Для выполнения искусственных заземлителей, прокладываемых непосредственно в грунте, применяются: проволока, многопроволочные проводники, полоса, стержни, пластины или решетки. Требования, которым они должны отвечать, содержатся в самых последних стандартах, касающихся электрических систем (PN-HD 60364-5-54:2011 Электрические системы низкого напряжения – Часть 5- 54: Подбор и монтаж электрического оборудования – Схемы заземления и защитные проводники (ориг.) [5], PN-EN 50522:2011 Заземление электроэнергетических систем переменного тока с напряжением выше 1 кВ), а также систем молниезащиты (PN-EN 62305-3:2011 Молниезащита Часть 3: Физические повреждения объектов и угроза жизни (ориг.), PN-EN 62561-2:2012 Элементы молниезащитных устройств (LPSC) – Часть 2: Требования, касающиеся проводов и заземлителей (ориг.) (ранее как PN-EN 50164-2:2010).

В этих документах содержатся требования относительно допустимых к использованию материалов, видов покрытий, а также размеров элементов.

Требования, которые содержатся в стандартах PN-HD 60364-5-54:2011, PN-EN 62305-3:2011 и PN-EN 62561-2:2012, в большой степени не противоречат друг другу, а вот некоторые требования стандарта PN-EN 50522:2011, который утвержден CENELEC как европейский стандарт на ближайший период, отличаются от требований остальных стандартов. В таблице 1 сопоставляются требования,касающиеся элементов заземления, собранные из вышеприведенных стандартов. Красным цветом обозначены величины, которые отличаются в отдельных документах.

Таблица 1. Материалы, допустимые к использованию для заземлителей в грунте, их конфигурация и минимальные размеры,
а так же толщина защитных покрытий

Материал

Форма Минимальные размеры
диаметр/сечение/толщина [толщина покрытия]
мм/мм2/мм [мкм]
PN-HD 60364-5-54:20111) PN-EN 50522:2011 PN-EN62305-3:2011 PN-EN 62561-2:2012
Медь без покрытия/
оцинкованная
проволока - / (25) 50 / - - / 25 / - - / 50 / - 8 / 50 / - [1мкм]
полоса - / 50 / 2 - / 50 / 2 - / 50 / - - / 50 / 2 [1 мкм]
стержень (12) 15 / - / -   15 / - / - 15 / 176 / - [1 мкм]
многопроволочный проводник2) 1,7 / (25) 50 / - [1 мкм] 1,8 / 25 / - - / 50 / - 1,7 / 50 / - [1 мкм]
труба 20 / - / 2 20 / - / 2 20 / - / - 20 / 110 / 2 [1 мкм]
пластина3) - / (1,5) 2   500х500 / - 500х500 / 1,5 [1 мкм]
решетка - / 2   600х6004)/ 600х600 / - [1 мкм]5)
с гальваническим покрытием полоса   - / 50 / 2 [20 мкм]    
со свинцовым покрытием проволока   - / 20 / - [1000 мкм]    
многопроволочный проводник   1,8 / 25 / - [1000 мкм]    

Сталь

омедненная электролитическим методом проволока (8) / - / - [70 мкм]   - / 50 / - 8 / 50 / -
      [250 мкм]
      10 / 78 / - [70 мкм]
полоса - / 90 / 3 [70 мкм]   - / 90 / - - / 90 / 3 [70 мкм]
стержень 14 / - / - [250 мкм] 14,2 / - / - [90 мкм] 14 / - / - 14 / 150 / - [250 мкм]
с медным покрытием стержень (15) / - / - [2000 мкм] (15) / - / - [2000 мкм]    
со свинцовым покрытием проволока   8 / - / [1000 мкм]    
горячего цинкования проволока 10 / - / - [45 мкм] 10 / - / - [50 мкм7)] - / 78 / - 10 / 78 / -
полоса - / 90 / 3 [63 мкм] - / 90 / 3 [63 мкм] - / 90 / - - / 90 / 3
стержень 16 / - / - [45 мкм] 16 / - / - [63 мкм] 14 / - / - 14 / 150 / -
многопроволочный проводник2) - / 70 / -      
труба 25 / - / - 2 [45 мкм] 25 / - / - 2 [47 мкм] 25 / - / - 25 / 140 / 2
пластина 3)     500х500 500х500 / 3
решетка 3)     600х6004) 600х6004) / - 6)
без покрытия, в бетоне проволока 10 / - / -   - / 78 / - 10 / 78 / -
полоса - / 75 / 3   - / 75 / - - / 75 / 3
многопроволочный проводник2)     - / 70 / - 1,7 / 70 / -
нержавеющая проволока 10 / - / -   - / 78 / - 10 / 78 / -
полоса - / 90 / 3   - / 100 / - - / 100 / -
стержень 16 / - / -   15 / - / - 15 / 176 / -
труба 25 / - / - 2      

 

 
 

Допустимые материалы

Во всех упомянутых стандартах в качестве материалов, применяемых для изготовления элементов заземления, рекомендуется использовать медь (без покрытия или луженую), а также сталь (горячеоцинкованную, нержавеющую или омедненную электролитическим методом). Стандарты по электрическим системам (как PN-HD 60364-5-54:2011, так и PN-EN 50522:2011) допускают также использование стали с медным покрытием толщиной 1000 мкм, однако такой материал подвержен отслоению медного покрытия под влиянием механических факторов. Учитывая это, стандарты по молниезащите допускают применение только стали, омедненной электролитическим методом, которая обеспечивает гораздо более долговечный контакт обоих слоев даже при значительно меньшей толщине медного покрытия.

Стандарт PN-EN 50522 – единственный из упомянутых допускает использование таких материалов, как сталь и медь со свинцовым покрытием. Учитывая вредные качества свинца, такие материалы сегодня не должны допускаться к использованию.

Некоторые различия между рекомендациями отдельных стандартов касаются набирающей популярность в последние годы стали, омедненной электролитическим методом. В стандарте PN-EN 50522 речь идёт только о стержнях, выполненных из такого материала, при этом остальные стандарты допускают также проволоку и полосу. Ошибочной представляется указанная в PN-EN 50522 минимальная толщина медного покрытия для вертикальных стержней: 90 мкм. Стандарты по молниезащите, как и стандарт, касающийся системы низкого напряжения, требуют, чтобы толщина этого слоя составляла как минимум 250 мкм, потому что покрытие толщиной 90 мкм может оказаться слишком малоустойчивым к механическим воздействиям, которым подвергаются стержни при погружении в землю. Зато более тонкая толщина покрытия допускается в случае проволоки и полосы, которые укладываются горизонтально в траншеях и засыпаются землей, в результате чего в гораздо меньшей степени повреждаются.

Представляется не слишком логичным, чтобы к системам низкого напряжения (для которых также требуется толщина слоя 250 мкм) предъявлялись более строгие требования, чем к системам с напряжением более 1 кВ. Сегодня эти требования выполняют немногие производители. Например, на рынке доступны стальные стержни c медным покрытием толщиной 240 мкм. Разница хоть и небольшая, но она говорит о том, что данный продукт не отвечает нормативным требованиям. Примеры специальных вертикальных омеднённых заземлителей, соответствующих упомянутым стандартам, представлены на рис. 3.

резьбовой стержень galmar
а) резьбовой

безмуфтовый стержень Galmar
б) безмуфтовый

 

Рис. 3. Вертикальные омедненные заземлители Galmar с медным покрытием толщиной 250 мкм

 

 

Для полос, омеднённых электролитическим методом, требования относительно меньшей толщины покрытия вытекают из меньшего риска повреждения покрытия заземлителя. Полосы, которые укладываются в траншеях и засыпаются землей, не подвергаются значительному механическому воздействию, поэтому для них достаточным является медное покрытие толщиной 70 мкм (рис.4). При этом омеднённая полоса должна быть достаточно стойкой к выгибанию, при этом не должно происходить отслоение медного защитного покрытия.

 

Омедненные горизонтальные проводники

 

 

Рис. 4. Полоса и проволока Galmar из стали с медным покрытием толщиной 70 мкм

 

 

В самых новых стандартах по молниезащите предъявляется не слишком много требований к толщине цинковых покрытий, хотя такая информация приводилась в предыдущей версии стандарта PN-EN 62305-3:2009. В нем указывалось, что цинковое покрытие должно быть гладким, сплошным и без пятен, а его минимальная толщина должна составлять 50 мкм для круглых элементов (проволока и стержни) и 70 мкм – для плоских элементов (полосы).

 
 

Минимальные размеры элементов

В стандарте PN-HD 60364-5-54, касающемся систем низкого напряжения, для отдельных элементов (проволока, многопроволочные проводники и медные стержни) указано два размера: для случая, когда система заземления предназначена только для защиты от поражения током, и для случая, когда она должна использоваться еще и для молниезащиты. Размеры элементов заземления, например минимальные диаметры стержней или сечения проволоки, могут быть меньшими, когда заземлитель выполняет только рабочие функции или обеспечивает электробезопасность и не подвержен влиянию токов молнии. Размеры, рекомендованные в PN-EN 50522, совпадают с величинами, указанными в PN-HD 60364-5-54 именно для этого случая. В связи с этим следует понимать, что размеры, указанные в PN-EN 50522, касаются только применения заземлителя для обеспечения электробезопасности. Если в задачи заземлителя входит также рассеяние тока молнии в земле, то следует придерживаться более жестких требованиий стандартов PN-EN 62305-3:2011 и PN-EN 62561-2:2012.

В новейшем стандарте по молниезащите PN-EN 62305-3:2011 содержится менее подробная, по сравнению с изданием 2009 г., информация касательно заземлителей. Относительно первого издания устранена информация, касающаяся, среди прочего, толщины пластин, толщины медного и цинкового покрытий для стальных стержней, диаметров проволоки. Оставлены только требования, касающиеся диаметров стержней, поверхности сечения проволок и полос, а также поверхности пластин и решеток. Всевозможные подробные рекомендации были перенесены в стандарт PN-EN 62561-2:2012, кроме требований относительно толщины цинковых слоев, которых теперь нет ни в одном из стандартов по молниезащите. Стоит также вспомнить, что стержни, омедненные электролитическим методом, уже упоминались в стандарте PN-EN 50164-2:2003, посвященном проводникам и заземлителям, а в стандартах по молниезащите серии 62305 появились лишь в 2011 г.

Различия можно заметить и в минимальных диаметрах стержней, выполненных из оцинкованной и нержавеющей стали, а также в размерах полос из нержавеющей стали. Стандарты по электрическим системам рекомендуют применять стержни диаметром 16 мм из стали, оцинкованной горячим методом, и из нержавеющей стали, причем стандарты по молниезащите допускают меньшие диаметры – 14 и 15 мм соответственно. Однако на практике эта разница малозначима, поскольку большинство производителей предлагают стальные стержни диаметром как минимум 16 мм (типичные диаметры – 16, 18 или 20 мм), которые отвечают требованиям стандартов как по молниезащите, так и электрическим системам.

 

Смотрите также: