Оглавление
- 1. Нормативные требования к совместному выполнению заземления и молниезащиты
- 2. Когда заземляющие устройства должны быть общими
- 3. Нормы сопротивления заземлителей молниезащиты и защитного заземления
- 4. Особенности устройства и контроля заземления громоотводов
- 5. Общие принципы совместного контроля систем
- 6. Методика визуального осмотра и проверки соединений
- 7. Измерение сопротивления заземляющего устройства
- 8. Применение измерителей сопротивления заземления при совместном контроле
- 9. Периодичность контроля и оформление результатов
- 10. Типичные ошибки и практические рекомендации
1. Нормативные требования к совместному выполнению заземления и молниезащиты
Действующая нормативная база Российской Федерации однозначно регулирует вопросы совместного устройства и контроля систем заземления электроустановок и молниезащиты зданий. Основными документами являются Правила устройства электроустановок (ПУЭ), СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», РД 34.21.122-87, ГОСТ Р 59789-2021 (МЭК 62305-3) и ГОСТ Р 50571.5.54.
Согласно пункту 1.7.55 ПУЭ заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими. Это требование направлено на создание единой системы уравнивания потенциалов, что существенно снижает риск поражения людей и повреждения оборудования при протекании тока молнии.
ГОСТ Р 59789-2021 уточняет, что заземлитель молниезащиты следует объединять с заземлителями электроустановок и средств связи во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода. При этом конструкция заземляющего устройства должна обеспечивать эффективное растекание импульсного тока молнии без опасных перенапряжений на поверхности земли в зоне возможного нахождения людей.
СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87 устанавливают дополнительные требования к сопротивлению заземлителей молниезащиты в зависимости от категории объекта. Для зданий I и II категорий импульсное сопротивление заземлителя каждого молниеотвода не должно превышать 10 Ом, для III категории — 20 Ом. При удельном сопротивлении грунта выше 500 Ом·м допускается соответствующее увеличение этих значений по расчётным формулам.
Важным аспектом является также требование пункта 1.7.56 ПУЭ: требуемые значения напряжений прикосновения и сопротивления заземляющих устройств при стекании с них токов замыкания на землю и токов молнии должны быть обеспечены при наиболее неблагоприятных условиях в любое время года. Это обязывает учитывать сезонные изменения удельного сопротивления грунта и применять сезонные коэффициенты при обработке результатов измерений.
ГОСТ Р 58882-2020 дополнительно регламентирует технические требования к заземляющим устройствам, системам уравнивания потенциалов, заземлителям и заземляющим проводникам. Документ подчёркивает необходимость обеспечения электромагнитной совместимости и электробезопасности при объединении заземляющих устройств различного назначения.
Закажите измеритель сопротивления заземления ИС-10 с первичной поверкой и получите надёжный инструмент для электролаборатории.
2. Когда заземляющие устройства должны быть общими
Объединение заземляющих устройств защитного заземления и молниезащиты является правилом, а не исключением. Пункт 1.7.55 ПУЭ формулирует это требование следующим образом: заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими.
Объединение выполняется путём соединения заземлителей электрическими проводниками в количестве не менее двух. В качестве соединительных проводников могут использоваться как искусственные, так и естественные заземлители (металлические конструкции зданий, арматура железобетонных фундаментов, металлические трубопроводы и т.п.).
Допускается выполнение отдельного (независимого) заземлителя только в следующих случаях:
- для рабочего заземления информационного или другого чувствительного к воздействию помех оборудования при условии принятия специальных мер защиты от поражения электрическим током;
- при использовании отдельно стоящих молниеотводов, расположенных на значительном расстоянии от защищаемого объекта;
- для отдельных вспомогательных сооружений, находящихся на территории объекта, если между их заземляющими устройствами и основным контуром отсутствует зона нулевого потенциала.
Даже при наличии отдельного заземлителя молниезащиты его необходимо соединять с основной системой уравнивания потенциалов здания через специальные проводники или устройства защиты от импульсных перенапряжений. Присоединение к заземлителю молниезащиты заземляющих проводников основной системы уравнивания потенциалов и заземляющих проводников от естественных заземлителей должно производиться в разных местах.
На практике большинство зданий II и III категорий молниезащиты имеют единый контур, выполняющий одновременно функции защитного заземления электроустановок и заземления системы молниезащиты. Это решение является наиболее рациональным с точки зрения стоимости, надёжности и соответствия нормативным требованиям.
При проектировании и реконструкции следует учитывать, что объединение заземляющих устройств различных назначений должно обеспечивать выполнение всех требований, предъявляемых к каждому из них в отдельности. Сопротивление объединённого заземляющего устройства не должно превышать наименьшего из нормируемых значений для входящих в него систем.
3. Нормы сопротивления заземлителей молниезащиты и защитного заземления
Нормируемые значения сопротивления заземляющих устройств зависят от назначения системы, напряжения электроустановки и категории молниезащиты объекта. Основные требования сведены в таблицу.
| Тип заземляющего устройства | Условия применения | Максимальное сопротивление, Ом | Нормативный документ |
|---|---|---|---|
| Защитное заземление электроустановок до 1 кВ (система TN) | 380/220 В | 4 | ПУЭ п. 1.7.101 |
| Повторное заземление PEN-проводника на вводе в здание | 380/220 В | 30 | ПУЭ п. 1.7.103 |
| Заземлитель молниезащиты I–II категории | Импульсное сопротивление | 10 | РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003 |
| Заземлитель молниезащиты III категории | Импульсное сопротивление | 20 | РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003 |
| Отдельно стоящий молниеотвод I–II категории | Сопротивление растеканию | 10 | СО 153-34.21.122-2003 |
| Отдельно стоящий молниеотвод III категории | Сопротивление растеканию | 20 | СО 153-34.21.122-2003 |
При удельном сопротивлении грунта ρ более 500 Ом·м для заземлителей молниезащиты допускается увеличение нормируемых значений по формуле:
\[ R_3 = 10 + 0{,}0022(\rho - 500) \]для объектов I и II категорий. Для объектов III категории значения могут быть удвоены, а предельное значение увеличено до 40 Ом.
Для объединённых заземляющих устройств, выполняющих одновременно функции защитного заземления и молниезащиты, сопротивление должно удовлетворять наиболее жёсткому из предъявляемых требований. На практике это чаще всего означает, что сопротивление контура не должно превышать 4 Ом (для сетей 380/220 В) либо 10 Ом (при преобладании требований молниезащиты).
Важным условием является обеспечение нормируемых значений в любое время года. Поэтому при измерениях, выполненных в благоприятный период, результаты корректируются с учётом сезонного коэффициента \( K_c \):
\[ R_{ЗУ} = K_c \cdot R_{ЗУ\,изм} \]где \( R_{ЗУ\,изм} \) — измеренное сопротивление, а \( K_c \) определяется по справочным данным в зависимости от климатической зоны и типа грунта.
Для зданий с газовым оборудованием или чувствительной электроникой часто принимают более жёсткие требования — сопротивление повторного заземления не более 10 Ом. Это значение не противоречит ПУЭ и обеспечивает дополнительный запас по безопасности.
4. Особенности устройства и контроля заземления громоотводов
Громоотвод (молниеотвод) является ключевым элементом внешней системы молниезащиты. Он состоит из молниеприёмника, токоотвода и заземлителя. Заземление громоотвода должно обеспечивать безопасный отвод тока молнии в землю с минимальным сопротивлением растеканию.
При устройстве молниеотводов, монтируемых непосредственно на защищаемом здании, их токоотводы присоединяются к общему контуру заземления здания. В этом случае отдельное измерение сопротивления заземлителя молниезащиты, как правило, не требуется, поскольку оно уже входит в состав общего заземляющего устройства, контролируемого по нормам защитного заземления.
Иначе обстоит дело с отдельно стоящими молниеотводами. Каждый такой молниеотвод или каждая опора тросового молниеотвода должны иметь собственный заземлитель. Согласно СО 153-34.21.122-2003 сопротивление заземления отдельно стоящего стержневого молниеотвода не должно превышать 10 Ом для объектов I и II категорий и 20 Ом — для III категории.
Конструкция заземлителя отдельно стоящего молниеотвода обычно включает не менее трёх вертикальных электродов длиной от 3 м, соединённых горизонтальной полосой. Расстояние между вертикальными электродами выбирается не менее длины электрода. Горизонтальный заземлитель прокладывается на глубине не менее 0,5 м.
При контроле состояния заземления громоотводов особое внимание уделяется:
- целостности соединений токоотвода с заземлителем;
- отсутствию коррозии в местах сварки и болтовых соединений;
- состоянию контактных поверхностей;
- соответствию фактического сопротивления заземлителя проектным и нормативным значениям.
Измерение сопротивления заземлителей отдельно стоящих молниеотводов выполняется по трёх- или четырёхпроводной схеме. При этом в качестве вспомогательного заземления допускается использовать заземлитель соседнего молниеотвода, если он электрически не связан с измеряемым.
Если заземлитель молниеотвода одновременно выполняет функции защитного заземления электроустановок здания, дополнительное измерение его сопротивления по нормам молниезащиты не требуется. Достаточно подтвердить соответствие сопротивления требованиям, предъявляемым к защитному заземлению.
5. Общие принципы совместного контроля систем
Совместный контроль систем заземления и молниезащиты включает комплекс мероприятий, направленных на подтверждение соответствия фактического состояния требованиям нормативных документов и проектной документации. Контроль проводится на этапах приёмо-сдаточных испытаний, периодических проверок в процессе эксплуатации, а также после реконструкции или ремонта.
Основные принципы совместного контроля:
- единство требований к объединённому заземляющему устройству — сопротивление должно удовлетворять всем предъявляемым нормам одновременно;
- обязательность проверки электрической непрерывности всех соединений токоотводов, заземляющих проводников и элементов системы уравнивания потенциалов;
- учёт импульсного характера тока молнии при оценке эффективности заземлителей молниезащиты;
- применение сезонных коэффициентов при обработке результатов измерений, выполненных в периоды, отличающиеся от наиболее неблагоприятных условий;
- документирование всех результатов с указанием условий проведения измерений, применяемых методов и средств измерений.
При совместном контроле в первую очередь выполняется визуальный осмотр всей системы: состояние молниеприёмников, токоотводов, мест присоединения к заземлителю, наличие и целостность соединительных проводников системы уравнивания потенциалов. Затем измеряются переходные сопротивления болтовых и сварных соединений. После этого проводится измерение сопротивления заземляющего устройства.
Для измерения сопротивления заземляющих устройств применяются специальные приборы, обеспечивающие работу по двух-, трёх- и четырёхпроводным схемам. В зависимости от конфигурации системы и наличия возможности отсоединения отдельных элементов используются различные методы. Приборы типа ИС-20 и ИС-10 позволяют выполнять измерения как классическими методами с вспомогательными электродами, так и с применением клещей (в соответствующих модификациях), что особенно удобно при контроле многоэлементных систем без разрыва цепи.
Приборы ИС-05 и ИС-06 обеспечивают измерение сопротивления по двух- и трёхпроводной схеме в диапазоне от 0,01 Ом до 9,99 кОм и дополнительно позволяют контролировать уровень напряжения помехи. Выбор конкретного прибора определяется требуемой точностью, наличием помех, конфигурацией заземляющего устройства и условиями проведения работ.
Результаты совместного контроля должны подтверждать, что сопротивление объединённого заземляющего устройства не превышает нормируемых значений, все соединения имеют переходное сопротивление не более 0,05 Ом, а конструкция системы обеспечивает безопасное растекание тока молнии. При выявлении отклонений составляется дефектная ведомость и разрабатываются мероприятия по устранению нарушений.
Совместный подход к контролю позволяет избежать дублирования измерений, снизить трудозатраты и получить более полную картину состояния системы электробезопасности и молниезащиты здания.
6. Методика визуального осмотра и проверки соединений
Визуальный осмотр является первым и обязательным этапом совместного контроля систем заземления и молниезащиты. Он позволяет выявить механические повреждения, коррозию, ослабление креплений и нарушения целостности элементов до проведения электрических измерений.
При осмотре проверяют:
- состояние молниеприёмников (отсутствие деформаций, надёжность крепления, целостность сварных швов);
- токоотводы на всём протяжении — от молниеприёмника до места присоединения к заземлителю (отсутствие обрывов, надёжность крепления к конструкциям здания, состояние антикоррозионного покрытия);
- места присоединения токоотводов к заземляющему устройству;
- соединительные проводники системы уравнивания потенциалов;
- доступные части заземлителей (выводы, контрольные пункты);
- наличие и состояние табличек с обозначениями.
Особое внимание уделяют болтовым и сварным соединениям. Переходное сопротивление болтовых соединений не должно превышать 0,05 Ом. Измерение выполняется методом амперметра-вольтметра или специальными приборами в режиме измерения малых сопротивлений. При выявлении повышенного переходного сопротивления соединение разбирают, зачищают контактные поверхности и собирают заново с применением антикоррозионной смазки.
Сварные соединения осматривают на предмет трещин, непроваров и коррозии. При сомнениях в качестве сварки допускается контрольное измерение сопротивления участка цепи. Результаты визуального осмотра и измерений переходных сопротивлений заносят в протокол с указанием всех выявленных дефектов.
Если система молниезащиты использует естественные заземлители (арматуру железобетонных конструкций, металлические трубопроводы), дополнительно проверяют непрерывность электрической цепи от токоотвода до этих элементов. Обрыв или значительное увеличение сопротивления в такой цепи снижает эффективность всей системы.
7. Измерение сопротивления заземляющего устройства
Измерение сопротивления заземляющего устройства — ключевой этап совместного контроля. Метод выбирают в зависимости от конфигурации системы, возможности отсоединения элементов и наличия помех.
Основные схемы измерения:
- трёхпроводная схема — наиболее распространённая для заземлителей молниезащиты и защитного заземления;
- четырёхпроводная схема — применяется при повышенных требованиях к точности и при измерении малых сопротивлений;
- измерение с использованием клещей — позволяет определять сопротивление отдельных элементов многоэлементной системы без разрыва цепи.
При трёхпроводной схеме токовый электрод устанавливают на расстоянии, превышающем линейные размеры заземлителя не менее чем в 5 раз (обычно 40–50 м). Потенциальный электрод размещают посередине между заземлителем и токовым электродом. Для исключения влияния сопротивления измерительных проводов применяют четырёхпроводную схему, при которой потенциал измеряется отдельной парой проводов.
При измерении сопротивления заземлителей отдельно стоящих молниеотводов в качестве вспомогательного заземления допускается использовать заземлитель соседнего молниеотвода при условии отсутствия электрической связи между ними. В этом случае выполняют три измерения попарно и рассчитывают сопротивление каждого заземлителя по формулам:
\[ R_1 = \frac{a + b - c}{2},\quad R_2 = \frac{a + c - b}{2},\quad R_3 = \frac{b + c - a}{2} \]где \( a \), \( b \), \( c \) — результаты попарных измерений.
Если заземлитель одновременно выполняет функции защитного заземления электроустановок и молниезащиты, дополнительное измерение по нормам молниезащиты не требуется. Достаточно подтвердить соответствие сопротивления требованиям, предъявляемым к защитному заземлению.
Измерения рекомендуется выполнять в период наибольшего высыхания грунта. При проведении работ в другие периоды результаты корректируют сезонным коэффициентом \( K_c \). Значение коэффициента выбирают по справочным таблицам в зависимости от климатической зоны, типа грунта и глубины заложения электродов.
На результаты измерений существенно влияют помехи от блуждающих токов и электромагнитных полей. Перед началом измерений контролируют уровень напряжения помехи. Если оно превышает допустимое значение для выбранного прибора, применяют специальные режимы подавления помех или переносят работы на другое время.
8. Применение измерителей сопротивления заземления при совместном контроле
Для выполнения измерений при совместном контроле систем заземления и молниезащиты применяют специализированные приборы, обеспечивающие работу по двух-, трёх- и четырёхпроводным схемам, а также измерение с клещами.
Измеритель ИС-20 позволяет проводить измерения сопротивления элементов заземления, металлосоединений и непрерывности защитных проводников по двух-, трёх- и четырёхпроводному методу. Прибор автоматически вычисляет удельное сопротивление грунта. Модификация ИС-20/1 дополнительно обеспечивает измерение сопротивления единичного заземлителя без отсоединения от многоэлементной системы с помощью клещей, а также измерение переменного тока без разрыва цепи. Эти возможности особенно полезны при контроле сложных контуров, где отключение отдельных элементов затруднено или невозможно.
Измеритель ИС-10 предназначен для аналогичных задач. Он поддерживает двух-, трёх- и четырёхпроводные схемы, измерение с клещами (в модификации ИС-10/1) и определение процентного распределения токов в многоэлементной системе заземления. Прибор удобен при обследовании протяжённых контуров и систем с большим количеством вертикальных электродов.
Приборы ИС-05 и ИС-06 обеспечивают измерение сопротивления по двух- и трёхпроводной схеме в диапазоне от 0,01 Ом до 9,99 кОм. Дополнительно они измеряют амплитудное значение напряжения помехи. ИС-06 отличается расширенным диапазоном рабочих температур, что позволяет использовать его в зимний период. Эти приборы оптимальны для типовых измерений сопротивления заземляющих устройств зданий и отдельно стоящих молниеотводов, когда не требуется работа с клещами.
При выборе прибора учитывают:
- требуемый диапазон измерения и точность;
- наличие и уровень помех;
- конфигурацию заземляющего устройства (простой контур или многоэлементная система);
- необходимость измерения без отсоединения элементов;
- условия окружающей среды (температура, влажность).
Перед началом измерений выполняют калибровку прибора на сопротивление измерительных проводов. При работе с клещами контролируют правильность ориентации и плотность охвата проводника. Результаты измерений сохраняют в памяти прибора и переносят в протокол с указанием даты, температуры, влажности и схемы расположения электродов.
| Прибор | Основные возможности | Рекомендуемое применение |
|---|---|---|
| ИС-20 / ИС-20/1 | 2-, 3-, 4-проводный метод, клещи, удельное сопротивление грунта, ток | Сложные многоэлементные системы, измерения без разрыва цепи |
| ИС-10 / ИС-10/1 | 2-, 3-, 4-проводный метод, клещи, распределение токов | Протяжённые контуры, контроль распределения токов |
| ИС-05 / ИС-06 | 2- и 3-проводный метод, измерение напряжения помехи | Типовые измерения сопротивления заземлителей зданий и молниеотводов |
9. Периодичность контроля и оформление результатов
Периодичность совместного контроля систем заземления и молниезащиты определяется нормативными документами и категорией объекта.
| Тип объекта | Визуальный осмотр | Измерение сопротивления | Нормативный документ |
|---|---|---|---|
| Промышленные предприятия | 1 раз в 6 месяцев | 1 раз в 6 лет | ПТЭЭП |
| Взрывоопасные объекты | 1 раз в 6 месяцев | 1 раз в год | Отраслевые нормы |
| Системы молниезащиты | Перед грозовым сезоном | После монтажа и ремонта | РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003 |
| Жилые и общественные здания | По необходимости | При вводе в эксплуатацию и после реконструкции | ПУЭ |
Внеочередные измерения проводят после ремонта, реконструкции, повреждения системы молниевым разрядом, а также при выявлении дефектов в ходе визуального осмотра.
Результаты контроля оформляют протоколами. В протокол включают:
- данные о объекте и системе молниезащиты (категория, тип молниеотводов, схема заземляющего устройства);
- условия проведения измерений (температура, влажность, состояние грунта);
- схему расположения измерительных электродов;
- результаты визуального осмотра;
- значения переходных сопротивлений соединений;
- результаты измерения сопротивления заземляющего устройства с указанием применённого метода и прибора;
- заключение о соответствии или несоответствии нормативным требованиям;
- рекомендации по устранению выявленных дефектов.
Протоколы хранят вместе с паспортом молниезащиты объекта. При наличии отклонений составляют дефектную ведомость и план мероприятий по приведению системы в нормативное состояние.
10. Типичные ошибки и практические рекомендации
На практике при совместном контроле систем заземления и молниезащиты часто встречаются типичные ошибки, снижающие достоверность результатов и безопасность объекта.
Наиболее распространённые ошибки:
- проведение измерений только в благоприятный период года без применения сезонного коэффициента;
- неправильное расположение вспомогательных электродов (слишком близко к заземлителю);
- игнорирование уровня помех и использование прибора в режиме, не обеспечивающем их подавление;
- отсутствие проверки переходных сопротивлений соединений при удовлетворительном общем сопротивлении контура;
- применение двухпроводной схемы для измерения малых сопротивлений без компенсации сопротивления проводов;
- неучёт того, что при объединённом заземлителе дополнительное измерение по нормам молниезащиты не требуется;
- отсутствие документирования схемы расположения электродов и условий измерений.
Практические рекомендации по повышению качества контроля:
- всегда начинать с тщательного визуального осмотра и измерения переходных сопротивлений;
- при наличии многоэлементной системы по возможности применять методы с клещами, чтобы оценить вклад отдельных элементов;
- фиксировать все параметры окружающей среды и схему измерений в протоколе;
- при сомнениях в результатах повторять измерения с увеличенным расстоянием до токового электрода;
- после устранения дефектов обязательно проводить контрольные измерения;
- хранить историю измерений для анализа динамики изменения сопротивления заземляющего устройства.
Соблюдение указанных принципов и методик обеспечивает достоверную оценку состояния систем заземления и молниезащиты, своевременное выявление опасных отклонений и поддержание требуемого уровня электробезопасности зданий.
Для проведения точных и достоверных измерений сопротивления заземляющих устройств и элементов молниезащиты рекомендуется использовать современные цифровые измерители, обеспечивающие работу по трёх- и четырёхпроводным схемам, а также измерение с клещами. Актуальную цену и возможность купить подходящий прибор можно уточнить у специалистов. Правильно выбранный измеритель позволяет выполнять весь комплекс работ по совместному контролю быстро и с необходимой точностью.
Материал подготовил технический директор НПП «КИПОФФ» Березин Александр Сергеевич