Муфтовое и безмуфтовое заземление: сравнение и критерии выбора

Проектирование и монтаж надежного заземляющего устройства — ключевая задача при обеспечении электробезопасности промышленных, коммерческих и жилых объектов. Долговечность заземляющего устройства и стабильность его электрических характеристик зависят от материала электродов, условий эксплуатации и надежности межэлементных соединений.

Главная техническая дилемма— это грамотный выбор комплекта заземления среди двух базовых конструктивных типов: муфтового и безмуфтового. Каждая из модульно-штыревых систем имеет свои конструктивные особенности, специфику передаваемых при забивке усилий и поведение в грунте.

Особенности муфтового заземления

Классическое муфтовое заземление – это модульно-штыревая система, в которой стальные стержни (омедненные, оцинкованные или из нержавеющей стали) соединяются между собой с помощью внешних резьбовых элементов (муфт). Стержни имеют резьбу на обоих концах, выточенную или накатанную прецизионным способом.

Конструктивные элементы и комплектация

Стандартный муфтовый комплект:

• Вертикальные стальные штыри диаметром от 14,2 до 20 мм и длиной 1,2–1,5 м. С нанесенным защитным покрытием (омеднение до 250 мкм, оцинковка до 70 мкм) или цельные из нержавеющей стали.
• Соединительные муфты изготовлены из высокопрочной латуни или бронзы, что предотвращает образование гальванической пары с омедненным стержнем.
• Стальной наконечник (стартовый конус) наворачивается на резьбу первого стержня, облегчает прохождение твердых слоев грунта и предотвращает повреждение торца.
• Удароприемная головка (винт), стальная головка, которая вворачивается в верхнюю муфту во время монтажа. Принимает на себя удары вибромолота или электрического перфоратора, защищая резьбовое соединение от деформации.
• Токопроводящая графитовая паста наносится на резьбу перед скручиванием. Ее функция: снижение переходного электрического сопротивления контакта и защита резьбового узла от проникновения влаги и коррозии.

Муфтовые комплекты заземления имеют высокую механическую прочность соединения при вертикальном погружении. Наличие муфты позволяет передавать значительные ударные импульсы от вибромолота без риска смятия торцов стержня.

Важно! Внешний диаметр муфты всегда превышает диаметр самого стержня (например, для стержня Ø14,2 мм диаметр муфты составляет ~20 мм). При погружении заземлителя муфта выполняет роль расширителя, оставляя за собой в плотном грунте узкий кольцевой пристенный зазор.

Безмуфтовая система и замок «шип-паз»

Современное безмуфтовое заземление разработано для ускорения процесса сборки на объекте. Внешние соединительные элементы отсутствуют, а соединение стержней осуществляется напрямую по принципу шип-паз с конической или цилиндрической запрессовкой.

Конструкция безмуфтового соединения

Один торец каждого стержня снабжен глубоким прецизионным глухим отверстием (пазом), а другой — зауженным хвостовиком (шипом). Сборка производится путем вставки шипа верхнего стержня в паз нижнего.

Механизм холодной сварки

При забивании заземлителя энергией ударов перфоратора происходит расклепывание и пластическая деформация металлов в зоне посадки «шип-паз». При погружении стержней происходит плотное механическое сопряжение элементов соединения. Конструкция шип-паз обеспечивает надежный электрический контакт между соседними стержнями без использования отдельной соединительной муфты. При правильном монтаже соединение сохраняет необходимую механическую прочность и электрическую непрерывность на протяжении всего срока эксплуатации. В результате образуется монолитный стык, обладающий нулевым переходным сопротивлением и абсолютной герметичностью.

В безмуфтовых системах отсутствует выступающая наружная соединительная муфта, поэтому габариты соединения могут быть близки к диаметру самого стержня.

Ключевые преимущества:

• Постоянный диаметр по всей высоте вертикального заземлителя.
• Высокая скорость монтажа (отсутствует необходимость нанесения пасты и наворачивания муфт).
• Исключен риск раскручивания или повреждения резьбы.

К ограничениям безмуфтовых систем относится требование строгой соосности при передаче ударной нагрузки. При забивании в каменистый или промерзший грунт высокой плотности без применения направляющих насадок существует вероятность перекоса или повреждения внутреннего замка.

Техническое сравнение

Согласно ПУЭ (раздел 1.7) и ГОСТ Р 50571.5.54-2013, заземляющее устройство должно сохранять заданное электрическое сопротивление на протяжении всего срока эксплуатации (до 30–50 лет). В муфтовых системах решающую роль играет токопроводящая паста - входящие в ее состав графит и антикоррозионные присадки предотвращают окисление резьбы.  Используется для обработки резьбового соединения в соответствии с рекомендациями производителя. Она способствует защите контактных поверхностей от влаги и окисления и помогает сохранить стабильные характеристики соединения.

В безмуфтовых системах отсутствие внешнего зазора исключает проникновение почвенной влаги и кислорода внутрь замкового соединения. Это гарантирует высокую коррозионную стойкость узла без применения дополнительных герметиков.

Рекомендации по выбору заземляющего контура

Для разных объектов и типов грунта оптимальны следующие решения:

1.      Для загородных домов, дач и небольших складов выбрать стандартный комплект для монтажа заземления глубиной 6–9 метров. В суглинистых и глинистых грунтах идеальным выбором станет безмуфтовый комплект заземления. Время монтажа зависит от грунта, глубины, схемы и оборудования. Но важно учитывать, что никакой комплект сам по себе не гарантирует нормативное сопротивление.

2.      На промышленных объектах со сложными трассами предпочтителен муфтовый вариант. Резьбовые соединительные муфты обеспечивают надежное восприятие ударных нагрузок при прохождении плотных горизонтов грунта.

3.      В каменистых грунтах, гравии или песчаных почвах используют муфтовые стержни с коваными стальными наконечниками. Для плотных и каменистых грунтов могут применяться усиленные наконечники, облегчающие прохождение грунта и защищающие торец электрода. Возможность погружения определяется фактическими характеристиками грунта и технологией монтажа. В то же время в пластичных водонасыщенных грунтах безмуфтовые стержни обеспечивают оптимальную площадь токосъема за счет отсутствия пристенного зазора.

Компания «БИП» предлагает полный спектр оборудования для молниезащиты и заземления по всей России. Инженеры компании помогут провести расчет сопротивления, сформировать спецификацию под требования ПУЭ и ГОСТ, подобрать оптимальный набор комплектов заземления. В каталоге компании вы можете выбрать и купить комплекты с гарантией производителя и быстрой доставкой на объект.