Организация заземления электроустановок при отсутствии открытого землеотвода очень актуальный вопрос. В современном мегаполисе застройка бывает столь плотной, что невозможно найти открытый участок земли для обустройства заземления. В то же время, такая задача периодически встает перед проектировщиками и бригадами монтажников. Давайте рассмотрим основные способы решения данной проблемы для электроустановок до 1 кВ, их преимущества и недостатки.
Использование фундамента здания
Действующие нормативные документы по организации заземления рекомендуют в первую очередь использовать естественные заземлители. Согласно ПУЭ-7, п. 1.7.109, разрешается использовать «металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей...» К таким конструкциям можно отнести, например, железобетонный фундамент здания, а также буронабивные сваи.
Наилучший вариант — при строительстве здания в его фундамент замоноличиваются электроды заземления в полном соответствии с требованиями ГОСТ Р 50571.5.54 - 2013 «Электроустановки низковольтные». Тогда заземление заведомо будет соответствовать действующим нормам и иметь готовые выводы для подключения. Но в реальности часто приходится иметь дело с фундаментом, либо возведенным до введения в действие указанного ГОСТ, либо же построенным недавно, но без оглядки на данный документ.
Многолетняя практика показывает, что в большинстве случаев железобетонный фундамент является хорошим заземлителем. Но есть и исключения. Например, к заземлению могут предъявляться повышенные требования по плотности тока. Тогда ПУЭ-7, п. 1.7.110 требует соединять сваркой элементы арматуры фундамента. Если же вы делаете заземление в уже построенном здании, придется выяснять, как именно соединялись металлические прутья фундамента перед тем, как их залили бетоном.
Свойства железобетонного фундамента как заземлителя может ухудшить слой гидроизоляции. Толщина этого слоя, как правило, зависит от степени агрессивности среды. ПУЭ-7 по этому параметру безоговорочно допускает использование в качестве заземления железобетонные фундаменты, находящиеся в слабо- и среднеагрессивных средах (п. 1.7.109). Для фундаментов, находящихся в сильноагрессивных средах, ПУЭ-7 требует проводить расчеты, обосновывающие возможность использования данных конструкций в качестве заземления (п. 1.7.110). ГОСТ Р 50571.5.54 - 2013 «Электроустановки низковольтные», приложение C, устанавливает, что использование в качестве заземлителя железобетонного фундамента, в котором гидроизоляция выполнена пластмассовыми листами толщиной более 0,5 мм, неэффективно.
Таким образом, применение железобетонного фундамента в качестве заземления в ряде случаев может потребовать обращения к проектной документации на здание, а также дополнительных расчетов. Другой проблемой является поиск подходящих прутьев арматуры, с которыми следует электрически соединить провода заземления.
При строительстве зданий в условиях слабых грунтов нередко применяют фундаменты из буронабивных свай. Данная технология предусматривает бурение скважин с их последующим заливанием бетоном. Следует иметь в виду, что такие сваи могут как иметь металлическую арматуру, так и не иметь ее. В том случае, если металлическая арматура есть, буронабивные сваи могут быть использованы для организации заземления.
Использование коммуникаций
Любому грамотному электрику известно, что водопроводную трубу, проходящую внутри здания, использовать в качестве заземления нельзя. Но, если металлическая водопроводная труба проложена в земле, то ПУЭ-7, п. 1.7.109 допускает ее использование для организации заземления. Проблема лишь в том, что металлические трубы, лежащие в земле, сейчас массово заменяются на пластиковые, для заземления совершенно не пригодные. Также непригодны для рассматриваемого применения и современные металлопластиковые трубы, так как сверху они покрыты слоем полимера и поэтому электрического контакта с землей не имеют.
Другой вариант, также допускаемый ПУЭ-7, п. 1.7.109, — применение для организации заземления металлических оболочек бронированных кабелей, если таких кабелей не менее двух. При этом использование в данных целях кабелей в алюминиевой оболочке не допускается. Обратите внимание, что речь идет именно о металлической оболочке кабелей, т. е. внешней поверхности, имеющей контакт с землей. Данное положение было актуально во времена широкого распространения силовых кабелей в свинцовой оболочке. Но современные бронированные кабели поверх металлической брони обычно вместо свинцовой имеют прочную полимерную оболочку, которая не проводит электрический ток. Соответственно, данный вариант организации заземления для современных условий не всегда применим.
Вынос заземления на значительное расстояние от электроустановки
Возможный вариант решения проблемы - вынести заземление туда, где есть открытый грунт. ПУЭ-7, п. 1.7.106 допускает такой подход в случае, если на расстоянии до 2 км от электроустановки есть места с меньшим удельным сопротивлением земли, чем в непосредственной близости от защищаемого оборудования.
Отсутствие места под заземление в мегаполисе само по себе причиной для выноса заземлителя согласно ПУЭ-7 не является, хотя может так счастливо совпасть, что на участке с открытым грунтом удельное сопротивление земли действительно будет ниже. Но в реальности возникнут проблемы, связанные тем, что при увеличении длины провода растет его индуктивность. Для современных электрических сетей, характеризующихся высоким уровнем импульсных и высокочастотных помех, данное обстоятельство может приводить к сбоям в работе сложного цифрового оборудования. Наконец, в густонаселенном городе непросто найти место для прокладки кабеля, идущего к электродам заземления.
Модульное заземление
Обычно небольшой участок открытого грунта все же удается отыскать, но его площадь недостаточна даже для классического трехэлектродного заземления. Тогда проблему можно решить применением глубинного модульного заземления. Оно представляет собой штырь длиной до 30 м, собранный из отдельных модулей длиной по 1,5 м каждый. Благодаря большой глубине, такое заземление обеспечивает нужные параметры при использовании только одного электрода. Мало того, штырь обычно достигает уровня грунтовых вод, что значительно повышает эффективность такого заземления.
Модули длиной 1,5 м удобно хранить и транспортировать. На месте они соединяются резьбовыми муфтами, что обеспечивает надежный электрический контакт. Крайний модуль снабжается специальным стартовым наконечником, обеспечивающим заглубление штыря в твердый грунт. Штырь забивается в землю отбойным молотком или мощным перфоратором, снабженным специальной насадкой. По мере вхождения штыря в грунт к нему добавляют посредством резьбовых муфт все новые и новые модули. Для выполнения этих действий достаточно одного работника.
При необходимости глубинное модульное заземление можно установить там, где вообще нет открытого грунта. Например, просверлить отверстие в асфальте и забить штырь в грунт под покрытием. Для обеспечения безопасности и красивого внешнего вида делается приямок, в который устанавливается инспекционный колодец, позволяющий обслуживать заземление. Крышка этого колодца находится на одном уровне с поверхностью земли. Другой вариант — просверлить отверстие в подвале, если под бетонным перекрытием находится грунт, то туда можно также забить штырь заземления.
Перед установкой глубинного заземлителя следует обязательно убедиться, что в месте его будущего размещения не находятся никакие коммуникации, либо другие объекты, которые могут быть повреждены штырем.
Бренд ZANDZ предлагает несколько комплектов модульного заземления, которые могут быть использованы для создания глубинного заземляющего устройства. Для большинства применений подойдут модули из стали, покрытой слоем меди. При этом медное покрытие наносится методом электролитического осаждения, что обеспечивает его высокую прочность. Комплект ZZ-000-015 позволяет собрать штырь длиной до 15 м, а ZZ-000-030 – длиной до 30 м.
При организации заземления в агрессивной среде, например, на месте бывших промзон или бывших полей орошения, а также в местах с высокой влажностью требуется повышенная коррозионная стойкость. Тогда подойдут комплекты, модули которых целиком выполнены из нержавеющей стали. Комплект ZZ-000-115 позволяет собрать штырь длиной до 15 м, а ZZ-000-130 – длиной до 30 м.
Для удобного доступа к изголовью стержня может быть использован специальный контрольный/инспекционный колодец ZANDZ ZZ-550-002, изготовленный из прочного пластика.
Выводы
Применение железобетонного фундамента в качестве заземления — надежный и эффективный способ. Но он может потребовать изучения конструкции фундамента. Для старых зданий найти соответствующую документацию иногда бывает затруднительно. Также может возникнуть необходимость в привлечении высококвалифицированных специалистов для проведения расчетов.
Использование в качестве заземлений водопроводных труб, проложенных в земле, а также металлических оболочек кабелей — способ, уходящий в прошлое. Даже если имеющиеся сейчас на объекте водопроводные трубы или кабели позволяют его применить, в будущем их заменят на более современные.
Вынос заземления на значительное расстояние — не самый лучший вариант, особенно в условиях плотной застройки.
Наиболее универсальным способом является использование глубинного модульного заземления. Если выполнить установку точно по инструкции, то соответствие полученного заземления нормам ПУЭ-7 достигается почти всегда. Документация потребуется только по проложенным в земле коммуникациям, не придется выполнять сложные расчеты. Поэтому данное решение удобно для бизнеса самого разного масштаба - от небольшой бригады монтажников до крупной строительной фирмы.
Смотрите также:
Электролитическое заземление в вечномерзлых грунтах: вертикальные или горизонтальные электроды?
Электролитическое заземление в средней полосе России
Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"
Нержавеющее заземление можно проверить магнитом?