Заземление газового котла: действуем по правилам

Благодаря расширению программы газификации и новому закону о бесплатном подведении газа к участкам, принятому летом 2021 г., в домах, квартирах и коттеджах по всей стране будет появляться всё больше газовых котлов, в том числе современных, с электронной платой управления. Это эффективное оборудование, но его необходимо подключать к электросети, а значит должны быть приняты меры для защиты и людей и самого котла от воздействия токов и напряжения.

Заземление: правила и требования

Газовый котел – потенциально опасное устройство, поэтому есть обязательные требования, без выполнения которых его нельзя вводить в эксплуатацию. К ним относится и организация повторного (защитного) контура заземления. Без испытаний заземляющей конструкции, измерения ее сопротивления и оформления соответствующего протокола газовые службы не имеют права подключать котел к газовой магистрали.

Как прибор напряжением до 1 кВ газовый котел по правилам устройства электроустановок (ПУЭ, 7-е изд.) должен получать питание от электросети с глухозаземленной нейтралью. Для его заземления используется система TN-C-S, в которой РЕН-проводник разделяется на нулевой рабочий проводник N и нулевой защитный проводник РЕ, который еще и заземляется. Выбор именно этой системы не случаен, так как в газовых котлах необходимо обеспечить не только защитное заземление, но и рабочее, которое используется для функционирования автоматики, в частности в схеме контроля тока ионизации.

Заземляющая конструкция – проводник между котлом и грунтом, поглощающим ток, – защищает человека от поражения током, так как на незаземленном корпус котла накапливается статическое электричество, а в случае нарушения изоляции, например в вентиляторе или насосе, на корпусе может оказаться фазное напряжение.

Чувствительную и дорогую электронную плату котла также необходимо защитить от статического электричества, скачков напряжения и импульсных перенапряжений. И наконец, заземление, отводящее статический заряд в грунт, уменьшает взрывоопасность газовой отопительной системы.

Система заземления ТТ согласно ПУЭ применяется в тех случаях, когда системы TN, в частности TN-С-S, не могут обеспечить электробезопасность. Такая ситуация может возникнуть, например, при неудовлетворительном состоянии питающей воздушной линии. В системе ТТ защитный РЕ-проводник заземляется независимо от нулевого рабочего проводника N. В случае с газовым котлом эта система может стать причиной его нестабильной работы, внести потенциал на корпус котла, вызвать ошибку контроля пламени и ложное отключение оборудования.

От правильного заземления зависит не только ток ионизации в системе контроля пламени горелки. Без правильно выполненного заземления блок розжига функционирует некорректно: дает слабую искру, не вовремя или не дает ее вовсе. В результате – позднее зажигание и хлопок. Появляются также сбои в работе платы, на некоторых котлах отказывает система контроля дымоудаления и т. д.

Таким образом, для устойчивой работы оборудования должна быть связь между заземлением и нулевым проводником, поэтому система заземления ТТ в принципе не подходит для газовых котлов. Исправить ситуацию можно с помощью разделительного трансформатора (гальванической развязки) с зануляющим выводом, который создает дополнительный защитный проводник. Это обеспечивает работу котла там, где ТТ – не оптимальное, но единственно возможное решение.

Заземлители: возможности и варианты

Для сооружения контура повторного (защитного) заземления газового котла используются искусственные заземлители, так как для этих целей нельзя использовать трубы отопления, канализации или газопровода. Кроме того, можно контролировать техническое состояние таких конструкций.

При устройстве заземления нужно учитывать рекомендации ПУЭ и других нормативных документов. Так, международные нормы в отношении заземляющих устройств низковольтных электроустановок содержит ГОСТ Р 50571.5.54-2013/ МЭК 60364-5-54:2011. Новый ГОСТ Р 58882-2020, введенный в действие с 01 января 2021 г., устанавливает требования к заземляющим устройствам, системам уравнивания потенциалов и заземлителям.

Ключевая характеристика заземления – сопротивление растеканию тока: чем меньше его значение, тем лучше ток поглощается землей. По требованию газовой службы сопротивление заземляющей конструкции при установке газовых котлов должно быть не более 10 Ом. Главным образом этот параметр зависит от площади контакта электрода с землей и удельного сопротивления грунта.

Модульно-штыревой – самый простой вариант контура: электроды-стержни последовательно соединяются и забиваются в грунт. Для этого нужно совсем мало места и минимум земляных работ. Длину электрода и соответственно глубину его погружения можно наращивать, чтобы достичь нужного значения сопротивления.

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя мало зависит от его диаметра, поэтому целесообразно использовать стержни наименьшего допустимого размера. Например, нормируемый минимальный диаметр оцинкованного стального стержня для вертикальной установки – 16 мм.

Выполнить контур повторного (защитного) заземления можно самостоятельно, причем с готовым комплектом элементов это сделать проще и быстрее, а его стоимость несопоставима со стоимостью сгоревшей электронной платы. Так, для сооружения вертикального электрода, заглубленного на 9 м, комплекты TORR-9 включают стальные оцинкованные стержни диаметром 16 мм и длиной 1500 мм, соединительные муфты, удароприемную головку, наконечник для легкопроходимых грунтов, соединительный зажим, ленту для герметизации болтовых соединений, токопроводящую пасту.

Для стержней с цинковым покрытием внешние повреждения не так страшны, как для электродов в медной оболочке: цинк по отношению к железу является восстановителем, поэтому в первую очередь коррозии подвергнется именно он, а не стальной сердечник. На электроды TORR защитное покрытие нанесено методом горячего цинкования. Эта технология способна защищать конструкции в течение 30 лет и более.

Если электрод невозможно погрузить в грунт на значительную глубину, выполняют линейный или замкнутый контур заземления. В этом случае электрод нужно забить до упора и на расстоянии, равном глубине его погружения, забить в грунт следующий электрод, а точки заземления соединить плоским оцинкованным проводником. При этом нужно учитывать, что слишком близко расположенные электроды экранируют действие друг друга и снижают эффективность заземления. В зависимости от удельного сопротивления грунта для сооружения таких конструкций удобно использовать комплект TORR-3, TORR-4,5 и TORR-6.

Электроизмерительные лаборатории рекомендуют ежегодно осматривать, а ориентировочно один раз в 6 лет проверять сопротивление контура заземления. Под влиянием внешних факторов характеристики заземлителей могут меняться, в результате прошивка котла слетает, платы горят, в то время как владелец котла уверен, что заземление работает.

Без заземления нет защиты

Чаще всего автоматика газовых котлов выходит из строя летом. Причиной становятся работы с применением мощных перфораторов, сварочных аппаратов и другой техники, создающей всплески напряжения в сети, а также грозы. Разряд молнии способен разрушить электронные компоненты за доли секунды, причем такие случаи не относятся к гарантийным, поэтому менять плату владельцу котла придется за свой счет.

Избежать таких проблем помогают устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), установка которых предписана ПУЭ. УЗИП блокируют прямое или косвенное воздействие разряда молнии, защищают от перенапряжений, вызванных удаленным коротким замыканием и действием мощных индуктивных нагрузок. С одной стороны к УЗИП подключаются защищаемые линии – фазные проводники, с другой – заземление, без которого эти защитные устройства не работают.

По данным фирм-производителей отопительного оборудования, в России из-за проблем с электроснабжением газовые котлы и в первую очередь их электронные компоненты выходят из строя в 2–2,5 раза чаще, чем в европейских странах. Причина – не состояние электросетей или особенности климата, а игнорирование норм и правил. Грамотно выполненное заземление страхует владельца котла от неожиданностей.