Заземление защитное, молниезащитное, функциональное: вопросы объединения

Сегодня стандартное решение для новых жилых домов и других гражданских зданий – объединенное заземляющее устройство, которое одновременно защищает людей от удара током, технику – от повреждения при импульсных перенапряжениях и авариях в сети, а также создает условия для стабильной работы цифровой техники и линий связи. Топологию такой системы, решающей весь комплекс задач защитного, молниезащитного и функционального заземления, прорабатывают на стадии проектирования.

Для старых зданий с раздельными заземляющими устройствами приходиться проводить диагностику и продумывать варианты реконструкции, чтобы привести заземление в соответствие с действующими требованиями к электро- и пожаробезопасности, к условиям работы современных систем и аппаратов. Заказчику, планирующему вложить средства в интеграцию заземлений, важно убедиться в ее целесообразности, понять, не помешает ли это решение работе измерительных приборов, систем умного дома, оборудования связи или медтехники, убедиться в возможности технически корректно объединить заземляющие контуры.

Нормативные требования

Что в отношении объединенного заземления предписывают нормативные документы? Нужно отметить, что такое решение соответствует современной мировой практике, отраженной в стандартах МЭК (IEC) и в российских документах.

• ГОСТ Р 50571.5.54-2024 (IEC 60364-5-54:2021) – самый новый стандарт по выбору и монтажу заземляющих устройств и защитных проводников в низковольтных установках. Предусматривает возможность создания устройства, предназначенного одновременно и для защитного (включая молниезащитное), и для функционального заземления.
• ГОСТ Р 59789-2021 (МЭК 62305-3:2010) – последний по времени национальный стандарт по молниезащите. Указывает в п. 5.4.1 (с оговоркой «как правило»), что для систем молниезащиты, электроснабжения и связи следует выполнять единое заземляющее устройство.

Концепция объединенного заземления развивается уже несколько десятилетий. Так, согласно инструкции РД 34.21.122-87 заземлитель внешней системы молниезащиты по возможности должен быть объединен с заземлителем электроустановки. В свою очередь ПУЭ 7 изд. в п. 1.7.55 предусматривают выполнение общих заземляющих устройств для защитного заземления электроустановок и молниезащиты различных зданий и сооружений, за исключением строений во взрывоопасных зонах. Следующая по времени создания инструкция по молниезащите СО 153-34.21.122-2003 предлагает всегда, за исключением случаев применения установленных отдельно молниеприемников, совмещать заземлители молниезащиты, электроустановок и средств связи. О необходимости общего заземляющего устройства говорит и документ Минстроя СП 437.1325800.2018 по проектированию жилых и общественных зданий.

Таким образом, к настоящему моменту накоплен многолетний опыт, подтверждающий преимущества построения и эксплуатации единого заземляющего устройства.

Заземление молниеотвода

Объединение заземлений: цели и средства

В раздельных системах заземления – различных или одинаковых по назначению, но расположенных настолько близко, что между ними нет зоны нулевого потенциала, – может возникнуть разность потенциалов, опасная для человека и электроустановки. Это чревато электротравмами, в том числе с летальным исходом, пожарами и повреждением оборудования при прямых ударах молнии, импульсных перенапряжениях, электромагнитных наводках, при коммутациях или авариях в электросети, коротких замыканиях и т.д. Поэтому раздельные заземлители, включая конфигурации со многими электродами (контуры заземления), следует соединить между собой жесткими шинами или другими надежными проводниками.

Если невозможно соединить заземлители, то проблему решает система уравнивания потенциалов (СУП). Проводники защитного и функционального уравнивания потенциалов по отдельности присоединяют к главной заземляющей шине (ГЗШ), а ее в свою очередь соединяют кабелем с заземлителю.

Основная характеристика заземлителя – сопротивление растеканию тока в грунте. Для устройств, которые не могут работать без функционального заземления, необходимо сопротивление не более 2 Ом, а в некоторых случаях менее 1 Ома. Этот показатель – целевое значение, которого необходимо достичь при сооружении объединенного заземлителя.

Выбор заземлителя

Фундаментный заземлитель – предпочтительный вариант для нового сооружения, когда на начальном этапе из стальных или медных электродов закладывается сетка под плиту или замкнутый контур по периметру постройки. В этом случае сопротивления заземления будет стабильным в любое время года. Главное – надежно соединить между собой элементы арматуры, чтобы путь тока в землю был непрерывным.

Когда железобетонный фундамент нельзя использовать как проводник из-за сплошной полимерной гидро- или теплоизоляции или фундаментный заземлитель не обеспечивает необходимое значение сопротивления, используют дополнительные электроды, например модульно-штыревые. Рядом со зданием один за другим вбивают вертикально в грунт металлические стержни, соединяя их между собой муфтами. Такие глубинные электроды можно связать горизонтальными металлическими полосами в единую кольцевую, сетчатую или лучевую конструкцию, чтобы увеличить площадь ее контакта с грунтом и тем самым снизить сопротивление.

Срок эксплуатации такой конструкции определяется коррозионной активностью грунта и характеристиками электродов. При этом состояние любого заземлителя положено регулярно проверять, в том числе с помощью приборов. В неагрессивном грунте стержни способны прослужить многие годы:

• стальные, оцинкованные термодиффузионным методом, – до 30 лет;
• стальные с медным покрытием – до 50 лет;
• из нержавеющей стали или медные – до 100 лет.

В засушливых районах, в зоне многолетней мерзлоты, на участках с каменистыми, песчаными и другими высокоомными грунтами необходимого сопротивления легче добиться с помощью комплектов электролитического заземления. Основа такого комплекта – полые перфорированные электроды, наполняемые смесью солей. Солевой раствор проникает в окружающий грунт, снижая его сопротивление.

Адекватная оценка объекта и точный расчет – основа для выбора стратегии и технических средств объединения (или обособления) заземляющих устройств. В каждом конкретном случае проектировщики помогут создать грамотное и рациональное заземление.