Назначение обеспечить низкое сопротивление заземления, соединение контура, шины и оборудования медным или оцинкованным проводником.
Содержание страницы
Функции заземляющего провода в электроустановках
Назначение заземляющего провода обеспечить безопасный отвод токов повреждения и утечки к заземляющему контуру. При замыкании фаза на корпус через нулевой проводник и заземляющий проводник формируется путь с минимальным сопротивлением проводника, обеспечивающий срабатывание защитных устройств и снижение риска поражения. Задача поддержание контакта между оборудованием, шиной заземления и контуром при любых эксплуатационных режимах, включая ток короткого замыкания и грозовые импульсы. Конструкционные требования включают коррозионная стойкость, надежность соединение проводов, допустимое сечение кабеля для расчётных токов, механическая прочность при монтаже и стойкость изоляция кабеля в агрессивной среде.
Нормативная база и требования
ПУЭ и ГОСТ на кабели определяют маркировку, сечение, материалы и методы испытаний для кабеля заземления в электроустановках.
ПУЭ требования и ГОСТ на кабели
Требования ПУЭ регламентируют использование кабелей и проводников для защитного заземления и зануления. Для заземляющих проводников указываются минимальные сечения, материал жил и способы прокладки. ГОСТ на кабели определяет конструкцию жил, изоляцию кабеля, маркировку и испытания на коррозионную стойкость и прочность изоляции. В нормах отмечено применение медных жил в цепях защитного заземления при повышенных требованиях к сопротивлению проводника. Для алюминиевых жил вводится корректировка сечения с учётом большего удельного сопротивления. Показаны методы проверки ー измерение сопротивления и испытательные напряжения. Требования к болтовым соединениям и опрессовке жил включены в разделы по монтажу заземления. Допускается использование многожильных гибких проводов при необходимости в виброустойчивых монтаже и в местах частых перемещений кабеля. В документации на оборудование приводятся ссылки на конкретные ГОСТы и пункты ПУЭ, обязательные к применению при проектировании и приёмке работ.
Классификация проводников для заземления
Классификация проводится по материалу, сечению и конструкции медные, алюминиевые, оцинкованные и композитные проводники для различных условий.
Медный проводник и оцинкованный провод преимущества и ограничения
Медный проводник характеризуется низким удельным сопротивлением и высокой коррозионной стойкостью в нейтральных и агрессивных средах при соблюдении условий монтажа. Применение медных жил обеспечивает уменьшение сечения при заданном токе короткого замыкания и снижение потерь в заземляющем контуре. Оцинкованный провод обладает повышенной механической стойкостью и экономической выгодой при протяжённых трассах, но сохраняется повышенная склонность к контактной оксидной плёнке. При использовании оцинкованного провода требуется контроль сопротивления соединений и регулярный мониторинг коррозии. Контактные соединения с медным оборудованием требуют предотвращения гальванической коррозии через применение переходных стыков из совместимых материалов или покрытия. В проектах заземления учитывать требования ПУЭ и ГОСТ на кабели для выбора материала и допустимых сечений, а также предусматривать защиту от механического повреждения и возможность опрессовки жил для многожильных проводников.
Материал жил медный, алюминиевый и композитный
Медь применяется для минимизации сопротивления проводника и повышения коррозионной стойкости, алюминий для снижения массы и цены, композит используется для сочетания механических и электрических свойств.
Сравнение проводников по сопротивлению проводника и коррозионной стойкости
Сопротивление проводника определяется удельным сопротивлением материала и температурой эксплуатации. Для меди удельное сопротивление составляет примерно 0,0175 Ом·мм²/м при 20°C, для алюминия 0,0282 Ом·мм²/м. Следовательно при одинаковом сечении алюминиевый проводник имеет более высокое сопротивление. При расчёте контура заземления учитывается влияние температуры и переходных сопротивлений в соединениях. Коррозионная стойкость определяется химическим составом и средой залегания. Медный проводник обеспечивает высокую стойкость в нейтральных грунтах, оцинкованный проводник показывает улучшенную стойкость в агрессивных средах за счёт цинкового покрытия, однако при продолжительном контакте с кислотными или щелочными растворами возможна деградация покрытия. Бронзовый провод применяется в специальных условиях благодаря повышенной коррозионной устойчивости, но обладает более высоким удельным сопротивлением и высокой стоимостью. Композитные провода используются для комбинирования механической прочности и электропроводности, при этом требования ПУЭ и ГОСТ на кабели остаются обязательными. При выборе учитывается сопротивление проводника, коррозионная стойкость, совместимость материалов при болтовых соединениях и требования к сроку службы.
Типы и марки кабелей для заземления
Применяются марки ВВГ и NG для заземления, выбираются многожильные медные и оцинкованные проводники с требуемым сечением по ПУЭ.
Марки кабелей ВВГ и NG применение в заземляющих цепях
Применение марок ВВГ и NG в заземляющих цепях определяется конструкцией жил и изоляции кабеля, тепловыми характеристиками и электрическими параметрами. ВВГ допускается использовать для внутренней прокладки при условии отсутствия агрессивной среды и при необходимости крепления внутри распределительного щита к шине заземления. NG применяется в кабельных линиях с повышенной пожаробезопасностью и при прокладке в лотках рядом с питающими жилами. Подбор марки выполняется на основе сечения кабеля, проверяемого по сопротивлению проводника при расчетном токе короткого замыкания, а также по коррозионной стойкости меди и деталей контакта. При монтаже требуются механическая защита хвостовки кабеля и опрессовка жил гильзой с последующей фиксацией клеммой заземления на шине. Проверка сопротивления заземления производится после завершения монтажа и при эксплуатации согласно ПУЭ требования и ГОСТ на кабели.
Сечение кабеля подбор по токам и условиям
Подбор сечения производится по току короткого замыкания, сопротивлению проводника, тепловому запасу и монтажным условиям; соблюдение ПУЭ.
Провод заземления 16 мм² и кабель заземления 25 мм² критерии выбора
Подбор проводника для заземления производится на основании допустимого тока короткого замыкания, требуемого сопротивления заземления и механических условий прокладки. Для распределительных щитов и бытовых контуров часто применяется провод заземления 16 мм² при длине до 10–15 м и при ограниченных токах КЗ. При увеличении длины или при необходимости выдержать повышенные токи КЗ применяется кабель заземления 25 мм². Оценка по ПУЭ производится по таблицам допустимых токов и условию ΔV при аварии. В грунтах с высокой коррозионной активностью предпочтение отводится медному или лужённому проводнику с антикоррозийной защитой. При многожильной конструкции требуеться выполнение опрессовки жил и применение гильз кабельных для клемм и болтовых соединений. Контроль сопротивления заземления проводится до ввода в эксплуатацию и периодически согласно регламенту. Расчёт сечения производится с учётом молниезащиты, привязки к трансформатору и распределительному щиту, требуемой защитной функции и сопротивления проводника.
Многожильный провод и гибкий провод заземления
Гибкий многожильный провод применяется для виброустойчивых соединений и удобства прокладки, опрессовка жил обязательна.
Гибкость, опрессовка жил и гильза кабельная
Гибкость многожильного провода заземления рассматривается как параметр, влияющий на прокладку в лотках, канализациях и на вводах в щит. Уровень гибкости определяется количеством жил, диаметром и конструкцией жилы мягкая многожильная конструкция допускается для изгибов малого радиуса. Опрессовка жил гильзой обеспечивает сниженное контактное сопротивление и механическую прочность соединения; технология опрессовки должна соответствовать параметрам гильзы, материалу жилы и флюсу. Пресс-клещи и матрицы подбираются по сечению кабеля и типу жилы. Контроль качества производится измерением сопротивления переходного контакта и проверкой на коррозионную стойкость. При использовании гибкого провода заземления предусмотреть защиту от механического повреждения и фиксацию креплением кабеля с шагом, соответствующим ПУЭ требованиям. Гильза кабельная изготавливается из меди или лужёной меди; при применении алюминиевого кабеля гильза должна быть анодирование или применяться алюминиевые гильзы, совместимые по металлу. Соединение гильзы с болтовым соединением допускается при использовании медных шайб и клемм с маркировкой для заземления; опрессовка предпочтительнее при частых вибрациях. При монтаже учитывается температурный режим эксплуатации и требования к изоляции кабеля в местах опрессовки.
Бронзовый провод и композитные решения
Бронзовый провод применяется для коррозионной стойкости, композитные жилы для механической прочности и сниженного удельного сопротивления.
Области применения и степень коррозионной стойкости
Применение заземляющих проводов должно соответствовать внешним условиям эксплуатации и требованиям ПУЭ. Для открытых наружных контуров и грунтовых электродов предпочтение отдается медным и бронзовым проводникам благодаря низкому сопротивлению проводника и высокой коррозионной стойкости. В агрессивной среде с хлоридными или серными примесями рекомендовано использовать композитные или оцинкованные материалы с дополнительной антикоррозионной защитой лужение или полимерное покрытие. В помещениях с нормальной влажностью допускается применение многожильных гибких кабелей с изоляцией, соответствующей ГОСТ на кабели. Для соединений к шине заземления и клемм применяются гильзы кабельные и опрессовка жил; болтовое соединение должно быть выполнено с антикоррозионной смазкой. В распределительных щитах и при заземлении трансформатора предпочтение отдается медному проводнику при требовании минимального сопротивления заземления. При проектировании контуров учитывается глубина заземления и коррозионные характеристики грунта; в соленых и органически загрязненных грунтах требуется химическая защита электродов и применение композитных стержней. Контроль за коррозионной стойкостью проводится путем периодических измерений сопротивления и визуального контроля соединений.
Изоляция кабеля и эксплуатационные требования
Изоляция кабеля должна обеспечивать защиту от влаги, химии и механики, соответствовать температурным режимам и снижать коррозионную нагрузку.
Изоляция кабеля в условиях повышенной влажности и химического воздействия
Выбор изоляции производится в зависимости от агрессивности среды и рабочего напряжения; полиэтиленовые оболочки применяються при высоком уровне влаги, сшитые полиэтиленовые композиции используются там, где требуется стойкость к температурным колебаниям и механическим нагрузкам. Требования ПУЭ и ГОСТ на кабели диктуют показатели диэлектрической прочности, водопоглощения и стойкости к химии. При прокладке в грунте применяются дополнительные защитные слои коррозионная защита и механическая броня, обеспечивающие сохранность медных и алюминиевых жил. Оценка совместимости изоляции с защитными составами, при необходимости, производится по реальным пробам в лабораторных условиях. Контроль герметичности и отсутствие трещин фиксируется до ввода в эксплуатацию.
Соединения и крепления проводов заземления
Клемма заземления и болтовое соединение применяются с гильзой кабельной, опрессовка жил обеспечивается инструментом, контроль сопротивления проводится.
Болтовое соединение, клемма заземления и технологии опрессовки
Болтовые соединения заземления применяются для стыковки медных и оцинкованных проводников с шиной заземления. Контактная поверхность должна быть очищена от оксидов и покрыта антикоррозийным составом. Применение медных гильз предусмотрено для многожильных жил с опрессовкой усилием, обеспечивающим механическую прочность и электрический контакт с низким сопротивлением проводника. Клеммы заземления подбираются по сечению кабеля и допускаемому току короткого замыкания. Монтаж производится с контролем момента затяжки и проверкой сопротивления заземления после сборки. Для алюминиевых и композитных проводников требуются специальные переходные соединения контакт стабилизируется за счет нанесения контактной пасты и использования разъемных зажимов с покрытием, устойчивым к коррозионной стойкости. Контроль качества опрессовки выполняется измерением контактного сопротивления и визуальным осмотром гильз кабельных хвостовок. Шины заземления крепятся через шайбы и проставки для уменьшения локальной коррозии. Допуск по ПУЭ и ГОСТ на кабели соблюдается при выборе материалов и технологий соединений.
Кабельная хвостовка, шина заземления и распределительный щит
Кабельная хвостовка выполняется меди или алюминия, подключение к шине заземления через клемму с болтовым соединением и опрессовкой жил.
Монтаж заземления в распределительном щите детали и допуски
Кабель заземления прокладывается отдельно от фазных жил с минимальным числом соединений. Шина заземления монтируется на изолированной плоскости с применением болтового соединения и клеммы заземления; отверстия сверлятся с допуском по диаметру ±0,5 мм для обеспечения плотного сопряжения. Использование гильз кабельных и опрессовка жил рекомендуется при многожильных проводах. Контролируемое сопротивление проводника обеспечивается через проверку контакта измерением. Крепление кабеля выполняется хомутами из коррозионно-стойкого материала; расстояние до шин и панелей выдерживается согласно ПУЭ требований. Участки с возможной коррозией изолируются, соединения герметизируються. Монтажные трассы проектируются с учетом длины кабельной хвостовки и возможных температурных расширений.
Контур заземления конструктив и глубина заземления
Контур состоит из вертикальных прутов и горизонтальных шин, глубина выбирается по грунту для достижения требуемого сопротивления заземления.
Заземляющий прут, заземляющая шина и формирование контура
Функция элемента контура обеспечение надежного отвода тока замыкания на землю и снижение потенциала ближайших металлических частей. Заземляющий прут применяется как вертикальный токопроводящий элемент с минимальным сопротивлением к грунту; материал сталь с защитным покрытием или медь. Заземляющая шина используется для распределения и объединения проводников, обеспечить свободный монтаж кабельной хвостовки, клемм и болтовых соединений. Формирование контура производится из нескольких вертикальных прутов, соединенных горизонтальной шиной по плану, с расчетным шагом и глубиной. В проект вносится расчет сопротивления контура с учетом удельного сопротивления грунта, требуемого по ПУЭ. Для повышения коррозионной стойкости допускается применение композитных проводников и оцинкованных изделий. Крепление кабеля и соединения проводников выполняются с применением гильз, опрессовки жил и сварных или болтовых стыков, обеспечивающих минимальное контактное сопротивление. Контур предусматривается с возможностью измерения сопротивления заземления и подключения распределительного щита через заземляющую шину.
Измерение и контроль сопротивления заземления
Измерение сопротивления заземления производится методом четырёхзондового контроля с указанием допустимых значений по ПУЭ и регистрацией протокола.
Методы измерения сопротивления и требования ПУЭ
Измерение сопротивления заземления выполняется специализированными методами, выбранными с учётом конфигурации контура и требований ПУЭ. Методы используються следующие ー метод трёх проводов в грунте с разбросом электродов для контуров вне зданий, метод заземляющих зондов для малых контуров и метод компенсации при наличия параллельных токопроводящих путей. При измерениях применяется измеритель сопротивления заземления с проверенной поверкой и калибровкой. Подключение выполняется к заземляющей шине или проводнику через болтовое соединение или клемму заземления. Разность потенциалов фиксируется при заданных испытательных токах, выдерживаются требования по расстоянию вспомогательных электродов от измеряемого контура. Результаты записываются в протокол с указанием температуры и влажности грунта. ПУЭ требует достижения установленных пределов сопротивления в зависимости от назначения заземления и предупреждения ошибок измерительной схемы при наличии сетевых заземлений.
Защита от поражения и молниезащита
Интеграция кабеля заземления с молниезащитой обеспечивает отвод тока удара к заземляющему контуру, снижая риск повреждений и поражения.
Интеграция кабеля заземления с молниезащитой и заземление трансформатора
Интеграция кабеля заземления с системой молниезащиты и заземлением трансформатора производится для снижения перенапряжений и обеспечения отвода токов ударов. Прокладка осуществляется с учетом привязки к заземляющему контуру и заземляющей шине, чтобы минимизировать петли и уменьшить сопротивление проводника. Для соединений применяются болтовые соединения с контролируемой контактной площадью либо опрессовка жил с использованием гильз кабельных. Допуск к применению обусловлен ПУЭ требованиями и ГОСТ на кабели. В цепях трансформатора рассчитывается сечение кабеля по току короткого замыкания, учитывается коррозионная стойкость материала и требуемая глубина заземления. Монтаж производится с креплением кабеля и маркировкой проводов, измерение сопротивления проводится до ввода в эксплуатацию.
Монтажные работы порядок и технология
Монтаж проводится по этапам ⎻ прокладка кабеля в траншее, защита гофрой, крепление к шине, опрессовка гильз, проверка сопротивления.
Монтаж заземления последовательность операций и крепление кабеля
Подготовка площадки и трассы производится с учетом доступа к распределительному щиту и контуру заземления. Прокладка кабеля должна выполняться по заранее размеченной линии, избегая пересечения с токопроводящими магистралями; расстояния выполняются по требованиям ПУЭ. Соединение с шиной заземления производится посредством болтового соединения или клеммы заземления с применением гильз кабельных и опрессовки жил. Крепление кабеля выполняется с шагом, обеспечивающим исключение механического натяжения и повреждения изоляции кабеля. При необходимости используются хомуты из коррозионно-стойкого материала и дополнительные изолирующие прокладки.
Подключение к заземляющему пруту или заземляющей шине производится через наружные наконечники и опрессованные соединения для обеспечения низкого сопротивления проводника. В стыках применяются болтовые контакты с контролируемым моментом затяжки и средствами антикоррозионной защиты. При прокладке в земле применяются кабельная хвостовка и защитные каналы, предусмотриваемые проектной документацией. Измерение сопротивления заземления выполняется после окончательной фиксации всех соединений и монтажа контура.
Эксплуатация и контроль заземления
Периодичность измерений установлена ПУЭ ー проверка сопротивления, целостности проводника, коррозии, надежности креплений и маркировки.
Периодичность измерений, мониторинг состояния и отказоустойчивость
Периодичность измерений сопротивления заземления устанавливается ПУЭ и региональными нормами ⎻ для промышленных объектов не реже одного раза в год, для жилых комплексов при вводе и после капитального ремонта. Мониторинг состояния кабеля заземления предусматривается с помощью контрольных шин и выделенных контрольных выводов на распределительном щите. Измерение производится методом «2-3 потенциальных точек» или методом амплитудного разделения частот для учета сопротивления контактов и почвы. Регистрируются значения сопротивления проводника, контактов и контура. При превышении нормативов выполняется локализация дефекта по сегментам кабельной трассы с применением трассоискателей и мегомметров. Отказоустойчивость обеспечивается резервированием шин, применением болтовых соединений с контролируемым моментом и опрессовкой жил с гильзами, применением коррозионностойких материалов для заземляющего проводника. Контроль крепления кабеля и состояния изоляции проводится визуально и инструментально при каждом плановом измерении. Регистрация результатов проводится в журнале учета с указанием даты, методики и прибора.
Практические рекомендации по выбору и применению
Выбор кабеля заземления производится по сечению, материалу жил и коррозионной стойкости ー соответствие ПУЭ и измерение сопротивления обязательны.
Соответствие требованиям электрической безопасности и практические допуски
Требуется обеспечение соответствия ПУЭ, ГОСТ на кабели и технической документации для защитного заземления. Контроль соответствия проводится путем проверки маркировки кабеля, подтверждения наличия сертификатов и протоколов испытаний на сопротивление проводника. Для кабельной трассы указывается допустимое сечение кабеля по расчету тока короткого замыкания и допустимая плотность тока материала жилы. Для заземляющего контура проектом задается минимальное сопротивление заземления, глубина заземления и состав Electrode. Крепление кабеля и клеммы заземления должны соответствовать требованиям коррозионной стойкости материалов, быть обеспечены опрессовкой жил или болтовым соединением с применением гильз кабельных. Контроль измерений производится периодически, методология измерения сопротивления согласуется с ПУЭ требованиями и нормативными документами.
FAQ Вопрос-Ответ
Частые вопросы по выбору кабеля для прокладки заземления сведены в короткие ответы. Требуется выбор проводника с допустимым сопротивлением и коррозионной стойкостью. Указания ПУЭ и ГОСТ на кабели применяются при подборе материалов и сечений. Для магистральных соединений предпочтение дается медному проводнику с однокомпонентной изоляцией в диапазоне рабочих температур, при ограничениях по весу используется кабель алюминиевый или композитный провод с требуемой механической прочностью. При прокладке в земле оценка глубины заземления проводится по параметрам грунта и по искробезопасности. Для гибких связей и хвостовок применяются многожильный провод и гибкий провод заземления с опрессовкой жил и гильзой кабельной, крепление выполняется болтовым соединением или клеммой заземления с заземляющей шиной в распределительном щите. Для ответвлений допускается использование провод заземления 16 мм², при больших токах короткого замыкания кабель заземления 25 мм². Контроль заземления производится измерением сопротивления заземления методами переходного контакта и петли тока, требования ПУЭ соблюдаются. Монтажные работы по формированию заземляющего контура и шины заземления выполняются с обеспечением коррозионной стойкости материалов и с учетом молниезащиты и заземления трансформатора.
Рекомендации
Рекомендуется применять заземляющий провод с материалом жил, соответствующим расчетам по сопротивлению проводника и коррозионной стойкости. При стационарных контурах использовать кабель медный сечением, согласованным с ПУЭ требованиями и расчетным током короткого замыкания. Для протяжённых трасс при сниженной массе допускается кабель алюминиевый при учёте увеличения сечения и контроля сопротивления. В местах с агрессивной средой и высокой влажностью выбирать изоляцию кабеля стойкую к химии и механике. Для гибких вводов применять многожильный провод с гибкой жилой и гильзой кабельной под опрессовку жил опрессовка жил должна выполняться с подбором подходящих гильз и усилий прессования. Для концевых подключений предусмотреть шину заземления и клемма заземления с болтовым соединением, выполненным через оцинкованный или медный элемент с защитой от коррозии. При монтаже заземления использовать кабельная хвостовка длиной, обеспечивающей натяжение без изгиба и фиксацию креплением кабеля. Для заземления трансформатора и распределительного щита предусмотреть отдельный провод заземления 16 мм² или кабель заземления 25 мм² по расчету и ПУЭ требованиям. Контроль заземления производить измерением сопротивления заземления после формирования контура и в период эксплуатации с фиксацией значений. Для молниезащиты интеграция заземляющего контура должна выполняться с учетом сопротивления и равномерного распределения потенциалов. Монтажные работы планироваться с документированием операций и проверкой опрессовки жил.
