Как сделать модульно-штыревое заземление

Особенности и монтаж модульно-штыревого заземления

Модульно-штыревое заземление — конструкция, обеспечивающая требуемые параметры по току растекания контура заземления, состоящая из металлических стержней (электродов), монтируемых вертикально в грунт, металлической полосы, монтируемой горизонтально, соединительных зажимов и муфт.

По конструктивным особенностям модульно-штыревая система — усовершенствованный вариант заземления классического вида, при изготовлении которого используется металлический уголок.

Конструктивные особенности

В отличие от контура заземления, при изготовлении которого в качестве вертикальных и горизонтальных электродов используется металлический профиль (уголок), в системе модульно-штыревого типа элементы конструкции изготавливаются из таких материалов:

вертикальные электроды — из стальных омедненных стержней длиной 1,5 метра;
горизонтальные электроды — стальная (медная) полоса или медный провод;
соединительные муфты — из омедненной стали, служат для соединения электродов;
соединительные зажимы — из латуни, служат для соединения вертикальных и горизонтальных электродов, подключения к заземляемым объектам.

На рынке подобных товаров модульно-штыревые системы заземления, выпускаемые в промышленных масштабах, дополнительно комплектуются такими составляющими:

наконечники, изготовленные из стали;
посадочная площадка из стали;
специальная паста.

Наконечники используются для облегчения монтажа электродов, для их крепления применяют резьбовое соединение. Посадочная площадка закрепляется на стержне при помощи резьбового соединения и служит для передачи усилий вибромолота на забиваемый вертикальный электрод.

Специальная паста нужна для обработки мест соединения электродов (соединительные муфты, наконечники) и мест стыковки вертикальных и горизонтальных электродов (соединительные муфты).

Обработка пастой позволяет защитить места контактов от коррозии, тем самым снизив сопротивление растеканию на этих участках системы заземления.

Пошаговая инструкция выполнения работ

Работы по выполнению работ по монтажу модульно-штыревого заземления можно разбить на несколько этапов: подготовительный, монтаж и завершающий.

Подготовительный этап

Приобретается комплект системы заземления, подготавливаются необходимые инструменты и приборы, выбирается место для установки системы заземления.

Монтаж контура заземления

Работы по монтажу контура заземления модульно-штыревого типа выполняются в определенной последовательности.

В месте, где предстоит выполнить монтаж, выполняется замер удельного сопротивления грунта. Для этого используют специальные приборы для комплексного испытания систем заземления, выпускаемые различными производителями.

После того как удельное сопротивление грунта определено, можно определить требуемое количество вертикальных электродов, используя формулу: n = R*Ψ/Rн, где:

n — количество электродов (стержней);
R — сопротивление растеканию одного вертикального электрода;
Rн — нормативное сопротивление грунта;
Ψ — коэффициент сезонности.

При выполнении расчета предварительно необходимо рассчитать и определить несколько показателей.

Сопротивление растеканию (R) одного вертикального электрода. Определяется по формуле: R = P/2*(1n(2L/d)+0,5ln(4T+L/4T–L)), где:

Р — удельное сопротивление грунта, Ом/м;
L — длина электрода;
d — диаметр электрода;
Т — расстояние от середины стержня до поверхности земли;
ln — линейный логарифм.

Нормативное сопротивление грунта (Rн), в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ), должно соответствовать для электроустановок напряжением до 1 кВ (при линейных напряжениях 660/380/220 В):

в непосредственной близости от нейтрали — 15/30/60 Ом соответственно;
с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей отходящих линий — 2/4/8 Ом соответственно.

Коэффициент сезонности, в соответствии с ПУЭ, определяется для различных климатических зон так:

Вид электрода Климатическая зона

II	III	IV
Вертикальный	1,8 – 2,0	1,5 – 1,8	1,4 – 1,6	1,2 – 1,4
Горизонтальный	4,5 – 7,0	3,5 – 4,5	2,0 – 2,5	1,5

Важно! Расчет можно выполнить, используя специальные компьютерные программы или воспользоваться онлайн-калькулятором расчета в сети Интернет.

Когда количество вертикальных электродов определено, принимается решение о форме их расположения на местности (в линию, треугольник, многоугольник).

Форма контура заземления зависит от количества заземлителей и места расположения конструкции от близрасположенных строений и инженерных коммуникаций.

Производится выемка грунта на глубину 0,5 — 0,7 метра в соответствии с выбранной конфигурацией контура заземления (роется траншея). Выполняется монтаж первого модульного штыря (вертикального электрода) собираемой конструкции.

Работы по сборке стержневого элемента конструкции выполняются в такой последовательности:

На нижний конец модуля наворачивается наконечник, используется специальная мастика.
На верхний конец модуля наворачивается посадочная площадка.
Модель устанавливается в размеченное место траншеи. при помощи электро- или пневмоотбойного молотка забивается на всю длину.
При необходимости установки еще одного модуля в конструкции отдельно взятого вертикального электрода используемый инструмент отсоединяется, выворачивается посадочная площадка, а на ее место наворачивается соединительная муфта, после чего устанавливается следующий модуль и осуществляется его погружение в грунт.
Когда первый заземлитель смонтирован, проводится промежуточное испытание — проверяется сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода. Полученное значение должно характеризовать, правильно ли были сделаны предварительные расчеты. Если значения не совпадают, нужно внести коррективы в конструкцию контура — добавить или уменьшить количество электродов.
Выполнить монтаж требуемого количества вертикальных элементов конструкции.
В траншею укладываются горизонтальные электроды (заземлители), которые посредством соединительных зажимов и с использованием специальной пасты крепятся к вертикальным заземлителям.
Траншея засыпается грунтом с послойной трамбовкой последнего.

Завершающий этап

На завершающем этапе производства работ производится контрольное измерение смонтированного контура заземления и осуществляется проверка полученных значений на соответствие требованиям ПУЭ.

После выполняется подключение смонтированной конструкции к заземляемым элементам (система грозозащиты, электрическое оборудование и сети, инженерные коммуникации, подлежащие заземлению).

Преимущества и недостатки системы

К достоинствам модульно-штыревой системы относятся:

Простота выполнения монтажных работ.
Использование вертикальных электродов большой длины позволяет смонтировать систему на ограниченной площади пространства при соблюдении требуемых параметров тока растекания.
На выполнение работ требуется минимальное количество трудозатрат, что определяет численность бригады монтажников (1 – 2 человека).
Отсутствует необходимость использования сварочного оборудования.
Использование ручного механизированного инструмента (электро- или пневмоотбойного молотка) значительно снижает трудозатраты и время выполнения работ.
Использование омедненных стержней и соединительных элементов, при изготовлении которых используют металлы, стойкие к коррозии, значительно увеличивает сроки эксплуатации системы.
Элементы системы производятся на промышленной основе и реализуются комплектно, что обеспечивает качество используемых элементов и возможность быстрого монтажа.

Основной недостаток — высокая стоимость, обусловленная качеством материалов и наличием конструктивных элементов (наконечники, муфты, зажимы), изготовление которых требует специальных видов обработки.

При устройстве системы заземления все результаты измерений оформляются соответствующими протоколами, сами измерения должна проводить электроизмерительная лаборатория, зарегистрированная в установленном законом порядке, а на контур заземления оформляется Паспорт заземляющего устройства.

Модульно-штыревое заземление — разбираемся внимательно

Модульно-штыревое заземление обеспечивает минимальное сопротивление грунта распространению в нем электрического тока. Такой способ заземления находит широкое применение в промышленных, административных зданиях, частных домах. Расскажем, как сделать его своими руками, какие правила нужно знать при работе с устройством.

Конструктивные особенности

вертикальные электроды — из стальных омедненных стержней длиной 1,5 метра;
горизонтальные электроды — стальная (медная) полоса или медный провод;
соединительные муфты — из омедненной стали, служат для соединения электродов;
соединительные зажимы — из латуни, служат для соединения вертикальных и горизонтальных электродов, подключения к заземляемым объектам.

наконечники, изготовленные из стали;
посадочная площадка из стали;
специальная паста.

Что включает в себя система?

Система продается комплектом, но при необходимости, можно приобрести его компоненты отдельно.

В комплект включены:

Посадочная площадка 5/8”-11 UNC

Для обслуживания системы требуется устройство ревизионного люка.

3. Зажим, удерживающий стержень в вертикальном положении.

4. Соединительная муфта.

5. Заземляющий стержень.

5. Металлический наконечник.

Конструкция модульно-штыревого заземления

Плюсы и минусы модульных систем

Как и любая другая система, модульно штыревое заземление обладает собственными преимуществами и недостатками.

По сравнению со стандартными конструкциями, это более прогрессивный и эффективный вариант:

Система располагается на небольшой площади.
Монтаж простой и сравнительно легкий, не требующий значительных трудозатрат.
Сварочные работы не требуются благодаря качественной системе креплений.
Все элементы обладают высокими антикоррозийными свойствами и практически не подвержены агрессивному воздействию внешней среды.
Конструкции изготавливаются в заводских условиях с заранее известными параметрами, что существенно облегчает проведение расчетов.

Единственным серьезным недостатком таких систем является их высокая стоимость. Однако в дальнейшем эти расходы полностью перекрываются за счет продолжительного срока эксплуатации модульного заземления.

Монтаж системы своими руками

Монтаж можно выполнить с привлечением специалистов или собственными силами. Для выполнения работ потребуются:

отбойный молоток или перфоратор, значительно упрощающий установку устройства;
измеритель сопротивления.

Этапы установки системы:

Рассчитываем необходимую глубину залегания, определяемся с требуемым количеством стержней и величиной их погружения в грунт.
Отступив на 1,5 м от стены здания, роем яму шириной, длиной и глубиной по 20 см, отступив на полтора метра от стены.
Вблизи места проведения монтажных работ устанавливаем измеритель сопротивления, на расстоянии 10 и 25 метров от него забиваем в грунт измерительные электроды, подключаем прибор.

Совет №1. Если нет возможности измерить сопротивление после установки каждого штыря, можно заглубить систему на более низкий уровень от 15 до 30 метров, и вызвать представителей лаборатории, которые произведут все необходимые замеры и оформят документацию.

Схема расположения электродов при модульно-штыковой системе

Подготавливаем устройство. Обрабатываем резьбу с обеих сторон графитной пастой (или аналогичным составом). Надеваем наконечник на резьбу, на второй конец устанавливаем соединительную муфту. Накручиваем посадочную ударную насадку, которая будет контактировать с вибрационным молотом. Удерживать стержень в вертикальном положении будет специальный зажим.
Вставляем в яму наконечником вниз подготовленный стержень. Используя отбойный молоток, заколачиваем стержень в землю, оставив 20 см над поверхностью для стыковки со вторым стержнем. Снимаем посадочную ударную насадку.
Измеряем сопротивление, соединив измеритель со стержнем.
Обрабатываем муфту токопроводящей антикоррозийной пастой и вкручиваем в нее следующий стержень, а на него снова муфту, обработанную пастой. Устанавливаем насадку и вколачиваем в землю по той же схеме с использованием молота. Измеряем сопротивление. Вновь наращиваем стержень, повторяя это действие до тех пор, пока сопротивление не достигнет 4 Ом.
Последний штырь забиваем на такую глубину, чтобы из него можно было выкрутить муфту, и оставляем над землей около 10 см.

Готовое модульно-штыревое заземление

Далее соединяем вертикальный заземлитель с горизонтальным заземляющим проводником. Зажим состоит из трех пластин, имеет четыре крепления на болтах. В нем предусмотрены разъемы под заземляющий стержень, кабель и стальную полосу. На наружный конец штыря привинчиваем зажим — той стороной, которая предназначена под стержень. На другую сторону зажима привинчиваем болтом кабель или металлическую полосу, укладывая между ними пластину, защищающую от коррозии контактирующие между собой элементы. Все болтовые соединения обрабатываем пластичной влагостойкой лентой.
Устанавливаем ревизионный люк.

Совет №2. Вместо готового ревизионного люка, имеющего достаточно большие размеры, можно использовать канализационную муфту. Снизу на муфту крепится заглушка из фанеры с отверстием под стержень.

Если позволяет грунт, то штыри можно углубить до 40 метров. При невозможности погружения стержней в грунт на необходимую глубину, следует выполнить монтаж обычных заземлителей. Их количество будет зависеть от сопротивляемости почвы.

С помощью модульной системы можно выполнить различные виды заземления: на одну точку, очаговое, гребенчатое, многоточечное. Способ установки выбирается в зависимости от типа почвы и площади участка для монтажа. статью: → «Разновидности систем заземления».

Что еще важно знать?

Также следует отметить, что для того чтобы сделать штыревое заземление своими руками, следует оформить некоторый пакет документов. Например, к ним относят протокол измерений, акт скрытых работ и паспорт монтажа со схемой. Эти документы должны храниться у владельца частного дома.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно демонстрируется монтаж штыревого заземлителя отбойным молотком:

Надеемся, теперь вы знаете, что такое модульно-штыревое заземление, в чем его преимущества и как установить контур своими руками!

Также рекомендуем прочитать:

Показатели сопротивления грунтов

Величина сопротивления грунта показывает, насколько хорошо в нем будет осуществляться растекание тока. Значение этого показателя во многом зависит от состава грунта, фракции и плотности прилегающих друг к другу частиц.

Таблица сопротивления грунта

Тип грунта	Сопротивление, Ом/м
Вечно мерзлый грунт	500-50000
Сухой песок	400-4000
Влажный песок	10-400
Суглинок	10-150
Глина	20-60

Приборы, требующие заземления

Для некоторых электроприборов необходимо дополнительное заземление, кроме розетки с заземляющим контуром. Без устройства качественного заземления потенциально может быть опасна для работа следующих приборов

Микроволновая печь. На задней стенке установлена клемма для подключения к заземлению. Но в инструкции к ней указана лишь общая фраза «требуется заземление» и больше ничего не уточняется. Без подключения к заземлению, микроволновая печь, может создавать фон опасный для здоровья человека.
Стиральная машина. Зачастую прикосновение к ней вызывает легкое покалывание и пощипывание — пропускается электрический ток. Чтобы избежать этого и полностью обезопасить себя, необходимо заземление стиральной машины.
Электрическая духовая печь.
Если подключить корпус компьютера к заземлению, скорость работы интернета повысится в несколько раз, система не будет «зависать».

Сравнение заземления модульного и обычного

Сравнительная характеристика обычного заземления и модульной системы показывает множество очевидных преимуществ модульно-штыревого заземления.

Обычное заземление	Модульно штыревое заземление
Требуется выполнение сварочных работ	Сварочные работы не выполняются
Трудоемкий и продолжительный процесс, нуждающийся в выполнении больших объемах землянах работ	С монтажом может справится даже один человек без опыта работы
Для транспортировки необходим грузовой автомобиль	Всю систему может унести в руках один человек
Требуется резка материала	Монтаж происходит при помощи муфт и болтовых соединений, резка не требуется
Необходима значительная площадь	Требуемая площадь установки — 1 кв. м

Распространенные ошибки при монтаже

Наиболее часто встречающейся ошибкой при монтаже модульного заземления является недостаточное заглубление штырей, которые можно повредить при выполнении хозяйственных работ. Рекомендуется прокладка соединительных и заземляющих проводников на глубине 0,5-0,7 м.
Часто последний штырь не удается полностью погрузить в грунт. Его необходимо обрезать болгаркой.
Нельзя забывать про обработку всех мест соединения элементов системы антикоррозийной пастой.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Можно ли устанавливать заземление, если грунт на участке частично состоит из гравия или мелкого строительного мусора?

Можно, если при этом используется технология электролитического осаждения меди на сталь. Применение такой технологии разрешено техническим Циркуляром «РосЭлектроМонтажа» №11/2006.

Вопрос №2. Какова должна быть минимальная площадь сечения использующегося проводника?

Оптимальная площадь сечения — 150 мм2 для стали и 50 мм2 для меди. Допускается использовать также стальную полосу 0,5х3 см.

Вопрос №3. Каким образом можно установить заземление частного дома в январе, когда грунт уже замерз?

Модульно-штыревое заземление в частном доме можно смонтировать непосредственно в нем — в подвале или подполе, совмещенном гараже. Чтобы сэкономить длину использующихся проводов, щиток можно установить недалеко от точки заземления.

Вопрос №4. Где лучше всего выполнить зажим провода?

Ниже уровня пола — зажим надежно скрыт и не мешает при передвижении по дому, однако, при этом возникают некоторые сложности в обслуживании.

Вопрос №5. Каким образом можно повысить надежность муфтового соединения отдельных штырей?

Повысить механическую прочность стержней в местах резьбового соединения можно установкой термоусадочки, не входящей в комплект поставки системы.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Модульное заземление

GROUNDCONNECTION

Заземление — одно из важнейщих электротехнических мероприятий и сооружений. К сожалению, большинство публикаций по этой теме не несёт информации, являющейся практическим пошаговым руководством. Множество компиллятивных статей пестрят ссылками на нормативные документы, составленные, в свою очередь специалистами высокого уровня. Но ! Часто, читая статью, видишь, что автор никогда «не держал в руках отвёртку», не играл в детстве в «Конструктор», а потому — всё знает, но как делать, объяснить не может. Теоретик. Хотя теоретики тоже нужны.

ВОЛЬТМАСТЕР — ресурс позиционирующийся, как сайт для практикующих электриков. Поэтому я позволю себе скромно поделиться опытом по «внедрению новой техники» — модульного заземления. Я раньше замечал на просторах Интернета рекламу модульного заземления, но отталкивающе действовала цена на комплектующие изделия, многократно превышающая цену обычных 50мм уголков. К тому же, «вхождение» в новую технологию требовало определённых затрат, вложений. Сложилась благоприятная ситуация, и я «вошёл».

Сейчас в очередной раз понял, что не пользоваться достижениями научно-технического прогресса — один из смертных грехов. Надо повышать качество Жизни, Работы — своё и своих кормильцев-заказчиков, тем более, некоторые из них с удовольствием принимают условия этой Игры.

В предлагаемой статье я просто делюсь опытом, для кого-то этот материал может стать практическим руководством. Я не ставлю целью возбудить спор о терминологической корректности. Если что-то я неправильно назвал, простите и постарайтесь понять по контексту.

Формула для расчета сопротивления заземления, выполненного заземляющими электродами круглого сечения:

ρ – удельное сопротивление грунта (Ом*м)
L – длина заземлителя (м)
d – диаметр заземлителя (м)
T — заглубление заземлителя (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя) (м)

Удельное сопротивление грунта – величина, зависящая от многих факторов физической и химической природы. Механический состав почвы, влажность, распределение грунтовых вод и водяных линз по горизонтам, pH, температура, и вообще, агрегатное состояние (мерзлая или оттаявшая). В данном случае эта величина представляется условно, как электрофизическая характеристика грунта в данной местности в конкретный момент времени.
L и Т в комментариях не нуждаются, очевидно подразумевается случай заглубленного вбивания электродов на дне траншеи (обычно 70 см). Я думаю, для простоты не будем забивать себе голову и примем L=2T.
π будем считать равным 3.14 (хотя сейчас в Североамериканских Штатах вроде бы считают, что π=4. Я не удивлюсь, что это не байка, т.к. у нас в ЕГЭ g считают равным 10).

Итак, формула приобретает вид

R= ρ (ln (2L/d) + 0.5 ln3) / 2πL = ρ(ln(2L/d)+0.55) / 2 πL

Формулу можно упростить для часто используемых длин заземлителей Ø14.2мм:
Для L = 3м 0.350 ρ
Для L = 6м 0.193 ρ
Для L = 9м 0.136 ρ
Для L = 12м 0.106 ρ
Для L = 15м 0.087 ρ
Для L = 18м 0.074 ρ

Статистические данные по удельному сопротивлению грунтов в конкретной местности обрывочны и весьма приблизительны.
Я в прошлой жизни занимался экспериментальной работой. Как говорят, «профессионализм не пропьёшь», поэтому из данного вида добывания «хлеба насущного» я решил выжать максимум информации.
По мере забивания наборного заземляющего электрода я проводил замеры сопротивления заземления после заглубления каждого сегмента длиной 1.5м. (Это позволило выявить технологические артефакты, способные ввести в заблуждение). Все результаты замеров фиксируются. Замеры проводятся специальным прибором для измерения сопротивления заземления,

прошедшим метрологическую поверку

Техническое задание было следующее:
Заземление для гаража.
Согласно п. 1.7.104 ПУЭ, сопротивление повторного заземления должно быть не менее 30 Ом.
Комплектация – модульное заземление. Омеднённые стальные стержни диаметром 14.2 мм с дюймовой резьбой на концах.

Соединяются между собой латунными муфтами
На конец первого вбиваемого стержня навинчивается стартовый наконечник.

В верхнюю муфту ввинчивается ударная направляюшая, в которую вставляется боёк электромолота.

Венчается вся конструкция сжимом из нержавеющей стали.
Источник: gk-rosenergo.ru