Сопротивление заземляющего устройства. Сколько должно быть.

Сопротивление заземляющего устройства — это электрическое сопротивление, которое оказывает заземлитель при растекании тока в землю. Его ещё называют сопротивлением растеканию тока. Измеряется в омах (Ом). Этот параметр показывает, насколько эффективно заземляющее устройство отводит опасные токи в землю.

Важно отметить, что это не абстрактная цифра, а расчетный и контролируемый параметр. Подробнее о нормах в настоящей статье.

Нормирование сопротивления необходимо для:

• защиты людей от поражения электрическим током;
• предотвращения повреждений электрооборудования;
• обеспечения стабильной работы электроустановок в аварийных режимах.

Сопротивление заземляющего устройства нормируется:

1. ПУЭ (Правила устройства электроустановок, 7‑е издание, глава 1.7) — основной документ для проектирования, монтажа и эксплуатации электроустановок. Несмотря на рекомендательный характер, его соблюдение стало отраслевым стандартом.
2. ГОСТ 12.1.030‑81 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление» — содержит требования к защитному заземлению и занулению. Нормы в ПУЭ и ГОСТ 12.1.030‑81 идентичны.
3. ПТЭЭП — определяет нормы для действующих электроустановок и периодичность контрольных измерений.
4. ГОСТ Р 59789‑2021, РД 34.21.122‑87, СО 153‑34.21.122‑2003 — регулируют требования к молниезащите.
5. ГОСТ Р 58882‑2020 — устанавливает нормы для заземляющих устройств.
6. Отраслевые регламенты — содержат специфические требования для отдельных отраслей.

Классификация заземляющих устройств

Заземляющие устройства различаются по:

1. Назначению:
   • защитное заземление — обеспечивает безопасность людей, отводит аварийные токи;
   • рабочее (функциональное) заземление — нужно для корректной работы электроустановки (например, заземление нейтрали трансформатора).
2. Конструктивному исполнению:
   • естественные заземлители — металлические конструкции зданий, трубопроводы, арматура фундаментов;
   • искусственные заземлители — специально смонтированные металлические электроды. Важно: сопротивление отдельно стоящих искусственных заземлителей не нормируется.
3. Типу системы заземления:
   • TN-C, TN-S, TN-C-S — системы с глухозаземлённой нейтралью;
   • IT — система с изолированной нейтралью;
   • TT — система с отдельным заземлением открытых проводящих частей.

Сопротивление заземляющего устройства для разных электроустановок.

Таблица 1. Общие нормы сопротивления заземления

Таблица 2. Нормы для подстанций и распределительных устройств

Таблица 3. Нормы для промышленных объектов

Таблица 4. Нормы для жилых и общественных зданий

Таблица 5. Нормы для специальных объектов

Сопротивление заземляющего устройства при высоком сопротивлении грунта (исключения)

В сложных грунтовых условиях, когда удельное сопротивление грунта (ρ) превышает 100 Ом⋅м, допускается корректировка стандартных норм сопротивления заземляющих устройств. Это исключение предусмотрено ПУЭ (п. 1.7.103) и позволяет обеспечить технически реализуемые решения без ущерба для безопасности.

Правила корректировки норм

1. Расчёт коэффициента увеличения. Допустимое превышение нормы определяется по формуле:

K=0,01 * ρ​,

где:

• K — коэффициент увеличения нормы;
• ρ — удельное сопротивление грунта (Ом⋅м).

1. Расчёт допустимого сопротивления. Новое значение сопротивления вычисляется по формуле:

Rдоп​=Rнорм​×K,

где:

• Rдоп​ — допустимое сопротивление заземляющего устройства с учётом корректировки;
• Rнорм​ — нормативное сопротивление для стандартных условий.

1. Ограничение на превышение. Независимо от расчётного коэффициента, максимальное допустимое сопротивление не может превышать десятикратного значения исходной нормы:

Rдоп​≤10×Rнорм​.

Примеры расчёта для разных типов объектов

Пример 1. Частный дом (TN‑C‑S, 220/380 В)

Исходные данные:

• нормативное сопротивление Rнорм​=30 Ом;
• удельное сопротивление грунта ρ=500 Ом⋅м.

Расчёт:

1. Коэффициент увеличения: K=0,01×500​=5.
2. Допустимое сопротивление: Rдоп​=30×5=150 Ом.
3. Проверка ограничения: 150 Ом<300 Ом (10‑кратное превышение), значит, значение допустимо.

Итог: в данном случае сопротивление заземляющего устройства может составлять до 150 Ом.

Пример 2. Трансформаторная подстанция 6–10 кВ

Исходные данные:

• нормативное сопротивление Rнорм​=4 Ом;
• удельное сопротивление грунта ρ=800 Ом⋅м.

Расчёт:

1. Коэффициент увеличения: K=0,01×800​=8.
2. Допустимое сопротивление: Rдоп​=4×8=32 Ом.
3. Проверка ограничения: 32 Ом<40 Ом, значит, значение допустимо.

Итог: допустимое сопротивление — до 32 Ом.

Пример 3. Молниезащита здания (III категория)

Исходные данные:

• нормативное сопротивление Rнорм​=20 Ом;
• удельное сопротивление грунта ρ=1200 Ом⋅м.

Расчёт:

1. Коэффициент увеличения: K=0,01×1200​=12.
2. Расчётное сопротивление: Rдоп​=20×12=240 Ом.
3. Проверка ограничения: максимально допустимое значение — 200 Ом (10‑кратное превышение).
4. Итоговое значение: Rдоп​=200 Ом (принимается ограничение).

Итог: сопротивление заземлителя для молниезащиты может быть до 200 Ом.

Особенности применения исключения значения сопротивление заземляющего устройства

При использовании данной нормы необходимо учитывать следующие важные аспекты:

• Документальное подтверждение. Удельное сопротивление грунта должно быть подтверждено результатами измерений, выполненных аккредитованной электролабораторией.
• Сезонный фактор. Измерения следует проводить в период наибольшего высыхания грунта (лето) или его промерзания (зима), когда сопротивление максимально.
• Методы снижения сопротивления. Если даже с учётом корректировки норма не достигается, необходимо применять технические решения:
  • увеличение количества заземлителей;
  • углубление заземлителей ниже уровня промерзания;
  • использование электролитических заземлителей;
  • обработка грунта солевыми растворами или специальными составами;
  • создание многоэлектродных систем.
• Контроль качества. После монтажа заземляющего устройства необходимо провести контрольные измерения сопротивления растеканию тока.
• Периодичность проверок. В грунтах с высоким удельным сопротивлением рекомендуется проводить измерения удельного сопротивления грунта не реже 1 раза в 3 года из‑за возможного изменения параметров грунта со временем.

Типичные грунты и их удельное сопротивление

Важно: перед проектированием заземляющего устройства в сложных грунтовых условиях рекомендуется провести геологические изыскания для точного определения характеристик грунта на участке.

Практические сложности измерения

Измерение удельного сопротивления грунта — непростая задача для рядового пользователя. Основные сложности:

• Специализированное оборудование. Для точных измерений требуются профессиональные приборы (например, измерители сопротивления заземления типа М416 или Ф4103‑М1), которые есть не в каждой электролаборатории.
• Высокая стоимость приборов. Цена профессионального оборудования делает его недоступным для разовых измерений.
• Сложность методики. Правильное проведение измерений требует знаний и опыта: нужно грамотно разместить вспомогательные электроды, учесть влияние соседних коммуникаций и т. д.
• Влияние внешних факторов. Результаты зависят от влажности грунта, температуры, сезонных изменений (промерзания/оттаивания).

Из‑за этих сложностей измерения обычно выполняют специализированные организации с квалифицированным персоналом и необходимым оборудованием.

Факторы, влияющие на сопротивление заземления

На сопротивление заземляющего устройства влияют:

1. Характеристики грунта:
   • глинистые грунты: 10–60 Ом⋅м;
   • суглинки: 40–150 Ом⋅м;
   • песчаные грунты: 400–1000 Ом⋅м;
   • скальные породы: до 10000 Ом⋅м и более.
2. Сезонные изменения. Промерзание и пересыхание грунта может увеличивать его сопротивление в 5–10 раз.
3. Глубина залегания заземлителей. Вертикальные заземлители должны заглубляться ниже уровня промерзания грунта не менее чем на 0,5 м. Горизонтальные элементы прокладываются на глубине не менее 0,8 м в климатических зонах с промерзанием.
4. Коррозия заземлителей. Электрохимическая коррозия металлических заземлителей постепенно увеличивает переходное сопротивление контакта с грунтом. Скорость коррозии зависит от типа металла, химического состава грунта и наличия блуждающих токов.
5. Конструкция заземляющего устройства. Количество и расположение электродов, их материал и размеры напрямую влияют на итоговое сопротивление.

Методики измерений и контроля

1. Метод амперметра‑вольтметра

Классический метод с использованием вспомогательного токового и потенциального электродов. Особенности:

• токовый электрод устанавливается на расстоянии не менее 5 диагоналей заземляющего устройства;
• потенциальный электрод — на расстоянии 0,6–0,7 от расстояния до токового электрода;
• обеспечивает высокую точность измерений.

2. Метод двух клещей

Современный способ с использованием клещевых измерителей. Преимущества:

• не требует отключения заземляющего устройства;
• не нужны вспомогательные электроды;
• удобен в городских условиях с развитой сетью подземных коммуникаций.

Периодичность измерений согласно ПТЭЭП:

• 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.

Заключение

Сопротивление заземляющего устройства — важный элемент системы электробезопасности. Соблюдение его позволяет:

• защитить людей от поражения электрическим током;
• предотвратить повреждение электрооборудования при аварийных режимах;
• обеспечить стабильную работу электроустановок.

Ключевые моменты, которые необходимо учитывать:

• нормы различаются в зависимости от типа объекта, напряжения, системы заземления и условий эксплуатации;
• при сложных грунтовых условиях допускается корректировка норм с учётом удельного сопротивления грунта;
• регулярные измерения и контроль состояния заземляющих устройств обязательны для обеспечения безопасности;
• измерения должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием профессионального оборудования.

Соблюдение нормативных требований и регулярный контроль параметров заземления — залог безопасной и надёжной эксплуатации электроустановок любого типа.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7‑е издание.
2. ГОСТ 12.1.030‑81 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».
3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).
4. ГОСТ Р 59789‑2021 «Молниезащита. Часть 2. Оценка риска».
5. ГОСТ Р 58882‑2020 «Заземляющие устройства. Системы уравнивания потенциалов. Системы молниезащиты. Технические требования и методы испытаний».
6. РД 34.21.122‑87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».
7. СО 153‑34.21.122‑2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».
8. ОСТ 45.82‑96 «Заземление и выравнивание потенциалов аппаратуры проводной связи. Общие требования и нормы».
9. Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках. — М.: Энергоатомиздат, 1984.
10. Сибикин Ю. Д. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды. — М.: КноРус, 2019.
11. Карякин Р. Н. Нормы устройства электроустановок. Справочное пособие. — М.: Энергосервис, 2008.