В чем состоит разница между терминами «заземление», «заземляющее устройство» и «заземлитель»? Это три различных термина, которые не следует путать.

Под заземлением понимают соединение частей электроустановки с заземляющим устройством. Таким образом, в отличие от заземляющего устройства и заземлителя, заземление — это процесс, действие.

Заземляющее устройство представляет собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников, а заземлитель — проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном контакте с землей и соединяющих с ней определенные части электроустановок.

Заземляющие устройства в зависимости от назначения могут выполнять различные функции.

Эти устройства разделяют на защитные, рабочие и грозозащитные.

• Защитные заземляющие устройства предназначены для защиты людей и животных от поражения электрическим током при случайном замыкании фазного провода на нетоковедущие металлические части электроустановки.

• Рабочие заземляющие устройства необходимы для создания определенного режима работы электроустановки в нормальных и аварийных условиях.

• Грозозащитные заземляющие устройства используют для заземления стержневых и тросовых молниеотводов и разрядников и предназначены для отвода импульсного тока молнии в землю.

Во многих случаях одно и то же заземляющее устройство может совмещать несколько функций (например, быть защитным и рабочим). Как было сказано выше, все заземлители делятся на два основных типа — естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относят проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих или взрывчатых жидкостей и газов); обсадные трубы; металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий и сооружений; свинцовые оболочки проложенных в земле кабелей при условии, что их проложено не менее двух и отсутствуют другие заземлители, и т. п.

Нельзя использовать в качестве заземлителей трубопроводы, покрытые изоляцией для защиты их от коррозии, трубопроводы для перекачки горючих жидкостей и газов, алюминиевые оболочки кабелей и голые алюминиевые проводники.

К искусственным заземлителям относят конструкции, изготовленные специально для заземления. Ими могут быть вертикально погруженные в землю стальные стержни и некондиционные трубы, уголковая сталь, горизонтально проложенные стальные полосы, круглые стальные стержни и т. д.

Заземляющий проводник предназначен для соединения заземляемых частей электроустановок с заземлителем. В качестве заземляющих проводников можно использовать металлоконструкции зданий и сооружений, а также металлические конструкции производственного назначения, например стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы любых назначений (кроме тех, которые предназначены для транспортирования горючих и взрывоопасных смесей), металлические фермы, подкрановые пути и т. д.

В жилых зданиях и сооружениях в качестве заземляющих проводников запрещено использовать водопроводные трубы, трубы отопления. Наименьшие допустимые размеры заземляющих проводников и элементов заземлителя приведены в таблице 5.

Главной электрической характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление. Оно равно сумме сопротивлений заземлителя и заземляющих проводников. Сопротивление заземлителя называют сопротивлением растеканию электрического тока.

Электрический ток, стекая с заземлителя в землю, распределяется в объеме неравномерно, встречая на своем пути в земле определенное сопротивление. Поэтому и говорят о сопротивлении растеканию тока с заземлителя в землю. Для краткости его называют просто сопротивлением растеканию.

Сопротивление растеканию заземлителя (R) равно отношению его потенциала (напряжения, U) в месте ввода к силе тока (I), идущего с заземлителя в землю:

Свойства грунта определяются его сопротивлением растеканию тока. И чем это сопротивление меньше, тем лучше для монтажа контура заземления.

• от типа грунта;

• структуры грунта;

• состояния грунта;

• глубины залегания электродов;

• количества электродов;

• свойств электродов.

Контур заземления — соединенные между собой горизонтальные и вертикальные электроды, которые заложены на определенной глубине в грунте. Торф, суглинок, влажная, а лучше мокрая глина отлично подходят для монтажа контура заземления, а вот каменистая почва не годится. В зависимости от условий окружающей среды, даже один и тот же тип грунта может иметь разные свойства. Поэтому производить монтаж контура заземления необходимо осознанно, а выбор количества и длины заземляющих электродов рассматривать по конкретному случаю. Самый распространенный и простой способ монтажа контура заземления показан на рис. 71.

Рис. 71. Схема монтажа контура заземления

Существуют и более современные способы, например модульно-штыревая система заземления.

Место для установки и монтажа заземляющего устройства желательно выбирать вблизи вводного распределительного устройства. Материал для вертикальных и горизонтальных заземлителей (электродов) подбирается по приведенной выше таблице.

Согласно схеме, приведенной на рисунке, можно заглубить три вертикальных заземлителя по углам равностороннего треугольника и затем соединить их, либо по прямой линии через 1 м забить (заглубить) 4–5 вертикальных электродов и соединить их между собой. Длина вертикальных электродов 2,5–3 м. Чтобы легче было забивать вертикальные электроды в землю, их концы заостряют. Горизонтальные соединения лучше реализовать с помощью электросварки. Места сварки нужно обработать антикоррозийным составом, например битумом, а электроды присыпать однородным грунтом.

В электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов, трансформаторов или выводы источника однофазного тока, не должно превышать в любое время года 2, 4 и 8 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного или 380, 220 и 127 В однофазного тока.

Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода воздушной линии (ВЛ) до 1 кВ при числе отходящих линий не менее двух. Но даже если это требование выполнено, то генераторы или трансформаторы все равно должны иметь свои искусственные заземлители, сопротивления которых должны быть не более 15, 30 и 60 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного или 380, 220 и 127 В однофазного тока.

При удельном электрическом сопротивлении ρ земли более 100 Ом × м допускается увеличить указанные значения в ρ/100, но не более чем в 10 раз. На концах ВЛ (или ответвлений) длиной более 200 м, а также на вводах в здания, электроустановки которых подлежат занулению, выполняют повторные заземления, используя при этом в первую очередь естественные, а также молниезащитные заземлители.

Общее сопротивление всех этих заземлителей, искусственных и естественных, для каждой ВЛ не должно превышать в любое время года 5, 10 и 20 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного или 380, 220 и 127 В однофазного тока. При этом сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях. Как и для заземляющих устройств генераторов и трансформаторов, значения указанных сопротивлений разрешается увеличить в ρ/100 раз, но не более чем в 10 раз.

Сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью, должно быть не более 4 Ом. Это сопротивление может быть увеличено до 10 Ом при мощности генераторов и трансформаторов 100 кВ × А и менее, для параллельно работающих генераторов и трансформаторов сопротивление 10 Ом допускается при их суммарной мощности не более 100 кВА.