бытовой техники. Электрический ток может стать причиной поражения человека. Если в доме 2 и больше розетки с отдельными заземлениями, оборудование может выйти из строя. Причина заключается в зависимости сопротивления контуров от состояния грунта на отдельном участке. Между конструкциями может появится разница потенциалов, что выведет технику из строя или причинит электротравму.

Виды анодных заземлителей

Катодная защита объектов, изготовленных из металла, осуществляется не только глубинными, но и поверхностными заземлительными устройствами. Поверхностный анодный заземлитель находится на одном уровне с защищаемой конструкцией. Такие заземлители характерны компактностью и ограниченным радиусом действия. Поверхностная система — электрод, произведенный из цинкового или магниевого сплава, соединенный кабель с источником электропитания.

Чтобы получить более дешевую конструкцию и не потерять в качестве, современные устройства производятся из железокремниевого материала, отличающегося стойкостью к ржавлению. Поверхностные заземлительные системы чаще всего выглядят как стержень с круглой отливкой и заизолированными участками соединения контактного проводника с заземлителем.

Обратите внимание! Количество анодных заземляющих устройств определяется специалистом на основе анализа многочисленных факторов окружающей среды. Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами

Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте

Стержни соединяют с магистралью с помощью термитного сварочного процесса или особыми зажимами. Срок службы поверхностного заземлителя достигает 35 лет, если его корпус присыпан смесью кокса и других минеральных веществ. Такая смесь замедляет процессы распада анода в грунте.

Глубинные заземлители используются с той же целью, что и поверхностные устройства. Однако монтаж и конструкция глубинных систем существенно отличаются. Глубинные аноды стоят значительно дороже, а потому их использование оправдано только в случае невозможности монтажа поверхностной системы.

Глубинные системы отличаются большой массой из-за дополнительного элемента — коксо-минеральной смеси, наносимой на анодный заземлитель. Глубина заземления достигает 40 и более метров. Это еще одна причина дороговизны монтажных работ: необходимо механизированное бурение с помощью буровых установок.

Несмотря на большую стоимость, заземление глубинного типа значительно эффективнее поверхностного, когда речь идет о защите больших территорий. В условиях плотной городской застройки часто проще установить один заземлитель глубокого заложения, чем создавать множество поверхностных систем. Еще один довод в пользу глубокого заземления — меньшие расходы на электроэнергию, что обеспечивается значительным радиусом действия системы.

Обратите внимание! Сопротивление в анодном заземляющем устройстве не зависит от сезона. Электрод расположен на глубине, где исключено промерзания грунта

Стабильное сопротивление — веский аргумент для использования именно этой методики.

Глубинные заземлительные контуры характеризуются менее длительным сроком эксплуатации в сравнении с поверхностными. Объясняется это большим давлением почвы на конструкцию. В среднем система глубокого заложения функционирует в течение трех десятилетий.