Заземлитель EKF

Заземлители EKF: технические характеристики, типы, монтаж и применение в электроустановках

Заземлитель является основным элементом любой системы заземления, обеспечивающим непосредственный контакт с грунтом и растекание электрического тока в землю. Продукция компании EKF в данном сегменте представляет собой широкий ассортимент готовых решений, соответствующих требованиям актуальных нормативных документов: ПУЭ 7-го издания, ГОСТ Р 50571.5.54-2013, ГОСТ Р 58151.1-2018. Изделия предназначены для создания искусственных заземляющих устройств (ЗУ) в электроустановках до и выше 1000 В, системах молниезащиты и уравнивания потенциалов.

Классификация и конструктивные особенности заземлителей EKF

Ассортимент заземлителей EKF можно систематизировать по нескольким ключевым признакам: материал, форма исполнения, тип покрытия и способ монтажа.

1. По материалу и форме электрода:

• Стержневые (штыревые) заземлители: Наиболее распространенный тип. Представляют собой стальной пруток круглого сечения с наконечником для облегчения погружения и резьбовым соединением для наращивания длины. Диаметры: 14, 16, 18 мм. Длина стандартного стержня: 1,2 м; 1,5 м; 2,0 м; 2,5 м.
• Полосовая сталь: Используется для создания горизонтальных заземлителей (контуров). Сечение соответствует требованиям ПУЭ (не менее 48 мм², толщина не менее 4 мм). Типичные размеры: 4×30 мм, 4×40 мм, 5×40 мм. Поставляется в бухтах или прутках.
• Круглая сталь (проволока): Альтернатива полосе для горизонтальных заземлителей. Диаметр: 10 мм и более.

2. По типу защитного покрытия:

• Омедненные: Стальная основа с гальваническим или электролитическим нанесением слоя меди (толщина, как правило, от 70 мкм). Медь обеспечивает высокую коррозионную стойкость, снижает переходное сопротивление контакта с грунтом и увеличивает срок службы заземлителя до 30 лет и более. Это наиболее технологичное и рекомендуемое решение для ответственных объектов.
• Оцинкованные: Стальная основа с цинковым покрытием, нанесенным горячим или гальваническим способом. Защита от коррозии уступает омеднению, особенно в грунтах с низким pH (кислых) и высоким удельным сопротивлением. Срок службы – 15-25 лет.
• Черные (без покрытия): Изготавливаются из стали марки Ст10, Ст20. Подвержены интенсивной коррозии. Применение ограничено временными электроустановками или грунтами с высоким удельным сопротивлением, где коррозионная активность минимальна. Требуют большего сечения для компенсации утраты металла со временем.

Комплектующие для монтажа заземления EKF

EKF предлагает полную систему совместимых комплектующих, что обеспечивает надежность соединений и простоту монтажа.

• Наконечники ударные: Из высокопрочной стали, крепятся на конец стержня для предотвращения деформации при забивании. Для омедненных стержней используются наконечники с таким же покрытием.
• Муфты соединительные: Позволяют механически и электрически соединять стержни между собой для наращивания глубины погружения вертикального электрода. Имеют резьбовое соединение.
• Зажимы для соединения:
  • Зажим для подключения проводника к стержню (тип C).
  • Зажим для соединения полосы с полосой или проводом (тип G).
  • Зажим для подключения проводника к полосе (тип T).

  Изготавливаются из нержавеющей стали (AISI 304/316) или омедненной стали, что исключает электрохимическую коррозию в месте контакта с электродом.

• Защитная лента или провод: Используется для маркировки и защиты места залегания горизонтального заземлителя от механических повреждений при земляных работах.
• Провод заземляющий: Изолированный провод желто-зеленого цвета (ПВ-3, ПуГВ) с сечением от 4 до 95 мм² для прокладки от главной заземляющей шины (ГЗШ) до заземлителя.

Расчет и проектирование заземляющего устройства с использованием продукции EKF

Основная задача расчета – определить количество, длину и расположение вертикальных электродов для достижения нормированного сопротивления заземляющего устройства (Rз). Нормативы зависят от типа электроустановки (ПУЭ, ПТЭЭП). Например, для сети 380/220 В сопротивление ЗУ должно быть не более 30 Ом, для подстанций 110 кВ – 0,5 Ом.

Ключевые параметры для расчета:

• Удельное сопротивление грунта (ρ), Ом*м. Определяется измерением или по справочным данным с учетом сезонных климатических коэффициентов (повышения).
• Требуемое сопротивление Rз, Ом.
• Конфигурация ЗУ (одиночный электрод, контур, ряд).

Для предварительной оценки сопротивления одиночного вертикального стержневого заземлителя используется упрощенная формула:

R = (ρ / (2πL))

• ln(4L/d), где:

L – длина стержня, м;
d – диаметр стержня, м;
ρ – удельное сопротивление грунта, Ом*м.

Для контура из нескольких электродов, объединенных горизонтальной полосой, расчет ведется с учетом коэффициентов использования (η), которые показывают взаимное влияние электродов. Чем меньше расстояние между стержнями (обычно 1-2 длины стержня), тем хуже коэффициент использования.

Таблица 1. Ориентировочное сопротивление одиночного вертикального заземлителя (стержень 1,5 м, d=16 мм) в различных грунтах

Тип грунта	Удельное сопротивление, ρ (Ом*м)	Приблизительное сопротивление заземлителя, R (Ом)
Торф	20	13.7
Глина	60	41.2
Супесь	150	103
Песок	500	343
Скальный грунт	2000	>1000

Из таблицы видно, что в грунтах с высоким удельным сопротивлением (песок, скала) применение простых стержневых заземлителей неэффективно. В таких случаях EKF предлагает специализированные решения:

• Электролитические заземлители (не в стандартной линейке, но представлены на рынке как продвинутое решение): Перфорированная трубчатая конструкция, заполненная минеральной смесью. При поглощении влаги создает вокруг себя зону с низким удельным сопротивлением, что стабилизирует параметры ЗУ в течение всего года.
• Глубинное заземление: Забивка стержней на глубину 10-30 метров, где грунт, как правило, более влажный и имеет стабильные параметры. Требует применения соединительных муфт и специального перфораторного оборудования.

Технология монтажа стержневого заземлителя EKF

Правильный монтаж критически важен для обеспечения долговечности и низкого сопротивления заземления.

1. Подготовка: Выбор места, разметка. Определение трассы подводящего проводника до ГЗШ.
2. Забивание первого стержня: На заостренный конец или наконечник стержня устанавливается защитный колпачок из комплекта для предотвращения повреждения резьбы. Забивание производится вибромолотом (отбойным молотком со специальной насадкой), кувалдой или перфоратором. Необходимо контролировать вертикальность.
3. Наращивание: Когда над землей остается 15-20 см стержня, на резьбу навинчивается соединительная муфта. В муфту вкручивается следующий стержень, и забивание продолжается. Процесс повторяется до достижения проектной глубины.
4. Подключение проводника: К верхней части последнего стержня с помощью зажима типа С (болтового или струбцинного) крепится медный провод заземления или стальная полоса. Место соединения рекомендуется обработать антикоррозионной пастой или смазкой.
5. Объединение в контур: При монтаже многокомпонентного ЗУ все вертикальные электроды соединяются между собой горизонтальным проводником (полосой) с помощью зажимов типа G или T. Соединение сваркой, хотя и регламентировано ПУЭ, на практике для омедненных изделий заменяется механическим соединением через сертифицированные зажимы, что не нарушает требований при обеспечении надежного контакта.
6. Обратная засыпка и маркировка: Траншея засыпается однородным грунтом без камней и строительного мусора. Место расположения заземлителя маркируется предупреждающей табличкой или пластиковой лентой.

Контроль и эксплуатация

После монтажа производится измерение сопротивления растеканию тока ЗУ с помощью специального прибора (типа М-416, ИС-10, MRU-101). Измерение должно проводиться в период наибольшего просыхания или промерзания грунта (наихудшие условия). Протокол измерений является частью исполнительной документации.

В процессе эксплуатации ЗУ, согласно ПТЭЭП, подлежит визуальному осмотру видимой части не реже 1 раза в 6 месяцев и выборочному вскрытию грунта для осмотра скрытых элементов – не реже 1 раза в 12 лет. Проверка сопротивления проводится не реже 1 раза в 6 лет для электроустановок до 1000 В и 1 раза в 12 лет для установок выше 1000 В, а также после каждого капитального ремонта.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Что лучше выбрать – омедненные или оцинкованные заземлители?

Ответ: Омедненные заземлители имеют существенные преимущества: более высокую коррозионную стержень (медь – катод по отношению к стали, защищает даже при повреждении покрытия), лучшее переходное сопротивление, больший срок службы. Оцинкованные изделия подвержены ускоренной коррозии в кислых и щелочных грунтах. Выбор омедненных электродов является экономически оправданным для постоянных электроустановок, так как снижает затраты на будущий ремонт и замену.

Вопрос 2: Можно ли сваривать омедненные стержни между собой?

Ответ: Прямая сварка разрушает медное покрытие в зоне шва, оголяя стальную основу. Это приводит к ускоренной электрохимической коррозии стали в месте соединения. Для соединения омедненных стержней EKF рекомендует использовать резьбовые муфты из аналогичного материала. Это обеспечивает механическую прочность, постоянный электрический контакт и сохранность антикоррозионного покрытия.

Вопрос 3: Какова минимальная глубина погружения вертикального заземлителя?

Ответ: Согласно ПУЭ (п. 1.7.84), верхние концы электродов, погруженных в землю, должны быть на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли. Рекомендуемая глубина погружения нижнего конца – ниже уровня промерзания грунта (обычно 0,8-1,5 м в зависимости от региона), где влажность грунта более стабильна. На практике для достижения требуемого сопротивения часто требуется заглубление на 3-9 метров и более, что реализуется набором стержней по 1,5 м.

Вопрос 4: Как бороться с высоким удельным сопротивлением грунта (каменистая почва, песок)?

Ответ: Существует несколько стратегий:

1. Увеличение количества и глубины электродов. Забивка стержней на глубину до 30 м для достижения влажных слоев грунта.
2. Использование электролитических заземлителей. Их конструкция позволяет активно снижать локальное сопротивление грунта.
3. Применение модульно-штыревых систем с засыпкой специальными conductive материалами (электролитическими смесями) вокруг электрода для снижения переходного сопротивления.
4. Химическая обработка грунта (солевые растворы) – временная мера, так как приводит к ускоренной коррозии электродов и засоляет почву.

Для сложных условий EKF рекомендует проводить геолого-геодезические изыскания и проектирование ЗУ специализированными организациями.

Вопрос 5: Требуется ли обслуживание заземлителей после монтажа?

Ответ: Заземлитель является пассивным устройством и не требует регулярного технического обслуживания в классическом понимании. Однако в рамках планово-предупредительных работ электроустановки (ППР) обязательны:

• Периодический визуальный осмотр соединений с ГЗШ, целостности подводящего проводника.
• Измерение сопротивления ЗУ с заданной нормативными документами периодичностью.
• Выборочное вскрытие грунта для контроля состояния антикоррозионного покрытия и толщины металла электродов.

Любые ремонтные земляные работы вблизи контура заземления должны проводиться с особой осторожностью, чтобы не повредить горизонтальные соединительные проводники.

Заключение

Заземлители и комплектующие EKF представляют собой системное, технологичное решение для создания надежных и долговечных заземляющих устройств, соответствующее современным российским и международным стандартам. Широкий выбор типоразмеров и материалов (омедненные, оцинкованные) позволяет оптимально подобрать оборудование под конкретные условия проекта: тип грунта, климатическую зону, категорию электроустановки и требования к сроку службы. Использование полного комплекта совместимых элементов (стержни, муфты, зажимы) гарантирует простоту монтажа, стабильное электрическое соединение и защиту от коррозии на всех участках системы. Правильный расчет, монтаж и периодический контроль сопротивления заземления с применением продукции EKF являются залогом электробезопасности объекта, бесперебойной работы электрооборудования и эффективности молниезащиты.