Зачем нужно заземление – ликбез по электробезопасности. Для чего нужно заземление Для чего применяется заземление

До недавних пор устройство защитного заземления касалось только электрических сетей промышленных предприятий и других объектов повышенной мощности. Однако, современный технический прогресс вызвал резкий рост всевозможных приборов и оборудования, используемых в быту. В связи с этим, в домашних условиях все чаще стали использоваться трехфазные сети, существенно возросла нагрузка на кабели, проводники и на свет, поэтому перед многими хозяевами уже не возникает вопрос, для чего нужно заземление и стоит ли его устанавливать.

Существует высокая степень риска выхода из строя бытовой и компьютерной техники при ее эксплуатации без заземляющих устройств. Во многих жилых домах до сих пор используется проводка старого образца, где нет какой-либо защиты. Для обеспечения нормальной работы домашней электроники в этих условиях, владельцы квартир и частных домов нередко вынуждены самостоятельно делать заземление в частном доме или квартире.

Зачем нужен контур заземления

Современные квартиры и частные дома заполнены большим количеством мощного электрооборудования. В повседневной жизни хозяева все чаще пользуются водонагревательными бойлерами, стиральными машинами-автоматами, микроволновками, электроплитами, и т.д. Сюда же входит и . Провода и кабели пропускают через себя токи с высокими значениями силы и напряжения. Изоляция, нарушенная в любом из них, легко становится причиной поражения электрическим током и других серьезных негативных последствий.

Во избежание подобных случаев нужно заземление в доме, в том числе на освещение и на выключатель.

Суть данных систем заключается в преднамеренном соединении с землей при помощи проводников всех частей и конструкций оборудования, не проводящих электрический ток. Если сеть функционирует нормально, то подача к ним напряжения не производится. Поступление тока на эти участки происходит лишь тогда, когда нет герметичности изоляции и образуется прямой контакт с токоведущими частями.

В таких случаях в действие вступают физические законы, когда ток начинает течь на участок с меньшим сопротивлением. Подобная ситуация как раз и возникает при нарушениях изоляции токоведущих конструкций, кабелей и проводов. Это приводит к так называемому пробою на корпус, при котором кабель пропускает ток на металлическую деталь с очень низким сопротивлением. В случае соприкосновения с такими частями, если есть напряжение, человек попадает под удар электрического тока.

Следовательно, основное назначение заземления заключается в предотвращении подобных ситуаций. Человеческое тело обладает низким сопротивлением, а сопротивление земли вообще нулевое. Поэтому при выборе человека или земли ток выберет землю и начнет течь в ее направлении.

Однако, между человеком и землей находится заземляющее устройство, изготовленное из материалов, не обладающих нулевым сопротивлением. В этих системах оно должно быть минимальным, тогда электрические токи, проходящие через человека, будут иметь допустимые параметры, а все излишки уйдут через .

Как работает заземление

Для того чтобы сделать эксплуатацию бытового и промышленного оборудования максимально безопасной, их металлические конструкции необходимо соединить с землей. Данный способ позволяет с высокой эффективностью предотвращать поражения электротоком при аварийных ситуациях. В таких случаях даже при самых качественных защитных автоматах нет быстрого обесточивания сети. Система заземления образует цепь с минимальным сопротивлением, компенсируя негативное воздействие тока на человеческий организм.

Следует точно знать, на чем основано заземление. Наиболее наглядным считается пример, когда поражение током может наступить при касании токоведущих частей. В каком-либо устройстве из-за некачественного контакта происходит разрушение изоляции проводника, находящегося под напряжением. В случае контакта этого провода с металлической деталью прибора, ток начнет поступать на его корпус.

Особенностью электричества является невидимое и неслышимое действие, не позволяющее своевременно распознать опасное состояние. То есть человек, совершенно не догадываясь об опасности, касается устройства и попадает под удар электротока.

Заземление помогает успешно избежать негативных последствий. Ток в аварийной ситуации просто течет в землю, а устройства защитного отключения срабатывают и отключают сеть. Если же защита по каким-то причинам не сработала, человек все равно окажется защищенным, поскольку его сопротивление существенно выше, чем у контура. Как уже отмечалось, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления и не причинит особого вреда. Сечение провода заземления можно подобрать по таблице.

Конструктивные особенности контура заземления

В однофазных и трехфазных электрических сетях схемы контура заземления практически не различаются между собой. В землю закапывается несколько электродов, после чего все сооружение соединяется между собой, какое и становится заземляющим контуром. Сама сборка выполняется в виде треугольника или квадрата.

Иногда электроды можно ставить последовательно, образуя конфигурацию незамкнутого контура. Каждый из вариантов выбирается в зависимости от конкретных условий. Соединения выполняются сваркой или с помощью болтов, а затем через специальный кабель готовая система подключается к распределительному щиту.

Почему не допускается произвольное расположение контура? Правильная установка требует соблюдения определенных правил и технических норм. Например, минимальное расстояние от здания составляет 1-2 метра, а максимальное - не более 10 метров.

Следует учитывать и глубину, на которой должны залегать электроды. В первую очередь учитываются особенности грунтов, наличие или отсутствие грунтовых вод, и расстояние их от контура. Закладка элементов осуществляется за уровнем промерзания земли. Такая конструкция позволяет создать эффективное заземление ванны в квартире.

Материалом для электродов чаще всего служат стержни, изготовленные из черного металла. Прежде всего, это различные виды металлопроката - уголки, трубы, гладкая арматура, двутавр и т.д. Сложная конфигурация проката не влияет на функциональность всей схемы, выбор следует делать исходя из удобства забивания в землю тех или иных конструкций. Чаще всего используются стальные уголки.

Следует учитывать, что площадь сечения любого проката должна быть не ниже 1,5 см 2 . Общая схема и количество стержней устанавливаются опытным путем или рассчитываются по специальной методике.

Для чего нужно повторное заземление

Используя заземление, изготовленное по схемам, не стоит исключать вероятность появления напряжения, опасного для здоровья и жизни людей. Оно возникает в результате обрыва заземленных проводов и кабелей, расположенных в электроприборах. В таких случаях дополнительную безопасность обеспечивает повторное заземление, установленное по диспетчерскому сигналу.

Его основная функция заключается в снижении напряжения, появляющегося во время касания токопроводящих частей приборов. В результате, при наличии замыкания снижается вероятность получения электротравмы на заземляемом участке.

Работа повторного заземления происходит следующим образом. Когда на корпусе отдельного устройства происходит , часть электрического тока будет уходить в землю. Наступает снижение разности потенциалов между землей и корпусом, и человек оказывается защищенным от поражения током. При использовании заземления по схеме TN-C, устройство повторного заземления затрагивает нулевой провод. В этом случае проводник связывается с землей через установленные интервалы и используется совместно с основным заземляющим контуром.

Если же используется , то повторное заземление затрагивает проводник PEN, в точке его ввода в здание. В таком варианте защитные функции будут осуществляться с помощью заземленного проводника РЕ. Точно такие же действия выполняются на вводах в электроустановках, напряжение которое не превышает 1 кВ, повышая тем самым безопасность для обслуживающего персонала.

Повторное заземление, установленное или бани, вне зависимости от конструкции, не пропускают в домашнюю сеть наведенные токи, в том числе и СВЧ, которые могут попасть сюда посредством внешних коммуникаций. Таким образом обеспечивается дополнительная защита электронной бытовой техники и оборудования. Данная мера способствует снижению потенциала на корпусе приборов в случае обрыва нулевого проводника.

Устройства повторного заземления дадут максимальный эффект и повысят уровень безопасности, если в цепях электроустановок они будут установлены вместе с автоматическими выключателями и предохранителями. Технические характеристики этих устройств должны соответствовать параметрам данной сети. Очень многое зависит от материала и сечения нулевого и заземляющего проводников. Нулевой провод располагается непрерывно на всем протяжении от каждого устройства до нейтрали индивидуального источника питания. Соединения на участке выполняются сваркой, а с помощью болтов или сварки.

Преимущества модульных систем

Устройство заземляющего контура в том числе и для бани, требует проведения сварочных и других строительных работ. Кроме того, нужно выполнить все расчеты, определиться с размерами конструкции и параметрами сети и надежно соединить все элементы системы в единое целое. Подобный комплекс мероприятий под силу далеко не каждому домашнему специалисту, поэтому для облегчения монтажа можно воспользоваться модульными системами.

Стандартный набор укомплектован стальными стержнями-заземлителями, на которые нанесено медное покрытие. Максимальная длина составляет 1,5 м, а диаметр - 14 мм. Каждый конец заземлительного стержня имеет резьбу, также покрытую слоем меди. С помощью муфты, накручиваемой на концы, стержни могут соединяться друг с другом в единое целое. Конец нижнего стержня дополняется муфтой-наконечником в виде конуса, облегчающей забивание.

Под разные грунты существует несколько типов таких наконечников. Кроме основных компонентов, в комплекте есть зажимы, для соединения с заземляющими стержнями и полосами. В качестве антикоррозийной защиты используется специальная паста, которая наносится на все узлы и детали.

Данные системы позволяют достаточно легко собрать схему заземления своими руками. Особенно она актуальна для частных объектов, особенно в деревянном доме. Правильно выполненный монтаж гарантирует эффективную и безопасную работу любой готовой схемы, надежную защиту электрооборудования и помещений бани.

Зачем нужно заземление в розетке

Во всех современных домах и в помещении бани устанавливаются устройства защитного отключения - УЗО, способные быстро обесточить квартиру при возникновении утечек тока. Кроме того, новые квартиры оборудуются специальными розетками с контактами, куда подключается защитное заземление.

Необходимость таких розеток вызвано следующими причинами и техническими требованиями:

• Заземление обеспечивает безопасность всех проживающих в квартире. При наличии аварии ток пойдет не по человеческому телу, а стечет на провод заземления. Одновременно в щитке сработает УЗО и обесточит квартиру.
• Специальные розетки требуются для заземления и подключения мощных приборов и оборудования - стиральных машин, водонагревателей, микроволновых печей, электроплит и другого аналогичного электрооборудования, к которым относится и теплый пол.

Розетки с функцией заземления в частном доме и квартире оборудуются тремя контактами. Два из них являются обычными фазой и нулем, а третий служит для подключения заземляющего провода. Он подводится к электрощиту и подключается к специальной клемме. Такая же схема и на удлинителе. Розетки с заземляющим контактом могут подключаться только в электрических сетях с трехжильной электропроводкой и тогда можно делать заземление в квартире. В обычных сетях их использование теряет всякий смысл, поскольку функция защиты, например, бани в этом случае выполняться не будет.

Нужно ли заземление на даче

Зачем нужно делать заземление в частном доме? Установку заземления на даче стоит выполнить, если данный объект электрифицирован. В дачных массивах централизованно устанавливаются простые и недорогие приспособления, не только защищающие от поражения током, но и предупреждающие возникновение пожара. Кроме того, нужно делать заземление на даче индивидуально. Это особенно актуально во время грозы, когда удар молнии может поразить человека и вывести из строя дорогостоящие электрические приборы.

Если обычного человека спросить, для чего нужно заземление, то ответ будет примерно таким: «Чтобы током не ударило». Приведённая формулировка правильно характеризирует предназначение данного устройства, но она является неполной.

Помимо обеспечения защиты человеческого организма от поражения электрическим током, у заземления есть и другие функции, о которых будет рассказано ниже. Для начала нужно понять значение данного термина, расшифровав определение, данное одной из важнейших книг в профессии электрика, которая называется «Правила Устройства Электроустановок», сокращённо ПУЭ:

Для простого обывателя данная сухая формулировка мало что значит, поэтому ниже будет поэтапно расписано значение каждого слова.

Расшифровка терминов

Многие люди представляют себе заземление в виде металлического штыря, закопанного в земле, с тянущимся от него проводом, идущим к электрощиту.

На самом деле, металлическая конструкция, закапываемая в грунт, является заземлителем, а совокупность заземлителя и подключенных к нему проводов называется заземляющим устройством (ЗУ).

Как видно из определения ПУЭ, заземление – это, прежде всего процесс, выполнение которого должно обеспечивать электротехническую защиту людей и оборудования.

Говоря о заземляемом оборудовании, как о защите от поражения, подразумевают защитное заземление. Термин «электрическое соединение» означает подключение при помощи проводников.

Точкой сети может быть место соединения с ЗУ как токонесущего проводника, так и защитного провода, экрана или брони кабеля.

Электроустановкой называют совокупность аппаратов, машин, оборудования, конструкций, сооружений, помещений, предназначенных для генерации, трансформации, распределения и передачи электроэнергии, а также для преобразования в другие типы энергии.

Назначение заземления

Вышеописанная терминология пока не дает ответ на вопрос, зачем необходимо заземление, но приближает к пониманию сути вещей. Интуитивно понятно, что напряжение на заземлённых точках пребывающего в нормальном состоянии оборудования будет равным нулю.

Идеальное заземление должно обладать бесконечно малым сопротивлением ЗУ, чтобы обеспечивать падение напряжения до нуля при бесконечно больших значениях пропускаемых токов.

Иными словами, идеальное заземление обеспечивает зануление любых возникающих в заземлённой точке потенциалов. На практике сопротивление заземления (очень важная характеристика) – зависит от площади контакта заземлителя, характера окружающих его грунтов, их влажности, солёности, плотности.

Также немаловажную роль играет поперечное сечение заземляющих проводов, которое согласно ПУЭ не должно быть меньше 6мм². Падение напряжения на заземлённом металлическом корпусе электроприбора при замыкании на него фазного провода будет зависеть от сопротивления заземления и максимально возможного тока в цепи.

Таким образом, должно быть обеспечено снижение до безопасного для жизни и здоровья уровня разности потенциалов между заземляемым электрооборудованием и землёй.

Совокупная защита заземляющих устройств и предохранителей

Естественно, что одно только заземление не может обеспечить безопасную жизнедеятельность человека, даже, если бы оно было идеальным – ведь тогда в электрических цепях электрооборудования, при повреждении изоляции токонесущих проводов произойдёт короткое замыкание, которое неминуемо приведёт к возгоранию, если не принять дополнительные защитные меры в виде применения и

Поэтому, помимо снижения до безопасного значения разности потенциалов, заземление должно обеспечивать ток утечки, достаточный для того, чтобы сработали автоматы защиты и предохранители.

Поскольку нулевой провод электросети имеет достаточно малое сопротивление, и к тому же его заземляют как на трансформаторной подстанции, так и повторно по пути прохождения, то связка заземление плюс зануление корпусов оборудования даёт лучшие результаты, обеспечивая быстрое срабатывание защиты в случае пробоя изоляции.

Если сопротивление заземления достаточно высокое, то защитный автомат может не сработать за короткий период времени. В этом случае необходимо применить , моментально реагирующее на очень малые токи утечки.

Заземление и зануление в системах энергоснабжения

Заземлять каждый корпус электроприбора невыгодно, и нет возможности обеспечить надлежащее качество заземлителя в различных условиях.

Поэтому заземление электрооборудования и бытовой техники осуществляется при помощи линий электропередач, которые имеют, в зависимости от системы, защитный заземляющий провод PE (protect earth – защита землёй). Таких систем электроснабжения, имеющих провод заземления всего три:

TN означает заземлённая нейтраль, S – разделённый, C – совмещённый. В системе TN-C защитные функции, которые должно выполнять заземление осуществляет зануление PEN проводом корпусов электроприборов.

Данная схема не является безопасной, поэтому была упразднена, а на смену ей пришли системы энергоснабжения TN-S и TN-C-S, обеспечивающие более безопасную электротехническую защиту при помощи дополнительного заземляющего провода PE.

Заземление электросетей многоквартирного дома по данным схемам должны выполняться исключительно специалистами.

Собственноручно заземлённый защитный провод

Ответом на вопрос, как сделать заземление самостоятельно будет система ТТ, где не надо выполнять работ по разделению PEN, достаточно установить индивидуальное заземляющее устройство и соединить его с шиной PE.

Поскольку сопротивление кустарного заземлителя будет больше, чем заземление плюс зануление, то обязательным условием является применение УЗО, которое отреагирует на возникший ток утечки и отключит питание.

На неофициальном уровне можно договориться со службами энергоснабжения о самостоятельном разделении PEN провода на вводном распределительном устройстве частного дома.

В данном случае осуществляется заземление и зануление главной заземляющей шины, с последующим разделением PEN на рабочий N и защитный PE провод.

Осуществляя подобный электромонтаж, всегда нужно помнить важное правило – недопустимо использовать в качестве заземляющего устройства трубопроводы коммуникаций, это может быть смертельно опасным как для членов семьи, так и для соседей. Изготовляют заземлитель из металлопроката различной формы профиля, монтаж осуществляют электросваркой.

Обязательно нужно проконсультироваться со специалистом, и попросить его потом измерить сопротивление получившегося заземлителя, которое не должно превышать 30 Ом.

Заземлённое неэлектрическое оборудование

Термин защитное заземление применяется не только по отношению к электрооборудованию. Очень часто заземляют металлические конструкции, которые в принципе не имеют ничего общего с электротехникой, и не соприкасаются с изоляцией кабелей, которая может повредиться.

Например, стальные поручни эстакад и галерей должны быть заземлены, также как и различные трубопроводы и даже металлическая ванна в санузле. Возникает резонный вопрос, зачем требуется заземление данных конструкций, если их функции далеки от использования электроэнергии?

Ответ заключён в том, что опасные потенциалы могут возникнуть не только при пробое изоляции. Очень большим электромагнитным воздействием обладает разряд молнии, происходящий на расстоянии сотен метров, при котором на металлических поверхностях индуцируется опасная разница потенциалов.

Принцип молниезащиты от вторичных проявлений молний (первичный – это прямое попадание) состоит в том, что при помощи системы уравнивания потенциалов (СУП), соединённой с заземлением, наведённые в проводниках токи стекают в землю. Также СУП, установленная в ванной, защищает от статического электричества, возникающего при трениях молекул воды в потоке.

Наведённое молнией, также как и статическое перенапряжение может достигать нескольких киловольт, чего достаточно для возникновения искры, что является критически опасным для трубопроводов и объектов хранения жидких, газообразных, пылеобразных горючих, легко воспламеняемых, взрывоопасных веществ.

Поэтому нормативные требования по заземлению к таким объектам являются максимальными

Применение заземляющих устройств в радиоаппаратуре

В электронике заземление применяют для подавления влияния электромагнитных помех, защищая от них электронные цепи путём помещения их в заземлённый корпус, выполняющий роль экрана.

Подобное экранирование осуществляется и для чувствительных проводов при помощи оплётки кабеля. Но не стоит путать заземление с термином «земля», означающим условное принятие нуля потенциала в некотором узле цепи.

В радиопередающей технике заземление служит для улучшения эффективности излучения стационарной антенны, которое достигается увеличением емкости между излучателем и противовесом (землей).

Которое называется электрическим током, обеспечивает комфортное существование современному человеку. Без него не работают производственные и строительные мощности, медицинские приборы в больницах, нет уюта в жилище, простаивает городской и междугородный транспорт. Но электричество является слугой человека только в случае полнейшего контроля, если же заряженные электроны смогут найти другой путь, то последствия окажутся плачевными. Для предупреждения непредсказуемых ситуаций применяют специальные меры, главное - понять, в чем разница. Заземление и зануление защищают человека от удара током.

Направленное движение электронов осуществляется по пути наименьшего сопротивления. Чтобы избежать прохождения тока через человеческое тело, ему предлагается другое направление с наименьшими потерями, которое обеспечивает заземление или зануление. В чем разница между ними, предстоит разобраться.

Заземление

Заземление представляет собой один проводник или составленную из них группу, находящуюся в соприкосновении с землей. С его помощью выполняется сброс поступающего на металлический корпус агрегатов напряжения по пути нулевого сопротивления, т.е. к земле.

Такое электрическое заземление и зануление электрооборудования в промышленности актуально и для бытовых приборов со стальными наружными частями. Прикосновение человека к корпусу холодильника или стиральной машины, оказавшегося под напряжением, не вызовет поражения электрическим током. С этой целью используются специальные розетки с заземляющим контактом.

Принцип работы УЗО

Для безопасной работы промышленного и бытового оборудования применяют , используют приборы автоматических дифференциальных выключателей. Их работа основана на сравнении входящего по фазному проводу электрического тока и выходящего из квартиры по нулевому проводнику.

Нормальный режим работы электрической цепи показывает одинаковые значения тока в названых участках, потоки направлены в противоположных направлениях. Для того чтобы они и далее уравновешивали свои действия, обеспечивали сбалансированную работу приборов, выполняют устройство и монтаж заземления и зануления.

Пробой в любом участке изоляции приводит к протеканию тока, направляющегося к земле, через поврежденное место с обходом рабочего нулевого проводника. В УЗО показывается дисбаланс силы тока, прибор автоматически выключает контакты и напряжение исчезает во всей рабочей схеме.

Для каждого отдельного эксплуатационного условия предусмотрены различные установки для отключения УЗО, обычно диапазон наладки составляет от 10 до 300 миллиампер. Устройство срабатывает быстро, время отключения составляет секунды.

Работа заземляющего устройства

Чтобы присоединить к корпусу бытового или промышленного оборудования применяется РЕ-проводник, который из щитка выводится по отдельной линии со специальным выходом. Конструкция обеспечивает соединение корпуса с землей, в чем и заключается назначение заземления. Отличие заземления от зануления состоит в том, что в начальный момент при подсоединении вилки к розетке рабочий ноль и фаза не коммутированы в оборудовании. Взаимодействие исчезает в последнюю минуту, когда размыкается контакт. Таким образом, заземление корпуса имеет надежное и постоянное действие.

Два пути устройства заземления

Системы защиты и отвода напряжения подразделяют на:

• искусственные:
• естественные.

Искусственные заземления предназначены непосредственно для защиты оборудования и человека. Для их устройства требуются горизонтальные и вертикальные стальные металлические продольные элементы (часто применяют трубы с диаметром до 5 см или уголки № 40 или № 60 длиной от 2,5 до 5 м). Тем самым отличается зануление и заземление. Разница состоит в том, что для выполнения качественного зануления требуется специалист.

Естественные заземлители используются в случае их ближайшего расположения рядом с объектом или жилым домом. В качестве защиты служат находящиеся в грунте трубопроводы, выполненные из металла. Нельзя использовать для защитной цели магистрали с горючими газами, жидкостями и тех трубопроводов, наружные стенки которых обработаны антикоррозионным покрытием.

Естественные объекты служат не только защите электроприборов, но и выполняют свое основное предназначение. К недостаткам такого подключения относится доступ к трубопроводам достаточного широкого круга лиц из соседних служб и ведомств, что создает опасность нарушения целостности соединения.

Зануление

Помимо заземления, в некоторых случаях используют зануление, нужно различать, в чем разница. Заземление и зануление отводят напряжение, только делают это разными способами. Второй метод является электрическим соединением корпуса, в нормальном состоянии не под напряжением, и выводом однофазного источника электричества, нулевым проводом генератора или трансформатора, источником постоянного тока в его средней точке. При занулении напряжение с корпуса сбрасывается на специальный распределительный щиток или трансформаторную будку.

Зануление используется в случаях непредвиденных скачков напряжения или пробоя изоляции корпуса промышленных или бытовых приборов. Происходит короткое замыкание, ведущее к перегоранию предохранителей и мгновенному автоматическому выключению, в этом заключается разница между заземлением и занулением.

Принцип зануления

Переменные трехфазные цепи используют нулевой проводник для различных целей. Для обеспечения электрической безопасности с его помощью получают эффект короткого замыкания и возникшего на корпусе напряжения с фазным потенциалом в критических ситуациях. При этом появляется ток, превышающий номинальный показатель автоматического выключателя и контакт прекращается.

Устройство зануления

Чем отличается заземление от зануления, видно и на примере подключения. Корпус отдельным проводом соединяется с нулем на Для этого в розетке соединяют третью жилу электрического кабеля с предусмотренной для этого клеммой в розетке. У этого метода есть недостаток, который заключается в том, что для автоматического отключения нужен ток, по размеру больший, чем заданные установки. Если в нормальном режиме отключающее устройство обеспечивает работу прибора с силой тока в 16 Ампер, то малые пробои тока продолжают утекать без отключения.

После этого становится понятно, какая разница между заземлением и занулением. Человеческое тело при воздействии силы тока в 50 миллиампер может не выдержать и наступит остановка сердца. Зануление от таких показателей тока может не защитить, так как его функция заключается в создании нагрузок, достаточных для отключения контактов.

Заземление и зануление, в чем разница?

Между этими двумя способами существуют отличия:

• при заземлении избыточный ток и возникшее на корпусе напряжение отводятся непосредственно в землю, а при занулении сбрасываются на ноль в щитке;
• заземление является более эффективным способам в вопросе защиты человека от поражения электрическим током;
• при использовании заземления безопасность получается за счет резкого уменьшения напряжения, а применение зануления обеспечивает выключение участка линии, в которой случился пробой на корпус;
• при выполнении зануления, чтобы правильно определить нулевые точки и выбрать метод защиты потребуется помощь специалиста электрика, а сделать заземление, собрать контур и углубить его в землю может любой домашний мастер-умелец.

Заземление является системой отвода напряжения через находящийся в земле треугольник из металлического профиля, сваренного в местах соединения. Правильно устроенный контур дает надежную защиту, но при этом должны соблюдаться все правила. В зависимости от требующегося эффекта выбирается заземление и зануление электроустановок. Отличие зануления в том, что все элементы прибора, которые в нормальном режиме не находятся под током, подсоединяются к нулевому проводу. Случайное касание фазы к зануленным деталям прибора приводит к резкому скачку тока и отключению оборудования.

Сопротивление нейтрального нулевого провода в любом случае меньше этого же показателя контура в земле, поэтому при занулении возникает короткое замыкание, которое в принципе невозможно при использовании земляного треугольника. После сравнения работы двух систем становится понятно, в чем разница. Заземление и зануление отличаются по способу защиты, так как велика вероятность отгорания со временем нейтрального провода, за чем нужно постоянно следить. Зануление применяется очень часто в многоэтажных домах, так как не всегда есть возможность устроить надежное и полноценное заземление.

Заземление не зависит от фазности приборов, тогда как для устройства зануления необходимы определенные условия подключения. В большинстве случаев первый способ превалирует на предприятиях, где по требованиям техники безопасности предусматривается повышенная безопасность. Но и в быту в последнее время часто устраивается контур для сброса возникающего излишнего напряжения непосредственно в землю, это является более безопасным методом.

Защита при заземлении касается непосредственно электрической цепи, после пробоя изоляции за счет перетекания тока в землю значительно снижается напряжение, но сеть продолжает действовать. При занулении полностью отключается участок линии.

Заземление в большинстве случаев используют в линиях с устроенной изолированной нейтралью в системах IT и ТТ в трехфазных сетях с напряжением до 1 тыс. вольт или свыше этого показателя для систем с нейтралью в любом режиме. Применение зануления рекомендовано для линий с заземленным глухо нейтральным проводом в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с имеющимися в наличии N, PE, PEN проводниками, это показывает в чем разница. Заземление и зануление, несмотря на отличия, являются системами защиты человека и приборов.

Полезные термины электротехники

Для понимания некоторых принципов, по которым выполняются защитные зануление, заземление и отключение следует знать определения:

Глухозаземленная нейтраль представляет собой нулевой провод от генератора или трансформатора, непосредственно подключенный к заземляющему контуру.

Ею может служить вывод от источника переменного тока в однофазной сети или полюсная точка источника постоянного тока в двухфазных магистралях, как и средний выход в трехфазных сетях постоянного напряжения.

Изолированная нейтраль представляет собой нулевой провод генератора или трансформатора, не соединенный с заземляющим контуром или контактирующий с ним через сильное поле сопротивления от сигнализационных устройств, защитных приборов, измерительных реле и других приспособлений.

Принятые обозначения в сети

Все электрические установки с присутствующими в них проводниками заземления и нулевыми проводами в обязательном порядке подлежат маркировке. Обозначения наносятся на шины в виде буквенного обозначения РЕ с переменно чередующимися поперечными или продольными одинаковыми полосками зеленого или желтого цвета. Нейтральные нулевые проводники маркируются голубой литерой N, так обозначается заземление и зануление. Описание для защитного и рабочего нуля заключается в проставлении буквенного обозначения PEN и окрашивании в голубой тон по всей протяженности с зелено-желтыми наконечниками.

Буквенные обозначения

Первые литеры в пояснении к системе обозначают выбранный характер заземляющего устройства:

• Т - соединение источника питания непосредственно с землей;
• I - все токоведущие детали изолированы от земли.

Вторая буква служит для описания токопроводящих частей относительно подсоединения к земле:

• Т говорит об обязательном заземлении всех открытых деталей под напряжением, независимо от вида связи с грунтом;
• N - обозначает, что защита открытых частей под током осуществляется через глухозаземленную нейтраль от источника питания непосредственно.

Буквы, стоящие через тире от N, сообщают о характере этой связи, определяют метод обустройства нулевого защитного и рабочего проводников:

• S - защита РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполнена раздельными проводами;
• С - для защитного и рабочего нуля применяется один провод.

Виды защитных систем

Классификация систем является основной характеристикой, по которой устраивается защитное заземление и зануление. Общие технические сведения описаны в третьей части ГОСТ Р 50571.2-94. В соответствии с ней заземление выполняется по схемам IT, TN-C-S, TN-C, TN-S.

Система TN-C разработана в Германии в начале 20 века. В ней предусмотрено объединение в одном кабеле рабочего нулевого провода и РЕ-проводника. Недостатком является то, что при отгорании нуля или возникшем другом нарушении соединения на корпусах оборудования появляется напряжение. Несмотря на это система применяется в некоторых электрических установках до нашего времени.

Системы TN-C-S и TN-S разработаны взамен неудачной схемы заземления TN-C. Во второй схеме защиты два вида нулевых провода разделялись прямо от щитка, а контур являлся сложной металлической конструкцией. Эта схема получилась удачной, так как при отсоединении нулевого провода на кожухе электроустановки не появлялось линейное напряжение.

Система TN-C-S отличается тем, что разделение нулевых проводов выполняется не сразу от трансформатора, а примерно на середине магистрали. Это не было удачным решением, так как если обрыв нуля случится до точки разделения, то электрический ток на корпусе будет представлять угрозу для жизни.

Схема подсоединения по системе ТТ обеспечивает непосредственную связь деталей под напряжением с землей, при этом все открытые части электроустановки с присутствием тока связаны с грунтовым контуром через заземлитель, который не зависит от нейтрального провода генератора или трансформатора.

По системе IT выполняется защита агрегата, устраивается заземление и зануление. В чем разница такого подсоединения от предыдущей схемы? В этом случае передача излишнего напряжения с корпуса и открытых деталей происходит в землю, а нейтраль источника, изолированая от грунта, заземляется посредством приборов с большим сопротивлением. Эта схема устраивается в специальном электрическом оборудовании, в котором должна быть повышенная безопасность и стабильность, например, в лечебных учреждениях.

Виды систем зануления

Система зануления PNG является простой в конструкции, в ней нулевой и защитный проводники совмещаются на всей протяженности. Именно для совмещенного провода применяется указанная аббревиатура. К недостаткам относят повышенные требования к слаженному взаимодействию потенциалов и проводникового сечения. Система успешно используется для зануления асинхронных агрегатов.

Не разрешается выполнять защиту по такой схеме в групповых однофазных и распределительных сетях. Запрещается совмещение и замена функций нулевого и защитного кабелей в однофазной цепи постоянного тока. В них применяется дополнительный с маркировкой ПУЭ-7.

Есть более совершенная система зануления для электроустановок, питающихся от однофазной сети. В ней совмещенный общий проводник PEN присоединяется к в источнике тока. Разделение на N и РЕ проводники происходит в месте разветвления магистрали на однофазных потребителей, например, в подъездном щите многоквартирного жилища.

В заключение следует отметить, что защита потребителей от поражения током и порчи электрических бытовых приборов при скачках напряжения является главной задачей энергообеспечения. Чем отличается заземление от зануления, объясняется просто, понятие не требует специальных знаний. Но в любом случае меры по поддержанию безопасности бытовых электроприборов или промышленного оборудования должны осуществляться постоянно и на должном уровне.

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией - ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками - лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока - морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов , используемых в расчётах заземляющих устройств).

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Для ориентирования приведу следующие значения:

• для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
• при подключении телекоммуникационного оборудования , заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
• для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
• у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
• у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников , сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
• для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
  • при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
  • при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)

В3. Расчёт сопротивления заземления

Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта - на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади - образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже - значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

Строительство заземлителей

Теги: Добавить метки

Заземление - это специальное соединение точки электрической сети и самого заземляющего устройства. Заземление для электроустановок необходимо в целях безопасности жизни человека от поражения электрическим током.

Давайте разберемся, что такое заземление и для чего оно нужно.

Виды заземлений

Различается два вида заземления по функционированию:

1. Это, как правило, электропроводящие части корпусов оборудования, которые соединены с нулем, иными словами выполняется «зануление». То есть при попадании фазы на корпус электроприбора получается короткое замыкание и благодаря «занулению» выключается автомат под щитом учета.
2. Второй принцип - это заземление корпуса электроприбора. В случае попадание фазы на корпус, благодаря заземлению, которое проходит через корпус электроприбора и на землю, происходит отвод фазы от человека на землю, соответственно, человека не ударит током, а значит, будет спасена жизнь.

Почему же не довольствоваться простыми автоматами? Потому что даже самый быстрый автомат имеет свое время реагирования, а значит, есть шанс поражения электрическим током.

Каждый электроприбор имеет свою изоляцию электрической проводки. Иногда при стечении обстоятельств данная электропроводка может прийти в негодное состояние, что, в свою очередь, приводит к выходу из строя электрооборудования, а в ином случае и к поражению электрическим током. Именно заземление призвано защищать человека от данных опасностей.

Пример

Допустим, есть электроплита или стиральная машина. Данные приборы представляют потенциальную опасность, так как они контактируют с водой, а вода является прекрасным проводником. Итак, каким-то образом наш корпус прибора перешел электрический потенциал. Если не будет заземления, то при касании человек может получить удар током. Но электрический потенциал может не принести никакого вреда, если все происходит в сухом помещении на токоотводящей поверхности. Для возникновения удара электрическим током должна произойти разность электрических потенциалов. Такая разность происходит при нахождении во влажном помещении или на металлической поверхности. То же самое может произойти, если коснуться токопроводящих элементов, например, водопроводной трубы.

Именно заземление приборов спасает жизнь человека. Если заземлить корпус прибора (в большинстве случает это розетки и элементы питания током), то появившийся заряд на корпусе (даже статический) мгновенно стекает на землю и, соответственно, снимает опасность.

При более сильном повреждении изоляции и попадании фазы на корпус прибора возникает короткое замыкание, что провоцирует отключение автоматов.