Как правильно сделать заземление

⚡ Контур заземления для частного дома.

Всем привет. Прошлым летом решил сделать контур заземления для своего дома.
У нас его не было. Проводка старая. Все розетки без заземления. Стиральная машинка иногда била током. А тут еще жена засмотрелась на посудомойку… В общем, решил и контур сделать, и проводку поменять, и УЗО впихнуть. Все равно ремонт по дому идет…

Пообщавшись с электриками выяснил, что нужна система ТТ. Самая простая, в принципе. К дому два провода — фаза и ноль. И третий я кидаю сам — заземление. Заземление никак не связано с электросетью, ноль НЕ соединен с моим заземлением. Не буду вдаваться в подробности, в инете куча теории по всем системам заземления.

Прикупил:
9м металлического уголка 50х50х4мм. Уголок пойдет на заземлители, колы, которые вбиваются в землю.
Можно вместо уголков использовать гладкие круглые штыри (но не арматуру).Или трубы. Главное — площадь сечения заземлителя не менее 100мм2. Так что уголок у меня с запасом. Можно взять и 40х40.
Метров 12 металлической полосы 40х4мм. Этим буду соединять заземлители и вести от контура к дому.
Медный провод 10мм2 для заземления. Его я буду тянуть от контура к щитку на шину заземления. На материалы потратил около 5 000 руб. Не так уж и дорого. С работой кого-то нанимать выйдет значительно дороже…

Разрезал «болгаркой» уголки ровно по три метра. С одной стороны срезал углы, заострил. Получилось три кола по три метра. Внимание! Для каждой местности и почвы длина колов и расстояния между ними индивидуальна! У нас хватит и два с половиной метра, три — с запасом. И правило есть — какие заземлители — такое и расстояние между ними. Или кратное. Где-нибудь на севере или юге, в болотах или в песках нужны колы длиннее, а может можно короче…

Теперь у меня веселенькая работа по выкапыванию траншеи под контур. Решил делать треугольником. можно и в линию. Но треугольником показалось лучше — при обрыве где-нить линии соединения заземлителей контакт все равно останется и контур будет работать. Прикинул равносторонний треугольник со стороной 3м вершиной к дому и погнал с лопатой… Выкопал траншею более 50см. Надо, чтобы полоса соединения была на глубине не менее 50см. По углам еще немного углубился и самое интересное — работа кувалдой. Так как я не качок — руки у меня после этих работ просто отрывались…)

Вогнал колы на три метра в землю. Ну почти на три метра. Вгонял долго и упорно. Под колы лил водичку, давал постоять — и дальше… Верхние концы колов знатно расплющились и завернулись. Пришлось срезать немного болгаркой — сантимов на 5-10. Болгаркой в яме работать неудобно, скажу я вам…

Затем — сварка. Надо тщательно обварить соединения полосы с уголками. Шов должен быть на каждом соединении 10см, не менее. Варить надо тщательно. В земле место сварки может быстро сгнить и линия оборвется. Потом заземление не поможет…

Все обварил. Приварил полосу в сторону дома и вывел на стену.

Замазал все точки сварки автомобильной мастикой. Все же должна продлить жизнь местам сварки в земле. Весь контур мазать мастикой или красить нельзя! Должен быть контакт с грунтом! В этом и смысл…

Выведенную полосу просверлил, прикрутил к стене. Покрасил. На конце приварил болт М8.

На место соединения надел небольшую монтажную коробку, завел провод, надел клемму на болт и хорошенько зажал гайкой.

Все, готово! Можно засыпать траншею землей. Да, быстренько проверил работоспособность обычной лампой накаливания. Это неправильно и так делать нельзя, но я сделал) Чисто для себя. Один провод от лампочки на землю (к болту заземления), один — на фазу из домашней сети. Лампочка горит ярко — все хорошо. Тускло — надо наращивать контур (добавлять и приваривать заземлители). Не горит — все плохо. Или просто неправильно подсоединили). По уму — надо звать специалиста и пусть замеряет сопротивление контура…

Скажу так — стиральная машинка больше не бьется током. Посудомойка работает. При попадании фазы на землю срабатывает узо. Пихать пальцы в розетку не пробовал. Пока что)

Всем спасибо, кто дочитал. Более подробно и нагляднее в видео. Авось кому пригодиться. Гараж можно так же заземлить. Я не буду — у меня линия от дома идет. Только кабель надо поменять на трехжильный)

Заземление для частного дома zandz ZZ-6 — опыт установки

Хочу поделиться опытом с самостоятельной установкой заземления в частном доме.

Я ставил его не для защиты — УЗО на мой взгляд обеспечивает отличную защиту и без защитного заземления.

Ставил его ради технических нужд. )

Купив всяких электрических штук для дома, я обнаружил что многим из них для правильной работы необходимо заземление.

Например, в бойлере (водонагревателе) внутри находится защитный анод, который принимает на себя все разрушительные процессы и не дает ржаветь корпусу бака. Но для работы он обязательно должен быть подключен к заземлению.

Сетевые фильтры так же не работают без заземления — помехи им некуда сбрасывать или что то в этом роде.

И все в таком духе.

Классические варианты с закапыванием ржавых железок и обвариванием их лентой меня не привлекали.

И я, как самый умный, нашел в интернете более прогрессивный и якобы простой путь — комплект легкоустанавливаемого заземления для частного дома — zandz ZZ-6.

Zandz ZZ-6 — это готовый комплект заземления для самостоятельной установки. Для его забивания требуется только кувалда, и типа его можно поставить в одиночку.

Я нашел очень мало отзывов об установке этого заземления, в основном только обсуждение.

И поэтому решил написать свой.

Посмотрел видео о нем:

Посмотрел про монтаж:

Все понравилось — решил попробовать и купил наборчик!

Внутри комплект из 4х соединяющихся штырей (каждый по 1.5 метра, всего около 6 метров получится штырь в земле), соединительные гильзы к ним, нагель для забивания и болтовое крепление для провода.

Упаковано очень тщательно — штыри удерживает очень плотно пенопласт, и с торцов они проложены кусочками фанеры чтобы не повредить коробку ни при каких обстоятельствах.

Весит упаковка много — одному нести тяжело!

Наконечник у штырей заостренный:

Штыри соединяются один в один, поэтому другой конец штыря имеет отверстие, заполненное защитной пастой, для того чтобы вставить в него следующий штырь:

В это же отверстие вставляется нагель для забивания:

При забивании густая паста в отверстии не дает нагелю выскочить. Это удобно.

В итоге все должно выглядеть так:

Отверстие последнего штыря залито герметиком, на сам штырь надет болтовой зажим (очень качественный, из нержавеющей стали), под болт которого зажимается провод.

Провод должен быть 16-25 кв мм.

Не 1.6 — 2.5 а 16-25! )))

Провод в комплект не входит, я купил отдельно провод на распродаже в Электромонтаже а так же клемму под болт, которую запрессовал такими клещами КВТ:

Размер клеммы под болт — 10 мм, хотя в инструкции написано 8. )

Ну вроде все про детали!

А теперь самое главное!

Монтаж нифига не такой легкий, как на видео!

Обратите внимание — на видео показывают как начинают легко забивать первый штырь, потом сразу показывают как ставят пластину с болтами и проводом! ))

С чего бы это, а? ))

А с того, что забивать даже в глину с песком это очень тяжело! )

Есть два варианта монтажа:

1. На улице, но тогда обязательно рыть траншею, чтобы зарыть в ней штырь и провод от непогоды, и сверлить фундамент, чтобы ввести провод в дом.

2. В доме в подвале — зарывать не нужно, можно оставить на поверхности, сверлить тоже ничего не нужно.

Сначала я хотел нахаляву забить штырь в подвале! )

Забил первый штырь, вставил второй и он уже нифига не шел, очень мало осталось места для размаха, а шло уже тяжело!

Пришлось с помощью трубодержателя и домкрата это все вытаскивать!

Заодно проверил качество — штырь стальной с покрытием из меди, и не смотря на то что трубодержатель поцарапал медное покрытие, до стали он не дошел — покрытие оказалось очень толстым и качественным.

Стал забивать на улице.

На улице просто так забивать нельзя, нужно рыть траншею 0.5-0.7 метра глубиной, забивать и проводить провод на ее дне и потом засыпать.

И провод в этом случае рекомендуют не 16 а 25 квадратов, но я уже купил на ПВ-1 на 16 — покатит думаю! )

Первый штырь зашел нормально, уже на половине второго стало гораздо тяжелее, третий был забит с большим трудом.

Если на втором штыре один удар кувалды погружал штырь на 5-7 см, то на третьем штыре это уже 0.25 см. Он идет, но очень тяжело вручную.

Одному забивать невозможно еще и потому, что штырь при забивании вибрирует в стороны, это очень усложняет все, поэтому обязательно один человек должен держать штырь двумя руками, а другой — забивать.

В итоге последний четвертый штырь не осилил, и его с трудом за 1000р забивал гость с юга, который сначала бравировал что это легко, нужна лишь мужская сила, а потом быстро сдулся, молчал и отдыхал! )

Итог: одному нечего даже думать пытаться это установить — адская работа!

На их сайте установка стоит 23 000р — просто жесть! )))

Нужно забивать либо втроем, поочередно, причем не пупсикам, а крепким мужикам. Один всегда должен держать штырь, чтобы он не вибрировал. Чтобы не отбили руки, можно держать лопатой с ручкой, типа Fiskars.

Либо гости с юга за 3 — 4 тысячи забьют этот штырь.

В подвале лучше не пытаться забивать — вы примериваете один штырь и вам кажется что места для размаха хватает, но фишка в том что штырь до конца вы не добьете, и когда вставите в него следующий, он окажется гораздо выше чем вы рассчитывали и если у вас потолок в подвале не под 3 метра, вам просто негде будет размахнуться. А если у вас там 3 метра, то скорее всего пол там забетонирован. И не вздумайте его долбить, если не хотите устроить по весне в подвале бассейн из грунтовых вод! )

Сверлить пол и забивать из дома — невозможно, так как когда последний штырь добьется до уровня пола дома (потолка подвала), вам нечем будет забивать его дальше.

Идите сразу на улицу.

Там нужно рыть яму и сверлить отверстие в фундаменте, а это тоже стоит денег.

Но зато все будет сделано как надо.

В моем случае была уже вырыта яма под трубу и под нее же отверстие в фундаменте сделано, и туда как раз прошел еще и провод в гофре, потом все запенилось.

В общем комплект мне очень даже понравился. Сделано очень качественно, и они обещают срок службы 100 лет в неагрессивных грунтах.

У меня нет приборчика для измерения сопротивления заземления, но думаю производитель не врет и все работает как надо. )

Стоимость установки такого заземления — 10 000р за сам комплект (кризис, детка — раньше было в 2 раза дешевле!) + яма +отверстие в фундаменте +забивание (если нет двух а лучше трех бесплатных помощников) + 1200-1600р провод в гофре метров 10 (16-25 квадратов), медная луженая клемма под болт 10 мм и клемма под винтовой зажим на шине в щитке (рублей 20-40).

На клемму я еще одел термоусадку, полностью изолировав провод, и промотал все своей любимой супернадежной изолентой Scoth Super 33+:

Да! Еще один момент! )

У меня были ручные клещи под обжим клеммы максимум на 16.

Но если вы возьмете провод на 25 кв мм, то дешевые ручные клещи такой размер уже не возьмут, нужен гидравлический опрессовщик, который стоит от 3000р. Или клемма с болтовыми зажимами, которая стоит 400р!

Однако, в крепежной пластине с болтами предусмотрен зажим просто провода без клеммы.

Чтобы использовать этот зажим, купите многожильный провод с не с мягкими тонкими, а с жесткими толстыми жилами — я такие видел на стенде в магазине. Их зажмет отлично без всяких гильз, клемм и опрессовок!

Заземление дачного дома. (ТТ)

Всем доброго времени суток, решил поделиться информацией по заземлению, надеюсь кому то будет полезно.
Изначально на все это действие с заземление и проводкой впечатлили записи Qirex-RD за что ему отдельное, огромное спасибо! рекомендую как минимум изучить этот пост www.drive2.ru/b/475210575865971178/
И так, убрав старые пробки, и сделав простые но хорошие электрощиты для дома и бани, встал вопрос о модернизации безопасности, дополнив щиты (дом и баню) заземлением.

Первоначально начав изучать тему заземления, все оказалось не так просто как думал в начале, и пришлось перелопатить множество информации. Оказалось что есть как минимум 5 схем заземления, а именно:
TN-S, TN-C, TN-C-S, TT, IT.
Сократим этот список до 2х используемых в быту, а именно TN-C-S и TT. Исходя из заголовка я выбрал второй вариант, но об этом чуть позже. Начал ломать голову а что же мне надо, и что лучше сделать для дачного дома?
начав изучать форумы и видео, оказалось очень сильное противостояние чуть ли не до драк, какая система более оптимальна и хороша. Одни советуют тт другие tn-c-s.
И так почему я отказался от системы tn-c-s.
1. высокие требования к качеству и спортивлению заземления
2. в случае отгорания ноля весь ток пойдет через ваше зазмление (будет выполнять роль ноля для соседей)
3. что бы tn-c-s было безопасна при обрыве ноля, надо что бы у всех соседей была такая система заземления
4. опасность при несоблюдение подключения фазы и ноля (допустим где то в теории «электрик» перепутал провода)
5. Опасность при обрыве фазного провода лэп вблизи заземления если эти провода старые неизолированные.
И так исходя из всего этого, я принял решение делать заземление TT и вот почему:
1. Линия электропередач у нас старая, и провода на столбах не изолированные.
2. Как говорят для срабатывания данной системы достаточно вбитого штыря в землю.
3. Более простой монтаж
4. Независимость от соседей, в том числе при обрыве ноля.
Но есть одно важное требование что должна быть в обязательном порядке установлена диф защита (узо или дифавтомат), и она всегда должна быть исправна, и только в таком случае данная система будет безопасна. Еще по хорошему надо добавлять грозозащиту к этой системе, а именно УЗИП.
И так определившись с типом заземления, встал второй вопрос, а как же его реализовать непосредственно в земле? В начале я хотел купить штырьевой комплект заземления, вроде как легкий монтаж, и все так красиво выходит на видео. Но от данного варианта я отказался, так как если что то пойдет не так, то забитые штыри не вытащить, и нужен хороший перфоратор под sds-max для установки такого комплекта.
Начал смотреть варианты более классические из уголков, труб, армтуры… К слову арматурой заземление делать нельзя) в итоге пришел к тому что самое оптимальное делать заземление из уголков.
И так для заземления мне понадобилось:
Уголок 50*50*5 взял 6 метров
Полоса 40*4 взял 12 метров ( так как продают только кусками по 6 метров)
Провод Пугв 1*10 и наконечник к этому проводу.
Наконечник под болт для провода 1*10 ( можно взять под 16 квадратов, дополнив наконечник жилами)
Хорошая кувалда на 8кг для забивания уголков в землю
Сварочный аппарат
Пресс для обжима наконечников (в моем случае квт пгр-70), либо тиски.

Далее само исполнение заземления, его можно делать треугольником, можно линией. Я выбрал для себя линией. И теперь САМОЕ ВАЖНОЕ, растояние между забитыми электродами в землю должно быть в 2 раза больше длинны электродов ( например электроды 1.5 метра, растояние между электродами 3 метра, электрод 2, 5 метра расстояяние между электродами 5 метров, ну итд), все соединения должны быть сварные. Обязательно с места сварки убрать шлак, если сварка была электродная, и покрасить только места сварки. Так как сильно высоких требований по сопротивлению заземления у меня не было (нужно было только что бы отрабатывало узо), и нет задачи ставить и проводить газ в дом, я решил сэкономить и сделать глубину электродов 1.5 метра, а расстояние между ними 3 метра. и всего у меня сделано 3 электрода, как на этой картинке. Но чисто для себя хочу вызвать электрика, для замера сопротивления заземления, что бы посмотреть какие цифры получились в данном исполнении.

По итогу после установки заземления стало отрабатывать узо, проверял током утечки 30ма в розетках, специальным тестером (до этого на этот тестер не срабатывали). Самое главное для чего делал заземление, так это потому что сделано автономное водоснабжение из колодца, и стоят бойлеры (водонагреватели), и принимая душ всегда было волнение а вдруг насос в колодце пробьет, или тэн в бойлере… Теперь в данном случае отработает узо и заземление. Теперь остается вопрос с установкой УЗИП.

Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 3)

В этой части я расскажу о современных способах строительства заземлителей, которые обладают достоинствами традиционных способов строительства и лишены их недостатков.

Д. Основные способы строительства

Д1. Модульное заземление (для обычных грунтов)

Д1.1. Особенности решения

Д1.1.1. Универсальность и простота применения
Д1.1.2. Долгий срок службы
Д1.1.3. Зависимость уменьшения сопротивления заземления от увеличения глубины электрода
Д1.1.4. Суперкомпактность
Д1.1.5. Никакой сварки

Д1.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Д1.3. Монтаж
Д1.4. Достоинства и недостатки

Д2. Электролитическое заземление (для вечномёрзлых или каменистых грунтов)

Д2.1. Особенности решения

Д2.1.1. Простота применения в вечномёрзлых или каменистых грунтах
Д2.1.2. Компактность
Д2.1.3. Образование талика
Д2.1.4. Никакой сварки

Д2.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Д2.3. Монтаж
Д2.4. Достоинства и недостатки

Д. Основные способы строительства

Напомню о достоинствах и недостатках традиционных способов строительства заземлителей, описанных в прошлой части:

• простота
• дешевизна материалов и монтажа
• доступность материалов и монтажа

• высокая стоимость доставки материала на объект
• необходимость применения большого объема грубой силы
• необходима сварка
• большая площадь, занимаемая заземлителем
• небольшой срок службы электродов в 5-15 лет
• неудобный монтаж

• высокая эффективность
• компактность
• сезонная НЕзависимость качества заземления

• высокая стоимость буровых работ
• необходима сварка
• небольшой срок службы электродов в 5-15 лет

Остановился я на общих словах:

В конце двадцатого века было разработано решение, которое обладает достоинствами обоих описанных выше способов, не имея присущих им недостатков.

Кроме того, сильное влияние засоления грунта на снижение сопротивления заземления (п. Г1.5.) настолько привлекло внимание инженеров, что было найдено “лекарство” от недостатков этого метода — вымывания соли из грунта и коррозии электродов. Оно породило очень интересный способ строительства заземлителя, применимый даже там, где пасуют простые металлические электроды — в вечномёрзлых, а также каменистых грунтах.

Д1. Модульное заземление (для обычных грунтов)

Идеальным сочетанием вышеописанных свойств способов строительства был бы какой-то способ, имеющий такой набор:

• простота
• дешевизна материалов и монтажа
• доступность материалов и монтажа
• высокая эффективность
• компактность
• сезонная НЕзависимость качества заземления

• нет

• сократить длину (глубину) монтируемых заземляющих электродов для удобства их ручного монтажа (чтобы не забивать эти электроды со стремянки)
• оставить большую длину (глубину) заземляющих электродов
• убрать буровую установку
• убрать кувалду
• убрать сварку
• увеличить срок службы электродов без увеличения размеров до… ну пусть будет 100 лет 🙂
• сохранить адекватную стоимость материалов.

При таком способе строительства заземляющий электрод необходимой длины (глубины) представляет собой сборную конструкцию из нескольких коротких (1,5 метра) стальных штырей-модулей, имеющих небольшие поперечные размеры (диаметр менее 20 мм) с цинковым или медным покрытием, которые соединяются последовательно друг за другом. Для заглубления используется обычный бытовой электрический отбойный молоток с достаточной энергией удара.

Как и в случае “обсадной трубы” (п. Г2) — большая площадь контакта заземлителя с грунтом достигается большой длиной (глубиной) электрода. За счет достижения глубинных слоев грунта, в большинстве случаев имеющих меньшее удельное электрические сопротивление, такой способ имеет большую эффективность (меньшее сопротивление заземления).

Соединение штырей между собой может производится несколькими способами:

«глухое отверстие + шип». На одной стороне штыря имеется глухое отверстие глубиной 50-70 мм, а на другой стороне — шип длиной 50-70 мм, имеющий диаметр чуть больше паза. При монтаже шип запрессовывается в отверстие.

Такая глубина является компромиссом между максимальной энергией удара отбойного молотка, силой трения между монтируемым электродом и грунтом, механической прочностью муфты (её стоимостью). Без увеличения энергии удара невозможно еще большее заглубление электрода из-за силы трения. При увеличении энергии удара необходимо увеличивать прочность муфты, что вызывает увеличение её стоимости.

Д1.1. Особенности решения. Антикоррозионные свойства.

Д1.1.1. Универсальность и простота применения

Это решение можно назвать “конструктором”, т.к. из унифицированных элементов собирается любая необходимая конструкция. Например, глубинный электрод на 30 метров.
Все детали имеют промышленное производство, что убирает необходимость что-то “допиливать” на объекте. При этом они имеют одинаковое качество и одинаковые свойства, что играет роль при проведении большого объёма монтажных работ на множестве однотипных объектах, а также положительно влияет на предсказуемость результатов.

Обращение со штырями облегчено, т.к. они имеют длину всего 1,5 метра и вес не более 3-х килограмм. Это позволяет перевозить их в небольшом легковом автомобиле.

Д1.1.2. Долгий срок службы

Покрытие стального штыря слоем цинка или меди увеличивает его срок службы до нескольких раз (относительно срока службы штыря таких же размеров без покрытия).

Способы защиты стали от коррозии у покрытий сильно различаются из-за разного участия этих металлов в электрохимических реакциях, оказывающих наиболее разрушительное влияние на штырь. Из-за разности этих реакций, разности производства, разности стоимости производства — ведутся постоянные споры, какое покрытие всё-таки лучше.

В паре “цинк-железо” цинк является восстановителем/ донором (wiki). Окисляется/ корродирует прежде всего именно цинк, защищая, таким образом, железо.

Когда вся его масса проучаствует в реакции (окислится) — начнет корродировать сталь.

• отсутствие необходимости механической защиты покрытия при монтаже. Повреждение целостности покрытия не приводит к последствиям, т.к. цинк всё равно защищает железо, находясь рядом.
• дешевое, налаженное и широко распространенное производство оцинкованных изделий со стандартной для этого материала толщиной покрытия от 5 до 30 мкм (“горячее” и “холодное” цинкование)
• антикоррозийная защита не только штырей, но и всех металлоконструкций в зоне действия. Однако эти металлоконструкции чаще всего не нуждаются в такой защите.

• сравнительно небольшое увеличение срока службы штыря из-за малой толщины покрытия — до 15-25 лет.
• Толстый слой цинкового покрытия имеет высокую стоимость. Кроме того, очень редко встречается производство, имеющее техническую возможность для этого.
• сокращение срока службы штырей в присутствии большого количества металлоконструкций, расположенных рядом с ними

В паре “медь-железо” медь является окислителем, а железо — восстановителем/ донором (wiki). Окисляется/ корродирует прежде всего железо, защищая таким образом медь.

Странно… нам необходимо противоположное действие. Но тут кроется особенность электрохимической реакции: она возможна только в присутствии электролита/ воды. Если железо изолировать от него, то реакция останавливается.

Поэтому медное покрытие должно быть толстым и однородным для того, чтобы не допустить его глубокого повреждения при монтаже и таким образом не допустить попадания электролита/ воды к железу.

При этом положительно сказывается мягкость/ пластичность чистой меди: она сильно уменьшает силу трения при сцарапывании, что не позволяет острому элементу в грунте (например, камню) полностью процарапать покрытие по глубине — до стального сердечника. Камень просто скользит по поверхности, снимая небольшой наружный слой. Такое поведение меди можно сравнить с мылом, используемым для снятия застрявшего на пальце кольца.

• очень большой срок службы омеднённого штыря — до 100 лет (при соблюдении целостности покрытия)

• необходимость создания покрытия большой толщины (от 200 мкм) для его защиты от глубокого повреждения при монтаже. Такое покрытие дороже более тонкого.
• дорогостоящее и редкое производство омеднённых изделий с большой толщиной покрытия

Моё субъективное мнение
Раз уж добавляем покрытие для защиты от коррозии, то оно должно обеспечивать наиболее долгий срок службы при одинаковой стоимости производства (в сравнении с другими вариантами).
В этой плоскости я считаю, что лучшим выбором являются омеднённые штыри при условии безоговорочного качества покрытия, выраженного в:
— толщине не менее 200 мкм
— высокой адгезии (wiki) обеспечивающей сохранение защитного слоя при изгибе штыря (иногда встречается при монтаже)
Причём омеднённые штыри гораздо выгоднее оцинкованных из-за высоких цен на изготовление последних при стремлении достигнуть сопоставимый срок службы.

Испытания, проведённые одной из лабораторий экспериментально показали, что срок службы омеднённого штыря с покрытием толщиной 250 мкм в агрессивном грунте (кислом или щелочном) составляет не менее 30 лет, а в обычном суглинке достигнет 100 лет.

Также известно испытание, проведённое с 1910 по 1955 год Национальным Институтом Стандартов и Технологий США (The National Institute of Standards and Technology (NIST)). Было реализовано обширное исследование подземной коррозии, во время которого 36 500 образцов, представляющих 333 разновидности покрытий из черных и цветных металлов и защитных материалов, подвергались испытанию в 128 местах по всей территории Соединенных Штатов.
Одним из результатов этого исследования стал факт, что штырь заземления, покрытый 254 мкм меди, сохраняет свои технические характеристики в течение более 40 лет в большинстве типов почвы. А стержневые электроды, покрытые 99,06 мкм цинка, в этих же грунтах могут сохранять свои качества лишь в течение 10-15 лет.

Underground corrosion (United States. National Bureau of Standards. Circular 579)
Автор: Melvin Romanoff; Издатель: U.S. Govt. Print. Off., 1957)

Отдельно хочу отметить использование в качестве материала штырей нержавеющей стали . Этот материал имеет замечательные антикоррозионные свойства в сочетании с отличными механическими характеристиками , облегчающими производство деталей. Его единственный, но перечеркивающий достоинства недостаток — высокая стоимость .

Д1.1.3. Зависимость уменьшения сопротивления заземления от увеличения глубины электрода

Т.к. данное решение имеет все свойства глубинного заземлителя напомню его особенность (из п. Г2.1).

При увеличении глубины электрода необходимо учитывать, что в однородном грунте сопротивление заземления снижается не пропорционально этому увеличению (больше глубина -> меньше уменьшение сопротивления).

Поэтому при отсутствии на глубине слоев грунта с более низким удельным электрическим сопротивлением стоит рассмотреть вопрос увеличения количества электродов, а не увеличения глубины одиночного электрода. На решение этого вопроса будут влиять и стоимость монтажа дополнительных электродов, и доступность площади для их размещения.

На практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности.

Д1.1.4. Суперкомпактность

Небольшая длина штырей и использование небольшого по величине электроинструмента позволяет монтировать глубинные заземлители там, где раньше это было в принципе невозможно: на объектах при самой стеснённой внутриквартальной застройке и даже в подвалах зданий. При проведении работ вне здания для заглубления электрода достаточно “пятачка” земли диаметром 20 см.

Такая компактность особенно актуальна в свете необходимости получения большого количества документов на вскрытие покрытия, проведения работ и последующего облагораживания территории.

Д1.1.5. Никакой сварки

Все элементы конструкции надежно сопрягаются без электро или газосварки. Используются либо неразъёмные, либо резьбовые соединения. Для присоединения к смонтированному электроду заземляющего проводника используется специальный болтовой зажим из латуни или нержавеющей стали.

Д1.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления

Расчёт почти полностью повторяет расчёт одиночного электрода из п. Г2.2. за исключением поперечных размеров — у модульного заземления диаметр электрода не превышает 20 мм.

На примере тридцатиметрового составного электрода из омеднённых штырей диаметром 14 мм, смонтированного в канаве глубиной 0,5 метров. Грунт, в котором будет монтироваться этот электрод, будет для упрощения расчёта однородным суглинком, обычным для России, с удельным электрическим сопротивлением 100 Ом*м.

Расчёт проводится в 1 этап.

Сопротивление заземления одиночного вертикального заземляющего электрода вычисляется по формуле:

R1 составит 4,7 Ом (при p = 100 Ом*м, L = 30 м, d = 0.014 м (14 мм), T = 15.5 м (T — расстояние от верхнего уровня грунта до середины заглубленного электрода)).

Этот результат хуже, чем у электрода, имеющего диаметр 100 мм, но замечу — уменьшение диаметра электрода в 7 раз (700%) вызвало увеличение сопротивления заземления всего на 27%.

Д1.3. Монтаж

Монтаж модульного заземления очень лёгкий и доступен даже девушке.
Штыри забиваются в грунт друг за другом отбойным молотком постепенно увеличивая глубину заземляющего электрода. Отбойный молоток размещается над штырём.
Задачи монтажника: ровно держать молоток над штырём (не “на весу”, т.е. молоток своим весом давит не на руки, а на монтируемый штырь) и наращивать электрод — устанавливать следующий штырь над уже заглубленным.

Если монтаж выполняется вне здания то, монтаж модульного заземления/ заземлителя производится в канаве небольшой длины и глубиной 0.5 метра в которую также укладывается заземляющий проводник (медный провод или традиционная стальная полоса), идущий до объекта (электрощита).

Если монтаж выполняется внутри здания (в подвале), то монтаж заземлителя производится на уровне пола. Далее медным проводом полученный заземлитель подключается к щиту.

И при использовании стальной полосы и при использовании медного провода для их соединения со штырём в основном используется болтовой зажим из латуни или нержавеющей стали.

Иногда можно встретить способ соединения с помощью экзотермической сварки (смесь горючего материала с медной пылью заливает место контакта проводника и штыря, сваривая их между собой). Но это экзотика.

Подробнее о монтаже резьбовых штырей можно познакомиться на YouTube (ссылка).

UPD: Отбойный молоток можно взять в аренду на сутки (от 500-700 рублей) или купить почти в любом магазине электроинструмента (от 9-10 т.руб.).

Д1.4. Достоинства и недостатки

• простота и лёгкость монтажа. Все операции производит без серьёзного физического труда один человек без особой подготовки.
• высокая эффективность заземлителя, обеспечивающая низкое сопротивление заземления
• суперкомпактность, позволяющая монтировать заземлитель на очень маленькой площадке или в подвалах
• большой срок службы заземляющего электрода (до 100 лет в суглинке)
• сезонная НЕзависимость качества заземления. Зимой из-за промерзания грунта сопротивление такого заземлителя почти не изменяется из-за нахождения в зоне промерзающего грунта не более 5-10% длины электрода.
• не нужна сварка. Элементы конструкции надежно сопрягаются без неё.

• невозможность монтажа электрода в каменистом грунте. Гвоздь не забить в камень.
  Штырь за счёт высокой механической прочности конструкции может отодвинуть небольшой камень, встреченный на своём пути. Может, изогнувшись в сторону от контакта по касательной с большим камнем, продолжить заглубление не по вертикальной оси. Но попав в достаточно большой камень без возможности отклониться — он встанет.
• сравнительно высокая цена омеднённых штырей (около 380 рублей за метр) и дополнительной комплектации к ним. Цена много ниже стоимости буровых работ, но она однозначно выше цен на чёрный металлопрокат, используемый при строительства традиционного многоэлектродного заземлителя.
  Однако объективнее сравнивать не “голую” стоимость материалов, а стоимость всех затрат при строительстве заземлителя. Часто оказывается, что суммарные затраты сопоставимы или даже ниже именно у модульного заземления (например, за счёт банальной экономии на доставке материалов на объект).

Д2. Электролитическое заземление (для вечномёрзлых или каменистых грунтов)

Д2.1. Особенности решения

Д2.1.1. Простота применения в вечномёрзлых или каменистых грунтах
Д2.1.2. Компактность
Д2.1.3. Образование талика
Д2.1.4. Никакой сварки

Д2.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления
Д2.3. Монтаж
Д2.4. Достоинства и недостатки

Напомню об отмеченном в п. Г1.5. методе иногда применяемом для существенного уменьшения сопротивления заземления .

Засоление грунта в месте размещения электродов путем добавления в него большого объема поваренной соли NaCl. При её растворении в грунте (выщелачивании (wiki)) резко повышается концентрация ионов, участвующих в переносе заряда, а следовательно снижается его (грунта) электрическое сопротивление.

• за счет вымывания соли из грунта (дожди, весеннее таяние снега), концентрация ионов падает до естественного уровня за 2-3 года
• соли вызывают сильную коррозию стали, разрушая электроды и заземляющий проводник за 3-5 лет. Эти недостатки грозят восстановлением заземлителя практически “с нуля”.

• постоянное поддержание концентрации ионов в грунте. Иными словами, их пополнение новыми порциями.
• использование в конструкции материалов, минимально подверженных воздействию соли, и менее агрессивных компонентов этих солей

Электрод такого типа представляет собой трубу небольшой длины (обычно 2-3 метра) из нержавеющей стали, имеющей почти по всей длине перфорацию. Внутри этой трубы находятся гранулы (не порошок) смеси солей.

Кроме привычного NaCl в смеси присутствуют еще 3 компонента. Состав якобы является секретом производителей, но мы то знаем, как это бывает 🙂

Промышленно выпускается два вида труб. В вертикальном исполнении и горизонтальном (в виде повёрнутой буквы “Г” — вот так “I___”.
Такой электрод помещается в грунт: вертикального исполнения — в заранее сделанную скважину необходимой глубины (2,5 — 3,5 метра); горизонтального исполнения — в заранее выкопанную канаву глубиной 0,7 метра длиной 2,5 метра.

Влага из грунта впитывается солями в электроде и выходит в виде раствора (электролита) в этот же грунт, пропитывая его и вызывая уменьшение его удельного электрического сопротивления.
Из-за чего, уменьшается сопротивление заземления электрода (трубы), размещенной в этом грунте.

Т.к. смесь солей находится в гранулах и в её составе присутствует специальная добавка, она не растворяется всем объемом в весеннее время, когда грунт пропитан водой. Таким образом достигается длительный и равномерный выход электролита из электрода, постепенно увеличивающий (а не просто сохраняющий) концентрацию ионов в окружающем грунте. Обычно заводской “заправки” электрода хватает на 15 лет, после чего возможна неоднократная “дозаправка”.

Применение в качестве материала трубы из нержавеющей стали и использование менее агрессивной, чем NaCl смеси солей, обеспечивают срок службы “оболочки” такого электрода не менее 50 лет.

Д2.1. Особенности решения

Д2.1.1. Простота применения в вечномёрзлых или каменистых грунтах

Конструкция электрода электролитического заземления позволяет использовать его в “проблемных” грунтах.

Вечномёрзлые грунты постоянно (круглогодично в течении сотен лет) находятся в замерзшем состоянии. Встречаются на Севере нашей страны. Глубина промерзания такого грунта достигает 2-х километров (в районе Якутска). Начинается вечная мерзлота с 1-2 метров от уровня земли, т.е. с той глубины, которую не может прогреть солнце в летний период.
Вечномёрзлый грунт очень сложен для строительства заземлителей: он имеет очень высокое электрическое сопротивление (в 100-300 раз больше суглинка) и обладает свойством “выталкивать” из себя металлические электроды из-за эффекта расширения воды при замерзании. Это происходит после летнего оттаивания грунта (перехода грунтовой влаги в жидкое состояние) под этими электродами.

Каменистый грунт, содержащий большое количество камней размером от кулака до метровых валунов, не менее сложен для строительства заземлителей тем, что в него трудно погрузить электроды обычным способом — мешают камни.

Для установки электрода такого типа в горизонтальном исполнении необходима только канава небольшой глубины (0,7 метра), которую сравнительно легко вырыть в обоих типах грунта. Размещение электрода в верхнем слое грунта над вечной мерзлотой избавляет от эффекта “выталкивания”.

Небольшое заглубление электрода делает возможным и ограниченное применение его в скальниках — если над каменным монолитом есть хотя бы метровый слой рассыпчатого (для “пропитывания” электролитом) грунта.

Д2.1.2. Компактность

Электрод электролитического заземления до 12 раз эффективнее обычного стального электрода такого же размера. Это значит в 12 раз уменьшается необходимое количество элементов заземлителя, а значит значительно уменьшается площадь, занимаемая ими.
При этом, очень ослабевает зависимость сопротивления заземления от сезона из-за уменьшения температуры замерзания воды при увеличении в ней концентрации солей до -5 градусов (температура обычного грунта под снежной шапкой). Это убирает необходимость использования дополнительных заземляющих электродов для компенсации роста сопротивления зимой.

Д2.1.3. Образование талика

У свойства электрода уменьшать температуру замерзания грунта есть и негативный момент. Около электрода образуется зона талика (wiki), могущая представлять опасность для фундамента рядом стоящего здания или дорожного покрытия. Зона талика на поверхности грунта представляет собой овал размером около 3х6 метров. Поэтому в ходе проектных работ необходимо учесть это и отдалить электроды от объектов, могущих быть повреждёнными.

Д2.1.4. Никакой сварки

Для присоединения к смонтированному электроду заземляющего проводника используется специальный болтовой зажим из латуни или нержавеющей стали.

Д2.2. Расчёт получаемого сопротивления заземления

Приведу пример расчёта сопротивления заземления электрода горизонтального исполнения, т.к. это наиболее распространённый на практике вариант, имеющего длину горизонтальной части 2,4 метра и её диаметр 65 мм. Грунт, как обычно, будет однородным суглинком с удельным электрическим сопротивлением 100 Ом*м.

Сопротивление заземления одиночного горизонтального заземляющего электрода вычисляется по формуле:

В случае электрода электролитического заземления к формуле добавляется коэффициент, описывающий концентрацию электролита в грунте около этого электрода:

Коэффициент варьируется от 0,5 до 0,05. Постепенно он уменьшается, т.к. электролит проникает в грунт на бОльший объем, при это повышая свою концентрацию. В обычном грунте он составляет 0,125 через 1-2 месяца выщелачивания солей. Процесс можно ускорить добавлением воды в электрод на заключительной стадии монтажа.

R1 составит 4,14 Ом (при С = 0,125, р = 100 Ом*м, L = 2.4 м, d = 0.065 м (65 мм), T = 0.6 м (Т — расстояние от верхнего уровня грунта до середины заглублённого электрода)).

Отличный результат для одиночного заземлителя размером всего в 2,4 метра!
Но, как всегда, расплата за результат в цене такого электрода… О чём ниже в п. Д2.4. (недостатки).

Д2.3. Монтаж

Монтаж электрода электролитического заземления горизонтального исполнения самый простой из всех встреченных мной способов. По сути это банальное закапывание электрода на небольшую глубину.
Роется канава глубиной 0,7 метра и длиной 2,5 метра. На дно опускается электрод. Используя болтовой зажим, подключается заземляющий проводник. Канава закапывается.

Дополнительно можно залить в горловину электрода литров 5 воды для ускорения процесса выщелачивания.

Д2.4. Достоинства и недостатки

• простота и лёгкость монтажа
• очень высокая эффективность заземлителя, обеспечивающая низкое сопротивление заземления
• компактность, позволяющая монтировать заземлитель на небольшой площадке.
  Однако, с учётом негативной особенности, описанной в п. Д2.1.3.
• большой срок службы заземляющего электрода (не менее 50 лет) при его “дозаправке” смесью солей.
  Решение изначально создавалось с таким свойством.
• очень слабая сезонная зависимость качества заземления
• не нужна сварка. Элементы конструкции надежно сопрягаются без неё.

• высокая цена электрода (40-60 тысяч рублей за электрод), которая ограничивает широкое использование.
  Рекомендуется применение электролитического заземления в вечномёрзлых или каменистых грунтах, в которых обычные способы строительства не позволяют добиться необходимого результата или ещё дороже.
• необходимость отдаления от фундаментов зданий и дорог

На этом всё. Спасибо за внимание! Извините за большой объём информации.

Вопросы можно задать в комментариях или напрямую по моим координатам, указанным в профиле. Я всегда рад помочь в меру своих возможностей и знаний всем интересующимся.
Не стесняйтесь 🙂 Помните: нет глупых вопросов — есть глупые ответы.

PS Мои знания в области защитных устройств и электросетей весьма скудны и поверхностны. Пожалуйста, имейте это в виду.

Алексей Рожанков, специалист технического центра «ZANDZ.ru»

• Публикации на сайте «Заземление и молниезащита на ZANDZ.ru»
• Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), часть 1.7 в редакции седьмого издания (гуглить)
• Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87 (гуглить)
• Технический циркуляр 11/2006 ассоциации «Росэлектромонтаж» (гуглить)
• ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96)
  Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
• Underground corrosion (United States. National Bureau of Standards. Circular 579)
  Автор: Melvin Romanoff; Издатель: U.S. Govt. Print. Off., 1957)
• Собственный опыт и знания