Вертикальное заземление: его характеристики и монтаж

Вертикальное заземление: его характеристики и монтаж

Заземлитель — важный компонент системы молниезащиты наряду с молниеприемником и молниеотводом. Посредством заземления поступающий ток выводится в землю, и таким образом нейтрализуется порядка 50% заряда. Заземлители бывают разных видов и форм, но все они условно делятся на вертикальные и горизонтальные — по расположению относительно земли. В средней полосе России наибольшее распространение получило именно вертикальное заземление, поскольку оно достаточно эффективно, хотя и в ряде случаев отличается относительной сложностью монтажа.

 Краткое содержание:

  1. Что представляет собой вертикальное заземление
  2. Основные характеристики вертикальных заземлителей
  3. Особенности монтажа вертикального заземлителя
  4. Расчет параметров
  5. Этапы монтажных работ
  6. Способы заглубления электродов
  7. Заключение

Что представляет собой вертикальное заземление

Типичный вертикальный заземлитель — это металлический штырь, который имеет определенный диаметр и длину, необходимую для надежной фиксации в грунте. Металл выступает хорошим проводником электричества, при этом в силу финансовой целесообразности наибольшее распространение получили железные заземлители (хотя наряду с ними может использоваться медный провод).

Вертикальное заземление

Вертикальное заземление осуществляется непосредственно рядом со строительным объектом. В роли заземлителей используются круглые или иной формы сечения стержни. Поскольку одного металлического штыря может быть недостаточно, чтобы отводить большой заряд в землю, устанавливается одновременно несколько вертикальных заземлителей. При этом они соединяются между собой арматурой и электросваркой.   

Основные характеристики вертикальных заземлителей

При выборе материалов для вертикального заземления и подготовке к монтажным работам следует учитывать следующие параметры:

  • количество и расположение стержней;
  • диаметр и длина штырей;
  • глубина установки;
  • тип грунта, уровень промерзания.

Заземление может состоять, как уже было сказано, из одного или нескольких связанных между собой стержней. В верхней части заземлителя, ближе к поверхности земли, приваривается арматурная полоса.

Вертикальное заземление

Диаметр каждого стержня не должен быть меньше 16 мм, обычно устанавливаются штыри толщиной 18-20 мм. Длина заземлителей может составлять от 2,5 м, чаще всего используются 3-метровые пруты. Однако и это не предел — бывают прутья до 10 метров длиной и более.

Минимально допустимая глубина установки — 1,5 метра. При этом важно учитывать тип грунта, уровень промерзания, а также его водонасыщенность и уровень расположения грунтовой воды. Также нужно принимать во внимание количество заземлителей: например, одному штырю длиной 15 метров соответствуют три связанных между собой стержня длиной примерно 5 метров каждый.

Особенности монтажа вертикального заземлителя

Вертикальный стержень устанавливается в грунт в заранее подготовленную траншею. Ее глубина может составлять 60-70 см, это нужно для того, чтобы заземлитель был полностью погружен в землю и место присоединения токопровода находилось ниже поверхности. На этом же уровне приваривается соединительная полоса, если заземлителей два или более.

Вертикальное заземление

Траншея глубиной порядка 60 см может подготавливаться по периметру всего здания. При этом стержни расставляются на примерно одинаковом расстоянии друг от друга.

Монтажные работы выполняются вручную, с помощью механизированного инструмента или спецтехники. Выбор способа зависит от длины прутов, уровня заглубления, состава грунта и имеющихся возможностей. Например, если глубина небольшая, а земля мягкая — заземлитель можно вбить обычной кувалдой. В сложных случаях используется отбойный молоток или экскаватор с ковшом.

Расчет параметров

Прежде чем выбрать и смонтировать вертикальный заземлитель, следует произвести исследования местности. Важно убедиться, какая почва в месте установки и на какую глубину она промерзает в зимнее время. Кроме того, определяют водонасыщенность, уровень подземных вод.

Дело в том, что разные типы почвы обладают различным сопротивлением. Чем меньше сопротивление, тем выше эффективность заземления. И наоборот, в грунтах, обладающих большим сопротивлением, эффективность заземлителей ниже и поэтому предпринимаются дополнительные усилия по ее повышению. В частности всеми способами увеличивается площадь соприкосновения заземлителя с почвой.

Наименьшим сопротивлением характеризуются плодородные черноземные почвы. Установка вертикальных стержней в них допускается на глубину от 1,5 метров. Напротив, максимальное сопротивление — у скалистого грунта, в нем железные пруты максимально заглубляются, монтажные работы при этом сопряжены со значительными трудностями.

Отдельного внимания заслуживает уровень промерзания грунта. В разных почвах он может быть различным. Это учитывают, потому что при замерзании почвы ее сопротивление значительно увеличивается, а эффективность заземления сокращается. Поэтому площадь соприкосновения с металлом в данном случае также должна быть больше. Желательно производить установку заземления ниже того уровня, до которого промерзает земля. 

Этапы монтажных работ

Существуют два возможных варианта проведения монтажных работ:

  1. Предварительное исследование местности и изучение уровня сопротивления грунта с последующей оперативной установкой заземлителей.
  2. Последовательный монтаж стержней с замером сопротивления вплоть до достижения оптимального значения.

В первом случае требуется проводить изыскательные работы, что предполагает дополнительные затраты времени и средств. Во втором важно неукоснительно соблюдать технологию монтажа.

Этапы последовательной установки вертикального заземлителя:

  • штырь заглубляется на минимальный уровень, после чего замеряется сопротивление;
  • к установленному стержню приваривается второй участок, снимается замер;
  • работы продолжаются, пока не будет достигнут оптимальный показатель сопротивления.

Способы заглубления электродов

В зависимости от типа почвы и уровня заглубления электрода подбирается тот или иной способ монтажа. Выше уже было отмечено, что возможна как ручная, так и механизированная установка (с помощью инструмента или спецмашины). При этом применимы разнообразные способы внедрения прутьев.

Какие способы заглубления применимы:

  • забивка;
  • вдавливание;
  • ввертывание;
  • вибропогружение;
  • бурение скважины с последующей установкой электрода.

В мягких почвах применимы такие способы как вдавливание и ввертывание. Также может применяться забивка, причем часто сочетают несколько методов. Если грунт более плотный и сложный, может использоваться только забивка (ввертывание и вдавливание уже неприменимо).

Вибропогружение с помощью специальной техники показало свою эффективность в мерзлых грунтах. Эту технологию часто применяют в зимнее время.

На самых сложных – каменистых – участках, а также в мерзлом грунте при необходимости глубокого погружения штырей, рациональным способом является предварительное бурение скважины, в которую затем помещается электрод.

Установка вертикального заземления наглядно представлена в следующем видео:

Заключение

Установка вертикальных заземлителей сопряжена с необходимостью изучения грунта и проведением расчетов, а также измерением сопротивления в процессе и по окончании монтажных работ. Решение подобной задачи следует доверять опытным специалистам.