Földelés egy házban: számítás, eszköz, telepítés

A cikk tartalma

• A védő földelés alapjai
• A földelő eszköz kiszámítása
• Földelés
• Anyagok és eszközök a földelő eszközhöz
• A földelő eszköz összeszerelése

A cikk leírja, hogyan lehet önállóan földelni magánházban. Megértjük a földelés alapelveit, megtanuljuk, hogyan kell kiszámítani az eszköz konfigurációját, és meghatározzuk, milyen anyagok szükségesek.

Körülbelül 20-25 évvel ezelőtt magán- és középületeket építettünk anélkül, hogy gondolkodtunk volna az emberek hatékony védelmén az áramütés ellen. Az utóbbi időben minden másra vált – a bemeneti elosztó táblák egyre nagyobbá válnak, ma már tucatnyi megszakítót, több RCD-t találnak, és szinte mindig van egy külön földelő busz. Mi változott? Az elektromosság szó szerint körülöttünk van, rengeteg kábelezési kiegészítő jelenik meg a házakban, háztartási készülékek és tápegységek tömege, amelyek potenciális veszélyforrások lehetnek, ráadásul talán kezdtünk jobban értékelni az emberi életet.

A modern építési szabályzatok (különösen a PUE) megkövetelik, hogy a következő intézkedések legalább egyikét alkalmazzák a lakóhelyiségben élő személyek védelmére:

• feszültségesés;
• potenciális kiegyenlítés;
• vezetékek kettős szigetelésének használata;
• szigetelő transzformátorok használata;
• maradékáram-eszközök telepítése;
• földelés elrendezése, földelés.

A biztonság kérdését természetesen átfogó módon kell megközelíteni, és minden lehetséges módszert kell használni, ám a házban történő földelésnek kötelezőnek kell lennie.

Az elektromos berendezések földelése a legmegbízhatóbb és leghatékonyabb védelmi módszer, amely más intézkedésekkel együtt a háztartás elektromos áramát teljesen biztonságossá teszi. A földelés valójában az elektromos berendezések (nem feszültség alatt álló elemek) burkolatainak szándékos összekapcsolása a talajjal. Sok háztulajdonos számára úgy tűnik, hogy a földelés megszervezése túl drága és technológiailag fejlett, vagy túl egyszerű, ami szintén nem teljesen igaz..

A magánházban műszakilag egyáltalán nem nehéz megbízható földelést végezni, mivel a talaj távolsága nagyon kicsi, és mindig szabad területeket talál az udvaron. A régi lakóépületek lakosai sokkal kevésbé szerencsések, ahol a földelési hurkok már nem működnek, majd egyes honfitársaknak sikerül egyedileg földelniük magukat a felső emeletről, és vezetőt vezetnek a lakásukból az épület falai mentén a földre. Eközben hibás lenne azt hinni, hogy a talajba bejutott vascsapok vagy bármely vízvezeték normál működő földhurokmá válnak. A földelés olyan rendszer, amely több fontos elemből áll, meghatározott névleges paraméterekkel, amely bizonyos alapelvek szerint működik, szorosan kölcsönhatásba lép más rendszerekkel.

A védő földelés alapjai

Hibás elektromos készülékeknél (például ha a tápvezeték szigetelése sérült) feszültség jelenhet meg a házában. Amikor valaki megérinti az eszközt, az áram a földbe rohan, áthalad a testén, és gyakran helyrehozhatatlan károkat okozhat, nem minden védőberendezés reagál, vagy van ideje az áramkör gyors megszakítására. Miért megy az áram a földre? Mert könnyen elfogadja a kisülést, mivel nagyon magas elektromos kapacitással rendelkezik. Ha a szivárgási áramot (két vagy több elektróda között áramló vezetőáram révén) másik, egyszerűbb módon kínálják, például egy alacsonyabb ellenállású vezetőt – a földelés nem haladhatja meg a 4 ohmot, akkor a földre megy végig, és nem egy olyan személyen keresztül test ellenállása 1 kOhm. Szivárgási áram lép fel az áramkörben, és egy maradékáram-eszköz (RCD) egy másodperc alatt leválasztja a sérült területet.

Éppen ezért az összes modern elektromos szelepmozgatót és egységet úgy tervezték meg, hogy földelő vezetőt csatlakoztathassanak hozzájuk, és a hárommagos vezetékeket használják a huzalozáshoz. Ez vonatkozik minden olyan modern háztartási készülékre, ahol a test és a tápcsatlakozó egyik érintkezője csatlakoztatva van – PE-érintkezővel ellátott aljzatokkal (antennákkal) táplálják őket. Minden lámpának, csillárnak és gyertyának vannak csatlakozói a „sárga” vezetékek csatlakoztatásához, és az elosztólapok és a fémszerkezetek fémdobozai földelve vannak. A 42 V-nál nagyobb váltakozó feszültségű hálózatok minden fogyasztója megszakítás nélkül van földelve, egyenáramú – 110 V feletti. Vegye figyelembe, hogy a földelés nemcsak az emberek elektromos biztonságát biztosítja, hanem:

• stabilizálja az elektromos berendezések működését;
• védi az eszközöket a túlfeszültségtől;
• csökkenti a hálózati zavarok mértékét és a magas frekvenciájú elektromágneses sugárzás intenzitását.

A földelő eszköz a következő elemekből áll:

• földelő kapcsoló
• földelő vezetők

A földelővezeték a földelő eszköz bármely része, amely összeköti az elektromos berendezéseket a földelő elektródarendszerrel, ezek külön vezetékmagok (általánosan elfogadott – sárga szigetelésben), külső és belső áramkörök elemei, a pajzsban található speciális busz.

A földelővezeték egy elektróda, a földelő áramkörnek a talajjal közvetlen érintkezésében álló része. Ez az elem biztosítja az áramlatok talajba történő beáramlását és szétszóródását. Attól függően, hogy ehhez az épületszerkezetek eltemetett elemeit, vagy egy speciálisan létrehozott vezetőt használnak-e, megkülönböztetik a természetes és a mesterséges földelési vezetékeket. A PUE szerint mindig előnyben kell részesíteni a természetes földelektródák használatát (1.7.35. Pont), egy magánházban ez lehet:

• fém kútház;
• bármilyen acélcső, ideértve az elektromos vezetékek bevezetésére szolgáló csöveket is;
• a tápkábel vezető páncélja;
• különféle fém oszlopok és tartók az utcán, például kerítés elemek;
• az épület eltemetett vasbeton és fém elemei (oszlopok, rácsok, aknák, alapok).

Mesterséges elektródák akkor használhatók, ha a természetes földi elektródák ellenállása nem felel meg a normának, akkor ezeket részletesebben megvizsgáljuk.

A földelő eszköz kiszámítása

A számítandó fő paraméter a földelektród vezetőképessége. Más szavakkal, olyan elektródát kell választanunk, amely olyan konfigurációval rendelkezik, hogy a földelő készülék ellenállása ne haladja meg a szabványt. A PUE rendelkezései a következő számokat jelzik, amelyek a megengedett legnagyobb értékek:

• 2 Ohm – egyfázisú 380 V feszültségnél;
• 4 ohm – 220 V-ra;
• 8 ohm – 127 V-ra.

Háromfázisú áram esetén a maximális ellenállás azonos, 2, 4 és 8 ohm, de csak 660, 380 és 127 volt feszültségek esetén.

Mi határozza meg a földelő elektróda rendszer vezetőképességét (olvassa el a földelő készülék ellenállását)? Egyszerűsítve – az elektróda talaj és talaj ellenállása érintkezésének területétől. Minél nagyobb a földelő elektróda, annál alacsonyabb az ellenállás, annál nagyobb áramot ér a talaj. Minden számítási képlet azt javasolja, hogy vegye figyelembe az elektróda felületét és a merítés mélységét. Például egy körkörös földelő eszköz kiszámításához a következő képletet használjuk:

Ahol: d – csap átmérője, L – elektróda hossza, T – távolság a felülettől a földelektród közepéig, ln – logaritmus, ? – állandó (3.14), ? – talaj ellenállás (Ohm m).

Felhívjuk figyelmét, hogy a talaj ellenállása a fő számítási paraméter. Minél alacsonyabb ez az ellenállás, annál vezetőképesebb lesz a földelés és annál hatékonyabb a védelem. Egy bizonyos talajtípus főbb alapadatai a nyilvánosan elérhető táblázatokban és grafikonokban találhatók, de sok múlik a tényleges állapotuktól – sűrűségtől, vízmérlegtől, hőmérséklettől, szezonális fagymélységtől, az „elektroaktív” vegyületek jelenlététől és koncentrációjától – lúgok, savak, sók … Sőt, különböző mélységekben a helyzet jelentősen megváltozhat, a kontinentális alapítvány fizikai tulajdonságai eltérőek, olyan víztartó rétegek jelennek meg, amelyek csökkentik az ellenállást, a hőmérséklet megemelkedik … Általában a növekvő mélységgel a talaj aktuálisbb lesz..

Nulla alatti hőmérsékleten a talajok ellenállása a víz fagyása miatt meredeken növekszik. Ezért bizonyos időnként nehézségek vannak a földdel történő földmunkálatokkal. Ugyanebből az okból a földelektródák hosszának nagyságrenddel nagyobbnak kell lennie, mint a normál szélességi fokon a fagyasztás szezonális mélységénél..

Ideális esetben a talaj és az egész talaj ellenállását gyakorlatilag meg kell vizsgálni, míg a képletek segítik az alapvető számításokat. Az elemzésre gyakran az áramkörök beépítésének szakaszában kerül sor – az elektródákat bemerítik, és a földelési vezetőképességet mérik valós időben: ha az ellenállás túl magas, akkor a földelő elektródák száma vagy azok temetésének mértéke nő.

Vegye figyelembe, hogy a földelésnek az év bármely szakaszában működnie kell, ezért javasoljuk, hogy ellenőrizze a legkedvezőtlenebb körülmények között (szárazság, fagy). Ha ez nem lehetséges, akkor az eredményre speciális együtthatókat alkalmaznak, figyelembe véve a talajállóság szezonális változásait egy adott területen..

Ha több elektródát használnak a földelő elektróda felszereléséhez, akkor a számítási eljárás kissé eltérő lesz:

1. Mindegyikre kiszámítják az ellenállást (a fenti képlet alkalmazható).
2. A mutatókat összegezzük.
3. Figyelembe kell venni a „felhasználási tényezőt”.
4. A képlet így néz ki:

Ahol: N – a földelő elektródák száma, NAK NEK_és – felhasználási arány, R₁ az egyes elektródok ellenállása külön-külön.

Mint láthatja, az elektródokat egyetlen áramkörbe összekötő vízszintes elemek vezetőképességét nem veszik figyelembe..

A felhasználási tényező némi bonyolultságot okozhat – tükrözi azt a jelenséget, amelyben az áramkör szomszédos elektródjai befolyásolják egymást, mivel a talajban az áramlások eloszlásának zónái keresztezik egymást, amikor túl közel vannak. Minél közelebb vannak az egyes földelektródák egymáshoz, annál nagyobb a földelőberendezés teljes ellenállása. A talajban lévő egyes elektródok körül egy hosszúsággal megegyező sugarú munkagömb alakul ki, ami azt jelenti, hogy a földelektródák közötti ideális távolság a földben lévő hossza (L), szorozva 2-vel..

Az elektródák közötti távolság és a hosszuk aránya	Elektródák száma	Együttható. használat
1	öt	0.7
1	tíz	0.6
1	15	0,53
1	20	0.5
2	öt	0,81
2	tíz	0.75
2	15	0.7
2	20	0,67

Zárt hurok elhelyezés
Az elektródák közötti távolság és a hosszuk aránya	Elektródák száma	Együttható. használat
1	öt	0,65
1	tíz	0.55
1	15	0.51
1	20	0.45
2	öt	0.75
2	tíz	0,69
2	15	0,66
2	20	0.63

A következő képlet segítségével kiszámolhatja, hogy hány földelektródát kell eltemetni a földbe:

Ahol: R – a földelő készülék tervezési ellenállása, R₁ – egy elektróda ellenállása, NAK NEK_és – felhasználási arány.

A földelő elektródák elrendezése tekintetében nem kell háromszöget képezniük, bár ez az áramkör leggyakoribb konfigurációja. Az elektródák sorba helyezhetők egy soros csatlakozással. Ez az opció kényelmes, ha egy keskeny földterületet osztanak le a földelés elrendezésére..

Földelés

Alapvetően két típusú földelőkészüléket lehet megkülönböztetni, amelyek különböznek egymástól a beszerelési technika és az anyagjellemzők szempontjából. Az első egy moduláris kivitelű (gyárilag előállított), egy vagy több elektródával, a második egy házi készítésű változat, több hengerelt fém elektródájával. Fő különbségeik csak az eltemetett rész szervezetében vannak – vezetőképes, „felső”, részük azonos.

A gyári földelési készletek technológiailag fejlett és számos előnnyel rendelkeznek:

• teljes készletként szállítva, az elemeket kifejezetten a védelem elrendezésére tervezték, és ipari berendezésekben gyártják;
• szinte nem igényelnek ásatást, hegesztésre nincs szükség;
• engedje meg, hogy mélyen több tíz méterre menjen, és nagyon alacsony, stabil ellenállást kapjon az egész eszközön.

Az ilyen rendszerek egyetlen hátránya a magas költségek..

Anyagok és eszközök a földelő eszközhöz

A mesterséges földelési vezetők acélból hengerelt fémből készülnek. Ezekre a célokra alkalmas:

• sarok;
• kerek vagy téglalap alakú cső;
• rúd.

A fém korrózió elleni védelmére horganyzott elektródákat használnak. A földvezetékhez elektromosan vezető beton is használható.

A gyári készletben ezek másfél méter hosszú, szilárd húzású, rézbevonatú csapok, menetekkel a végén. Az első elemre éles kúpos hegy van felszerelve, az egyes csapok menetes sárgaréz csatlakozókkal vannak összekötve. Az elektródokat kézi ütőszerszámokkal (SDS-Max patron, ütésteljesítmény kb. 20 J) a földbe merítjük. Egy adaptert és egy vezetőfejet használnak az energia továbbítására a sziklafúróból. A földelővezető és az elektróda közötti kapcsolat rozsdamentes acél szorítón keresztül történik. A hézagok korrózió elleni védelme és az illesztések ellenállásának csökkentése érdekében speciális pasztát használnak.

Figyelem! A földelőkapcsolókat nem szabad festeni, kenni vagy tartósítani olyan módon, amely csökkentheti vezetőképességüket..

Az elektróda keresztmetszetének megválasztásakor figyelembe kell venni a korrózió hatását (az acélrész fokozatosan elvékonyodik), azt egy bizonyos margóval választják meg, amely biztosítja az áramkör megfelelő tartósságát. A talajban található földelektródák minimálisan megengedett keresztmetszetét a szabályozási dokumentumok korlátozzák:

• horganyzott rúd – 6 mm;
• vasfém rúd – 10 mm;
• hengerelt téglalap alakú szakasz – 48 mm².

Figyelem! A téglalap alakú acél polcok vastagságának vagy a csövek falvastagságának legalább 4 mm-nek kell lennie.

A csíkot leggyakrabban olyan vezetékként használják, amely több elektródot összekapcsol a talajban, de vezeték, sarok, cső is használható. Ezekkel az anyagokkal lehet földelni magát az elektromos panelt (az anyagok keresztmetszetére kevesebb korlátozás vonatkozik: rúd – 5 mm, téglalap alakú acél – 24 mm², fal és polc vastagsága – 2,5 mm).

Az épületen belüli földelővezető keresztmetszetének meg kell egyeznie a ház vezetékezésében használt fázisvezető keresztmetszetével..

Minimális követelmények vannak:

• szigetelt alumínium – 6 mm;
• szigetelt réz – 4 mm;
• alumínium szigetelésben – 2,5 mm;
• réz szigetelésben – 1,5 mm.

Az összes földelővezeték kommutációjához elektrotechnikai bronzból készült földelő rudakat kell használni. A TT földelő rendszerben a kapcsolótábla ezen elemei közvetlenül a fémdoboz falához vannak rögzítve.

A saját készítésű földelektródát kalapácsos kalapáccsal mélyítik el, a gyári készleteket kalapáccsal kalapálják. Mindkét esetben javasoljuk a peron vagy létra elkészítését. A fekete hengerelt termékekkel történő munkavégzéshez kézi ívhegesztést kell használni.

A földelő eszköz összeszerelése

Vizsgáljuk meg a műveletek sorrendjét. A kezdeti pontokban megjelöljük a két típusú földelő elektróda beépítésére jellemző műveleteket.

Elrendezés és feltárás.Ajánlatos földelőkapcsolókat a talajba szerelni körülbelül egy méterre az alapozástól. A projektnek megfelelően az áramkört megjelöltük – amint már említettük, ez lehet egyenlő oldalú háromszög, vonal, kör, több sor is … Az elektródák közötti távolságot 1,2 méterről vesszük, tehát több mint kétszerese a földelő elektróda rendszerének hossza értelmetlen. Alapvető lehetőségként, amely a legtöbb körülményünkhöz megfelel, vehet egy háromszöget, amelynek oldala 1,5-3 méter, elektródja pedig 2-3 méter hosszú.

Ezután ki kell ásnia egy kb. 70–80 cm mélységű árokot, a megengedett legkisebb mélység 50 cm.A árok szélessége az elmélyítési pontokban kényelmet kell nyújtania a hegesztő vezetők számára, általában körülbelül 0,5–0,7 m széles lejtőkkel ásnak..

A moduláris egyelektródás földeléshez csak egy, 50x50x50 cm méretű gödörre van szükség.

Az elektróda előkészítése.A földelő elektróda talajba merítésének megkönnyítése érdekében a hengerelt fémcsiszoló segítségével élesíthetők például a polcok egy szögben, szögben vágva, a csövet ferdén vágják, a rúd éleződik. Használt fém használata esetén, ha szükséges, teljesen meg kell tisztítani a védőbevonatoktól.

A hegyes fej csavarozva van a gyári moduláris csaphoz, a csatlakozás paszta bevonattal van ellátva.

A sarkokat (leggyakrabban 50x50x5 mm-es sarkok) a talajba ütik egy kalapáccsal fújva..A legkényelmesebb az állványról kezdeni a munkát. Ha a fém puha, akkor jobb, ha a munkadarabokat fa távtartókkal ütné be. A földelőkapcsoló fejének 150-200 mm-rel kell emelkednie az árok alja fölé, hogy az elektródokat egy áramkörbe tudjuk kapcsolni.

A gyári csapokat egy SDS-Max szárfogóval ellátott bontókalapáccsal eltemetik, 20-25 joule ütközési képességgel. Az egyes csapok (1,5 méter) bemerülése után egy hüvelyre és a következő földelő elemre csavarják rá, ezt a ciklust addig ismételjük, amíg az elektróda el nem éri a tervezési mélységet, vagy meg nem történt hiba (a további mélyítés lehetetlensége). Meghibásodás esetén további földelési csapok eldugulnak, a rendszer több elektródává válik.

A földelőkapcsolókat vízszintes vezetékkel kell összekötni,általában legkényelmesebb 40×4 mm-es szalaggal dolgozni. Vasfém esetén itt hegesztésre van szükség, mivel a csavarozott kötések gyorsan oxidálódnak, és az eszköz ellenállása növekszik. A ragasztás nem fog működni – jó minőségű hosszú hegesztésre van szüksége.

A kapott kontúrból vegye a csíkot a ház felé, hajlítsa meg és rögzítse a lábakra. A szalag végén hegesztünk egy M8 csavart, amelyen keresztül a pajzsból érkező védő földelő vezeték csatlakozik.

Az utolsó moduláris csaphoz rögzítőbilincs van felszerelve és a vezető rögzítve van. A bilincs speciális vízszigetelő szalaggal van becsomagolva.

Az árok talajjal van borítva.E célra ajánlott sűrű, homogén finomszemcsés kompozíciókat használni..

Az egyik elektróddal ellátott gyári készletek műanyag revíziós kúttal kiegészíthetők.

A földelő vezetőt a kapcsolótáblába vezetik.Közvetlenül az épület szerkezetekhez rögzíthető, kivéve a magas páratartalmú területeket – ott jobb szigetelőket használni. A falakon keresztül a vezetőt fém vagy műanyag csövek-hüvelyek segítségével húzzák ki, sőt, a lerakási szabályok ugyanazok, mint a „fő” vezetékekre (ez a következő cikkek egyike).

A kapcsolótáblában a vezetéket csavarkötéssel történő krimpelés után a földdobozhoz kell csatlakoztatni, amely a doboz testére van felszerelve (TT rendszer).

A földelő készülék ellenállását multiméterrel ellenőrzik, ha – figyelembe véve a szezonális együtthatókat (amelyeket az Állami Energiafelügyeleti Szolgálat különböző szélességekre meghatároz, vannak kész táblák) – meghaladja a 4 ohmot, akkor növelni kell az elektródák számát.

A kapcsolóberendezés kapcsolásakor a sárga szigetelésű vezetékek vezetői (a jelenlegi fogyasztók származnak) a buszcsatlakozókba is be vannak szorítva.

Aljzatok, eszközök, lámpák csatlakoztatásakor a sárga földelő vezetékeket a megfelelő helyeken kapcsolják (általában speciális jelzéssel vannak megjelölve – három különböző méretű vízszintes csík), például az aljzatokban ez egy központi csavar.

Egy olyan rendszert, amelyben a földhurok semmilyen módon nem kapcsolódik az N semleges munkavezetőhöz, TT-nek hívják. Akkor ajánlott használni, ha a TN opciók (van kapcsolat a semleges és a földelővezeték között) nem használhatók, például ha a felsővezeték rossz állapotban van. Természetesen ezen általános ok miatt nagyon népszerűvé vált. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a TT rendszert független, megalapozott semleges fogyasztójával egy RCD segítségével kell biztosítani. A maradékáramú készülékekről a következő cikkben fogunk beszélni..