ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов

Дата введения 2015-01-01

Страница 3 (приложения A, B, C, D, DA, библиография)

<<< Страница 1 (пункты с 541 по 542.2.8)
<< Страница 2 (пункты с 543 по 544.2.3)

Приложение A (обязательное). Расчёт коэффициента к по 541.1.2 (см. также МЭК 60724 и МЭК 60949)

Приложение A
(обязательное)

Расчёт коэффициента k по 541.1.2
(см. также МЭК 60724 и МЭК 60949)

Коэффициент k рассчитывается по следующей формуле:

где Q — объемная теплоемкость материала проводника при 20 °С, Дж/С·мм;³

β — величина, обратная температурному коэффициенту проводника при 0 °C, °C

ρ₂₀ — удельное электрическое сопротивление проводника при 20 °С, Ом·мм;

θ_i — начальная температура проводника, °C;

θ_f — конечная температура, °C.

Таблица А.54.1 — Значения параметров проводника для различных материалов

Материал проводника	βa), °C	Qca), Дж(°C·мм 3)	ρ20a) Ом · мм
Медь Алюминий Сталь	234,5 228 202	3,45 · 10-3 2,5 · 10-3 3,8 · 10-3	17,241 · 10-6 28,264 · 10-6 138 · 10-6	226 148 78
a) Значения приняты по МЭК 60949.

Таблица А.54.2 — Значение коэффициента k для изолированных защитных проводников, не являющихся жилой кабеля и не проложенных совместно с другими кабелями

Таблица A.54.3 - Значение коэффициента k для неизолированных защитных проводников, находящихся в контакте с оболочкой кабеля, но проложенным не в общем пучке с другими кабелями

Таблица А.54.4 — Значение коэффициента k для защитных проводников, являющихся жилой кабеля или проложенным в одном пучке с другими кабелями или изолированными проводами

Таблица А.54.5 — Значение коэффициента k для защитных проводников, таких как металлическая броня кабеля, металлическая оболочка кабеля, концентрические проводники и т.п.

Таблица А.54.6 — Значение коэффициента k для неизолированных проводников, когда указанные температуры не создают угрозы повреждения находящихся вблизи материалов

Приложение В (справочное). Пример размещения заземляющего устройства и защитных проводников

Приложение B
(справочное)

Рисунок В.54.1 — Примеры размещения заземляющего устройства относительно фундаментного заземлителя, защитных проводников и защитных проводников систем уравнивания потенциалов

Если устанавливают систему молниезащиты, то дополнительные требования приведены в МЭК 62305-3 подразделы 6.1 и 6.2.

Примечание - Проводники функционального заземления на рисунке В.54.1 не показаны.

Рисунок В.54.1 - Примеры размещения заземляющего устройства относительно фундаментного заземлителя, защитных проводников и защитных проводников систем уравнивания потенциалов

Приложение C (справочное). Заземляющие электроды железобетонных фундаментов

Приложение C
(справочное)

С.1 Общие требования

У бетона, применяемого для сооружения фундаментов зданий, есть определенная проводимость и, как правило, хороший контакт с окружающим грунтом. Поэтому электроды из черного металла полностью встроенные в бетон можно применять как заземлители, при условии, что бетон не изолируют от грунта с помощью специальной теплоизоляции или другими способами. Из-за химических и физических эффектов, черный металл, сталь горячего цинкования и другие металлы, встроенные в бетон на глубину больше 5 см надежно защищены от коррозии, практически на все время существования здания. Также, где это возможно, следует применять проводящие конструкции зданий.

Замоноличивание в бетон фундаментных заземляющих электродов во время монтажа здания является экономичным решением позволяющим получить хороший заземлитель с большим сроком службы поскольку:

- это не требует дополнительных земляных работ,

- заземлитель устанавливают на глубине, где нет отрицательных влияний, связанных с сезонными погодными условиями,

- обеспечивается хороший контакт с грунтом,

- охватывается фактически вся поверхность фундамента здания, что приводит к минимизации импеданса заземлителя,

- обеспечивается оптимальное расположение заземления для системы молниезащиты, и

- с начала монтажа здания заземлитель можно использовать в качестве заземлителя для электрической установки стройплощадки.

Помимо эффекта заземления, замоноличенные в бетон фундаментные заземляющие электроды обеспечивают хорошую базу для основной системы уравнивания потенциалов.

При монтаже замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов предлагается выполнять следующие указания и рекомендации.

C.2 Пример применения замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов

Если фундамент здания должен быть полностью защищен от потери тепловой энергии с помощью изоляции из непроводящих материалов, или если фундамент должен иметь гидроизоляцию, например, применяют пластмассовые листы толщиной больше 0,5 мм, использование бетонного фундамента в качестве заземлителя не эффективно. В этих случаях, металлическую арматуру можно применять для защитного уравнивания потенциалов, а в целях заземления следует применять другой заземлитель, например, замоноличенные в бетон фундаментные заземляющие электроды, расположенные ниже изолированного фундамента, или размещение заземления вокруг здания или заглубленные в грунт фундаментные заземляющие электроды.

C.3 Конструкция замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов

С.3.1 Для конкретных фундаментов без металлической арматуры, конструкция замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов должна соответствовать типу и размерами фундамента. Предпочтение следует отдавать замкнутым кольцевым конструкциям, состоящим из одного или нескольких колец или прямоугольным конструкциям с линейными размерами до 20 м.

С.3.2 Чтобы избежать снижения (менее 5 см) расстояния до грунта, замоноличенных в бетон проволочных электродов, следует применять специальные средства. Если в качестве электродов используют полосу, то она должна быть зафиксирована относительно края, таким образом, чтобы избежать образования полостей без бетона под полосой. Если присутствует арматура, проволочные электроды должны быть скреплены с ней с промежутками не более 2 м. Соединения должны быть выполнены в соответствии с 542.3.2. Применение клиновых соединителей следует избегать.

С.3.3 У замоноличенных в бетон проволочных электродов должен быть выполнен, по крайней мере, один вывод (терминал) для каждого бетонного элемента здания, для соединения с электрической системой здания, с соответствующей точкой контакта (например, с главной заземляющей шиной) или должно быть окончание в специальном закладном элементе, заложенном в поверхность бетона для соединения. В точке соединения вывод должен быть доступен для обслуживания и измерений.

Для системы молниезащиты и для зданий со специальными требованиями относительно оборудования информационных технологий, требуется более одной точки подключения к заземлителю, например, для токоотвода системы молниезащиты.

Для соединений в фундаменте проложенных в грунте вне бетонного фундамента должна быть учтена возможность коррозии стальных проводников (см. раздел С.4). Для таких соединений, рекомендуется, чтобы они входили в бетон в пределах здания или снаружи, на соответствующей высоте над уровнем земли.

C.3.4 Минимальную площадь поперечного сечения электродов, включая вывод для соединения, выбирают в соответствии с таблицей 54.1. Соединения должны быть надежными и с соответствующими электрическими характеристиками (см. 542.3.2).

C.3.5 Металлическая арматура фундамента можно использовать в качестве электрода, при условии, что соединения удовлетворяют требованиям 542.3.2. Паяные соединения допускаются только с разрешения главного инженера (архитектора) проекта на основании анализа конструкции здания. Соединения, с применением проволочной стальной брони не используют в качестве защиты, но могут подходить для обеспечения электромагнитной совместимости информационных технологий. Напряженную арматуру не следует использовать в качестве заземлителя.

Если сваренные сетки, сделанные из проводов меньшего диаметра, применяют для армирования, то их можно использовать в качестве электродов, если они надежно соединяются больше чем в одной точке с выводом или другими частями заземлителя, чтобы обеспечить, по крайней мере, ту же самую площадь поперечного сечения как это указано в таблице 54.1. Минимальный диаметр отдельных проводников таких сеток должен быть не менее 5 мм с четырьмя соединениями между выводом и сеткой в различных точках каждой сетки.

C.3.6 Соединение электродов не должно выполняться транзитом между различными частями протяженных фундаментов. В этом случае, для обеспечения необходимых электрических соединений, соединители должны быть установлены вне бетонного основания.

C.3.7 Замоноличенные в бетон фундаментные заземляющие электроды отдельных опор (например, при строительстве больших помещений), должны быть соединены с замоноличенными в бетон фундаментными заземляющими электродами других опор, с применением соответствующих заземляющих проводников (см. раздел C.4).

C.4 Возможные проблемы коррозии для других заземленных установок, расположенных снаружи замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов

Следует учитывать, что обычная сталь (без покрытия или горячего цинкования) замоноличенная в бетон обладает электрохимическим потенциалом, равным меди, заглубленной в грунт. Следовательно, есть опасность электрохимической коррозии, с другим заземлителем, выполненном из стали и заглубленным в грунт вблизи фундамента и соединенным с замоноличенным в бетон фундаментным заземляющим электродом. Этот эффект можно также наблюдать для армированных фундаментов больших зданий.

Никакой стальной электрод не следует устанавливать в грунте вблизи бетонного фундамента кроме электродов, изготовленных из нержавеющей стали или изготовленных другим способом с хорошей защитой от влаги. Горячее цинкование, окраска или другие подобные покрытия не достаточны для этих целей. Дополнительные заземлители вокруг и около таких зданий не следует изготавливать из стали горячего цинкования для обеспечения достаточного срока службы этой части заземлителя.

C.5 Окончание работ по установке замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов

C.5.1 После подготовки электродов и/или соединенной арматуры, перед заливкой бетона, следует подготовить соответствующие документы. Документы должны содержать описание, планы и фотографии и быть включены в состав основного комплекта документов электрической установки (см. [7]).

C.5.2 Бетон, применяемый для фундамента, должен содержать не менее 240 кг цемента на 1м³ бетона. У бетона должна быть соответствующая полужидкая консистенция, чтобы заполнить все полости, расположенные ниже электродов.

Приложение D (справочное). Заземляющие электроды в грунте

Приложение D (справочное)

D.1 Общие требования

Сопротивление заземляющего электрода зависит от его размера, формы и удельного сопротивления грунта в который его заглубляют. Это удельное сопротивление часто изменяется по длине и глубине.

Удельное сопротивление почвы выражается в Омах - сопротивление цилиндра площадью поперечного сечения основания 1 м² и длиной 1 м.

Характер поверхности и растительности может дать некоторую информацию относительно более или менее благоприятной характеристики почвы для установки заземлителя. Более надежная информация обеспечивается при наличии результатов измерений на заземляющих электродах, установленных в подобной почве.

Удельное сопротивление почвы зависит от влажности и температуры, оба эти параметра изменяются в течение года. Влажность - под влиянием гранулирования почвы и ее пористости. Практически, удельное сопротивление почвы увеличивается при уменьшении влажности.

Грунты в зонах подтопления рек, как правило, не подходят для устройства заземлителей. Эти грунты состоят из каменной основы, являются сильно проницаемыми и легко затопляются отфильтрованной водой с высоким удельным сопротивлением. В этом случае должны устанавливаться глубинные электроды, чтобы достигнуть более глубоких слоев грунта, у которых может быть лучшая проводимость.

Мороз значительно увеличивает удельное сопротивление почвы, которое может достигать нескольких тысяч Ом в замороженном слое. Толщина этого замороженного слоя в некоторых областях может составить один метр и более.

Засуха также увеличивает удельное сопротивление почвы. Эффект засухи может наблюдаться в некоторых областях до глубины 2 м. Значения удельного сопротивления при таких условиях могут быть такого же порядка как и во время мороза.

D.2 Удельное сопротивление грунта

Таблица D.54.1 дает информацию о значениях удельного сопротивления для определенных типов почвы.

Таблица D.54.1 - Удельное сопротивление

Из таблицы D.54.2 видно, что удельное сопротивление может измениться в значительной степени, для того же самого типа грунта.

В первом приближении сопротивление может быть вычислено с применением средних значений таблицы D.54.2.

Таблица D.54.2 - Изменение удельного сопротивления для различных типов грунта

Очевидно, что вычисления, сделанные исходя только из этих значений, дают сугубо приблизительное значение сопротивления заземляющего электрода. Применяя формулу, приведенную в разделе D.3, измерение сопротивления позволяет оценить среднее значение удельного сопротивления грунта, что может быть полезным для дальнейших работ, выполненных в подобных условиях.

D.3 Заземляющие электроды заглубленные в грунт. Номенклатура

Заземляющие электроды заглубленные в грунт могут быть выполнены из:

- стали горячего цинкования,

- стали в медной оболочке,

- стали с медным покрытием,

- нержавеющей стали,

- голой меди.

Соединения между различными металлами не должны быть в контакте с почвой. Не следует применять другие металлы и сплавы.

Минимальная толщина и диаметры деталей принимаются для обычных рисков химического и механического старения. Однако, эти размеры могут быть не достаточными в ситуациях, где присутствуют существенные риски коррозии. С такими рисками можно встретиться в почвах, где распространяют блуждающие токи, например возвратные токи постоянного тока в цепях электрической тяги или вблизи установок катодной защиты. В этом случае должны быть приняты специальные меры предосторожности.

Заземляющие электроды должны быть заглублены в самых влажных частях грунта. Они должны быть расположены вдали от свалок отходов, где возможна фильтрация, например, экскрементов, жидких удобрений, химических продуктов, кокса, и т.д., которые могут их разъесть и расположены максимально далеко от оживленных мест.

D.3.2 Оценка сопротивления заземляющего электрода

a) Горизонтально проложенный под землей проводник

Сопротивление заземляющего электрода R, образованного горизонтально проложенным под землей проводником (см. 542.2.3 и таблицу 54.1), может быть приблизительно рассчитано по формуле

где ρ — удельное сопротивление почвы, Ом;

L — длина траншеи, занятой проводником, м.

Следует отметить, что укладка проводника в траншее извилистым путем не дает заметного снижения сопротивления заземляющего электрода.

Практически, этот проводник монтируется двумя различными способами:

- фундаментный заземлитель здания: заземляющие электроды укладывают в виде замкнутого контура по периметру здания. Его длину принимают равной периметру здания;

- траншеи: проводники прокладывают под землей на глубине приблизительно 1 м в специальных траншеях, вырытых для этой цели.

Траншеи не следует заполнять камнями, пеплом или подобными материалами, а следует заполнять землей, способной сохранять влажность.

b) Проложенные под землей полосы

Для обеспечения хорошего контакта двух поверхностей с грунтом сплошные полосы следует уложить вертикально (на ребро).

Полосы должны быть проложены под землей таким образом, чтобы их верхний край располагался приблизительно на глубине одного метра.

Сопротивление R проложенного под землей заземляющего электрода в виде полосы на достаточной глубине приблизительно равно

где ρ — удельное сопротивление грунта, Ом;

L — периметр полосы, м.

c) Электроды установленные вертикально под землей

Сопротивление R вертикально расположенного под землей заземляющего электрода (см. 542.2.3 и таблицу 54.1) может быть приблизительно рассчитано по формуле

где ρ — удельное сопротивление грунта, Ом;

L — длина стержня или канала, м.

Если существует риск мороза или засухи, длина стержней должна быть увеличена на 1 или 2 м.

Значение сопротивления заземляющего электрода возможно уменьшить путем соединения нескольких вертикальных стержней параллельно, на расстоянии друг от друга равном длине одного стержня, в случае, если применяют два или более стержня.

Дополнительно установленные длинные стержни, учитывая неоднородность грунта, могут достигнуть горизонта с низким или незначительным удельным сопротивлением.

D.4 Металлические колонны как заземляющие электроды

Металлические колонны, входящие в металлоконструкцию и расположенные в грунте на определенной глубине, можно использовать в качестве заземляющего электрода.

Сопротивление R расположенной под землей металлической колонны может быть приблизительно рассчитано по формуле

где ρ — удельное сопротивление грунта, Ом;

L — расположенная под землей длина колонны, м;

d — диаметр цилиндра, образованного колонной, м. Ряд соединенных колонн, расположенных вокруг здания, дают сопротивление того же порядка, что и фундаментные заземлители.

Замоноличивание в бетон не исключает возможность применения колонн как заземляющих электродов и не существенно изменяет сопротивление заземляющего электрода.

Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации (и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам)

Приложение ДА
(справочное)

Таблица ДА.1

Библиография

Электронный текст документа
подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014