Planung und Installation von Blitzschutz und Erdung. Anleitung: Erdung und Blitzschutz für ein Privathaus, eine Datscha, ein Ferienhaus. Ist es möglich, Blitzschutz mit Erdung zu kombinieren?

Aus Sicherheitsgründen müssen Landhäuser, Häuser sowie Gebäude, die sich auf dem Territorium Ihres Standorts befinden, an ein Erdungssystem, ein Potenzialausgleichssystem, angeschlossen werden. Bei Erdung kann ein Stromschlag verhindert werden. Hier müssen Sie die Belastung richtig berechnen und mit Hilfe von Spezialisten die Erdung installieren, indem Sie das Erdungssystem in den Boden einbauen. Die Installation einer Erdungsschleife ist eine Voraussetzung für die Sicherheit in einem Privathaus und in Gebäuden auf Ihrem Territorium. Nach den PUE (Electrical Installation Rules) ist die Erdung eine bewusst hergestellte Verbindung elektrischer Anlagen, Geräte und Anlagen mit einer Erdungskonstruktion.

Die Erdungsvorrichtung muss gemäß Kapitel 1.7 der Elektroinstallationsvorschriften und SNiP 3.05.06-85 „Elektrische Geräte“ hergestellt werden. Horizontaler Erdungsleiter, an vertikalen Erdungsleitern mit einer Abweichung von 50-60 mm von der Oberkante des Erdungsleiters aus Stahlwinkel befestigen. Erdungsleiter werden in einem Abstand von mindestens 0,5 m vom Gebäudefundament, entfernt von den Türen, angebracht. Schweißverbindungen sollten mit haltbarer Farbe gestrichen werden, um Korrosion und Rost zu verhindern. Die Erdungsschleife sollte mit einem runden Stahlleiter mit einem Durchmesser von mindestens 6 mm in das Gebäude eingeführt werden, wobei an Kreuzungspunkten mit Gebäudestrukturen dickwandige Metallrohre für die Gasversorgung zu verwenden sind. Es wird empfohlen, das Gebäude in einer Höhe von 0,5 m über der Erdoberfläche des Gebäudefundaments zu betreten. Wenn sich bei der Installation eines Erdungsgeräts herausstellt, dass dessen Widerstandswert mehr als 10 Ohm beträgt, sollten zusätzliche Erdungsleiter installiert werden, um den Widerstand auf den Standard-Rз zu bringen< 10 Ом.

Vernachlässigen Sie auch die Sicherheit nicht und installieren Sie ein Potenzialausgleichssystem in der Elektroinstallation des Gebäudes. Durch den Einbau eines Potentialausgleichssystems wird die Potentialdifferenz zwischen offenen, gleichzeitig berührbaren leitfähigen Teilen, fremden leitfähigen Teilen, Erdungs- und Schutzleitern sowie PEN-Leitern durch gewaltsames Verbinden dieser Teile untereinander deutlich reduziert.

Der Potentialausgleich macht den Wohnort einer Person frei von Potentialunterschieden und schützt Bewohner und Personen im Raum vor Stromschlägen. Im wahrsten Sinne des Wortes müssen alle leitenden Teile elektrischer und nichtelektrischer Geräte sowie Gebäudemetallkonstruktionen miteinander verbunden sein.

Elemente, die aus irgendeinem Grund nicht dem allgemeinen Potenzialausgleichssystem hinzugefügt werden können, müssen von anderen Geräten so isoliert werden, dass sie nicht gleichzeitig berührt werden können. Möglicherweise ist die Isolierung beschädigt. Dementsprechend muss die Spannung, die an einem der berührbaren leitfähigen Teile entsteht, und alle gleichzeitig berührbaren leitfähigen Teile die gleiche Spannung annehmen, um das Auftreten einer für den Menschen gefährlichen Spannungsdifferenz zu vermeiden. Wenn einer der zugänglichen Teile geerdet ist, sollten alle umgebenden Geräte über den geringstmöglichen Widerstand mit der Erde verbunden werden.

Erdungsarbeiten bestehen aus mehreren Schritten. Bestimmen Sie zunächst den Installationsort des Stromkreises und vermeiden Sie mögliche Kreuzungen unterirdischer Kommunikation. Die Wahl des Materials, aus dem der Stromkreis selbst künftig bestehen soll, ist ein in den Boden getriebener Metall- oder Kupferstab. Die Preise für die Installation einer Erdungsschleife können variieren und hängen von der jeweiligen Situation ab. Beginnen Sie damit, die Aufgabe alleine zu erledigen und eine große Menge an Informationen ohne Wissen und Geschick durchzusehen, um ein 100 % korrektes Ergebnis zu erzielen. Oder ersparen Sie sich Kopfschmerzen und Zweifel an der Richtigkeit der geleisteten Arbeit und überlassen Sie die Berechnung und Umsetzung der Erdungsschleife professionellen Elektrikern. Die Berechnungen sind abgeschlossen, die Metallkonstruktionen werden in einen zuvor vorbereiteten Graben eingebaut und mit dem Haus verbunden.

Blitzschutz.

Die Natur überrascht die Menschheit ständig mit erstaunlichen Phänomenen. Die Kraft und Unkontrollierbarkeit von Blitzen ist faszinierend und birgt gleichzeitig eine Reihe gefährlicher Dinge für den Menschen. Die Folgen eines Blitzeinschlags können sehr unterschiedlich sein und reichen von der Verkohlung eines Stücks Land bis hin zu katastrophalen Folgen. Blitze haben eine enorme Zerstörungskraft, und wenn sie in ein Haus eindringen, hinterlassen sie irreparable Folgen. Um Ihr Haus und Eigentum durch eine solche Katastrophe zu schützen und Schäden vorzubeugen, ist in einem Privathaus ein Blitzschutz erforderlich. Blitze sind eine natürliche Entladung von Elektrizität, die in den unteren Schichten der Erdatmosphäre auftritt und Stromleitungen von Häusern und anderen Gebäuden erheblich beschädigt. Ein Blitzeinschlag erfolgt sehr schnell, die Blitzentladung erreicht den Boden mit wahnsinniger Geschwindigkeit.

Moderne Gebäude sowie Geräte und Technologien, die mit neuen Technologien hergestellt wurden, sind für Blitzentladungen attraktiver geworden. Zum Beispiel Gegenstände wie Mobiltelefone, Antennen und andere drahtlose Geräte. Dank Wissen und Technologie ist es heute jedoch möglich, diesem Phänomen entgegenzuwirken und die Sicherheitschancen für Privathäuser und umliegende Gebäude zu erhöhen. Ziel des Blitzschutzes ist es, die Sicherheit von Gebäuden und darin befindlichen Menschen vor den gefährlichen Auswirkungen von Blitzen zu gewährleisten. Als Schutzmaßnahme werden Blitzableiter eingesetzt. Solche Geräte umfassen mehrere Hauptkomponenten. Erdungsschleife, gemäß PUE (Electrical Installation Rules), Erdung ist eine bewusst hergestellte Verbindung von elektrischen Anlagen, Instrumenten und Geräten mit einer Erdungsstruktur. Ein Blitzableiter besteht aus einem Stabblitzableiter, der einen Blitzeinschlag auffängt, einer Ableitung und einem Blitzableiter mit Erdungsleiter, der den Blitz zur Erde leitet. Ein Luftterminal ist ein Metallelement zum Empfang elektrischer Entladungen. Es kann auf dem Dach eines Wohngebäudes installiert werden. Der Blitzableiter muss am höchsten Punkt des Daches befestigt werden. Wenn die Dachfläche sehr groß ist oder eine komplexe Konfiguration aufweist, müssen Sie zusätzliche Blitzableiter installieren.

1. Gemäß den Anweisungen „Über die Installation des Blitzschutzes von Gebäuden und Bauwerken“ (Nr. RD - 34.21.122 - 87) und unter Berücksichtigung des Feuerwiderstandsgrades des Gebäudes – Kategorie 3 – verwenden wir einen Blitzableiter für den Blitz Schutz des Gebäudes.

2. Der Blitzableiter besteht aus:

• ein Stabblitzableiter, der einen Blitzeinschlag empfängt;
• ein Ableiter, der den Blitzableiter mit dem Erdungsleiter verbindet;
• ein Erdungsleiter, der Blitze in den Boden leitet.

3. Blitzableiter (2 Stk.) werden auf vorhandenen Ziegelrohren installiert. Die Höhe des Blitzableiters im Verhältnis zum höchsten Punkt des Daches muss mindestens 0,25 m betragen.

4. Verbinden Sie den Blitzableiter durch Schweißen mit der Ableitung und dem Erdungsleiter.

5. Blitzableiter und Ableitungen sowie Stellen mit Schweißverbindungen sollten mit haltbarer Farbe gestrichen werden, um Korrosion und Rost zu verhindern.

6. Erdungsleiter befinden sich in einem Abstand von mindestens 0,5 m vom Fundament des geschützten Gebäudes, entfernt von den Türen.

7. Verbinden Sie die horizontale Erdungselektrode mit den vertikalen Erdungselektroden mit einer Abweichung von der Oberkante der Erdungselektrode und dem Stahlwinkel von 50,0 - 60,0 mm.

8. Verlegen Sie die Ableitung nahe der Oberfläche des Daches und der Gebäudewände.

9. Der Eintritt in das Gebäude von der Erdungsschleife zur GZSh (Haupterdungsschiene) sollte mit runden Stahlleitern mit einem Durchmesser von mindestens 6 mm von 2 gegenüberliegenden Anschlusspunkten der Erdungsschleife unter Verwendung einer dickwandigen Gasversorgung erfolgen Metallrohre an den Kreuzungen mit Gebäudestrukturen. Es wird empfohlen, das Gebäude in einer Höhe von 0,5 m über der Erdoberfläche am Fundament des Gebäudes zu betreten.

Die Notwendigkeit, die Erdungsschleife des direkt am Gebäude installierten Blitzschutzes mit der Erdungsschleife für Elektroinstallationen elektrisch zu verbinden, ist in den aktuellen Regulierungsdokumenten (PUE) vorgeschrieben. Wir zitieren wörtlich: „Erdungseinrichtungen zur Schutzerdung elektrischer Anlagen von Gebäuden und Bauwerken sowie zum Blitzschutz der Kategorien 2 und 3 dieser Gebäude und Bauwerke sollten grundsätzlich üblich sein.“ Die 2. und 3. Kategorie sind am häufigsten, zur 1. Kategorie gehören explosionsgefährliche Gegenstände, für die erhöhte Blitzschutzanforderungen gelten. Das Vorhandensein der Formulierung „in der Regel“ impliziert jedoch die Möglichkeit von Ausnahmen.

Moderne Büro- und jetzt auch Wohngebäude enthalten zahlreiche lebenserhaltende technische Systeme. Das Fehlen von Lüftungsanlagen, Feuerlöschanlagen, Videoüberwachung, Zugangskontrolle etc. ist kaum vorstellbar. Natürlich haben die Entwickler solcher Systeme Bedenken, dass „empfindliche“ Elektronik durch Blitzschlag ausfallen könnte. Gleichzeitig entstehen bei Praktikern gewisse Zweifel an der Machbarkeit der Verbindung der Konturen zweier Erdungsarten und es entsteht der Wunsch, „im Rahmen des Gesetzes“ elektrisch nicht verbundene Erdungen zu entwerfen. Ist dieser Ansatz möglich und wird er tatsächlich die Sicherheit elektronischer Geräte verbessern?

Warum ist es notwendig, Erdschleifen zu kombinieren?

Wenn ein Blitz in einen Blitzableiter einschlägt, entsteht in diesem ein kurzer elektrischer Impuls mit einer Spannung von bis zu mehreren hundert Kilovolt. Bei einer so hohen Spannung kann es zu einem Durchschlag der Lücke zwischen dem Blitzableiter und den Metallkonstruktionen des Hauses, einschließlich der Elektrokabel, kommen. Die Folge davon wird die Entstehung unkontrollierter Strömungen sein, die zu Bränden, zum Ausfall der Elektronik und sogar zur Zerstörung von Infrastrukturelementen (z. B. Wasserleitungen aus Kunststoff) führen können. Erfahrene Elektriker sagen: „Geben Sie dem Blitz einen Weg, sonst findet er ihn von alleine.“ Aus diesem Grund ist eine elektrische Erdung zwingend erforderlich.

Aus dem gleichen Grund empfiehlt die PUE, nicht nur die Erdungen, die sich im selben Gebäude befinden, sondern auch die Erdungen geografisch nahe beieinander liegender Objekte elektrisch zu kombinieren. Dieses Konzept bezieht sich auf Objekte, deren Erdung so nahe beieinander liegt, dass zwischen ihnen keine Zone mit Nullpotenzial besteht. Die Zusammenfassung mehrerer Erdungen zu einer erfolgt gemäß den Normen von PUE-7, Abschnitt 1.7.55, durch Verbinden der Erdungsleiter mit mindestens zwei elektrischen Leitern. Darüber hinaus können Leiter sowohl natürlicher Natur (z. B. Metallelemente einer Gebäudestruktur) als auch künstlich (Drähte, starre Reifen usw.) sein.

Eine gemeinsame oder separate Erdungsvorrichtung?

An Erdungsleiter für Elektroinstallationen und Blitzschutz werden unterschiedliche Anforderungen gestellt, und dieser Umstand kann zu Problemen führen. Eine Erdungselektrode zum Blitzschutz muss in kurzer Zeit eine große elektrische Ladung in den Boden ableiten. Gleichzeitig wird gemäß der „Blitzschutzanweisung RD 34.21.122-87“ die Ausführung der Erdungselektrode vereinheitlicht. Für einen Blitzableiter sind gemäß dieser Anleitung mindestens zwei vertikale oder radial horizontale Erdungsleiter erforderlich, mit Ausnahme der Blitzschutzkategorie 1, bei der drei solcher Erdungsleiter erforderlich sind. Aus diesem Grund besteht die gebräuchlichste Erdungsoption für einen Blitzableiter aus zwei oder drei Stiften von jeweils etwa 3 m Länge, die durch einen mindestens 50 cm tief im Boden vergrabenen Metallstreifen verbunden sind. Bei Verwendung von ZANDZ-Teilen ist eine solche Erdungselektrode langlebig und einfach zu installieren.

Eine ganz andere Sache ist die Erdung von Elektroinstallationen. Im Normalfall sollte er 30 Ohm nicht überschreiten und für eine Reihe von in Abteilungsanweisungen beschriebenen Anwendungen, beispielsweise für Mobilfunkgeräte, 4 Ohm oder sogar weniger. Solche Erdungselektroden sind mehr als 10 m lange Stifte oder sogar Metallplatten, die in großen Tiefen (bis zu 40 m) angebracht sind, wo der Boden auch im Winter nicht gefriert. Es ist zu teuer, einen solchen Blitzableiter mit zwei oder mehr Elementen herzustellen, die mehrere Dutzend Meter voneinander entfernt vergraben sind.

Wenn die Bodenparameter und Widerstandsanforderungen eine einmalige Erdung im Gebäude für Blitzableiter und Erdung von Elektroinstallationen zulassen, steht dieser Durchführung nichts im Wege. In anderen Fällen werden verschiedene Erdungsschleifen für den Blitzableiter und die Elektroinstallationen erstellt, diese müssen jedoch elektrisch angeschlossen werden, vorzugsweise im Boden. Eine Ausnahme bildet der Einsatz einiger spezieller Geräte, die besonders empfindlich auf Störungen reagieren. Zum Beispiel Tonaufzeichnungsgeräte. Für solche Geräte ist eine separate, sogenannte technologische Erdungsvorrichtung erforderlich, auf die in der Anleitung direkt hingewiesen wird. In diesem Fall wird eine separate Erdungsvorrichtung hergestellt, die über die Haupterdungsschiene mit dem Potentialausgleichssystem des Gebäudes verbunden wird. Und wenn ein solcher Anschluss in der Gerätebetriebsanleitung nicht vorgesehen ist, werden besondere Maßnahmen ergriffen, um zu verhindern, dass Personen gleichzeitig die angegebenen Geräte und Metallteile des Gebäudes berühren.

Elektrischer Erdungsanschluss

Ein Stromkreis mit mehreren elektrisch verbundenen Erdungen stellt sicher, dass unterschiedliche, manchmal widersprüchliche Anforderungen an Erdungsgeräte erfüllt werden. Laut PUE muss die Erdung, wie viele andere Metallelemente des Gebäudes sowie die darin installierten Geräte, durch ein Potentialausgleichssystem verbunden sein. Unter Potenzialausgleich versteht man die elektrische Verbindung leitender Teile zur Erzielung gleichen Potenzials. Es gibt Haupt- und Zusatzpotentialausgleichssysteme. Erdungsanschlüsse sind an das Hauptpotentialausgleichssystem angeschlossen, das heißt, sie sind über die Haupterdungsschiene miteinander verbunden. Die Drähte, die die Erdung mit diesem Bus verbinden, müssen nach dem Radialprinzip angeschlossen werden, d. h. ein Abzweig vom angegebenen Bus führt nur zu einer Erdung.

Um einen sicheren Betrieb des gesamten Systems zu gewährleisten, ist es sehr wichtig, eine möglichst zuverlässige Verbindung zwischen der Erdung und der Haupterdungsschiene zu verwenden, die nicht durch Blitzschlag zerstört wird. Dazu müssen Sie die Standards von PUE und GOST R 50571.5.54-2013 „Niederspannungs-Elektroinstallationen“ einhalten. Teil 5-54. Erdungseinrichtungen, Schutzleiter und Schutzpotenzialausgleichsleiter“ über den Querschnitt der Leitungen der Potenzialausgleichsanlage und deren Verbindungen untereinander.

Allerdings kann selbst ein sehr hochwertiges Potenzialausgleichssystem nicht garantieren, dass es bei einem Blitzeinschlag in einem Gebäude zu keinen Spannungsspitzen im Netz kommt. Deshalb bewahren Sie neben gut konzipierten Erdungsschleifen auch Überspannungsschutzgeräte (SPDs) vor Problemen. Dieser Schutz ist mehrstufig und selektiver Natur. Das heißt, in der Anlage muss eine Reihe von Überspannungsschutzgeräten installiert werden, deren Auswahl selbst für einen erfahrenen Fachmann keine leichte Aufgabe ist. Glücklicherweise sind für typische Anwendungen fertige SPD-Bausätze erhältlich.

Schlussfolgerungen

Die Empfehlung des PUE zum elektrischen Anschluss aller Erdungsschleifen in einem Gebäude ist sinnvoll und stellt bei richtiger Umsetzung nicht nur keine Gefahr für komplexe elektronische Geräte dar, sondern schützt diese im Gegenteil. Für den Fall, dass das Gerät empfindlich gegenüber Blitzeinflüssen ist und eine eigene separate Erdungselektrode benötigt, kann eine separate Prozesserdung gemäß dem mit dem Gerät gelieferten Handbuch installiert werden. Das Potenzialausgleichssystem, das unterschiedliche Erdungsschleifen kombiniert, muss eine zuverlässige elektrische Verbindung gewährleisten und bestimmt maßgeblich das Gesamtniveau der elektrischen Sicherheit der Anlage, weshalb ihm besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte.

Im Alltag ist jeder Mensch seit langem daran gewöhnt, Elektrogeräte zu benutzen. Ein Leben ohne Elektrotechnik ist kaum vorstellbar. Um im Falle einer Gerätestörung nicht einer Gefährdung von Gesundheit und Leben durch Hochspannung ausgesetzt zu sein, ist die Installation eines Blitzschutz- und Erdungskreises erforderlich.

Die Erdung erfolgt mit speziellen Geräten, die Elemente von Geräten, die nicht für die Stromversorgung vorgesehen sind, mit der Erde verbinden.

In Fällen, in denen die Isolierung von Elektrogeräten beschädigt ist, fließt Strom zu Elementen, die nicht dafür vorgesehen sind, einschließlich des Gerätegehäuses.

Die Folge eines Isolationsausfalls kann ein Geräteausfall sein, und wenn eine Person die Teile berührt, kann dies zu gesundheitlichen Schäden oder zum Tod führen.

Durch die Erdschleife kann der Großteil des Stroms in die Erde fließen. Hierzu ist die Einhaltung von Mindestwiderstandswerten erforderlich.

Gerät

Der Stromkreis des Erdungsgeräts besteht aus Metallrohren und -stangen, die durch im Boden vergrabene Metalldrähte miteinander verbunden sind. Das Gerät ist über einen Bus mit dem Panel verbunden. Die Erdungskonstruktion sollte nicht mehr als 10 m vom Haus entfernt sein.

Um mit eigenen Händen eine Erdungsschleife herzustellen, können Sie als Elektroden beliebige Metallformen verwenden, die in den Boden eingetrieben werden können und einen Querschnitt von mehr als 15 mm² haben.

Metallstäbe sind in einer geschlossenen Kette angeordnet, deren Form von der Anzahl der Elektroden im Stromkreis abhängt. Die Struktur sollte unterhalb des Gefrierpunkts in den Boden vertieft werden.

Sie können aus Abfallmaterialien mit Ihren eigenen Händen eine Kontur erstellen oder ein fertiges Gerät kaufen. Fertige Erdungsschleifengeräte sind teuer, lassen sich aber einfach installieren und halten lange.

Konturen werden in zwei Typen unterteilt:

1. traditionell;
2. tief.

Eine herkömmliche Schaltung zeichnet sich durch die Anordnung einer Elektrode aus einem Stahlband aus horizontal, der Rest wird vertikal installiert; für sie werden Rohre oder Stangen verwendet. Sie vertiefen die Kontur in dem Teil, der für Menschen weniger zugänglich ist, und wählen meist die abgedunkelte Seite, um eine einheitliche Umgebung zu erhalten.

Zu den Nachteilen des herkömmlichen Schaltungssystems gehören:

• komplexe Arbeitsausführung;
• Erdungsmaterialien sind anfällig für Rost;
• Die zugrunde liegende Umgebung kann Bedingungen schaffen, die für die Schaltung nicht akzeptabel sind.

Die tiefe Kontur weist die meisten Nachteile der herkömmlichen Kontur auf, dafür werden spezielle Geräte verwendet.

Hat eine Reihe von Vorteilen:

• die Ausrüstung erfüllt alle gängigen Standards;
• lange Lebensdauer;
• die Standortumgebung hat keinen Einfluss auf die Schutzfunktionen des Stromkreises;
• erleichterte Installation.

Die Installation des Stromkreises erfordert eine obligatorische Überprüfung des gesamten Erdungssystems. Es ist notwendig, die Qualität der durchgeführten Arbeiten zu überprüfen, die Stärke des Stromkreises sicherzustellen und festzustellen, ob nicht angeschlossene Teile vorhanden sind.

Es ist obligatorisch, Untersuchungen von lizenzierten Spezialisten durchzuführen. Für die installierte Erdungsschleife werden ein Reisepass, ein Prüfprotokoll und eine Bescheinigung über die Betriebszulassung des Geräts erstellt. Der Erdungskreis muss den im PUE festgelegten Standards entsprechen.

Erdung für Transformator

Zur Erdung der Transformatorkabine wird ein externer oder interner Stromkreis verwendet; die Wahl der Option hängt von den Konstruktionsmerkmalen ab.

Der Außenkreis wird für eine Umspannstation bestehend aus einer Kammer erstellt.

Der Geräteplan besteht aus vertikalen Stäben und einem horizontalen Stahlband. Die Abmessungen der horizontalen Erdungselektrode betragen 4x40 mm.

Der Widerstandsindikator für den Stromkreis sollte nicht mehr als 40 betragen, für die Erde sollte er 1000 nicht überschreiten. Basierend auf den angegebenen Parametern sollte der Stromkreis aus 8 Elektroden mit Abmessungen von 5 m und einem Querschnitt von 1,6 cm bestehen Der Stromkreis sollte nicht näher als einen Meter von den Wänden des Gebäudes entfernt sein, in dem sich die Umspannstation befindet. Die Tiefe der Erdschleife beträgt 70 cm.

Um einen Blitzschutz für einen Transformator zu schaffen, wird das Dach über einen acht Millimeter starken Draht mit der Erdschleife verbunden.

Wenn die Umspannstation aus drei Kammern besteht, wird entlang des gesamten Umfangs der Komponenten ein Stromkreisstreifen installiert. Mit dieser Maßnahme können Sie alle Elemente der Metallkonstruktion sichern.

Befestigen Sie dazu die Erdungsschiene mit Haltern in einem Abstand von mehr als einem halben Meter. Der Abstand zur Oberfläche sollte 40 cm betragen. Die Konturelemente werden miteinander verschweißt oder verschraubt. Für eine nahtlose Verbindung wird ein Draht ohne Isolierung verwendet. Durch die Wand werden Erdungsleiter verlegt und grün gestrichen, auf denen im Abstand von 15 cm gelbe Streifen angebracht sind.

Erdung für Drehstromnetz

Wenn das Haus ein Netz mit einer Spannung von 220 V nutzt, ist eine Erdung nicht erforderlich, Sie können sich auf die Erdung der Geräte beschränken.

Für Häuser mit einem 380-V-Netz ist eine Erdungsschaltung erforderlich.

Der Unterschied zwischen den beiden Schaltungssystemen liegt in den Widerstandswerten des Netzwerks. Bei 220 V sollte der Widerstand nicht mehr als 30 Ohm betragen, bei einem Drehstromnetz schwankt der Wert zwischen 4 und 10 Ohm. Dies ist auf den Widerstand der Erde zurückzuführen. Der Boden in verschiedenen Gebieten hat eine unterschiedliche Zusammensetzung und daher weist jeder Boden seine eigenen Widerstandsindikatoren auf.

Vor der Durchführung der Arbeiten sollte eine genaue Berechnung des Stromkreises durchgeführt werden, um die Anzahl der erforderlichen Erdungsleiter für das Netzwerk zu berechnen.

Die Berechnung erfolgt nach der Formel R=R1/KxN, wobei R1 der Elektrodenwiderstand, K ein Koeffizient zur Charakterisierung der Netzbelastung und N die Anzahl der Elektroden im Stromkreis ist.

Um einen Stromkreis für ein Drehstromnetz zu erstellen, muss besonderes Augenmerk auf die Materialien gelegt werden, denn... Dieses Netzwerk stellt hohe Anforderungen an die Qualität der Erdung.

Die Auswahl sollte auf folgenden Anforderungen basieren:

• Wenn die Elektrodenfunktion von einem Rohr übernommen wird, sollte seine Wand nicht dünner als 3,5 mm sein.
• Achten Sie bei der Auswahl einer Ecke auf die Dicke, die mindestens 4 mm betragen sollte;
• der Querschnittsdurchmesser der Stifte beträgt nicht weniger als 16 mm;
• Der Verbindungsstreifen zwischen den Erdungsleitern muss das Maß 25x4 mm haben.

Der Stromkreis ist um den Umfang herum installiert und kann je nach Anzahl der Elektroden eine beliebige Form haben. Am häufigsten wird es in Form eines Dreiecks ausgeführt. Erdungsgeräte werden bis zu einer Tiefe von einem halben Meter in den Boden geschraubt.

Der Abstand zwischen den Ecken, der der Länge einer Erdungselektrode entspricht. Die Verbindung zum Band erfolgt durch Schrauben oder Schweißen.

Nach Abschluss der Installation des Büros wird eine Sammelschiene daran angebracht und mit dem Verteilerfeld verbunden. Ein Beispiel für eine Erdungsschleife ist auf dem Foto dargestellt.

Ein wichtiger Punkt ist die Schaffung von Systemen zum Schutz elektrischer Geräte vor den Auswirkungen unerwünschter Spannung und natürlicher Phänomene wie Blitzschlag. Die getroffenen Maßnahmen ermöglichen es, eine Person vor den schädlichen Auswirkungen des Stroms zu schützen und Schäden an der Ausrüstung zu vermeiden.

Das Erstellen von Erdungsschleifen und Blitzschutz ist mit eigenen Händen möglich. Es ist wichtig, dass die Erdungsschleife den Anforderungen des PUE und anerkannten Standards entspricht. Die Qualität von Material und Verarbeitung spiegelt sich im Schutzniveau von Elektrogeräten wider. Bei unsachgemäßer Ausführung kann mehr Spannung freigesetzt werden, was zu Schäden führen kann.

Erdung- Hierbei handelt es sich um Verbindungen eines Teils des Stromnetzes oder Geräts mit einer Erdungsvorrichtung. Das Erdungsgerät ist eine Erdungselektrode – ein leitendes Teil, das mit der Erde in Kontakt steht. Die Masseelektrode kann in Form von Metallelementen mit komplexer Form vorliegen.

Die Qualität der Erdung wird durch den Widerstandswert des Erdungsgeräts bestimmt, der durch Vergrößerung der Fläche der Erdungsleiter oder der Leitfähigkeit des Mediums verringert werden kann. Der elektrische Widerstand der Erdungseinrichtung ist gemäß den Anforderungen der Elektroinstallationsordnung projektiert.

Eine solche Erdungsschleife wird in einem bebauungsfreien Bereich des Geländes installiert. Der Erdung unterliegen:

• Elektrohaushaltsgeräte mit einer Geräteleistung über 1,3 kW;
• Metallkörper von Badewannen und Duschwannen (sie müssen über Metallleiter mit Wasserversorgungsleitungen verbunden sein);
• Metallgehäuse für eingebaute oder in abgehängte Decken eingebaute Stromversorgungssysteme aus Metall;
• Metallgehäuse von Haushaltsklimageräten.

Vor Beginn der Elektroinstallationsarbeiten werden Erdungsleiter installiert. Die Verbindung der Fundamentbewehrung mit der Wandbewehrung muss von einem Bauunternehmen durchgeführt werden. Erdungsleiter werden durch Schweißen oder eine Klemme an Rohrleitungen angeschlossen. Wenn es nicht möglich ist, natürliche Erdungsleiter zu verwenden, werden künstliche Erdungsleiter verwendet. Dazu gehört eine Erdungsschleife, die sowohl zur Erdung von Elektrogeräten als auch zum Blitzschutz geschaffen wird.

Blitzschutz ist ein Gerätesystem, das die Sicherheit eines Gebäudes bei elektrischen Entladungen in der Atmosphäre gewährleistet. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Flugbahn von Blitzentladungen zu ändern und ihre Energie zu dämpfen. Der Blitzschutz umfasst:

• Blitzableiter – ein Gerät, das eine Blitzentladung empfängt;
• Ableiter – elektrische Entladungsverteilungselemente;
• Erdungselektrode – ein Gerät zum Löschen einer elektrischen Entladung.

Es gibt verschiedene Blitzschutzsysteme. Planen basierend auf Blitzableiter Enthält einen Metallstab, der über Kabel mit einer Erdungselektrode verbunden ist. Blitzableiter basierend auf einem „räumlichen Raster“ auf dem Dach des Hauses installiert. Es verteilt und löscht die Entladung bei Volltreffer. Planen basierend auf Spannungssystemenähnlich dem Blitzableiterkreis, aber die Leiter sind entlang des Umfangs des Schutzbereichs gespannt.

Alle oben genannten Konstruktionen bestehen aus Stahlstangen, Seilen oder Stahlgeflechten (mit einem Durchmesser von mindestens 6 mm). Die Elemente in den Knoten werden durch Schweißen verbunden. Die gebräuchlichste Bauform sind Stabblitzableiter, da sie am einfachsten herzustellen sind und die Systemzuverlässigkeit gewährleisten.

Beim Bau von Dächern mit komplexen Formen werden auf Zugsystemen basierende Blitzableiter eingesetzt. Das räumliche Raster erfordert mehr Material und ist schwieriger zu installieren. Diese Art von Blitzableiter empfiehlt sich, wenn das Dach des Hauses höher ist als andere Objekte, die sich im Umkreis von 50 m befinden.

Auch hier müssen wir auf die Anweisung SO-153-34.21.122-2003 verzichten, die keine spezifischen Anforderungen für die Erdung von Blitzableitern enthält. Die Anweisung RD 34.21.122-87 formuliert die Anforderungen formal, sie beziehen sich jedoch nicht auf den Wert des Erdungswiderstands, sondern auf die Gestaltung von Erdungsgeräten. Bei freistehenden Blitzableitern handelt es sich um die Fundamente von Blitzableiterstützen oder einen speziellen Erdungsleiter, dessen Mindestabmessungen in Abb. 7.

Abbildung 7. Mindestabmessungen einer Erdungselektrode, bestehend aus einem horizontalen Streifen und drei vertikalen Stabelektroden gemäß RD 34.21.122-87

Die Norm enthält keine Anweisungen zur Änderung der Elektrodengröße in Abhängigkeit vom Bodenwiderstand. Das bedeutet, dass nach Meinung der Ersteller die Standardausführung für jeden Boden als geeignet gilt. Wie stark sich sein Erdungswiderstand R gr ändert, kann anhand der berechneten Daten in Abb. beurteilt werden. 8.

Abbildung 8. Berechneter Wert des Erdungswiderstands einer typischen Erdungselektrode aus der Anweisung RD 34.21.122-87

Eine Änderung des Wertes von R gr innerhalb von fast 2 Größenordnungen kann kaum als Normalisierung angesehen werden. Tatsächlich enthält die Norm keine spezifischen Anforderungen an den Wert des Erdungswiderstands, und dieser Punkt verdient sicherlich besondere Aufmerksamkeit.

Der Transneft JSC-Standard überraschte uns mit einer Tabelle normalisierter Erdungswiderstandswerte für Blitzableiter (Abb. 9), die die Compiler vollständig aus der neuesten Ausgabe des PUE übernommen haben, wo sie für Erdungsleiter für Freileitungsstützen von 110 gilt kV und höher. Die hohen Anforderungen des PUE sind durchaus verständlich, da der Erdungswiderstand des Freileitungsträgers maßgeblich die Höhe der Blitzüberspannung an der Linienisolierung bestimmt. Die Gründe für die Übertragung dieser Anforderungen auf die Erdung von Blitzableitern lassen sich nicht klären, zumal sie in hochohmigen Böden in der Regel nicht sinnvoll konstruktiv umgesetzt werden können. Um dies zu demonstrieren, ist in Abb. Abbildung 10 zeigt die Ergebnisse der Berechnung einer Blitzableiter-Erdungselektrode mit einem absolut fantastischen Design. Es handelt sich um eine Ganzmetallkonstruktion mit quadratischem Querschnitt, dessen Seitenlänge auf der x-Achse angegeben ist. Es wurden zwei Optionen berechnet – mit einer Platzierungstiefe im Boden von 3 und 10 m. Es ist leicht zu überprüfen, dass im Boden mit einem spezifischen Widerstand ρ = 5000 Ohm·m der normalisierte Wert 30 Ohm (R З /ρ = 0,006) beträgt m -1) erfordert eine Auffüllung der Umgebung des Blitzableiterfundaments mit Metall von mehr als 50 x 50 m. Bei einer verlängerten Erdungselektrode ist die Situation nicht besser. Unter den gleichen Bedingungen ist zur Gewährleistung des erforderlichen Erdungswiderstands ein horizontaler Bus mit einer Länge von mehr als 450 m erforderlich.

Tabelle 9

Abbildung 10. Bewertung der Möglichkeiten zur Erfüllung der Anforderungen des Transneft-Standards mithilfe eines konzentrierten Erdungsgeräts

Die Anforderungen des Gazprom-Standards sind äußerst spezifisch. Der Erdungswiderstand eines freistehenden Blitzableiters für die Schutzstufen I und II sollte in Böden mit ρ ≤ 500 Ohm m 10 Ohm betragen. In Böden mit höherem Widerstand dürfen Erdungselektroden verwendet werden, deren Widerstand beträgt bestimmt als

Angesichts der Schwierigkeit, einen derart relativ geringen Bodenwiderstand zu erzeugen, empfiehlt die Norm eine chemische Behandlung oder einen teilweisen Austausch des Bodens. Eine Bewertung des Umfangs der empfohlenen Arbeit unter bestimmten Bedingungen verdient Aufmerksamkeit. Für die einfachste Situation lässt sich dies leicht durchführen, indem man sich auf eine halbkugelförmige Erdungselektrode konzentriert, deren Potenzial in einem zweischichtigen Boden (unabhängig davon, was getan wurde – Chemie oder mechanischer Austausch des Bodens) gemäß Abb. 11 ist gleich

Abbildung 11. Zur Beurteilung des Erdungswiderstands in zweischichtigem Boden

Woher kommt der genaue Wert des Erdungswiderstands?

Im Extremfall, in dem die chemische Behandlung oder der Bodenaustausch so wirksam war, dass der spezifische Widerstand des Bodens auf nahezu Null gesunken ist,

Der Ausdruck ermöglicht es uns, den Bearbeitungsradius r 1 von unten abzuschätzen. Im betrachteten Beispiel beträgt sie etwa 40 m, was einem Bodenvolumen von etwa 134.000 m 3 entspricht. Der erhaltene Wert lässt uns sehr ernsthaft über die Realität der geplanten Operation nachdenken.

Abbildung 12. Erdungswiderstand einer zweistrahligen horizontalen Erdungselektrode in Abhängigkeit von der Dicke der oberen behandelten Bodenschicht

Eine Betrachtung führt zu einem ähnlichen Ergebnis für jede andere praktisch bedeutsame Konfiguration von Erdungselektroden, beispielsweise für ein zweistrahliges Erdungssystem aus horizontalen Sammelschienen von 20 m Länge. Die berechnete Abhängigkeit in Abb. 12 ermöglicht es uns zu bewerten, wie sich der Erdungswiderstand einer solchen Struktur mit Variationen in der Dicke der oberen Schicht mit niedrigem Widerstand des ersetzten Bodens ändert. Der erforderliche Erdungswiderstand von 20 Ohm ergibt sich hier bei einer Dicke der behandelten (oder ersetzten) Schicht von 2,5 m. Es ist wichtig zu verstehen, bei welchem ​​Abstand von der Erdungselektrode die Bearbeitung gestoppt werden kann. Der Indikator ist das Potential auf der Erdoberfläche U(r). Eine Änderung des spezifischen Widerstands hat keinen Einfluss mehr auf das Ergebnis, wenn das Potential U(r) viel kleiner wird als das Potential der Erdungselektrode U З = U(r 0).

2.2. Zu welchem ​​Zweck wird ein Blitzableiter geerdet?

Bitte betrachten Sie den Abschnittstitel nicht als trivial. Blitzableiter sind seit ihrer Erfindung immer geerdet, wie könnten sie sonst den Blitzstrom in den Boden leiten? In modernen Handbüchern heißt es, dass ein Erdungswiderstand vorgesehen werden sollte sichere Ableitung des Blitzstroms. Über welche Gefahr und Sicherheit sprechen wir? Mit Plattitüden lässt sich das nicht entschuldigen. Es lohnt sich wahrscheinlich, noch einmal an die Freileitungen zu denken. Dort bestimmt der Erdungswiderstand den Widerstandsanteil von Blitzüberspannungen, die auf eine Isolatorkette einwirken.

Blitzableiter haben nichts Vergleichbares. Ihr Blitzableiter nimmt „ohne Probleme“ das Potenzial der Erdungselektroden auf. Das Vorhandensein eines endlichen Erdungswiderstands hat keinen Einfluss auf die Fähigkeit des Blitzableiters, Blitze anzuziehen. Das Labor hat wiederholt versucht, den Einfluss des Erdungswiderstands auf diesen Prozess zu überwachen, jedoch jedes Mal ohne Erfolg. Die Erklärung hier ist ganz einfach und offensichtlich. Ein Blitz trifft niemals einen Blitzableiter. Es wird vom Plasmakanal der Gegenentladung getroffen und angezogen, die von der Spitze des Blitzableiters im elektrischen Feld der Gewitterwolke und der Ladung des sich bereits bildenden Blitzes ausgeht. Dieser Kanal (er wird als Gegenleiter bezeichnet) entwickelt sich bei einem Strom von nicht mehr als mehreren zehn Ampere. Der Spannungsabfall eines so schwachen Stroms am Erdungswiderstand des Blitzableiters ist im Vergleich zum Potenzial in der Größenordnung von 10 7 -10 8 V, das ein Blitz aus einer Gewitterwolke trägt, von geringer Bedeutung. Tatsächlich wird bei einem Erdungswiderstand von 10, 20, 100 oder 200 Ohm die Spannung an der Erdungselektrode bei einem Strom von ~ 10 A immer noch nicht einmal 10 4 V überschreiten – ein vernachlässigbarer Wert im Vergleich zum Blitz.

Ein separater Blitzableiter dient bekanntlich ausschließlich dazu, die Ausbreitung des Blitzstroms durch die Metallstrukturen des geschützten Objekts zu verhindern. Zu diesem Zweck werden ganz bestimmte Abstände vom Blitzableiter zum Objekt in der Luft und am Boden gewählt. Nehmen wir an, dass sie richtig gewählt sind und Funkenüberlappungen wirklich ausschließen. Dennoch gelangt der Strom in ziemlich erheblichem Umfang in die Erdungselektrode des Objekts, insbesondere wenn die Erdungsfunktion durch das Fundament des geschützten Bauwerks übernommen wird, das eine recht große Fläche aufweist. Berechnete Daten in Abb. 14 zeigt diesen Anteil in Abhängigkeit vom Abstand der Masseelektroden. Der Blitzableiter wird gemäß den Anforderungen der Anweisung RD 34.21.122-87 in Form eines horizontalen Streifens von 10 m Länge mit 3 vertikalen Stäben von jeweils 3 m Länge hergestellt; Das Fundament des Objekts hat die Abmessungen 50 x 50 m und ist 3 m tief eingegraben. Computerberechnungen wurden für homogenen Boden und für den Fall durchgeführt, dass die Oberflächenschicht des Hauptbodens bis zu einer Tiefe von 2,5 m durch eine hochleitfähige Schicht mit a ersetzt wird Widerstand 50-mal geringer. Es lässt sich leicht überprüfen, dass der im Transneft JSC-Standard vorgeschriebene Isolationsabstand von 5 m wenig dazu beiträgt, das Eindringen des Blitzstroms in das Objekt durch den Boden zu verhindern, insbesondere wenn die oberste Schicht ersetzt oder chemisch behandelt wird. Selbst in einer Entfernung von 15 m, normalisiert durch den Gazprom OJSC-Standard, übersteigt der Strom in der Erdungselektrode der Anlage 50 %.

Abbildung 14. Der Anteil des Blitzstroms, der durch die leitende Verbindung mit der Erdungselektrode des Blitzableiters in die Erdungselektrode des Objekts eingedrungen ist, abhängig vom Abstand zwischen ihnen

An dieser Stelle muss noch einmal betont werden, dass jede Behandlung der obersten Bodenschicht, die den Erdungswiderstand verringert, nicht nur die leitende Verbindung zwischen Blitzableiter und Objekt nicht verringert, sondern diese erheblich stärkt und dadurch den Anteil erhöht Der Blitzstrom verzweigte sich in das Objekt.

Es ist an der Zeit, noch einmal die Frage nach dem Ziel der Reduzierung des Erdungswiderstands zu stellen. Zwei Aspekte des Problems bleiben unberührt: die Bildung von Funkenkanälen und die Stufenspannung. Die erste Frage wird weiter unten in einem gesonderten Abschnitt behandelt. Die Stufenspannung hängt sicherlich von der Ausführung des Blitzableiter-Erdungsleiters und seinem Erdungswiderstand ab. Berechnungskurven in Abb. Abbildung 15 zeigt die Dynamik einer Abnahme der Stufenspannung mit der Entfernung von einer typischen Erdungselektrode eines Blitzableiters, vorgeschrieben in der Anweisung RD 34.21.122-87 (siehe Erläuterungen zu Abbildung 14).

2.3. Wie man gestaltet

Der Abschnitt stellt erneut die Aufgabe, die Anforderungen regulatorischer Dokumente ohne ungerechtfertigte Materialkosten zu erfüllen. Dies ist umso wichtiger, als der Wert des Erdungswiderstandes des Blitzableiters kaum Einfluss auf die Qualität des äußeren Blitzschutzes hat. Auf jeden Fall steht es nicht in direktem Zusammenhang mit den gefährlichen Auswirkungen von Blitzen, die zu einer katastrophalen Situation in einem Tanklager oder einer anderen Anlage zur Verarbeitung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen führen könnten. Am wichtigsten ist, dass ich auf teure chemische Behandlungen oder den Austausch großer Erdmengen verzichten möchte und ohne sie die Anforderungen der Industriestandards für den Blitzschutz erfüllen möchte.

Nur in Böden mit geringem spezifischem Widerstand empfiehlt es sich, für jeden Blitzableiter separat eine Erdungselektrode anzulegen, wo sich selbst eine Standardkonstruktion aus RD 34.21.122-87 als durchaus geeignet erweist. Beispielsweise beträgt bei der empfohlenen horizontalen Schienenlänge von 12 m und 3 vertikalen Stäben von jeweils 5 m der Erdungswiderstand im Boden mit dem spezifischen Widerstand ρ

Dies bedeutet, dass bei ρ ≤ 300 Ohm m der berechnete Wert 20 Ohm nicht überschreitet. Bei höherem Bodenwiderstand liefern 4 zueinander senkrechte Balken ein gutes Ergebnis. Bei einer Länge von 20 m ist jeder Erdungswiderstand gleich

und die Installation von 5 Meter langen vertikalen Stangen an den Enden jedes Balkens reduziert diesen Wert auf

Das Problem wird ernst, wenn der Bodenwiderstand deutlich über 1000 Ohm*m liegt. Dabei wird auf die Organisation einer einzigen Erdungsschleife für alle einzelnen Blitzableiter hingewiesen. Es lohnt sich, sich noch einmal der Abb. zuzuwenden. 4, die den Schutz eines Tanklagers durch 3 Kabel von 100 m Länge mit einem Abstand zwischen parallelen Kabeln von 50 m demonstriert. Die Kombination ihrer Stützen mit horizontalen Sammelschienen bildet eine Erdungsschleife mit zwei Zellen von 100 x 50 m. Sein Erdungswiderstand, wenn die Stromschienen werden bis zu einer Tiefe von 0,7 m verlegt

Dadurch ist es möglich, das Problem in Böden mit einem spezifischen Widerstand von bis zu 3000 Ohm*m zu lösen, selbst wenn die Anforderungen des Gazprom-Standards eingehalten werden. Es ist zu beachten, dass die zusätzliche Einrichtung eines lokalen Erdungsleiters an jedem der Blitzableiter nahezu keinen Einfluss auf den Erdungswiderstand des gebildeten Stromkreises als Ganzes hat. So reduzierte die Verwendung eines Fundamentgestells mit Metallbewehrung von 5 m Länge und einem äquivalenten Radius von 0,2 m (R gr ≈ 0,1ρ [Ohm]) in einem System aus 6 Gestellen als lokaler Erdungsleiter für jeden Blitzableiter den Gesamtwiderstand der Erdungsschleife um nur 6 %. Der Grund für diesen schwachen Einfluss liegt in der wirksamen Abschirmung der Stäbe durch verlängerte horizontale Busse. Durch die Verlängerung der horizontalen Stromschienen, die die Stützen der Blitzableiter verbinden, ist es möglich, selbst in Böden mit einem Widerstand von 5000 Ohm einen Erdungswiderstand von etwa 20 Ohm zu erreichen.

Der Leser hat das Recht, die Beschreibung solch rosiger Aussichten zu unterbrechen, indem er sich daran erinnert, dass ein langer Bus aufgrund seiner Induktivität langsam in den Prozess der Impulsstromausbreitung eintritt. Dagegen ist nichts einzuwenden. Dennoch sprechen mindestens zwei Umstände für die vorgeschlagene Lösung. Erstens verlangt keine der genannten Normen bestimmte Werte für den gepulsten Erdungswiderstand, und zweitens ist in Böden mit hohem spezifischem Widerstand die Eindringgeschwindigkeit des gepulsten Stroms in die Erdungsschiene recht hoch und daher der aktuelle Wert des Erdungswiderstands R gr (t) = U gr (t)/i M (t) nimmt schnell einen stationären Wert an, der durch regulatorische Anforderungen kontrolliert wird. Als Beispiel in Abb. Abbildung 16 zeigt die berechnete Dynamik der Änderungen des Erdungswiderstands eines 200 m langen Busses zwischen den Blitzableiterstützen. Es wird angenommen, dass der Bodenwiderstand 5000 Ohm*m und seine relative Dielektrizitätskonstante 5 beträgt (die Berücksichtigung dieses Parameters ist wichtig, wenn kapazitive Leckage in den Boden mit leitender Leckage vergleichbar ist).

E. M. Bazelyan, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor
Energieinstitut benannt nach G.M. Krzhizhanovsky, Moskau

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