Заземление определение. Зачем нужно заземление с точки зрения электробезопасности. Контур из черного металла

Заземление определение. Зачем нужно заземление с точки зрения электробезопасности. Контур из черного металла

То, что некоторые бытовые приборы нужно заземлять , знает практически каждый. Но вот какие именно надо, а что заземления не требует? Отопительный котел точно надо - мастер в процессе пусковых работ требует. А стиральную машинку или пылесос, мясорубку или микроволновку? Вроде нет. Или надо? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо сперва понять, что собой представляет заземление и для чего оно вообще нужно.

Что такое ток утечки и чем он опасен

Все электроприборы приводятся в действие напряжением той или иной величины. Плеер, к примеру, работает от трех вольт, фары автомобиля - от 12-ти. Бытовые приборы требуют напряжения в 220 вольт . Низкое напряжение для человека безопасно, но начиная с 36 вольт и выше оно уже представляет угрозу. Всем известно, что в бытовую розетку вилкой или скрепкой лазить нельзя - может убить. А именно в эту розетку вы и подключаете практически все бытовые электроприборы.

Если эти устройства исправны, то их эксплуатация абсолютно безопасна. А теперь представьте, что от вибрации где-то в недрах стиральной машины перетерлась изоляция на питающем проводе и оголенный металл коснулся металлического же кожуха прибора. Произошло попадание сетевого напряжения на этот самый кожух. Пока ничего серьезного не замечается - агрегат стирает, лампочки мигают. Но стоит вам коснуться корпуса машинки, как ток устремляется к вам , а через вас в землю. Вы попали под опасное для жизни напряжение со всеми вытекающими последствиями. Такая же неприятность может случиться и в том случае, если внутрь электроприбора случайно попадет вода, которая, как известно, проводит электрический ток*.

*Фактически ток утечки является более широким понятием. Ток может «утекать» не только через тело человека и необязательно в землю. В данной ситуации это несущественно.


Можно ли защититься от тока утечки

Можно ли защититься от тока утечки через тело, который может появиться в любой момент? Хуже всего то, что предсказать такую ситуацию невозможно - напряжение на кожухе прибора может появиться в любую секунду. Пролитая на кофеварку или мясорубку вода, вибрации, электрический пробой некачественной изоляции, выход из строя элементов электросхемы - все это непредсказуемо и одновременно смертельно опасно. Выход один - создать такую систему защиты, которая будет начеку постоянно. И подобная система существует, а имя ей - заземление.

Для чего служит заземление и где его взять

Самый простой и надежный вариант защиты от тока утечки - электрическое соединение металлического корпуса прибора с землей. В этом случае, как только на кожухе электроприбора появится напряжение, оно тут же уйдет в землю. Если ток утечки невелик, то даже неисправное оборудование будет продолжать работать, не представляя угрозы человеку. Такие ситуации не редкость при эксплуатации большинства бытовых приборов, но вы об этом даже не подозреваете. Если же пробой изоляции серьезный, то слишком большой ток утечки заставит сработать защитный автомат в электрощите или пережжет пробки. Но в любом случае неисправное, но заземленное оборудование не будет представлять для жизни ни малейшей угрозы.


Если кожух электроприбора заземлен, то попавшее на него напряжение «стечет» в землю по защитному проводу

Теперь пора рассмотреть типы заземлений. Их два:

  1. Искусственное.
  2. Естественное.

Искусственное заземление

Подобный тип защиты появляется как результат выполнения специальных операций, направленных именно для создания заземления. К примеру, в землю вкапываются металлические конструкции и создается контур. При этом никаких других функций, кроме надежного электрического контакта с землей, этот контур не несет. Такие системы создаются практически возле каждого промышленного предприятия, многоквартирного дома или электроподстанции. Их не видно, но они однозначно есть.

Естественное заземление

В таких конструкциях электрический контакт с землей проявляется как побочный эффект. Водопроводные трубы, к примеру, лежат в земле. Металлический забор или железный фонарный столб вкопан в землю. Основное назначение всех этих конструкций вроде бы иное, но они могут выполнять и функции заземления.

Вполне понятно, что естественное заземление не будет обладать такой надежностью, как искусственное. Водопроводную трубу может распилить сосед снизу или «выкорчевать» из траншеи работники водоканала во время планового ремонта. Если трасса водоснабжения лежит в желобах, то в сухую погоду контакт с землей, который еще вчера был вроде неплохим, может пропасть. Металлический забор или фонарный столб могут демонтировать работники ДЭУ или тот же сосед.

Искусственное же заземление , в отличие от естественного, выполняется специально для обеспечения безопасности или создания нулевой точки для питания оборудования. Его делают специалисты, вооруженные знаниями электротехники и соответствующим инструментом. Кроме того, поскольку искусственный контур обычно скрыт в земле и ни для чего другого не предназначен, шансы, что его демонтируют, минимальны. Сантехникам он не нужен, соседи о нем не знают, а электрики, своими руками выкапывающие контур заземления без принятия специальных мер, еще не родились.

Из вышесказанного вполне очевидно, что для обеспечения полной безопасности необходимо использовать искусственное заземление. Естественное годится лишь в том случае, если вы на 100% уверены, что расположенный в вашем огороде столб не собьет пьяный водитель, а водопроводные трубы являются вашей частной собственностью, лежат в голой земле и на вашей территории.

Как заземлить электроприбор

Итак, вы приобрели стиральную машину или газовый котел отопления. Как их заземлить? Прежде всего нужно найти само заземление.

Где найти готовое заземление

Как было сказано выше, практически все многоквартирные дома имеют свой собственный контур . На этот контур подключен корпус главного распределительного щита и, что самое важное, каждый распределительный подъездный щит. Даже у жильцов девятого этажа контур буквально под дверью - этажный металлический щиток с электросчетчиками.

Если вы заглянете внутрь такого щита (только заглянете, а не полазите там пассатижами!), то наверняка увидите множество проводов, прикрученных при помощи болтов прямо к корпусу щитка. Вот оно, заземление! Если к такому болту подключить кожух того же котла, то этот кожух будет надежно защищен от появления на нем напряжения, а значит, эксплуатация устройства будет полностью безопасна даже при появлении в нем неисправности.

Несколько хуже обстоят дела у владельцев частных домов, где штатного контура может и не быть. Здесь два варианта - создать контур искусственно или воспользоваться естественным. Про второй тип вы читали выше и подключаться к нему или не стоит - ваш выбор. Надежнее, конечно, сделать контур заземления самостоятельно, тем более что это совсем несложно. Но если вы все-таки решили использовать естественное заземление, то правильно подключиться к нему поможет вот это фото:


Как сделать заземление своими руками

Для изготовления простейшего контура вам понадобится массивный металлический предмет. Это может быть старая мятая бочка, большая толстостенная кастрюля (не эмалированная), рама от велосипеда, сваренные между собой обрезки арматуры и пр. Прежде всего к этому предмету, который будет исполнять роль контура, необходимо надежно прикрепить токопровод длиной в пару метров.

Для его изготовления подойдет толстая железная проволока (к примеру, «катанка») диаметром 8 мм и выше. Можно взять длинную арматуру, трубу, уголок, железную полосу. При помощи сварки или болта с гайкой прикрепите проволоку к будущему контуру. От надежности и долговечности этого соединения будет зависеть надежность заземления в целом. Чтобы соединение не ржавело, покрасьте его любой краской или залейте битумом.

Теперь пора заняться физическим трудом. Берете лопату и выкапываете яму таких размеров, чтобы в нее вошла ваша бочка, рама или то, что вы выбрали в качестве контура. Глубина ямы - не менее 1,5 м, а для песчаной почвы - 2,5 м. Укладываете в нее ваш контур, а токопровод выводите наружу. Осталось зарыть яму, плотно утрамбовать землю и для лучшего электрического контакта полить ее водой, как обычное дерево. Контур заземления готов. Вы ведь не забыли на выступающей части токопровода просверлить отверстие под болт?

Как подключить электроприбор к заземлению

В зависимости от конструкции электроприбора используются два метода подключения заземления:

  1. Под специальный технологический зажим.
  2. При помощи специальной вилки.

Первый вариант применяется в стационарных конструкциях, то есть в тех, которые вы не сможете переносить. Газовый котел, электротитан, токарный станок и т. п. Для этого подобное оборудование имеет специальный болт с соответствующим обозначением:


Такое соединение надежно, наглядно, долговечно. Но как быть, скажем, с микроволновой печью или компьютером? Ведь их нередко переставляют с места на место, а для этого придется не только постоянно крутить болты, но и таскать по дому заземляющий кабель. Конструкторы бытовой техники совместно с энергетиками решили этот вопрос просто и изящно. Взгляните на современную розетку и вилку:


Вы наверняка не раз обращали внимание на контакты, обозначенные стрелками. Для чего они? Это третий контакт , к которому в розетке подключено заземление, а в вилке - корпус прибора. Вставляя вилку в розетку, вы не только подаете напряжение на мясорубку или стиральную машинку, но и заземляете их!


В отличие от обычных вилки и розетки эти имеют по три провода:

  • 1, 2 - питающие;
  • 3 - заземляющий.

Такая конструкция разъемов позволяет легко и безопасно пользоваться переносными электроприборами, совершенно не заботясь об их заземлении. Но, естественно, только в том случае, если ваши розетки во всем доме будут иметь заземляющий провод.

Итак, для чего нужно заземление в розетке? Для того же, что и обычно - для безопасности. Но пользоваться им, согласитесь, гораздо удобнее.

Почему некоторые электрические приборы не имеют вилки с заземлением? Ответ прост - они в нем не нуждаются. Если корпус, скажем, калорифера или фена для волос выполнен из пластика, то даже при пробое изоляции под напряжение вы попасть не сможете, не разобрав сам прибор. Не требуют заземления и многие электроинструменты. К примеру, очень широко распространены электродрели и шлифмашинки, снабженные обычной вилкой. Сюда же относятся и паяльники. В них электробезопасность обеспечивается двойной изоляцией.

#s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

Защитное заземление – это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека. Системы заземления могут быть естественными и искусственными.

Что такое заземление и зачем оно нужно?

Заземляющие устройства представляют собой преднамеренное соединение проводниками электрического типа различных точек электросети.

Назначение заземления заключается в предотвращении воздействия электрического тока на людей. Ещё одно назначение защитного заземления – отведение напряжения с корпуса электроустановки через устройство заземления на землю.

Основная цель применения заземления – снижение уровня потенциала между точкой, которая заземляется и землёй. Тем самым понижается сила тока до наименьшего уровня и уменьшается количество поражающих факторов при соприкосновении с деталями электрических приборов и установок, в которых произошел пробой на корпус.

Что такое нейтраль?

Нейтраль – это нулевой защитный проводник, который соединяет между собой нейтрали электроустановок в трехфазных сетях электрического тока. Сфера использования – зануление электроустановок.

Понижающая подстанция, где находится трансформаторная установка, оснащена своим контуром заземления. Этот контур состоит из стальной шины и прутов, закопанных специальным образом в землю. К источникам потребления в электрощиток от подстанции проложен кабель, имеющий 4 жилы. Когда потребителю электроэнергии нужно питание от цепи трехфазного типа, то все 4 жилы должны быть подключены. Когда к жилам подключается разная нагрузка, в системе происходит смещение нейтрали, чтобы предотвратить это смещение, используется нулевой проводник. Он помогает симметрично распределить нагрузку на все фазы.

Что такое PE и PEN проводники?

PEN-проводник – это проводник, совмещающий в себе функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Он идет от подстанции и разделяется на PE и N проводники, непосредственно у потребителя.

PE-проводник – это защитное заземление, которое мы используем, например, в квартире в розетке с заземлением. PE-проводник используется для заземления устройств, установок и приборов, где уровень напряжения не превышает 1 кВ.

Данный тип заземления используется только для гарантии безопасности. Такое заземление обеспечивает непрерывное соединение всех открытых и внешних деталей. Механизм обеспечивает стекание тока на землю, которое появилось вследствии попадания электрического тока на корпус какого-либо устройства.

PEN-проводник (объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника) применяется при использовании системы заземления типа TN-C.

Виды систем искусственного заземления

В классификации систем заземления есть естественные и искусственные типы заземления.

Системы заземления искусственного типа:

  • TN-S;
  • TN-C;
  • TNC-S;

Виды заземления – расшифровка названия:

  • T – заземление;
  • N – подсоединение проводника к нейтрали;
  • I -изолирование;
  • C – объединение опций функционального и нулевого провода защитного типа;
  • S – раздельное использование проводов.

Многих людей интересует вопрос о том, что называют рабочим заземлением. По-другому его называют функциональным. Ответ на данный вопрос даёт пункт 1.7.30 ПУЭ. Это заземлерие точек токоведущих частей электрической установки. Применяется для обеспечения функционирования электрических приборов или установок, а не в защитных целях.

Также многих волнует вопрос о том, а что такое защитное заземление. Это процесс заземления устройств с целью обеспечения электробезопасности.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

  • TN-C;
  • TN-S;
  • TNC-S;

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

  • заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
  • внешние проводящие части устройства;
  • проводник нейтрального типа;
  • совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название – Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

Недостатки:

  • возрастает вероятность получения удара током;
  • возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
  • высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
  • такая система защищает только от короткого замыкания.

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 – это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

Конструкция:

  1. PN – нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
  2. PE – глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.

Преимущества:

  • легкость монтажа;
  • низкая стоимость покупки и содержания системы;
  • высокая степень электробезопасности;
  • не требуется создание контура;
  • возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

Достоинства:

  • простое устройство защитного механизма от попадания молний;
  • наличие защиты от короткого замыкания.

Минусы использования:

  • слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
  • возможность появления фазного напряжения;
  • высокая стоимость монтажа и содержания;
  • напряжение не может быть отключено автоматикой;
  • отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

  • 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
  • 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.

Преимущества TT:

  • высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
  • защита от КЗ;
  • возможность использования на электроустановках высокого напряжения.

Недостатки:

  • сложное устройство защиты от молний;
  • невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Системы с изолированной нейтралью

В ходе передачи и распределения электрического тока на потребителей применяется трехфазная система. Это дает возможность обеспечить симметричность и равномерное распределение нагрузки по току.

Такое устройство создает режим, предусматривающий использование трансформаторной будки и генераторов. Их нейтральные точки не оснащены контуром заземления.

Изолированный тип нейтрали применяется в схеме питания при соединении вторичных обмоток трансформаторных установок по схеме треугольника и при отсутствии питания во время аварийный ситуаций. Такая сеть представляет собой замещающую цепь.

Изолированная нейтраль способствует пробиванию изоляционного покрытия при коротком замыкании и возникновению короткого замыкания на других фазах.

Система IT

Система IT с напряжением до 1000 В обеспечивает заземление через высокий уровень сопротивления и оснащена нейтралью источника питания.

Все внешние элементы электроустановки, которые выполнены из материалов, проводящих ток, заземляются. Среди преимуществ можно выделить невысокие показатели утечки тока во время однофазного КЗ электрической сети. Установка с таким механизмом может функционировать долгое время даже при аварийных ситуациях. Между потенциалами отсутствует разность.

Недостаток: защита от тока не срабатывает при замыкании на землю. Во время работы в режиме однофазного КЗ возрастает вероятность поражения током при прикосновении ко второй фазе установки.

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

В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

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)
Напомню: это величина, определяющая - как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

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).

Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.
В2. Существующие нормы сопротивления заземления
Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

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
Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

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

При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов - у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.
)
  • ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96)
    Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
  • Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87 (гуглить)
  • Собственный опыт и знания
  • Теги: Добавить метки

    Заземление

    Начало формы

    Конец формы

    Предупреждение : статья носит чисто информативный характер и не является нормативным документом. При выполнении работ, связанных с электричеством, следует руководствоваться Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

    Определения

    Заземление - это преднамеренное соединение нетоковедущих элементов оборудования, которые в результате пробоя изоляции могут оказаться под напряжением, с землёй. Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы. Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадь контакта или проводимость среды - используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т.д. Как правило, электрическое сопротивление заземления нормируется. Главный заземляющий зажим. Для сведения к минимуму электромагнитных помех и обеспечения электробезопасности заземление следует выполнять с минимальным количеством замкнутых контуров. Обеспечение этого условия возможно при выполнении так называемого главного заземляющего зажима (ГЗЗ), или шины. Главный заземляющий зажим должен быть расположен как можно ближе к входным кабелям питания и связи и соединен с заземлителем (заземлителями) проводником наименьшей длины. Такое расположение ГЗЗ обеспечивает наилучшее выравнивание потенциалов и ограничивает наведенное напряжение от индустриальных помех, грозовых и коммутационных перенапряжений, приходящее извне по экранам кабелей связи, броне силовых кабелей, трубопроводам и антенным вводам. К ГЗЗ (шине) должны быть присоединены:

      заземляющие проводники;

      защитные проводники;

      проводники главной системы уравнивания потенциалов;

      проводники рабочего заземления (если оно необходимо).

    С главным заземляющим зажимом (шиной) должны быть соединены заземлители защитного и рабочего (технологического, логического и т. п.) заземления, заземлители молниезащиты и др. Подробно правила и требования устройства ГЗЗ изложены в ПУЭ. Открытая токопроводящая часть – доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции. К открытым проводящим частям относятся металлические корпуса электрооборудования. Токоведущая часть – электропроводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением. Косвенное прикосновение – электрический контакт людей и животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции. То есть это прикосновение к металлическому корпусу электрооборудования при пробое изоляции на корпус.

    Обозначения

    Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов. Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах. Графические символы, используемые для обозначения проводников на схемах:

    Обозначение заземления:

    Буквенные обозначения системы заземления

    Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания: T – непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй; I – все токоведущие части изолированы от земли. Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания: T – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй; N – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания. Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют характер этой связи – функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: S – функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками; C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN.

    Ошибки в устройстве заземления

    Неправильные PE-проводники Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника. В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта.

    Объединение рабочего нуля и PE-проводника Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токоведущим в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено).

    Неправильное разделение PEN-проводника Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключенной к этой розетке, оказывается соединенным с рабочим нулем. Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а, следовательно, и на корпусе подключенного прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:

      Разрыв (рассоединение, перегорание и т.д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);

      Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.

    Защитная функция заземления

    Принцип защитного действия Защитное действие заземления основано на двух принципах:

      Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.

      Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения - УЗО ).

    Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием УЗО. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые-сотые доли секунды - время срабатывания УЗО). Работа заземления при неисправностях электрооборудования Типичный случай неисправности электрооборудования - попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции. Следует отметить, что современные электроприборы, имеющие импульсный источник вторичного электропитания, и снабжённые трёх-полюсной вилкой (такие как системный блок ПЭВМ), при отсутствии заземления имеют опасный потенциал на корпусе, даже когда они полностью исправны. В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:

      Корпус не заземлен, УЗО отсутствует (наиболее опасный вариант ) . Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.

      Корпус заземлен, УЗО отсутствует. Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземленном корпусе составит Umax=RG IF, где RG − сопротивление заземлителя, IF − ток, при котором срабатывает предохранитель, защищающий эту цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт.

      Корпус не заземлен, УЗО установлено. Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это не будет обнаружено до тех пор, пока не возникнет путь для прохождения тока утечки. В худшем случае утечка произойдет через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети с неисправностью, как только возникла утечка. Человек получит лишь кратковременный удар током (0,01÷0,3 секунды - время срабатывания УЗО), как правило, не причиняющий вреда здоровью.

      Корпус заземлен, УЗО установлено. Это наиболее безопасный вариант, поскольку два защитных мероприятия взаимно дополняют друг друга. При попадании фазного напряжения на заземленный проводник ток течет с фазного проводника через нарушение изоляции в заземляющий проводник и далее в землю. УЗО немедленно обнаруживает эту утечку, даже если та весьма незначительна (обычно порог чувствительности УЗО составляет 10 мА или 30 мА), и быстро (0,01÷0,3 секунды) отключает участок сети с неисправностью. Помимо этого, если ток утечки достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то может также сработать и предохранитель. Какое именно защитное устройство (УЗО или предохранитель) отключит цепь - зависит от их быстродействия и тока утечки. Возможно также срабатывание обоих устройств.

    Разновидности систем заземления

    В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2 рассматривает следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.

    Система TN Нейтраль источника глухо заземлена, корпусы электрооборудования присоединены к нейтральному проводу. Режим TN может быть трех видов: TN-C, TN-S, TN-C-S. Система TN-C Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, на сегодняшний день можно встретить данную систему заземления в постройках стран бывшего СССР. Система TN-S На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разработана система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току. Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако в случае обрыва нулевого провода до точки разделения корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании. Система TN-C-S В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция – электроустановки здания применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник (PEN), в основной части электрической цепи – отдельный нулевой защитный проводник (PE).

    Система TT В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции. Система IT Нейтраль источника изолирована или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, корпуса электрооборудования глухо заземлены. Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения.

    ВЫВОДЫ

    В качестве общих рекомендаций для выбора той или иной сети можно указать следующее: 1. Сети ТN-C и ТN-C-S не следует использовать из-за низкого уровня электро- и пожаробезопасности, а также возможности значительных электромагнитных возмущений. 2. Сети TN-S рекомендуются для статичных (не подверженных изменениям) установок, когда сеть проектируется «раз и навсегда». 3. Сети ТТ следует использовать для временных, расширяемых и изменяемых электроустановок. 4. Сети IT следует использовать в тех случаях, когда бесперебойность электроснабжения является крайне необходимой. Возможны варианты, когда в одной и той же сети следует использовать два или три режима. Например, когда вся сеть получает питание по сети TN-S, а часть ее через разделительный трансформатор по сети IT. Резюмируя изложенное выше, отметим, что ни один из способов заземления нейтрали и открытых проводящих частей не является универсальным. В каждом конкретном случае необходимо проводить экономическое сравнение и исходить из критериев: электробезопасности, пожаробезопасности, уровня бесперебойности электроснабжения, технологии производства, электромагнитной совместимости, наличия квалифицированного персонала, возможности последующего расширения и изменения сети.

    ПРИМЕЧАНИЯ

    Пункт 1.1.29 ПУЭ пункты 1.7.122 и 1.7.123 ПУЭ 1.7.135 ПУЭ При других типах неисправностей заземление менее эффективно, поэтому они здесь не рассматриваются В схеме импульсного источника вторичного электропитания присутствуют входные проходные или обычные конденсаторы, включенные как между питающими проводниками, так и (в случае наличия металлического корпуса и трёхполюсной вилки) между каждым питающим проводником и корпусом прибора, в этом случае они представляют делитель напряжения, сообщающий корпусу потенциал, примерно равный половине напряжения питания. Этот потенциал обычно присутствует, даже когда прибор выключен имеющимися у него средствами. В наличии потенциала на корпусе можно убедиться с помощью неонового пробника.

    В статье использованы материалы из Википедии , и сайта журнала «Новости Электротехники».

    Каждый человек знаком с таким понятием как электричество, и каждый судит об этом по-разному и относится соответствующе. Многие воспринимают его как отдельный элемент, к примеру, холодильник, телевизор или выключатель, для других это в целом источник энергии. В любом случае электричество опасно для каждого человека, и поражение электрическим током может повлечь за собой серьезные последствия.

    Организм каждого человека состоит из большого количества воды и солей, растворенных в ней, и это все говорит о том, что человек электропроводен.

    То есть через человеческое тело с легкостью проходит ток. И тут уже стоит понимать, что чем выше сила тока, тем серьезнее могут быть последствия для человеческого тела, некоторые процессы в таком случае и вовсе могут привести к гибели. Отталкиваясь от этого, в процессе работы с электричеством многие инженеры делают защитные системы, которые и позволяют избежать поражения электричеством.

    Многие наверняка слышали о таком слове, как заземление. Конечно, любой специалист знаком с термином, и знает его значение и уже понимает, какие работы стоит проводить в таком случае. Что касается среднестатистического человека, то для большинства это загадка, и на вопрос – зачем нужно заземление многие попросту не могут дать ответ.

    Давайте же разберемся с этим вопросом по подробнее и как всегда для Вас дорогие читатели и гости сайта «Электрик в доме » я приготовил наглядную иллюстрацию.

    Зачем нужно заземление в частном доме?

    В любой ситуации, удар током это неприятно, но в некоторых ситуациях даже смертельно, так что стоит уделить должное внимание такому важному вопросу: зачем нужно заземление?

    Если человек коснется оголенного проводника, находящегося под напряжением , то исход может быть разным. Конечно, опытным специалистам знакомо правило, если нет цепи то нет и тока, но на практике все происходит совершенно по-другому. Например, человек находится босыми ногами на мокрой земле, и по случайности или неосторожности хватается за оголенный провод. Данная ситуация создает цепь: трансформатор – провод – человек – земля – трансформатор. Обмотки трансформатора зачастую заземлены, а вот что касается земли, то это великолепный проводник.

    В таком случае совсем не важно, босые ли ноги, мокрая или сухая поверхность под ними. Обувь это также проводник, бетонный пол или кафельная плитка, никаких гарантий даже слой гидроизоляции дать не может. По такой замкнутой цепи бродят электроны, и хорошо, если человек отцепился от провода, это счастье, но на практике все совсем не так, рука сжимается еще сильнее, и нет возможности убрать ее от провода. В целом картина просто ужасная, и ситуация хуже не придумаешь.

    Любой электрик, по технике безопасности обязан носить не только диэлектрические перчатки, но и также изолированный инвентарь, лучше чтобы был диэлектрический коврик и ботинки. Это все выступает в качестве дополнительной защиты , и таким образом риск замкнутой цепи полностью исключается при случайном касании. То есть, если отсутствует замкнутая цепь, то нет никакого тока.

    Защита от удара электрическим током

    Перед тем как дать ответ на главный вопрос, зачем нужно заземление , нужно разобраться с конструкцией. Заземление - это кусок электрического провода определенного размера, где один конец присоединяется к электрооборудованию, а второй запускается под землю.

    И вот именно монтаж заземляющего устройства дает возможность предотвратить поражение электрическим током или минимизировать его воздействие на человека. Также нередко возникает вопрос, для чего требуется контур заземления ? Он нужен для бытового электрического оборудования, выполненного из металла, это может быть:

    1. 1. Стиральная машина.
    2. 2. Холодильник.
    3. 3. Плита.

    Наводя потенциал на корпус из металла, ток в обязательном порядке должен уходить в землю. Но в данном случае требуется создание устройства в виде металлической конструкции, которое создает контакт непосредственно с землей.

    Таким образом, при наведении потенциала на электрический корпус бытового прибора электрический ток будет полностью уходить в землю, и для человека подобная ситуации не влечет никакой опасности. Разумеется, часть все равно пройдет через тело человека, но опять же, ситуация безопасна и никаких пагубных воздействий не будет.

    В каких случаях необходимо заземление?

    Так зачем нужно заземление? Для наглядности стоит рассмотреть несколько примеров:

    1. К примеру, в квартире установлена посудомоечная машина. Но по какой-то причине в определенный момент на корпусе появилась фаза , и корпус не заземлен. Но нейтраль линии электропередачи, которая ведет к дому и дает электричество - заземлена, также под заземлением краны и батареи.

    Если надеты резиновые тапочки, то при соприкосновении никаких неприятных ощущений и даже малейшего удара не будет. Но вот если нет обуви, и при этом человек еще и схватился за кран, а вторая рука расположена на корпусе, то он становится проводником электрического тока, который подается через корпус на человека, и далее в землю на нейтраль, и на подстанцию.

    2. Если посудомоечная машина заземлена? Что произойдет в такой ситуации? Если по каким-то причинам на корпусе появится ноль, то ток сразу уйдет в грунт. Хоть человек босой, хоть в тапочках, ничего не произойдет, заземление сработало , никакого поражения электрическим током все целы и невредимы. Один недостаток, посудомоечную машину нужно будет ремонтировать, но все равно это будет дешевле и лучше.

    3. В помещении поломалась стиральная машина, и корпус оборудования находится под напряжением . При соприкосновении с корпусом в таком случае человек получит удар током. Вот зачем нужно заземление, тогда ток уходит в землю и с человеком все хорошо.

    Дело в том, что сопротивление человеческой кожи намного выше, чем сопротивление провода, и тогда ток идет по пути наименьшего сопротивления, попадает в землю, и человек остается в целостности. Это один из наиболее простых примеров, который и показывает, зачем нужно заземление в доме или другой постройке. Без такой системы риск получить удар электрическим током возрастает.

    Стоит брать в расчет еще один момент, особенно для владельца частного дома это крайне важная информация. Даже если сооружение построено из натурального материала, количество электрической проводки остается тем же что и в многоэтажном жилом здании, но натуральный материал отлично воспламеняется. Именно исходя из этого, система заземления в частном доме может предотвратить возникновение неприятных ситуаций и пагубных последствий.

    Наиболее страшным событием, которое может произойти – это пожар, он возникает вследствие короткого замыкания или выхода из строя электрооборудования. То есть если возникает сомнения и вопросы по поводу того, зачем нужно заземление в частном доме, нужно осознавать, что подобная система защищает не только от возгораний, но и предотвращает от удара электрическим током каждого члена семьи.

    Ситуации могут быть довольно жуткими, но они являются наглядным примером того, к чему может привести халатность и пренебрежение техникой безопасности. Как видно, иногда последствия могут быть действительно самыми серьезными и пагубными.

    Зачем нужно заземление в розетке

    В современном мире обычная розетка используется каждый день и весьма активно, но не каждый человек знает, . В процессе эксплуатации любого электрооборудования может произойти пробой, таким образом, напряжение пройдет уже на корпус изделия. Исходя из этого, многие электрики рекомендуют делать заземление в розетке, так как в подобном случае можно избежать поражения электрическим током.

    Также это затрагивает и металлические элементы осветительного оборудования. В частном доме заземляющий проводник прокладывается от каждой розетки, диаметра 2,5 миллиметра будет вполне достаточно.

    Так зачем же требуется заземление в розетке? Это нужно для того чтобы подключить землю через ее контакт к бытовому оборудованию. В другом бы случае потребовалось прокладывать шину, и уже от нее соединяться с корпусом каждого отдельного бытового прибора, работающего от электрической сети.

    Если на вилке того или иного прибора предусмотрено заземление , то лучше его сделать. Заземляющие контакты устроены таким образом, что они подключаются первыми. Если розетки подключаются шлейфом, то непосредственно от распределительной коробки проводится заземление к каждой из них.

    Современные электрические щитки имеют специальное защитное устройство - УЗО, так что при срабатывании заземления розетка будет обесточена, и не произойдет ни возгорания, ни повреждения электрооборудования.

    Необходимо ли заземлять ванную?

    В ванной комнате электроприборы постоянно находятся в условиях высокой влажности. Это делает помещение одним из наиболее опасных для размещения бытовой техники. Абсолютно любое оборудование может стать причиной утечки электрического тока. И в такой ситуации, при соприкосновении с предметом могут быть самые серьезные последствия. И таким образом стоит понимать, зачем заземление в ванной комнате нужно проводить в первую очередь?

    В целом, заземление электрооборудования это просто мера предосторожности , обязательная процедура для каждого человека. В современных помещениях данному вопросу даже на этапе строительства уделяют минимум внимания.

    Ранее в качестве основного материала для трубопровода выступал металл, и вопрос с заземлением не возникал ни у кого. Все ванны подключались к трубопроводу так или иначе, и весь ток уходил под землю. На данный же момент стальные трубы практически не используются, и на смену им пришел пластик. Даже если сегодня установлена металлическая труба стоит перестраховаться, так как нет уверенности в том, что все соседи снизу также выбрали металл, а не пластик.

    Также стоит отметить, что ранее даже обычная розетка в ванной комнате не размещалась, что уж говорить об электрооборудования. Сейчас же в помещеии имеется несколько бытовых приборов, питающихся от электрической сети, и любой из них может быть причиной появления напряжения на корпусе.