Заглубленный контур заземления - это комплекс металлических стержней (электродов), которые вставлены в землю и соединены между собой. Наиболее эффективной является конструкция, в которой электроды расположены в линию. Однако, при оптимальных условиях, может быть использована и конструкция, в которой стержни расположены в форме треугольника.
Расположение в виде треугольника несколько хуже потому, что электроды больше экранируют друг друга, а значит, расход материала при такой конструкции при прочих равных условиях будет больше. С другой стороны треугольное расположение на небольшом расстоянии уменьшает количество земляных работ, и соединять штыри между собой и шиной намного удобнее в треугольной яме, чем в узкой траншее.
Расстояние контура заземление от стен дома должно быть не меньше 1 метра.
Электроды заземления нужно закопать на глубину промерзания грунта. Дело в том, что замерзший грунт очень плохо проводи электрический ток. Так, при замерзании верхнего слоя грунта высотой полметра, его сопротивление увеличивается примерно в 10 раз, а на глубине от полуметра до метра — в три раза. Летом же верхние слои грунта (до одного метра глубиной) значительно высыхают, что также резко повышает его сопротивление. Поэтому необходимо как можно глубже закапывать электроды в стабильные слои почвы, которые залегают ниже 1-2 м. На такой глубине параметры грунта практически не меняются на протяжении всего года.
Конечно, можно взять более длинные металлические электроды, но это увеличит расход материалов. Расчет контура заземления приведен в статье «Расчет заземления». Кроме того, забить в землю вручную стержни заземлителя более 2,5 м длиной довольно проблематично.
Таблица 1. Коэффициенты использования трёх электродов, размещенных в ряд
Отношение расстояния между 3 стержнями |
Коэффициент использования, η |
Отношение расстояния между 3 стержнями |
Коэффициент использования, η |
0,5 |
0,62-0,68 |
2 |
0,85-0,88 |
1 |
0,76-0,8 |
3 |
0,9-0,92 |
В табл. 1 видно, как расстояние между тремя стержнями влияет на коэффициент их использования. Отношение расстояния между стержнями — это отношение используемой длинны стержня к расстоянию между ними. Например, если взять два электрода длинной 2,5 м, полностью заглублённых в землю на глубину промерзания (вся их длина используется) и расположить на расстоянии 2,5 метра друг от друга, то отношение будет равно 2,5/2,5=1.
Из таблицы можно сделать вывод, что наиболее оптимальное расстояние между стержнями контура заземления равно их длине. При большем расстоянии прирост эффективности небольшой при значительно большем объёме земляных работ и расходе материала на соединение стержней шиной.
Для изготовления самих глубинных электродов можно использовать любые материалы с минимальными размерами, указанные в табл. 2.
Обратите внимание, что в табл. 2 нет арматуры с периодическим профилем, которую применяют для армирования бетона. Стержни такой арматуры не подходят в качестве глубинного заземления, так как при забивании в землю арматурные стержни разрыхляют возле себя землю, что приводит к повышению сопротивления.
Таблица 2. Минимальные размеры заземляющих электродов с точки зрения коррозионной и механической стойкости
Материал |
Поверхность |
Профиль |
Минимальный размер |
|||
Диаметр, мм |
Площадь сечения, мм2 |
Толщина, мм |
Толщина покрытия, мк |
|||
Сталь |
Черный1 металл без антикоррозионного покрытия |
Прямоугольный2 |
150 |
5 |
||
Угловой |
150 |
5 |
||||
Круглые стержни для заглублённых электродов3 |
18 |
|||||
Круглая проволока для поверхностных электродов4 |
12 |
|||||
Трубный |
32 |
3.5 |
||||
Горячего цинкования5 или нержавеющая сталь5,6 |
Прямоугольный |
90 |
3 |
70 |
||
Угловой |
90 |
3 |
70 |
|||
Круглые стержни для заглублённых электродов3 |
16 |
70 |
||||
Круглая проволока для поверхностных электродов4 |
10 |
507 |
||||
Трубный |
25 |
2 |
55 |
|||
В медной оболочке |
Круглые стержни для заглублённых электродов3 |
15 |
2000 |
|||
С гальваническим медным покрытием |
Круглые стержни для заглублённых электродов3 |
14 |
100 |
|||
Медь |
Без покрытия5 |
Прямоугольный |
50 |
2 |
||
Для поверхностных электродов4 |
258 |
|||||
Трос |
1,8 каждой проволоки |
25 |
5 |
|||
Трубный |
20 |
2 |
||||
Луженная |
Трос |
1,8 каждой проволоки |
25 |
5 |
||
Оцинкованная |
Прямоугольный9 |
50 |
2 |
40 |
||
1 Срок службы 25-30 лет при скорости коррозии в нормальных грунтах 0,06 мм/год. 2 Прокат или нарезанная полоса со скругленными краями. 3 Заземляющие электроды рассматриваются как заглублённые, когда они установлены на глубине более 0,5 м. 4 Заземляющие электроды рассматриваются как поверхностные, когда они установлены на глубине не более 0,5 м. 5 Может так же использоваться для электродов, уложенных (заделанных) в бетоне. 6 Применяется без покрытия. 7 В случае использования проволоки, изготовленной методом непрерывного горячего цинкования, толщина покрытия в 50 мк принята в соответствии с настоящими техническими возможностями. 8 Если экспериментально доказано, что вероятность повреждения от коррозии и механических воздействий мала, то может использоваться сечение 16 мм2. 9 Нарезанная полоса со скруглёнными краями. |
Очевидно, что наиболее дешевыми являются электроды из круглых оцинкованных стержней диаметром 16 мм. Но так как найти и купить их бывает накладно, то чаще всего контур заземление изготавливают из обычного черного стального уголка 50х50х5 мм. Соединять вместе уголок нужно стальной полосой с размерами не менее 50х5 мм.
Для соединения стержней контура с соединителями и шиной заземления используют два основных способа:
— в случае оцинкованного проката возможно соединение без использования сварки с помощью резьбовых обжимных хомутов. При этом место соединения должно быть защищено от коррозии с помощью антикоррозийного бинта или обмазкой горячим битумом;
— прокат из черной стали без покрытий соединяется с помощью дуговой электросварки.
Что касается провода (защитный проводник), который подключают к заземляющей конструкции (к шине заземления), то лучше всего использовать провод из меди. Минимальное сечение заземляющего провода выбирается по табл. 3. Например, если просто подключить медный провод к стальной шине с помощью оцинкованного резьбового соединения, и при этом соединение находится в пластиковой распределительной коробке, а сам провод в пластиковой гофре, то такое подключение следует считать незащищённым от коррозии, поскольку напрямую контактирует с наружным воздухом. Но такое соединение контура заземления и проводника защищёно механически, и значит минимальное сечение медного провода будет равно 10 мм2. Детали по устройству защитного заземления дома своими руками приведены в статье «Монтаж контура заземления своими руками».
Таблица 3. Минимальное поперечное сечение медных заземляющих проводников
Наличие защиты |
Сечение провода мм2 |
|
Механически защищенные |
Механически незащищённые |
|
Защищённые от коррозии |
6 |
16 |
Незащищённые от коррозии |
10 |
25 |