Как использовать железобетонный фундамент для заземления

Как использовать железобетонный фундамент для заземления

Сергей Соловьев, технический специалист ООО «ОБО Беттерманн»

Заземление является неотъемлимым элементом внешней системы молниезащиты строения. Заземлитель отводит ток молнии в грунт, что позволяет снизить перенапряжения в сети. Заземлитель, установленный в бетонном фундаменте здания, – один из возможных видов такого устройства.

Требования к фундаментным заземлителям, их конфигурации и исполнению изложены в Инструкции по молниезащите зданий и сооружений РД 34.21.122-87.

Эти устройства должны соответствовать отраслевым нормам, действующим в российской электроэнергетике, и требованиям ПУЭ.

При этом необходимо учитывать, что фундаменты полностью тепло- и/или гидроизолированные не могут служить заземлителями. Если фундаменты изолированы по принципу «черной ванны» (многослойной конструкции с применением битума) или с помощью других подобных технологий, то необходимо устраивать дополнительное заземление в грунте.

ОБО Беттерманн – признанный лидер в производстве компонентов для систем заземления с повышенной стойкостью к коррозии. Выпускаемая компанией гамма элементов и конструкций позволяет создать эффективный заземлитель для строений с различными типами фундаментов.

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

Фундаментный заземлитель должен быть выполнен как замкнутый контур и проложен в фундаментах наружных стен под самым нижним изоляционным слоем (под гидрозамком). Это же относится и к сооружениям, которые строятся с использованием фундаментных плит.
В фундаментах из армированного бетона заземлитель должен быть проложен по самому нижнему ряду арматуры (рис. 1).
В крупногабаритных зданиях нужно выполнять поперечные связи, чтобы внутри контура заземления были ячейки размером 20 — 20 м (уменьшение размера ячеек увеличивает эффективность заземляющего устройства).
Для защиты от коррозии и механического воздействия фундаментный заземлитель необходимо со всех сторон плотно обмуровать слоем бетона толщиной не менее 5 см. Его можно также укладывать непосредственно в траншею, зафиксировав перед бетонированием на дистанционных опорах.
Заземлитель выполняется из оцинкованной полосовой стали сечением минимум 30 . 3,5 мм (толщина цинкового покрытия – 70 мк) или из оцинкованной круглой стали диаметром минимум 10 мм (толщина покрытия – 50 мк). Особую важность имеет цинковое покрытие выпусков из бетона, например лепестковых контактов для уравнивания потенциалов.
Соединение фрагментов полосовой стали между собой или с фрагментами круглой стали допускается только в теле бетона. Но даже здесь, как показывает практика, нужна особая тщательность, иначе еще до бетонирования стыки начинают расходиться. Если требуются дополнительные соединения в грунте вне фундамента, то они должны быть не только качественно выполнены вручную с помощью клемм, винтовых связей или сварки, но и надежно изолированы. Проектирование фундаментного заземлителя, который будет одновременно служить как заземлитель молниеотвода, должно начинаться на ранней стадии работы над проектом, чтобы учесть все необходимые детали – стыки и точки заземления – и спланировать их выполнение при организации работ (рис. 2).
В сооружениях из сборных элементов устройство фундаментного заземлителя, соединения и возможные изменения в процессе работ также должны быть предусмотрены заранее.
Точками заземления являются прочно заделанные в бетон или в кладку точки подключения, которые связаны фундаментным заземлением (рис. 3) и могут быть задействованы в нужный момент. В промышленных зданиях целесообразно оборудовать точкой заземления каждую колонну на всех этажах.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ В ФУНДАМЕНТАХ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ПЕРИМЕТРОМ

Теплообмен здания с внешней средой ограничивается благодаря изоляции периметра, т.е. изоляции стен и фундаментов, соприкасающихся с грунтом. Удельное сопротивление изоляционных плит периметра значительно выше, чем бетона, поэтому теплоизоляция функционирует одновременно как электроизоляция.
Если заземлитель проложен в ленточном фундаменте, внешняя поверхность которого обмурована теплоизоляцией, то следует рассчитывать на высокое сопротивление растекания.
Если, кроме того, изолирована и фундаментная плита, то нужно прояснить, требуются ли дополнительные мероприятия, например устройство глубинного заземлителя. Если изолирован весь фундамент, то, как и в случае с гидроизоляцией фундамента по технологии «черной ванны», он не может служить заземлителем. В такой ситуации возникает необходимость устройства заземления под изоляцией. Этот заземлитель должен иметь ту же ширину ячеек, что и фундаментный заземлитель. В самом фундаменте постройки нужно тоже проложить заземлитель, который будет служить для уравнивания потенциалов. Заземлители молниезащиты также должны быть включены в систему уравнивания потенциалов. Такое решение автоматически делает систему заземления молниезащиты частью функционального заземления электрооборудования здания.
Функциональная пригодность заземляющих проводников и заземлителей, размещаемых в грунте, в значительной мере зависит от выбора материала и соединительных клемм. Обычно для реализации таких систем применяется нержавеющая сталь или сталь горячей оцинковки.

ОБО Беттерманн производит компоненты систем заземления с высокой стойкостью к коррозии как из стали горячей оцинковки, нержавеющей стали, так и омедненные изделия. Используя эти элементы и конструкции, можно выполнить заземлитель любого типа и любой степени сложности.

ОБО Беттерманн
Москва, ул. Боровая, д. 7, стр. 33
Тел.: +7 (495) 783 95 17
Факс: +7 (495) 783 95 16
obo.office@obo.com.ru
Санкт-Петербург, ул. Книпович, д. 15
Тел.: +7 (812) 449 78 91
Факс: +7 (812) 449 78 92
obo.spb@obo.com.ru

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Источник

Фундаментное заземление

Использование фундаментного заземлителя является экономичным решением, позволяющим получить хороший заземлитель с большим сроком службы.

Использование фундамента здания в качестве заземлителя является предпочтительным вариантом заземления при условии обеспечения непрерывной электрической связи по его арматуре.

Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными.

Данный тип заземления имеет ряд преимуществ, а именно:

• не требует земляных работ;
• глубина установки заземлителя исключает возможность воздействии на него отрицательных влияний сезонных погодных условий;
• обеспечивается хороший контакт с грунтом;
• охватывается фактически вся поверхность фундамента здания, что приводит к минимизации импеданса заземлителя;
• обеспечивается оптимальное расположение заземления для системы молниезащиты;
• с начала монтажа здания заземлитель можно использовать В качестве заземления для электрической установки стройплощадки.

Помимо эффекта заземления, находящиеся в бетоне заземляющие проводники обеспечивают хорошую базу для основной системы уравнивания потенциалов.

Учитывая, что фундаментный заземлитель состоит из металлических элементов, залитых бетоном в фундаменте строительного объекта, для обеспечения непрерывности передачи тока в такой конструкции следует обращать особое внимание на качество соединения металлических элементов.

Для обеспечения гарантированного электрического соединения арматуры рекомендуется комплектовать фундамент дополнительной внутренней ячеистой сетью выполненной из стержней или полосового металла и связанной со сталью арматуры с помощью винтовых зажимов. Шаг крепления должен составлять не более 2-х метров.

Металлическую арматуру фундамента можно использовать в качестве заземлителя, при условии, что соединения удовлетворяют требованиям надежной механической и непрерывной электрической связи.

Для функционирования в качестве заземлителя системы молниезащиты из фундамента должны быть предусмотрены внешние выводы для подключения токоотводов.

При невозможности использования фундаментного заземления необходимо предусматривать искусственные заземлители (глубинные либо кольцевые).

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.

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 неэффективно.

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.

Конструкция замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов

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.
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. Применение клиновых соединителей следует избегать.
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. Для таких соединений, рекомендуется, чтобы они входили в бетон в пределах здания или снаружи, на соответствующей высоте над уровнем земли.

1. Соединения должны быть надежными и с соответствующими электрическими характеристиками
2. Металлическую арматуру фундамента можно использовать в качестве электрода, при условии, что соединения удовлетворяют техническим требованиям. 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. Минимальный диаметр отдельных проводников таких сеток должен быть не менее 5 мм с четырьмя соединениями между выводом и сеткой в различных точках каждой сетки.

1. 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.
2. 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.

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.

Окончание работ по установке замоноличенных в бетон фундаментных заземляющих электродов

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.

Бетон, применяемый для фундамента, должен содержать не менее 240 кг цемента на 1м 3 бетона. У бетона должна быть соответствующая полужидкая консистенция, чтобы заполнить все полости, расположенные ниже электродов.

Источник