Навигация по таблицам
- Основные нормы сопротивления заземления
- Подстанции и распределительные устройства
- Промышленные здания и объекты
- Жилые дома и общественные здания
- Специальные объекты
Основные нормы сопротивления заземления по ПУЭ и ПТЭЭП
| Тип электроустановки | Напряжение | Сопротивление, Ом | Нормативный документ |
|---|---|---|---|
| Электроустановки до 1 кВ (системы TN) | 220/380 В | ≤ 30 | ПУЭ п.1.7.103 |
| То же с учетом повторных заземлений | 220/380 В | ≤ 4 | ПУЭ п.1.7.101 |
| Подстанции 110 кВ и выше | 110 кВ и выше | ≤ 0,5 | ПУЭ п.1.7.90 |
| Подстанции 3-35 кВ (изолированная нейтраль) | 3-35 кВ | ≤ 10 (250/Iз) | ПУЭ п.1.7.96 |
| Молниезащита зданий и сооружений | - | ≤ 10 | ГОСТ Р 59789-2021, ГОСТ Р 58882-2020 |
Подстанции и распределительные устройства
| Тип подстанции | Класс напряжения | Сопротивление заземления, Ом | Особенности измерения |
|---|---|---|---|
| Подстанции с эффективно заземленной нейтралью | 110-750 кВ | ≤ 0,5 | В любое время года |
| Подстанции с изолированной нейтралью | 6-35 кВ | ≤ 250/Iз, но не более 10 | Iз - ток замыкания на землю, А |
| Трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ | 6-10 кВ | ≤ 4 (с естественными заземлителями) | Общее заземляющее устройство |
| Распределительные пункты | 6-35 кВ | ≤ 10 | При отсутствии компенсации |
| Открытые распределительные устройства | 35-750 кВ | ≤ 0,5 | С контуром заземления |
Промышленные здания и объекты
| Тип промышленного объекта | Условия эксплуатации | Сопротивление, Ом | Периодичность контроля |
|---|---|---|---|
| Промышленные здания (общие) | Нормальные условия | ≤ 4 | 1 раз в 6 лет |
| Взрывоопасные производства | Зоны класса В-I, В-Ia | ≤ 4 | 1 раз в год |
| Пожароопасные производства | Зоны класса П-I, П-II | ≤ 4 | 1 раз в 3 года |
| Горнодобывающие предприятия | Подземные выработки | ≤ 1 | 1 раз в год |
| Металлургические производства | Агрессивная среда | ≤ 4 | 1 раз в 3 года |
| Химические производства | Особо опасные условия | ≤ 2 | 1 раз в год |
Жилые дома и общественные здания
| Тип здания | Система заземления | Сопротивление, Ом | Примечания |
|---|---|---|---|
| Частные жилые дома | TN-C-S | ≤ 30 | Локальное заземление |
| Многоквартирные дома | TN-S | ≤ 4 | С учетом повторных заземлений |
| Школы, детские сады | TN-S | ≤ 4 | Повышенные требования безопасности |
| Больницы, медучреждения | TN-S, IT (операционные) | ≤ 2 | Специальные требования |
| Торговые центры | TN-S | ≤ 4 | Массовое пребывание людей |
| Офисные здания | TN-S | ≤ 4 | IT-оборудование |
Специальные объекты и установки
| Тип объекта | Назначение заземления | Сопротивление, Ом | Нормативные требования |
|---|---|---|---|
| Радиовещательные станции | Функциональное | ≤ 2 | Для антенных систем |
| Телекоммуникационные объекты | Защитное и функциональное | ≤ 4 | ОСТ 45.82-96 |
| Газовые котельные | Защитное | ≤ 10 | ПУЭ п.1.7.103 |
| Передвижные электроустановки | Защитное | ≤ 25/Iз | ПУЭ п.1.7.163 |
| Опоры ВЛ (ρ ≤ 100 Ом·м) | Молниезащита | ≤ 10 | ПУЭ п.1.7.103 |
| Опоры ВЛ (ρ = 500-1000 Ом·м) | Молниезащита | ≤ 20 | С учетом удельного сопротивления грунта |
Полное оглавление статьи
- Введение в нормы сопротивления заземления
- Нормативная база и основные документы
- Классификация заземляющих устройств
- Подстанции и распределительные устройства
- Промышленные объекты и специальные установки
- Жилые и общественные здания
- Методы расчета и измерения сопротивления
- Факторы, влияющие на сопротивление заземления
- Методики измерений и контроля
- Часто задаваемые вопросы
Введение в нормы сопротивления заземления
Сопротивление заземления является критически важным параметром электробезопасности, определяющим способность заземляющего устройства эффективно отводить аварийные токи в землю. Величина сопротивления растеканию тока измеряется в омах и должна соответствовать установленным нормативным требованиям для каждой категории электроустановок.
Основная цель нормирования сопротивления заземления заключается в обеспечении безопасности людей и сохранности электрооборудования при возникновении аварийных режимов работы. Правильно спроектированное и выполненное заземляющее устройство должно обеспечивать быстрое и надежное отведение опасных потенциалов, возникающих при замыканиях на корпус или других нештатных ситуациях.
Нормативная база и основные документы
Требования к сопротивлению заземляющих устройств регламентируются комплексом нормативно-технических документов, основными из которых являются Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).
ПУЭ седьмого издания, в частности глава 1.7, устанавливает требования к заземлению и защитным мерам электробезопасности для новых электроустановок на этапе проектирования и строительства. ПТЭЭП регламентирует нормы сопротивления для действующих электроустановок в период их эксплуатации и определяет периодичность контрольных измерений.
Согласно ПУЭ п.1.7.103, сопротивление заземляющего устройства для электроустановок напряжением до 1 кВ в системе TN должно быть не более 30 Ом без учета естественных заземлителей и повторных заземлений. При наличии таких заземлителей общее сопротивление не должно превышать 4 Ом.
Дополнительные требования содержатся в современных стандартах: для молниезащиты действуют ГОСТ Р 59789-2021 (добровольный к применению), РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003; для заземляющих устройств - ГОСТ Р 58882-2020, а также технические регламенты для специфических отраслей промышленности.
Классификация заземляющих устройств
Заземляющие устройства классифицируются по нескольким основным признакам, каждый из которых влияет на нормативные требования к сопротивлению. Понимание этой классификации необходимо для правильного применения норм и проведения расчетов.
По назначению заземления
Защитное заземление предназначено для обеспечения электробезопасности людей и должно обеспечивать отведение аварийных токов при замыканиях на корпус. Рабочее (функциональное) заземление необходимо для нормального функционирования электроустановки, например, заземление нейтрали трансформатора или экранов кабелей.
По конструктивному исполнению
Различают естественные заземлители (металлические конструкции зданий, трубопроводы, арматура фундаментов) и искусственные заземлители (специально смонтированные металлические электроды). Эффективность естественных заземлителей часто превышает искусственные за счет большей площади контакта с грунтом.
При параллельном соединении нескольких заземлителей общее сопротивление рассчитывается по формуле:
1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn
где R1, R2, R3, Rn - сопротивления отдельных заземлителей.
Подстанции и распределительные устройства
Электрические подстанции представляют собой наиболее ответственные объекты электроэнергетики, к заземляющим устройствам которых предъявляются самые строгие требования. Это обусловлено высокими значениями токов короткого замыкания и необходимостью обеспечения безопасности персонала, работающего с высоковольтным оборудованием.
Подстанции напряжением 110 кВ и выше
Для подстанций высокого и сверхвысокого напряжения с эффективно заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 0,5 Ом в любое время года. Это требование обусловлено необходимостью ограничения напряжений прикосновения и шага до безопасных значений при больших токах замыкания на землю.
Подстанции 6-35 кВ
В сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства определяется расчетным током замыкания на землю и не должно превышать 250/Iз Ом, но не более 10 Ом. Такой подход обеспечивает ограничение напряжения на заземляющем устройстве до безопасных значений.
Для подстанции 10 кВ с расчетным током замыкания на землю 30 А максимально допустимое сопротивление составляет 250/30 = 8,33 Ом, что меньше предельного значения 10 Ом.
Трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ
Для распределительных трансформаторных подстанций, питающих потребителей низкого напряжения, должно выполняться единое заземляющее устройство, к которому присоединяются все заземляемые элементы как высокого, так и низкого напряжения. Сопротивление такого устройства не должно превышать 4 Ом с учетом естественных заземлителей.
Промышленные объекты и специальные установки
Промышленные предприятия характеризуются разнообразием технологических процессов и условий эксплуатации электрооборудования, что требует дифференцированного подхода к нормированию сопротивления заземления. Особое внимание уделяется объектам с повышенной опасностью, где даже кратковременное появление опасных потенциалов может привести к катастрофическим последствиям.
Взрывоопасные производства
На предприятиях с взрывоопасными технологиями (нефтехимия, газовая промышленность, производство взрывчатых веществ) заземляющие устройства должны обеспечивать максимально быстрое отведение статических зарядов и аварийных токов. Сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом, а в особо опасных зонах может требоваться снижение до 1-2 Ом.
Горнодобывающие предприятия
Подземные выработки характеризуются особо тяжелыми условиями эксплуатации электрооборудования. Высокая влажность, агрессивная среда и ограниченные возможности эвакуации персонала требуют сопротивления заземления не более 1 Ом для стационарных установок.
Для обеспечения требуемого сопротивления 4 Ом в грунте с удельным сопротивлением 100 Ом·м необходимо:
- Длина вертикального заземлителя: L = ρ/(2πR) = 100/(2π×4) ≈ 4 м
- Или площадь горизонтального заземлителя: S = ρ/R = 100/4 = 25 м²
Металлургические производства
Предприятия черной и цветной металлургии характеризуются наличием мощных электротехнологических установок с большими рабочими токами. Заземляющие устройства должны быть рассчитаны на отведение значительных аварийных токов при сопротивлении не более 4 Ом.
Жилые и общественные здания
Электроснабжение жилых и общественных зданий имеет свои особенности, связанные с массовым присутствием людей, не имеющих специальной подготовки по электробезопасности. Это требует применения наиболее надежных систем заземления и защиты.
Частные жилые дома
Для индивидуальных жилых домов, подключаемых к сетям 220/380 В, применяется система заземления TN-C-S с местным повторным заземлением PEN-проводника. Сопротивление локального заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом, при этом общее сопротивление системы заземления с учетом заземления источника питания не превышает 4 Ом.
Многоквартирные дома
Жилые здания высотой более 3 этажей должны оборудоваться системой заземления TN-S с разделенными защитным и рабочим проводниками. Главная заземляющая шина соединяется с заземляющим устройством, сопротивление которого не должно превышать 4 Ом.
Заземляющее устройство включает естественные заземлители (арматуру фундамента), соединенные с искусственными заземлителями (горизонтальными полосами по периметру здания и вертикальными электродами). Общее сопротивление обычно составляет 1-2 Ом.
Медицинские учреждения
Больницы и поликлиники, особенно помещения с медицинским оборудованием, требуют повышенных мер электробезопасности. В операционных блоках применяется система IT с изолированной нейтралью, а сопротивление заземления не должно превышать 2 Ом.
Методы расчета и измерения сопротивления
Расчет сопротивления заземляющих устройств основывается на физических законах растекания тока в грунте и зависит от геометрических параметров заземлителей, удельного сопротивления грунта и его слоистой структуры. Точность расчетов критически важна для обеспечения требуемых параметров заземления.
Расчет одиночных заземлителей
Для вертикальных стержневых заземлителей сопротивление определяется по формуле R = (ρ/2πl) × ln(4l/d), где ρ - удельное сопротивление грунта, l - длина заземлителя, d - его диаметр. Для горизонтальных полосовых заземлителей используется формула R = (ρ/πl) × ln(l²/bd), где b и d - ширина и толщина полосы.
Сложные заземляющие устройства
Расчет контурных заземляющих устройств, состоящих из множества соединенных между собой элементов, требует учета коэффициентов экранирования и взаимного влияния заземлителей. Современные методы расчета основываются на численном моделировании электрического поля в грунте.
Для предварительной оценки можно использовать формулу:
R ≈ ρ/(2√S), где S - площадь, ограниченная периметром заземляющего устройства в м²
Эта формула дает приемлемую точность для контурных заземлений.
Факторы, влияющие на сопротивление заземления
Сопротивление заземляющих устройств подвержено влиянию множества факторов, понимание которых необходимо для правильного проектирования, монтажа и эксплуатации систем заземления. Некоторые из этих факторов можно контролировать на этапе проектирования, другие требуют учета при выборе конструктивных решений.
Характеристики грунта
Удельное сопротивление грунта является основным фактором, определяющим сопротивление заземления. Глинистые грунты имеют сопротивление 10-60 Ом·м, суглинки - 40-150 Ом·м, песчаные грунты - 400-1000 Ом·м, скальные породы - до 10000 Ом·м и более.
Сезонные изменения
Промерзание и пересыхание грунта может увеличивать его сопротивление в 5-10 раз. При расчетах необходимо учитывать наиболее неблагоприятные условия - зимний период с глубоким промерзанием или летний засушливый период.
Коррозия заземлителей
Электрохимическая коррозия металлических заземлителей приводит к постепенному увеличению переходного сопротивления контакта с грунтом. Скорость коррозии зависит от типа металла, химического состава грунта и наличия блуждающих токов.
Методики измерений и контроля
Контроль сопротивления заземляющих устройств является обязательной процедурой как при вводе в эксплуатацию новых объектов, так и в процессе их эксплуатации. Методики измерений стандартизированы и должны обеспечивать требуемую точность и достоверность результатов.
Метод амперметра-вольтметра
Классический метод измерения с использованием вспомогательного токового и потенциального электродов остается наиболее точным для большинства случаев. Токовый электрод устанавливается на расстоянии не менее 5 диагоналей заземляющего устройства, потенциальный - на расстоянии 0,6-0,7 от расстояния до токового электрода.
Метод двух клещей
Современные клещевые измерители позволяют проводить измерения без отключения заземляющего устройства и не требуют установки вспомогательных электродов. Метод применим при наличии нескольких параллельных путей растекания тока, например, в городских условиях с развитой сетью подземных коммуникаций.
- Электроустановки напряжением до 1 кВ: не реже 1 раза в 6 лет
- Подстанции 35 кВ и выше: не реже 1 раза в 12 лет
- Взрывоопасные объекты: ежегодно
- Молниезащита (I-II категории): ежегодно в летний период
Часто задаваемые вопросы
Согласно ПУЭ п.1.7.103, сопротивление заземляющего устройства частного дома не должно превышать 30 Ом при измерении без учета естественных заземлителей и повторных заземлений. Если дом подключен к системе TN с заземленной нейтралью трансформатора, общее сопротивление всех заземлений (включая заземление источника питания) должно быть не более 4 Ом.
Для домов с газовым оборудованием применяются более строгие требования - сопротивление повторного заземления не должно превышать 10 Ом согласно требованиям газовых служб.
Периодичность проверки определяется ПТЭЭП и зависит от типа объекта:
- Электроустановки напряжением до 1 кВ - не реже 1 раза в 6 лет
- Подстанции 35-110 кВ - не реже 1 раза в 12 лет
- Взрывоопасные производства - ежегодно
- Молниезащита зданий I-II категории - ежегодно летом при сухой почве
- Медицинские учреждения - не реже 1 раза в год
Внеочередные измерения проводятся после реконструкции, ремонта заземляющих устройств, а также при выявлении нарушений в их работе.
При превышении нормативных значений необходимо принять меры по снижению сопротивления:
- Увеличить количество вертикальных заземлителей
- Увеличить длину горизонтальных заземлителей
- Применить электролитическое заземление в грунтах с высоким сопротивлением
- Заменить грунт в зоне заземления на более проводящий
- Установить дополнительные заземляющие устройства
Эксплуатация электроустановки с неисправным заземлением запрещена до устранения нарушений.
Согласно ПУЭ п.1.7.109, запрещается использовать в качестве заземлителей:
- Трубопроводы горючих жидкостей и газов
- Трубопроводы с изолирующими вставками
- Алюминиевые оболочки кабелей
Металлические водопроводные трубы могут использоваться как естественные заземлители при условии их непрерывности и отсутствия изолирующих элементов. Однако рекомендуется дублировать такое заземление искусственными заземлителями, поскольку водопроводные сети могут быть реконструированы с применением пластиковых труб.
Материалы заземлителей должны обеспечивать долговечность в условиях грунтовой коррозии. Рекомендуются:
- Сталь горячего цинкования (срок службы 25-30 лет)
- Нержавеющая сталь (срок службы более 50 лет)
- Медь (срок службы более 100 лет, но высокая стоимость)
- Сталь с медным покрытием (компромисс цены и качества)
Минимальные сечения по ПУЭ: стальная полоса 4×12 мм, круглая сталь диаметром 6 мм, медь - 1,8 мм. В агрессивных грунтах сечения увеличиваются в 1,5-2 раза.
Влажность грунта кардинально влияет на его удельное сопротивление. Сухой песок может иметь сопротивление до 50000 Ом·м, влажный - 200-1000 Ом·м. Для глинистых грунтов различие составляет 5-10 раз.
Поэтому измерения сопротивления заземления должны проводиться в наиболее неблагоприятных условиях - летом при засухе или зимой при промерзании. При расчетах заземляющих устройств принимается повышающий коэффициент 1,3-2,0 для учета сезонных изменений.
Требования к заземлению светодиодных светильников зависят от их класса защиты:
- Класс I - требуется защитное заземление металлических корпусов
- Класс II - заземление не требуется (двойная изоляция)
- Класс III - питание от безопасного сверхнизкого напряжения, заземление не требуется
Большинство современных LED-светильников выпускается в классе II, но при установке в помещениях с повышенной опасностью рекомендуется заземление металлических корпусов независимо от класса защиты.
Согласно современным нормативным документам, сопротивление заземления молниезащиты должно быть не более 10 Ом:
- ГОСТ Р 59789-2021 (действует с 1 марта 2022 года) - не более 10 Ом
- ГОСТ Р 58882-2020 - не более 10 Ом для молниезащиты
- СО 153-34.21.122-2003 - не нормирует конкретное значение
Ранее действовавший РД 34.21.122-87 устанавливал дифференцированные требования: для зданий I-II категории - не более 10 Ом, для III категории - не более 20 Ом. Современные стандарты унифицировали требование до 10 Ом для всех категорий зданий.
Измерения сопротивления заземляющих устройств должны выполняться только аккредитованными электролабораториями с применением поверенных средств измерений. Это требование установлено ПТЭЭП и связано с:
- Необходимостью обеспечения точности измерений
- Правильностью выбора методики измерений
- Юридической значимостью результатов
- Безопасностью проведения работ
Самостоятельные измерения простыми приборами могут использоваться только для предварительной оценки состояния заземления, но не имеют юридической силы.
