Требования к заземлению электрооборудования в производственных цехах

Заземление на предприятии – обязательный элемент системы электробезопасности. Низкое значение сопротивления критически важно для эффективного функционирования защитного устройства: чем оно меньше, тем быстрее потенциал на корпусе снижается до безопасного уровня. В производственных помещениях, где эксплуатируется мощное технологическое оборудование (токарные, сверлильные, фрезерные, лазерные станки, электросварочное оборудование), необходимо правильно заземлить все металлические части, чтобы гарантировать быстрый и безопасный отвод аварийного тока при пробое изоляции. Влажность, токопроводящая пыль, а также вибрации повышают категорию опасности объекта, поэтому требования к заземлению цеха более строгие. Это важный аспект системы охраны труда и электробезопасности на любом заводе.

Нормативная база

Требования к заземлению электрощита и другого оборудования на производстве регламентируются комплексом нормативных документов, которые обязательны к исполнению на всех промышленных объектах. Знание этих норм – основа грамотного проектирования и эксплуатации систем электробезопасности.

• ПУЭ (Правила устройства электроустановок), глава 1.7 устанавливает требования к сопротивлению заземляющих устройств в зависимости от напряжения сети и режима нейтрали. Здесь прописаны конкретные значения для различных типов электроустановок.
• ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей, приказ Минэнерго России от 12.08.2022 № 811) определяет порядок эксплуатации, периодичность проверок и испытаний заземляющих устройств на действующих объектах.
• ГОСТ Р 50571.16-2019 устанавливает методики измерения сопротивления заземления, требования к приборам, процедурам контроля.
• ГОСТ Р 50571.5.54-2024 содержит технические требования к заземляющим устройствам, защитным проводникам, способам их прокладки и подключения в низковольтных электроустановках.
• ГОСТ Р 58882-2020 регламентирует технические требования к конструкции заземлителей, системам уравнивания потенциалов, материалам, способам их монтажа.

Нормативные значения сопротивления заземления для различных объектов

Тип электроустановки	Сопротивление без повторных заземлений, Ом	Сопротивление с повторными заземлениями, Ом	Нормативный документ
Электроустановки до 1 кВ, 660 В (трехфазная)	15	2	ПУЭ п.1.7.101
Электроустановки до 1 кВ, 380 В (трехфазная)	30	4	ПУЭ п.1.7.101
Электроустановки до 1 кВ, 220 В (трехфазная)	60	8	ПУЭ п.1.7.101
Подстанции 3-35 кВ (изолированная нейтраль)	250/Iр, но не более 10	–	ПУЭ п.1.7.96
Подстанции 110 кВ и выше	0,5	–	ПУЭ п.1.7.90
Молниезащита	10	–	ГОСТ Р 58882-2020
Газовое оборудование до 1 кВ	10	–	ПУЭ п.1.7.103

Нормы сопротивления в промышленных цехах и категории опасности

Требования к заземлению на промышленном объекте напрямую зависят от категории опасности производственного помещения и типа электрической установки. Для большинства цехов, использующих силовое оборудование до 1 кВ (380 В), ключевые нормы регламентированы ПУЭ, но условия эксплуатации могут ужесточать эти правила.

В сетях с напряжением до 1 кВ (наиболее распространенные в цехах) сопротивление заземляющего устройства должно отвечать следующим критериям согласно ПУЭ (пункт 1.7.101):

• в общем случае, значение должно быть не более 4 Ом;
• при питании от трансформаторной подстанции, где нейтраль повторно заземлена не менее чем в двух точках воздушной линии, допускается не более 10 Ом;
• если заземление используется в трехфазных сетях до 1 кВ без повторного заземления нулевого проводника на ВЛ, допускается не более 30 Ом.

Для обеспечения электробезопасности в производственных помещениях необходимо учитывать условия среды. Правила делят помещения на категории, что напрямую влияет на допустимые значения сопротивления заземления.

• Обычной опасности. В них отсутствуют факторы, повышающие риск поражения током (сухие, непыльные склады). Здесь применяются стандартные нормы ПУЭ.
• Повышенной опасности. Характеризуются наличием высокой влажности более 75%, токопроводящей пыли (например, от токарных или фрезерных станков), токопроводящих полов (металлические, железобетонные) или с высокой температурой. В таких цехах значение не должно превышать 10 Ом.
• Особо опасные. Имеют два и более фактора повышенной опасности. К ним относятся, например, объекты с взрывоопасными веществами, химические производства, металлургические цеха. В этих случаях сопротивление контура должно составлять 2−4 Ом.

Для высоковольтных подстанций 3−35 кВ, от которых запитывается крупный заводской объект, используется формула для определения допустимого сопротивления при замыкании на землю:

R ≤ 250/lp, но не более 10 Ом

где:

R – допустимое сопротивление заземляющего устройства (Ом).

lp – расчетный ток, протекающий по заземлителю в случае замыкания на землю, А.

Пример: при токе замыкания Ip = 50 А, сопротивление должно быть не более 250/50 = 5 Ом

При проектировании необходимо обеспечить минимально возможное значение, чтобы исключить выход параметра за пределы норм в неблагоприятный сезон (зима или сухое лето), когда удельное сопротивление грунта максимально.

Конструктивные элементы заземляющей системы и требования к ней

По конструкции заземлители делятся на естественные и искусственные. К первым относятся металлические элементы зданий, арматура фундаментов, водопроводные трубы. Искусственные заземлители создаются специально, с учетом требований к сопротивлению и надежности. Их применяют, когда естественных контуров недостаточно.

В зависимости от способа монтажа существуют горизонтальные, вертикальные, комбинированные заземлители. Горизонтальные укладываются параллельно земле в траншеи на глубину не менее 0,5 метра. Такой тип заземления на предприятии применяется там, где верхние слои почвы обладают низким удельным сопротивлением. Вертикальные электроды забиваются в грунт на 2−3 м, при необходимости – глубже. Этот способ подходит для участков с высоким сопротивлением поверхностного грунта. Для промышленных объектов чаще используют комбинированные заземлители. В этом случае вертикальные электроды объединяются горизонтальными проводниками, образуя замкнутый контур.

В качестве заземлителей используют уголки, трубы или полосы. Они могут быть из черной или оцинкованной стали либо медными.

Срок службы защитного контура зависит от устойчивости его элементов к коррозии. Металлические детали, находящиеся в земле, подвергаются влиянию влаги, химически активных веществ, блуждающих токов.

Методы борьбы с коррозией:

• оцинкование заземлителей;
• битумная гидроизоляция сварных швов;
• покрытие электродов защитными составами;
• катодная защита металлических элементов;
• применение коррозионностойких сплавов;
• контроль уровня грунтовых вод.

Материал и наименьшие размеры заземлителей

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, мм2	Толщина стенки, мм
Черная сталь	Круглый:		—	—
	– для вертикальных заземлителей	16
	– горизонтальных заземлителей	10
	Прямоугольный (полоса)	—	100	4
	Угловой	—	100	4
	Трубный	32	—	3,5
Оцинкованная сталь	Круглый:		—	—
	– для вертикальных заземлителей	12
	– горизонтальных заземлителей	10
	Прямоугольный (полоса)	—	75	3
	Трубный	25	—	2
Медь	Круглый	12	—	—
	Прямоугольный	—	50	2
	Трубный	20	—	2
	Многопроволочный канат	1,8 (диаметр каждой проволоки)	35	—

Расстояние между вертикальными электродами должно быть не менее их длины для исключения взаимного влияния и снижения эффективности. Минимальные отступы: от фундаментов зданий или оснований оборудования – 0,8–1 м, от подземных коммуникаций (водопровод, газопровод) – не менее 2 м.

На вводах в здания, на опорах ВЛ, а также распределительных устройствах устраивают повторные заземления нейтрали. Их задача снизить общее сопротивление системы, ограничить напряжение на корпусах оборудования при обрыве нулевого провода. Согласно ПУЭ, сопротивление каждого повторного заземления – не более 30 Ом, но их суммарное сопротивление с основным заземляющим устройством должно обеспечивать норматив ≤ 4 Ом.

Все открытые проводящие части оборудования (корпуса станков, шкафов, трубопроводы, стойки, а также другие металлические конструкции) должны быть присоединены к системе уравнивания потенциалов через главную заземляющую шину (ГЗШ). Это исключает появление опасных разностей потенциалов между различными элементами при аварии.

Защитные проводники прокладываются совместно с фазными проводами и подключаются к заземляющей шине в электрощите. Сечение PE-проводника выбирается по таблицам ПУЭ (как правило, не менее сечения фазного провода при сечении до 16 мм²). Подключение защитных проводников выполняется с помощью болтовых соединений, сварных швов или клемм, обеспечивающих надежный электрический контакт. Все соединения должны быть доступны для осмотра и иметь видимую желто-зеленую маркировку.

Методы измерения сопротивления заземления и требования к приборам

Контроль заземления на производстве – обязательная процедура, которая подтверждает соответствие системы электробезопасности нормативным требованиям. Выбор метода измерения зависит от конфигурации заземляющего устройства, условий объекта, требуемой точности.

• Трехпроводный (компенсационный) метод. Необходимы два вспомогательных электрода: токовый и потенциальный. Первый устанавливается на расстоянии не менее 40 м от измеряемого заземления, второй – в 20 м. Измерительный прибор подает ток через токовый электрод и измеряет падение напряжения между заземлением и потенциальным электродом. Метод эффективен при сопротивлениях более 5 Ом.
• Четырехпроводный метод. Он обеспечивает высокую точность измерений, особенно при малых сопротивлениях (менее 5 Ом). Используется четыре отдельных проводника, что исключает влияние сопротивления соединительных проводов на результат. Метод используется на подстанциях, в особо опасных цехах и внутри высоковольтных установок.
• Безэлектродный (двухклещевой) метод. Вместо вспомогательных электродов используют токовые клещи, которые надевают на заземляющий проводник. Метод удобен для оперативного контроля, но имеет ограничения: работает только в системах с замкнутым контуром заземления и несколькими заземлителями. Точность ниже, чем у проводных методов.

Чтобы получить объективные результаты, измерения проводят в условиях, когда сопротивление заземления максимально, то есть:

• летом – в засушливый период;
• зимой – при промерзании почвы.

Такая проверка отражает наихудший сценарий работы контура. Запрещено выполнять измерения во время дождя, снегопада или при повышенной влажности – результаты могут быть заниженными. Перед началом работ следует отключить измеряемую систему от электроустановки (если методика не предусматривает измерения под нагрузкой), а также убедиться в исправности соединений и чистоте контактов.

Приборы для измерения сопротивления заземления должны быть внесены в Государственный реестр средств измерений РФ и иметь действующее свидетельство о поверке. Это обязательное условие для юридической значимости результатов измерений. Погрешность не должна превышать ±5% в диапазоне измеряемых значений. Приборы должны поддерживать трех- и четырехпроводные схемы измерения, иметь компенсацию влияния блуждающих токов и помех от промышленной сети 50 Гц. Диапазон измерений – от 0,01 Ом до нескольких кОм.

Поверка приборов проводится в аккредитованных метрологических центрах с периодичностью 1 раз в год (для большинства моделей). Без действующей поверки результаты измерений не имеют юридической силы.

Контроль, испытания и периодичность проверок

Перед подключением к сети выполняется первичное измерение сопротивления заземления электроустановок. Результаты фиксируются в протоколе и служат базовой точкой для последующих сравнений при плановых проверках. Без положительного заключения измерительной лаборатории ввод в эксплуатацию недопустим.

Плановые проверки включают как визуальный осмотр, так и инструментальные измерения.

Вид контроля	Периодичность
Визуальный осмотр	Не реже двух раз в год
Включает проверку видимых частей заземляющего устройства, состояния соединений, клемм, отсутствие коррозии, обрывов защитного проводника.
Измерение сопротивления	Для объектов до 1 кВ (большинство цехов): не реже 1 раза в 3 года. Для объектов выше 1 кВ (подстанции): ежегодно.
Выборочное вскрытие грунта Проводится для оценки состояния подземной части заземлителей (вертикальных элементов и стальных полос), подверженных коррозии. Вскрытие проводится в местах с наиболее неблагоприятными условиями.	Не реже 1 раза в 12 лет

Все результаты контроля и испытаний должны быть определенным образом задокументированы.

• Протокол измерений. Документ должен содержать:
• наименование объекта и помещения;
• используемый прибор (тип, номер, дату поверки);
• подробное описание методики измерения;
• схему заземляющего устройства;
• фактические результаты измерения и заключение о соответствии норме.
• Паспорт и журнал учета. На каждое заземляющее устройство ведется паспорт, содержащий проектные данные, акты работ и всю историю проверок. Также рекомендуется вести журнал учета (история измерений), куда заносятся все плановые и внеочередные проверки.

Такой комплект документов позволяет отслеживать динамику измеряемых параметров и прогнозировать срок службы элементов системы. При необходимости данные журнала используются для анализа технического состояния объекта и подготовки к внеочередным испытаниям.

Факторы, влияющие на сопротивление заземления и способы его снижения

Сопротивление ЗУ – величина непостоянная. Она зависит от множества факторов, которые необходимо учитывать как на этапе проектирования, так и при эксплуатации системы.

Основные факторы

• Удельное сопротивление грунта. Чем выше влажность и плотнее структура почвы, тем оно ниже. Глинистые и суглинистые грунты проводят ток значительно лучше, чем песчаные или каменистые.
• Сезонные изменения. В холодное время года, когда почва промерзает, сопротивление заземления возрастает в 1,5−3 раза. Летом, при пересыхании грунта, эффект аналогичный. Поэтому измерения рекомендуется проводить в неблагоприятных условиях, чтобы учесть максимальные значения.
• Конфигурация контура. Неправильно рассчитанное расстояние между электродами приводит к их взаимному экранированию, снижая общую эффективность.
• Состояние соединений. Ослабленные болтовые контакты, трещины в сварных швах, а также коррозионные разрушения резко ухудшают проводимость. Особенно уязвимы места соединения под землей, где контроль затруднен.
• Строительные условия. Наличие дренажных слоев, мусора или воздушных пустот может существенно увеличить сопротивление, поэтому проектирование ЗУ должно учитывать реальный состав подстилающих слоев.

Способы снижения сопротивления заземления

• Наращивание контура. Установка дополнительных вертикальных или горизонтальных электродов с сохранением минимального расстояния между ними. Это увеличивает площадь контакта с землей и снижает общее сопротивление.
• Углубление заземлителей. При достижении более влажных слоев грунта сопротивление уменьшается. Глубина может составлять 3−5 м и более, в зависимости от геологических условий.
• Обработка грунта токопроводящими смесями. Применяются специальные растворы, соли или гели, повышающие электропроводность почвы вокруг электрода. Однако этот метод требует учета экологических и эксплуатационных ограничений.
• Использование электролитических заземлителей. Такие устройства обеспечивают стабильно низкое сопротивление даже при высокоомных грунтах. Они подходят для промышленных объектов, где важно минимизировать площадь заземляющего устройства без потери эффективности.
• Оптимизация конфигурации контура. Комбинация вертикальных и горизонтальных элементов, кольцевая или радиальная форма заземления обеспечивает более равномерное распределение тока и снижение общего сопротивления.

Ошибки, нарушения и рекомендации по их избеганию

• Некачественные соединения и материалы. Использование ненадежных, незащищенных от коррозии болтовых соединений вместо качественного сварного шва или применение проводников без надлежащего покрытия. Это резко увеличивает переходное сопротивление, сокращает срок службы контура.
• Игнорирование повторных заземлений. Отсутствие повторного заземления PEN-проводника на вводах в здание повышает риск поражения током при обрыве нейтрали, нарушая базовый защитный принцип системы TN.
• Повреждение защитных проводников. Случайное отключение или повреждение защитных проводников (PE/PEN) между электрощитом и корпусом станка моментально лишает оборудование защитного потенциала.
• Отсутствие плановых проверок не позволяет вовремя выявить деградацию заземляющего устройства.
• Если при проектировании не учтено максимальное сопротивление грунта в периоды промерзания или засухи, фактическое значение параметра может превысить норму ПУЭ в неблагоприятный сезон.
• Ошибки в измерениях. Неправильное расположение вспомогательных электродов, проведение проверки сразу после дождя или использование прибора без актуальной поверки приводит к неверным, часто заниженным, результатам, искажая реальное состояние заземления.

Строгое соблюдение технологии монтажа и регламента испытаний является единственной гарантией долгосрочной электробезопасности на предприятии.

Практические советы и чек-лист для электрика при проектировании и эксплуатации

При проектировании и эксплуатации системы заземления на промышленном объекте важно соблюдать четкий порядок действий. Ошибки на любом этапе могут привести к повышению сопротивления, сбоям в работе оборудования и риску поражения током.

Чек-лист электрика

• Проектирование. Рассчитайте контур (число и расположение электродов) с запасом, исходя из наихудших условий. Планируйте повторные заземления.
• Монтаж. Используйте только качественные материалы и сварной шов для подземных соединений. Обеспечьте защиту соединений от коррозии.
• Измерение. Выбирайте четырехпроводный метод и поверенный прибор. Проверку проводите с правильным расположением электродов.
• Эксплуатация. Строго соблюдайте регламент испытаний. Всю историю проверок храните в Протоколах и Паспорте заземляющего устройства.

Заключение

Заземление станков и другого электрооборудования в производственных цехах – неотъемлемая часть электробезопасности и производственной стабильности. Ключевое требование – это низкое сопротивление ЗУ, соответствующее строгим нормам ПУЭ. Любой проект заземления должен учитывать специфику производства, требования ПУЭ и категории опасности.

Компания «Электромол» специализируется на проектировании, монтаже и проведении испытаний заземляющих устройств, гарантируя, что ваш промышленный объект будет соответствовать всем актуальным ГОСТ и нормативам. Доверяйте электробезопасность своего производства квалифицированным инженерам.