Как установить заземляющий стержень

Большинство домовладельцев никогда не задумываются о своей системе заземления, пока что-то не пойдет не так. Сработал автоматический выключатель, сгорел прибор или что-то еще хуже. Заземляющий стержень — это часть вашей электрической системы, которую никто не видит и о которой почти никто не говорит, но она действительно работает каждый раз, когда происходит неисправность, скачок напряжения или ближайший удар молнии. Правильно установить его несложно, но есть несколько вещей, которые застают людей врасплох с первого раза.

В этом руководстве описана полная установка от начала до конца, включая то, что на самом деле требует NEC, как обращаться с твердым или каменистым грунтом и какие ошибки, скорее всего, будут стоить вам позже.

Установка заземляющего стержня, заглубляемого в грунт

Почему существует заземляющий стержень

Вот короткая версия: электричеству всегда нужен путь к земле. Когда все работает нормально, ток течет по горячим проводам, выполняет свою работу и возвращается на нейтраль. Когда что-то выходит из строя, например, провод ослабевает и касается металлического корпуса прибора, току нужно куда-то идти. Если ваша система правильно заземлена, она безвредно утечет в землю и при этом отключит автоматический выключатель. Если он не заземлен, он течет по следующему доступному пути. Этим путем можете быть вы.

Заземляющие стержни также решают проблему опорного напряжения. Ваша коммунальная компания заземляет свои трансформаторы. Ваш дом должен использовать один и тот же источник опорного напряжения, иначе вы получите небольшую, но реальную разницу напряжений между нейтралью и землей, которая приведет к мерцанию, повреждению электроники и странному поведению оборудования. Правильно установленный заземляющий стержень связывает все воедино.

NEC описывает все это в статье 250. Раздел 250.53 — это часть, которая конкретно регулирует установку заземляющих стержней, и мы будем возвращаться к ней в этом руководстве.

Прежде чем что-либо купить: позвоните 811.

Этот шаг стоит первым, потому что люди пропускают его, а затем попадают в заправку. Позвоните по номеру 811 как минимум за два-три рабочих дня до запланированной даты установки. Это национальная линия «Позвони, прежде чем копать» в США. Локаторы инженерных коммуникаций приедут и бесплатно отметят заглубленные линии в вашем дворе. Заземляющие стержни уходят в землю на несколько футов, а это именно та глубина, на которой проходят подземные газопроводы и водопроводные трубы.

Если вы находитесь за пределами США, в вашей стране есть аналогичная услуга. Найдите его и используйте.

Выбор правильного стержня

NEC устанавливает здесь минимальный предел: стержень должен быть не менее 8 футов в длину и не менее 5/8 дюйма в диаметре, если в специальном списке не указано иное. В большинстве хозяйственных магазинов имеются стандартные стержни длиной 8 футов и 5/8 дюйма, и они отлично подходят для подавляющего большинства жилых помещений. Некоторые подрядчики используют 10-футовые стержни, когда знают, что верхний слой почвы сухой или рыхлый, поскольку дополнительная длина помогает достичь более проводящей почвы ниже.

Больший вопрос – материальный. У вас есть три реальных варианта.

Твердая медьэто премиальный выбор. Он не ржавеет, сохраняет соединение с низким-сопротивлением в течение 50 и более лет и хорошо работает даже при изменении условий почвы вокруг него. Минус – цена. Сплошной медный стержень стоит значительно дороже, чем его альтернативы, поэтому в большинстве жилых домов он не используется.

Сталь, плакированная медью-это то, что вы найдете в большинстве магазинов электротоваров и крупных магазинах. Стальной сердечник придает ему механическую прочность, позволяющую пробивать плотную почву без сгибания, а внешний медный слой обеспечивает проводимость. Главное, на что следует обратить внимание при покупке стержней с медным-плакированием, — это процесс соединения. В правильно изготовленном стержне медь молекулярно связана со сталью, а не просто нанесена на нее гальваническим способом. Если вы согнете стержень для образца и медный слой треснет или вообще поднимется, связь плохая, и стержень начнет корродировать под землей в течение нескольких лет. Победа ЭлектрикМедный заземляющий стерженьиспользует 99,9 % электролитической меди на высокопрочном стальном сердечнике-и поставляется в версиях с плоскими-концами или с резьбовыми-концами в зависимости от вашей установки.

Оцинкованная стальэто бюджетный вариант, и NEC его разрешает. Прекрасно выдерживает нейтральную почву с умеренной влажностью. Где ему приходится бороться, так это в кислой почве, например, в почве рядом с тяжелыми органическими веществами или на промышленных объектах, где цинковое покрытие разрушается быстрее, чем ожидалось. Если вы знаете, что ваша почва кислая, потратьте дополнительные деньги на медь-покрытие. Victory Electric также производитОцинкованный заземляющий стерженьс горячим-оцинкованием для стандартного применения.

В одном NEC четко понимает: никакой арматуры. Он ржавеет, плохо проводит заземление, и любой достойный инспектор отметит это.

Если вы реализуете проект, в котором система заземления действительно должна прослужить без обслуживания, например установка удаленной связи или постоянное инженерное сооружение, компания Victory ElectricТвердый медный заземляющий стерженьстоит своих денег. Он имеет плоскую приводную головку и коническое острие для установки и предназначен для соединения с медными зажимами заземляющего стержня.

ПОБЕДА Медный заземляющий стержень

Что еще вам нужно

Кувалда весом 4 фунта без особых проблем справляется с почвой от мягкой до средней. Если у вас твердая глина, плотный уплотненный грунт или каменистая почва, возьмите напрокат или купите перфоратор с насадкой для забивки стержня. Насадка представляет собой полую стальную втулку, которая надевается на верхнюю часть стержня и поглощает удары молотка, поэтому вы не бьете прямо по стержню. Это важно, потому что стержень, который имеет грибовидную форму вверху, труднее зажать и он слабее в точке соединения.

Заземляющий зажим — это та часть, которую люди недооценивают. Он соединяет стержень с медным проводом, идущим к вашей панели, и проводит всю свою жизнь под землей, в любой влажности, кислотности и микробной активности, которые есть в вашей почве. Зажим, не предназначенный специально для прямого захоронения, через несколько лет подвергнется коррозии и потеряет контакт, и вы не узнаете об этом, пока не проверите систему или не произойдет что-то плохое.

Стандартный тип — зажим «желудь», названный в честь формы. Он должен иметь сертификат UL для прямого захоронения. Потратьте лишние несколько долларов здесь. Victory Electric производитМедный зажим заземляющего стержняконструкция из меди высокой-чистоты для защиты от гальванической коррозии в точке контакта. В некоторых версиях используется конструкция Hammerlock, которая создает постоянное соединение с высокой-проводимостью, а не зависит только от натяжения болтов.

Помимо этих двух предметов, вам понадобится медный заземляющий провод, соответствующий таблице NEC 250.66 (обычно 4 AWG для тока 200 А, 6 AWG для тока 100 А), инструмент для зачистки проводов и кабелепровод, если провод будет проходить выше уровня земли, где он может быть физически поврежден.

Установка, шаг за шагом

Выбор места

Рядом с главной панелью находится цель. Проводник заземляющего электрода (провод, который идет от стержня обратно к панели) должен проходить максимально прямым маршрутом с как можно меньшим количеством изгибов. Каждый дополнительный фут провода и каждый ненужный изгиб увеличивают сопротивление, что особенно важно во время быстрого переходного тока при ударе молнии.

Если у вас есть выбор, избегайте чрезмерно сухой или песчаной почвы. Почва, которая круглый год удерживает влагу-, проводит лучше. Место с небольшим затенением, не пересыхающее летом, действительно предпочтительнее солнечного места с рыхлой песчаной почвой.

Держите стержень на расстоянии не менее пары футов от фундамента. В большинстве юрисдикций это не является жестким правилом NEC, но обратная засыпка фундамента часто бывает непостоянной и плохо дренируется. Почва дальше, как правило, обеспечивает более надежное соединение.

Вождение стержня

Установите стержень вертикально, заостренным концом вниз. Если ваша почва совсем мягкая, вы можете вручную протолкнуть кончик на несколько дюймов, чтобы начать работу прямо. Не торопитесь с первой ногой, потому что исправление неправильного угла позже означает выдергивание удилища и начало заново.

Сбейте его уверенными ударами. Если вы столкнулись с сопротивлением, не начинайте сразу сильнее бить по тому же месту. Сделайте паузу, убедитесь, что стержень по-прежнему прямой, а затем продолжайте движение. Стержни, отклоненные-от вертикали даже на 10 или 15 градусов, как правило, сталкиваются с большим сопротивлением по мере погружения вглубь.

Верхняя часть стержня должна оказаться на одном уровне с поверхностью земли или под ней. Раздел 250.53(G) NEC требует, чтобы стержень длиной 8 футов находился в контакте с почвой. Для стандартного стержня длиной 8- футов это означает, что он входит в землю до упора. Если вы оставите 6 дюймов выше уровня земли, теперь у вас останется только 7,5 футов в земле, и вы уже не соответствуете требованиям.

Когда стержень останавливается

Каменистая почва останавливает множество стержней, прежде чем они достигнут 8 футов. Вот ваши варианты в рамках NEC:

Наклоните стержень под углом до 45 градусов от вертикали и продолжайте движение. Это часто позволяет наконечнику работать вокруг слоя камня или твердого покрытия. Стержню по-прежнему требуется 8 футов контакта с почвой, измеренный по его длине, а не только по вертикальной глубине, поэтому проверьте свои расчеты.

Если ловля не работает, вы можете положить удочку горизонтально в траншею глубиной не менее 30 дюймов. Согласно кодексу, это законное последнее средство, а не обходной путь. Выкопайте траншею, уложите стержень, засыпьте его и выполните подключение так же, как при вертикальной установке.

В районах с постоянной твердостью или плохой проводимостью почвы некоторые монтажники используют материал для улучшения грунта. Это проводящий состав, который наливается вокруг стержня для улучшения площади контакта и удержания влаги. Чтобы использовать его, выкопайте яму немного шире диаметра стержня, смешайте смесь с раствором согласно инструкциям, вылейте его, затем установите стержень и засыпьте как обычно.

Подключение провода

Прикрепите зажим заземления к верхней части стержня. Держи покрепче. Это соединение находится под землей и больше вы его не увидите. Ослабленный зажим — наиболее распространенная точка отказа в системах заземления жилых помещений, и одну из самых сложных проблем для диагностики постфактум.

Проложите медный провод от зажима к панели. Если он проходит выше уровня земли, защитите его кабелепроводом. Провод не следует прикреплять скобами к стене дома без защиты. Путь должен быть максимально прямым, плавно сгибаться там, где повороты неизбежны, и никогда не иметь резких поворотов на 90 градусов.

На панели

Выключите главный выключатель. Это важно, но это не то же самое, что сделать панель мертвой. Проводники служебного входа, идущие от электросети в верхней части панели, остаются под напряжением независимо от того, в каком положении находится ваш главный выключатель. Не прикасайтесь к этим проводам. Если ваша установка требует работы рядом с ними, наймите лицензированного электрика.

Проложите провод через отверстие в нижней части панели, зачистите примерно 3/4 дюйма изоляции с конца и подсоедините его к заземляющей шине. Плотно затяните винт клеммы. В главной сервисной панели шина заземления и шина нейтрали соединены вместе. В субпанели они должны оставаться отдельными, что представляет собой другую установку с другими правилами.

Второй вопрос о стержне

Раздел 250.53 NEC требует, чтобы сопротивление одного заземляющего стержня относительно земли составляло 25 Ом или менее. Для проверки этого сопротивления требуется оборудование, которого нет у большинства домовладельцев. Практическое решение кода простое: установите второй стержень. Если у вас есть два стержня на расстоянии не менее 6 футов друг от друга и соединены между собой медной проволокой, код допускает установку, не требуя фактического измерения сопротивления.

Это не просто техническая особенность кода. Два стержня, расположенные на большом расстоянии друг от друга, действительно обеспечивают лучшую производительность, поскольку они обрабатывают разные объемы почвы. Минимальное расстояние в 6 футов — это пол, а не мишень. 10, а лучше 12 футов. Жезлы, расположенные слишком близко, имеют перекрывающиеся зоны влияния и теряют большую часть преимуществ наличия двух.

Примечания к типу почвы

Каменистая земляописано выше. Сначала под углом, затем при необходимости горизонтально.

Песчаная или сухая почвараспространен на юго-западе и в районах с быстро-дренируемой почвой. Проблема в том, что сухой песок имеет очень высокое электрическое сопротивление. Если можете, идите глубже, поскольку почва под сухим поверхностным слоем обычно более проводящая. Здесь тоже помогут материалы для улучшения земли.

Глинас ним легко работать электрически (он хорошо удерживает влагу и проводит ток), но трудно пробить механически. Полив участка до и во время установки смягчает его. Пройдите несколько дюймов, затем вылейте в яму ведро воды, подождите несколько минут и продолжайте идти. Это медленно, но работает.

Несколько вещей, которые обычно идут не так

Стержень недостаточно глубок.Самая распространенная проблема. Восемь футов — это минимум, разрешенный NEC, а не рекомендация. Если стержень остановился на высоте 5 или 6 футов из-за того, что почва затвердела, установка не производится.

Неправильный зажим.Стандартный зажим балки или аппаратный соединитель, не имеющий номинальных характеристик, подвержены коррозии под землей. Зажим должен быть указан специально для прямого захоронения.

Слишком много изгибов провода.Следите за тем, чтобы путь заземляющего провода был максимально прямым. Свернутый или чрезмерно изогнутый GEC не работает так же хорошо, как прямой ход, особенно во время переходных процессов.

Стержень установлен внутри здания.В некоторых ситуациях норм допускается вбивать стержень через подвальный этаж в почву внизу. Остановка внутри бетонной плиты не засчитывается. Стержень нуждается в фактическом контакте с почвой.

Два стержня слишком близко друг к другу.Расстояние менее 6 футов друг от друга не соответствует нормам и не дает вам желаемой электрической выгоды.

Разрешения

В большинстве юрисдикций для этой работы требуется разрешение. Обычно это простой процесс, плата невелика, а проверка дает вам возможность независимым взглядом подтвердить правильность установки. Прежде чем начать, свяжитесь с местным AHJ. В некоторых областях есть поправки к кодексу, которые отличаются от базового NEC, и знание о них заранее избавляет от необходимости переделывать работу.

Подведение итогов

Правильно установленный заземляющий стержень после установки становится незаметным. В этом вся суть. Он находится под землей, незаметно подключен к вашей панели, и либо ваша электрическая система никогда не имеет серьезных неисправностей, либо она есть, и заземляющий стержень справляется с ней так, как положено.

На что стоит обратить внимание, это материал и качество стержня, номинал зажима, глубина и путь прохождения проволоки. Ни один из них не является сложным, но пропуск углов на любом из них создает систему, которая выглядит хорошо, но работает плохо. Используйте правильно соединенный медный-покрытый медью или сплошной медный стержень, используйте зажим, рассчитанный на захоронение-, поднимите его на высоту 8 футов и проложите провод прямо.