Естественный заземлитель¶
Естественный заземлитель — это заземлитель, состоящий из металлических конструкций, находящихся в контакте с землёй, которые используются для отвода тока в грунт без устройства специальных заземляющих электродов. К таким конструкциям относятся подземные части металлических сооружений, инженерных сетей и коммуникаций, не имеющие изоляционных покрытий. Естественные заземлители широко применяются в электроустановках напряжением до и выше 1 кВ для организации системы заземления и защиты от касания.
¶Определение и правовая основа
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ, 7-е издание) и ГОСТ Р 50571.2.54-2013 «Заземляющие устройства и защитные проводники», заземлители подразделяются на искусственные и естественные. Естественный заземлитель — это совокупность подземных металлических конструкций, используемых для заземления электроустановки. Согласно ПУЭ, естественные заземлители являются предпочтительным решением, поскольку их сопротивление растеканию тока, как правило, ниже, чем у искусственных заземлителей, а монтаж не требует дополнительных земляных работ.
¶Виды естественных заземлителей
К естественным заземлителям относятся следующие подземные металлические конструкции:
- Металлические конструкции зданий и сооружений — фундаментные балки, сваи, колонны, каркасы, заглублённые в грунт. Наиболее распространённый тип естественного заземлителя в гражданском строительстве.
- Подземные инженерные коммуникации — металлические водопроводные, канализационные и газовые трубы, проложенные в земле. При этом трубы, предназначенные для транспортировки горючих и взрывоопасных веществ (газопроводы, нефтепроводы), в качестве естественных заземлителей не применяются.
- Металлические обсадные трубы скважин — используются при наличии вблизи электроустановки артезианских или водозаборных скважин.
- Железнодорожные пути — подземные части рельсовых путей, не имеющие изоляционных стыков, могут применяться как естественные заземлители.
- Металлические опоры ЛЭП — опоры линий электропередачи, заглублённые в грунт.
¶Требования к применению
Для использования конструкции в качестве естественного заземлителя должны выполняться следующие условия:
- Конструкция должна иметь надёжное электрическое соединение с заземляющим устройством. Стыки и соединения элементов конструкций (например, свайные стыки, фланцевые соединения труб) должны быть либо сварными, либо иметь надёжную металлическую связь, обеспечивающую переходное сопротивление не более 0,1 Ом.
- Металл конструкции должен иметь достаточное сечение для пропускания ожидаемого тока замыкания на землю без разрушения.
- Конструкция должна находиться в контакте с грунтом на протяжении не менее 50 % своей длины (для трубопроводов — не менее 50 % общей длины).
- Не допускается использование в качестве естественных заземлителей конструкций, покрытых изоляционными материалами (бетонным, гидроизоляционным, антикоррозийным покрытием), а также конструкций, находящихся в агрессивных грунтах.
¶Расчёт сопротивления
Сопротивление растеканию тока естественного заземлителя определяется посредством измерений — как правило, с использованием комплекта измерительных приборов (например, измерителя сопротивления заземлителя типа М-1107 или аналогичных). Теоретический расчёт затруднён из-за сложности геометрии подземных конструкций и неоднородности грунта. По ПУЭ, суммарное сопротивление заземлителя должно быть не более нормируемых значений: для электроустановок напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью — не более 4, 10 или 15 Ом в зависимости от удельного сопротивления грунта, для электроустановок выше 1 кВ — не более 0,5 Ом.
¶Преимущества и ограничения
К достоинствам естественных заземлителей относятся:
- отсутствие необходимости в дополнительных земляных работах и закупке заземляющих электродов;
- как правило, более низкое сопротивление растеканию по сравнению с искусственными заземлителями за счёт большой площади контакта с грунтом;
- длительный срок службы, сопоставимый со сроком эксплуатации самого сооружения.
Ограничения связаны с тем, что не каждая конструкция пригодна для использования в качестве заземлителя. Нельзя применять конструкции, находящиеся в агрессивной среде, имеющие изоляционные покрытия, а также трубы, по которым транспортируются горючие вещества. Кроме того, при ремонте или замене коммуникаций электрическая связь может быть нарушена, что требует периодического контроля сопротивления заземлителя.
¶Применение в электроустановках
В электроустановках напряжением до 1 кВ естественные заземлители применяются для заземления нейтрали трансформаторов, корпусов электрооборудования, зануления, а также для организации системы уравнивания потенциалов. В электроустановках выше 1 кВ естественные заземлители используются наравне с искусственными, при этом суммарное сопротивление заземлителя не должно превышать 0,5 Ом. При проектировании заземляющих устройств расчёт ведётся с учётом как естественных, так и искусственных заземлителей, объединённых в единую систему.
Источники:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
- ГОСТ Р 50571.2.54-2013 «Заземляющие устройства и защитные проводники»
- ГОСТ Р 50571.5.54-2013 «Выбор и электротехнические расчёты. Заземляющие устройства»
- Строительные нормы и правила (СНиП) III-4-80 «Электроустановки зданий и сооружений»