Как осуществляется заземление выключателя

Обновлено: 28.04.2024

Заземление: теория и практика. Часть II

В первой части статьи главным образом рассматривалась теория. В этой части поговорим о практике. Еще раз настоятельно предупреждаю: все работы, связанные с прокладкой электрических сетей, работой в РУ должны выполняться только квалифицированным электротехническим персоналом с соответствующей группой допуска электробезопасности!

Не включай автомат (рубильник, УЗО, пакетный выключатель), не тобой отключенный, ибо возлюбить должен ты ближнего своего, сей автомат отключившего. И в Писании сказано: "Не убий!".
И проверяй всегда, не ленясь, отсутствие напряжения, исправный индикатор применяя, ибо неисповедимы пути Господни.
И отключив питание в распределительном устройстве, закрой его и вывеси плакат предупреждающий, дабы ближнего своего во искушение не ввести.
И используй при работе инструмент исправный, с ручками изолированными и упорами, ибо смотри пункт 2.
И проводи работы в распределительном устройстве с напарником, ибо человек человеку — друг и спасен ты будешь.

Во имя Кирхгофа и Ома. Аминь.

Вкратце: всегда работаем при отключенном питании, не ленимся проверять отсутствие напряжения заведомо исправным индикатором, работаем исправным электротехническим инструментом (изолированные ручки, упоры, жало отвертки открыто на 10 мм — остальная часть заизолирована). И, конечно, аккуратность.

Поговорим немного об аппаратах защиты.

Автоматические выключатели (далее — автоматы)

Бывают с электромагнитным, тепловым и комбинированным расцепителем.

Электромагнитный расцепитель — представляет собой электромагнит. При прохождении через обмотку тока выше определенного предела, в движение приходит сердечник, посредством которого разрывается электрическая цепь. Автоматы с электромагнитным расцепителем защищают сеть от короткого замыкания и от критической перегрузки (заклинивание ротора двигателя).

Тепловой расцепитель — биметаллическая пластина, изменяющая свою форму при нагревании. Автоматы с таким расцепителем служат для защиты оборудования от перегрузок как сети, так и оборудования.

Выбор типа автомата осуществляется, исходя из типа сети. В осветительной сети квартир применяются автоматы с электромагнитным и комбинированным расцепителем.

Марки автоматов

В данном разделе я приведу типы наиболее часто применяемых для защиты осветительных сетей автоматов. Прошу не ругать меня, если я не упомяну какую-то марку — я говорю только о том, что: во-первых, оптимально для использования в осветительных сетях (АП50 в квартирный щиток ставить как-то не очень), во-вторых — с чем работал сам, в третьих — что сейчас выпускается.

Сейчас большое распространение получили автоматы, устанавливаемые на DIN-планку (монтажная шина 35 мм EN50 022). Думаю, что в жилом секторе они однозначно вытеснят (и уже вытесняют) автоматы старых типоразмеров (те же АЕ1031). DIN-планка при помощи болтового соединения крепится к шасси щитка (сборки), а автомат крепится к планке при помощи защелки. В этом случае обеспечивается очень быстрая замена автомата в случае необходимости и, кроме того, не возникает головной боли по поводу его крепления.

К сожалению, рынок сейчас наводнен китайской и непонятно какой продукцией, которая хотя и стоит сравнительно дешево (20 — 60 рублей), но с возложенной на нее функцией (защита электрической сети) не справляется, либо справляется слишком рьяно (случайные отсечки на нормальных режимах работы).

При выборе автоматов стоит смотреть на марку и место продажи. Корифеи — Siemens, ABB. Кроме того, некоторые наши заводы выпускают достаточно хорошую продукцию по лицензии фирм-брэндов. Например, продукция МЗЭП, выпускаемая по лицензии АВВ, отличается весьма приличным качеством и, относительно невысокой ценой.

Номенклатура автоматов, выпускаемых, например, такой фирмой как Siemens, очень велика. Автоматы делятся на четыре группы, в зависимости от характеристики срабатывания — A, B, C, D. Характеристики эти включены в нормативные документы EN60 898/1991 и IEC 898/1987, которые входят в стандарт DIN VDE 0641, часть 11/8.92. Нас интересует характеристика В (защита сетей в жилищно-коммунальном секторе). Автоматы, работающие по этой характеристике, выпускаются номиналом в 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32 и 40 А (некоторые конструктивные ряды дополнены автоматами на 50 и 63 А).

Частая ошибка при установке автоматов — завышение токов срабатывания (собственно это не ошибка, а прямое нарушение). К примеру имеем старый дом с ветхой проводкой. Розетки защищает автомат номиналом в 10 А. Владелец квартиры приобретает современный электрочайник с потребляемой мощностью 2,2 кВт. Включает. По закону Ома мощность равна: Поскольку реактивная составляющая в нашем случае мала, принимаем Отсюда:

Автомат срабатывает. Хозяин поступает очень просто: устанавливает автомат на больший номинал — может, на 16, а может, на 25 А (какой под руку попадется). После этого автомат уже "выбивать" не будет. В лучшем случае, он сработает (если повезет), когда в результате плавления изоляции проводов произойдет короткое замыкание. Хотя практика показывает, что в таких случаях раньше происходит возгорание.

Номинал автомата выбирается исходя из допустимой токовой нагрузки проводников (которая определяется сечением проводника и его материалом) и из потребляемой мощности потребителей. Следует учитывать, что ток срабатывания магнитного расцепителя автоматов, отвечающих характеристике В, составляет 3 номинальных тока . Важным параметром является также ток короткого замыкания.

Коротким замыканием (КЗ) называется соединение токоведущих частей разных фаз или потенциалов между собой или на корпус оборудования, соединенный с землей, в сетях электроснабжения или в электроприемниках. При КЗ путь тока укорачивается, т. к. он идет, минуя сопротивление нагрузки, поэтому ток увеличивается до критических величин, если напряжение не отключится при срабатывании защиты.

Но защита может не сработать, если КЗ происходит в удаленной точке, т. к. сопротивление цепи может оказаться слишком велико, и ток окажется недостаточным для срабатывания защиты. В связи с этим возникает необходимость расчета тока короткого замыкания (ТКЗ).

ТКЗ можно рассчитать по формуле:

где — ТКЗ, — фазное напряжение сети, — сопротивление цепи фаза-ноль, - полное сопротивление фазной обмотки трансформатора на стороне низкого напряжения.

где — напряжение КЗ трансформатора (в % от ), — номинальное напряжение трансформатора, — номинальный ток трансформатора.

В принципе, при расчете ТКЗ осветительной сети в нашем случае можно принять(реально ).

где — активное сопротивление одного провода цепи КЗ, — индуктивное сопротивление одного провода (из расчета 0,6 Ом/км).

где — удельное сопротивление проводника, — длина проводника, — площадь поперечного сечения проводника.

Соответственно, ток срабатывания расцепителя автомата не должен превышать значения .

Предупреждение. Эти формулы подходят для идеальных условий, но, к сожалению, не учитывают такого, например, фактора как скрутки. А на них сопротивление будет выше. Точную картину может дать только непосредственный замер сопротивления.

Ниже представлена таблица допустимых токов через проводник, в зависимости от сечения и материала проводника. В таблице есть данные и по алюминиевым, и по медным проводникам. Тем не менее, настоятельно рекомендую использовать провода и кабели с медными жилами: при несколько более высокой цене они отличаются гораздо более высокими эксплуатационными свойствами.

Допустимые длительные токи для проводов и шнуров в резиновой и ПВХ изоляции с алюминиевыми и медными жилами

Устройства защитного отключения (УЗО)

УЗО — устройство защитного отключения. Принцип его работы основан на правиле Кирхгофа (сумма токов равна нулю). Устройство отслеживает токи утечки, возникающие при прикосновении человека к токоведущему проводу, повреждении изоляции и т. п. Наиболее распространены УЗО с током отсечки 10 мА, 30 мА и 300 мА. В жилых и общественных помещениях, как правило, применяются УЗО с током отсечки 30мА. Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара.

Суммирующий трансформатор тока для обнаружения тока утечки
Расцепитель
Блокировочное устройство коммутационного аппарата с контактами

Суммирующий трансформатор тока подключен ко всем токоведущим проводам и к нейтральному проводу. В неповрежденной установке намагничивающее действие токоведущих проводов в суммирующем трансформаторе тока взаимно компенсируется, поскольку, согласно закону Кирхгофа, сумма всех токов равна нулю. Таким образом, остаточное магнитное поле, которое могло бы индуцировать напряжение во вторичной обмотке, отсутствует.

Если же в результате неисправности изоляции появляется ток утечки, то вышеупомянутое равновесие нарушается и в сердечнике трансформатора сохраняется остаточное магнитное поле. Вследствие этого во вторичной обмотке возникает напряжение, которое через расцепитель и блокировочное устройство коммутационного аппарата отключает электрическую цепь.

Собственно, выбор марки кабеля или провода для прокладки осветительной сети производят, исходя из условий его прокладки.

Еще раз напоминаю, что недопустимо скручивать жилы проводов из меди с жилами из алюминия — необходимы либо переходная колодка, либо болтовое соединение с переходной шайбой. При заводке многопроволочной жилы в клемму или под болт ее желательно облудить.

Изготовление заземлителя

Если в городской квартире с занулением все более или менее ясно, то обладателям собственного дома есть над чем голову поломать. Как правило, подвод в такие дома осуществляется посредством ВЛ электропередачи, и щиток (который, как правило, выполнен со всеми возможными нарушениями ПУЭ) в доме не заземлен (да и не может быть заземлен гетинакс или дерево). В таких случаях использовать приходящий N-проводник еще и в качестве PE, мягко говоря, опрометчиво. При обрыве нулевого провода на линии (на опорах электропередачи он, кстати, в самом низу, за исключением опор, по которым проброшена еще и сеть уличного освещения) при однофазном питании мы имеем обратку на корпусе приборов, а при трехфазном — то же плюс разноименную фазу на нулевом проводнике. При обрыве на линии (дерево, например, упало) мы имеем все шансы получить чистую фазу на нуле (в этом случае выручает защитное отключение при превышении напряжения в сети. См. п. 7.1.21 ПУЭ). В общем, необходимо что-то изобретать с заземлением. Ведро закапывать не советую — если вдруг поможет, то ненадолго. Посмотрим, что по этому поводу говорят ПУЭ:

1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

В обоснованных случаях рекомендуется выполнять защитное отключение (для переносного электроинструмента, некоторых жилых и общественных помещений, насыщенных металлическими конструкциями, имеющими связь с землей).

проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления;
обсадные трубы скважин;
металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей;
металлические шунты гидротехнических сооружений, водоводы, затворы и т. п.;
свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Алюминиевые оболочки кабелей не допускается использовать в качестве естественных заземлителей. Если оболочки кабелей служат единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учитываться при количестве кабелей не менее двух;
заземлители опор ВЛ, соединенные с заземляющим устройством электроустановки при помощи грозозащитного троса ВЛ, если трос не изолирован от опор ВЛ;
нулевые провода ВЛ до 1 кВ с повторными заземлителями при количестве ВЛ не менее двух;
рельсовые пути магистральных неэлектрофицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами.

1.7.71. Заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это требование не распространяется на опоры ВЛ, повторное заземление нулевого провода и металлические оболочки кабелей.

Диаметр круглых (прутковых) заземлителей, мм:

Неоцинкованных — 10
Оцинкованных — 6

Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ выбирается по термической стойкости (исходя из допустимой температуры нагрева 400°С).

Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т. п.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.

увеличение сечения заземлителей с учетом расчетного срока их службы;
применение оцинкованных заземлителей;
применение электрической защиты.

В качестве искусственных заземлителей допускается применение заземлителей из электропроводящего бетона.

Итак, смотрим на возможность использования естественных заземлителей. Если такая возможность есть, то делаем отвод от них. Отвод делаем только посредством сварки. В качестве заземляющего проводника используем полосовую сталь сечением не менее 48 мм 2 при толщине не менее 4 мм, или угловую сталь с толщиной полки не менее 2,5 мм. Полосу или уголок заводим в помещение, где можно развести или контур заземления (стальная полоса сечением не менее 24 мм 2 , толщиной не менее 3мм), или, приварив к полосе (уголку) болт, заводим на него медный проводник (от 2,5 мм 2 ), который и будет PE-проводником.

Изготовление искусственного заземлителя — достаточно непростая задача, хотя бы исходя из объема грунта, который требуется перекидать.

Но прежде чем взять в руки лопату, нам понадобятся некоторые расчеты и некоторые данные.

Для начала нам необходимо знать удельное сопротивление грунта.

Тип грунта	Удельное сопротивление (Ом·м)
каменистый грунт:
граниты, гнейсы	700…10 6
сланец глинистый, известняк, ракушечник	100…1000
песок при залегании грунтовых вод:
глубже 5 м	1000
до 5 м	500
почва (чернозем и др.)	200
супесь влажная, мергель	150
суглинок полутвердый или лессовидный	100
мел или глина полутвердая	60
сланцы графитовые, мергель глинистый	50
суглинок пластичный	30
торф, глина пластичная	20
вода равнинной реки	50
подземные водоносные слои (разной минерализации)	5…50
морская вода	1

Следует учитывать, что заземлители монтируются на глубине, превышающей глубину промерзания. Скажем, для средней полосы вертикальный стержень забивается из траншеи глубиной более 0,6 м.

Ниже приводятся формулы для расчета сопротивления заземлителей.

Для вертикально заглубляемого стержня, у которого верхний конец находится на глубине до 0,8 м:

где — длина стержня, м; d — диаметр стержня, м; t — расстояние от поверхности земли до вершины стержня, м; — расчетное удельное сопротивление, Ом·м.

где — коэффициент сезона для вертикальных стержней. Для московского региона =1,6…1,8. Собственно, коэффициент этот зависит от средней температуры летом, зимой и количества осадков в регионе. Чем ниже средняя температура, тем больше коэффициент (для Архангельска 1,8…2,0; для Краснодара — 1,2…1,4).

Сопротивление заземления горизонтальной полосы длиной l (м) и шириной b (м), расположенной на глубине t (м) от поверхности земли, можно подсчитать по формуле:

— коэффициент сезона для горизонтальных заземлителей (для Москвы 3,5…4,5).

Пример 1:

Рассчитаем сопротивление заземлителя из стального прутка диаметром 10 мм, длиной 5 м, забиваемого из приямка глубиной 1 м.

Напоминаю, что сопротивление заземляющего устройства в сети 380/220 должно быть не больше 4 Ом.

Пример 2:

Попробуем произвести расчет реального заземляющего устройства для некоего дома с длиной стены 20 м (пусть он квадратный будет). Для того, чтобы обеспечить наилучшее растекание тока и выровнять потенциал, изготовим наше устройство из шести стержней, рассчитанных выше и забитых равномерно по периметру дома. Стержни будут соединены между собой стальной полосой с шириной стороны 30 мм.

Сначала рассчитаем сопротивление горизонтального заземлителя:

Суммарное сопротивление вертикальных заземлителей равно 40/6=6,7 Ом

Общее сопротивление заземляющего устройства будет равно:

Можно сказать, что уложились. Далее дело за замерами.

Ввод в помещение осуществляется с не менее чем двух разных точек (диаметрально противоположных) заземлителя. Все соединения выполняются только посредством сварки.

Еще один маленький момент. Для того чтобы копать вглубь и вширь, надо иметь четкое и однозначное представление о том, что находится в земле. Даже имея на руках кальку с нанесенными на ней коммуникациями, осторожный человек обязательно пригласит представителей организаций, чьи интересы могут быть, так сказать, задеты. В Москве это: МКС "Мосэнерго", "Мосгорсвет", "Мосводоканал", "Мосгаз", теплосеть, МГТС (перечислил не всех). Лицензия на раскопки — само собой. К вопросу о перестраховке… Очень неприятно войти ломом в кабель 10 кВ. Или порвать, к примеру, оптоволоконный кабель. Пять минут удовольствия… Впрочем, в загородном доме риск меньше.

Заключение

Не экономим на проводнике. Правильно подобранный кабель (провод) из меди не преподнесет никаких сюрпризов. Лет 50 можете спать спокойно.
Недопустимо соединять непосредственно медь и алюминий.
Сейчас в продаже появилось много всевозможных монтажных колодок — пользуйтесь ими. Для непосредственной скрутки зачистите провод на 40–50 мм, не повреждая при этом отдельных жил, если провод многопроволочный. Плотно скрутить проводник при помощи плоскогубцев. Скрутку облудить. Заизолировать тремя слоями ПХВ изоленты.
Не экономим на аппаратуре защиты. Хороший автомат не стоит дешево.
Стараемся избегать заводки многопроволочных проводников под винт (например в счетчиках). Перед монтажом обязательно облуживаем.
Во избежание помех, одну розетку используем либо только для включения оргтехники, либо только для включения бытовой техники.
При использовании трехфазной сети для питания оборудования обязательно на каждую фазу прокладываем индивидуальный рабочий ноль.
Не допускаются разрывы в магистрали заземления. Подключения выполняются только параллельно, не повреждая магистрали.
Коаксиальный кабель заземляется только в одной точке. UTP (неэкранированная витая пара) заземления не требует.

Небольшой FAQ

Мне надо стиральную машину подключить, а дом старый, что делать?

Заочно консультировать, не видя электроустановки и ничего о ней не зная — неблагодарное дело. В таких вопросах путь всегда один — к специалистам, которые разберутся на месте и грамотно подключат Ваше оборудование. Благо сейчас достаточно много сервисных центров, оказывающих эту услугу.

На мой взгляд, единственным надежным заземлением является стальная полоса по периметру помещения с резьбовыми отверстиями для винтов, под которые зажимаются заземляющие отводы, отходящие к розеткам.

В принципе согласен. Тут вопрос адекватности. Собственно, ядерный взрыв уничтожает вредителей полей и огородов на значительной территории. Шутка.

И если для конторы или предприятия это будет единственно верным решением (кстати, Энергонадзор сейчас это требует), то для квартиры… Жена может не понять.

Какую литературу можно использовать?

Проще сказать, какую не надо использовать. В основном это серии типа "Секреты домашнего мастерства" и "Хозяйке на заметку" — очень много ляпов бывает.

Из серьезного — в первую очередь, безусловно, ПУЭ. Особенно последние издания: Правила меняются на глазах и, однозначно, в лучшую сторону. Следует обращать внимание на книги "проверенных" издательств: "Энергоатомиздат", "Высшая школа"; издательство Главгосэнергонадзора.

К кому обратиться?

Сейчас появилось значительное количество фирм, занимающихся монтажом электрооборудования. Часто это строительные конторы, выполняющие работы от и до. Следует обращать внимание на лицензию, подтвержденную Энергонадзором. Для подключения бытовой техники имеет смысл обращаться в сервисный центр продавца. А для прокладки нулевого защитного проводника можно пригласить представителя обслуживающей организации (ДЭЗ, ЖЭК и т.д.).

При подготовке статьи была использована следующая литература:

Кисаримов Р. А. "Справочник электрика". — М. ИП РадиоСофт, 1999
Корнилов Ю. В., Бредихин А. Н. "Слесарь-электромонтажник". — М. Высшая школа, 1988
Луковников А. В. "Охрана труда". — М. Колос, 1984
Никельберг В. Д., Кожухаров В. Н. "Монтаж освещения промышленных и жилых зданий". — М. Энергоатомиздат, 1988
Siemens. Электроустановочное оборудование и системы. Каталог.

Информацию по номенклатуре и применению различных кабелей и проводов можно найти на сайте проекта "Русский кабель"

Заземляющие устройства

При повреждении изоляции металлические части электроустановок и оборудования, обычно не находящиеся под напряжением, могут оказаться под полным рабочим напряжением. Прикосновение к ним человека связано с опасностью поражения электрическим током.

Одной из мер защиты людей в этих случаях является заземление, т. е. преднамеренное присоединение к земле (через заземляющую проводку и заземлитель, например вбитые в землю трубы) металлических частей электрооборудования и электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции. Сущность этой меры защиты заключается в следующем.

При повреждении изоляции через место замыкания в землю протекает ток. По пути протекания тока создается падение напряжения между оказавшейся под напряжением металлической частью и землей, при этом наибольшее значение имеет " напряжение относительно земли " , т. е. напряжение между корпусом электроприемника и точками земли, находящимися вне зоны растекания токов в земле. Практически такие точки отстоят от сосредоточенного заземлителя на расстоянии 20 м и более (рис. 1).

Рис. 1. Кривая распределения напряжения относительно земли

Напряжение между двумя точками на пути протекания тока, к которым одновременно может прикоснуться человек (например, между корпусом электроприемника и тем местом, где стоит человек, или между ногами человека, идущего или стоящего в зоне растекания тока), называется «напряжением прикосновения» («шага»). Это напряжение будет всегда меньше «напряжения относительно земли».

В сетях с малыми токами замыкания на землю, т. е. там, где генераторы и трансформаторы работают с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через компенсирующее сопротивление, безопасность персонала от прикосновения к металлическим частям, находящимся под напряжением, может быть достигнута путем выбора сопротивления заземления , при котором напряжение прикосновения будет находиться в допустимых пределах.

В сетях с большими токами замыкания на землю, т. е. там, где нейтраль трансформаторов или генераторов заземлена наглухо или через небольшое сопротивление, безопасность может быть обеспечена только путем возможно быстрого автоматического отключения поврежденного участка. Такое отключение должно осуществляться либо релейной защитой, либо аппаратами защиты (автоматическими выключателями или плавкими предохранителями ) . Соответствующим расположением заземлителей в целях выравнивания потенциалов можно добиться дополнительного снижения напряжений прикосновения и шага.

Заземляющие устройства , сооружаемые в основном для обеспечения условий безопасности персонала, должны удовлетворять также требованиям, обусловленным режимами сетей и защитой от перенапряжений.

Последовательное включение в заземляющий проводник заземляемых элементов установки не допускается , так как при изъятии какого-либо элемента установки для ремонта, замены и т. п. произойдет разрыв цепи заземления со всеми вытекающими отсюда последствиями.

При параллельном присоединении (т. е. посредством отдельных ответвлений) в этом случае сохраняется непрерывность цепи заземления (заземляющей магистрали). Заземление присоединенных к ней элементов установки не нарушается (рис. 2).

Рис. 2. Схемы присоединения заземленных электроприемников к заземляющей магистрали

Способы присоединения заземляющей проводки к заземляемым конструкциям, корпусам аппаратов, машин, к заземлителям и т. д., а также соединения заземляющих проводников между собой должны обеспечивать надежный контакт. Неудовлетворительное соединение может привести к нарушению функций, выполняемых заземляющим устройством.

Наибольшую надежность соединения обеспечивает сварка. Болтовое соединение применяется только в тех местах заземляющей проводки, где необходимо отсоединение от общей заземляющей сети, например при ремонтах или испытаниях. При наличии в этом случае сотрясений или вибрации должны быть приняты меры против ослабления контакта (контргайки, контрящие шайбы и т. п.).

Для обеспечения надежного соединения сболчиваемые поверхности тщательно зачищаются.

Сварка заземляющей проводки выполняется внахлестку с длиной шва, равной двойной ширине при прямоугольном сечении или шестикратному диаметру - при круглом сечении проводников.

Согласно Правилам устройства электроустановок при невозможности присоединения заземляющих проводников к трубопроводу (протяженный заземлитель) при помощи сварки допускается выполнение его при помощи хомутов, контактная поверхность которых должна быть облужена. Трубы в местах накладки хомутов должны быть зачищены.

Правилами устройства электроустановок также требуется, чтобы заземление оборудования, подвергающегося частному демонтажу или установленного на движущихся частях, выполнялось при помощи гибких проводников.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Как работает заземление

В этой статье мы достаточно кратко, но вполне наглядно, рассмотрим такую простую вещь, как заземление. Чтобы каждый, кто впервые услышал данный термин, понимал бы, для чего оно нужно и как действует. Итак, что такое «заземление»? Из названия вроде бы ясно, что оно как-то связанно с землей.

Согласно предписанию ПУЭ, (1.7.28) заземлениями оснащаются: электрическое оборудование, электроустановки и электрические сети. Это попросту значит, что их заземляемые части должны быть электрически соединены с заземляющим устройством, представляющим собой заземлитель и соединительные провода. Непосредственно заземлитель располагается под поверхностью земли, где он напрямую электрически контактирует с грунтом.

Что такое заземлитель

На практике заземлителем зачастую выступает проводящий контур (состоящий из нескольких металлических труб, полос, пластин, или электродов иной формы), через который току предоставляется путь минимального сопротивления от электроустановки - в землю.

В быту заземлитель именуют еще контуром заземления, поскольку электроды заземлителя принято размещать при монтаже по периметру вокруг объекта по типу замкнутого контура. Вот в этот контур в случае аварии и устремится электрический ток, а персонал, благодаря данной защитной мере, будет предохранен от поражения электрическим током.

Если прибор не заземлить

О каких возможных авариях идет речь и что необходимо заземлять? Опасное напряжение в случае поломки прибора может попасть на его корпус. Что опасного может произойти, если корпус не заземлен?

Если в этих условиях человек соприкоснется с корпусом прибора (к примеру речь может идти о стиральной машине), то его ударит током, потому что тело человека имеет конечное электрическое сопротивление, а через пол и через окружающие предметы он так или иначе соединен с нулевым проводом сети (который как правило заземлен — глухозаземленная нейтраль).

А поскольку ток стремится замкнуть цепь, то он (ток), стремясь к нулевому проводу (и к земле) потечет через человека — это и есть поражение электрическим током, которое может оказаться смертельно опасным. Поэтому для защиты от подобных неприятностей корпуса электрических приборов заземляют — соединяют с землей через заземлитель.

Что даст заземление прибора

Теперь, когда корпус прибора соединен с заземлителем как и нейтраль, если напряжение фазы попадет на корпус, то сразу наступит короткое замыкание в цепи фаза-ноль. Это приведет к срабатыванию автоматического выключателя прежде, чем кто-либо из людей успеет соприкоснуться с оказавшимся под опасным напряжением корпусом прибора. Такова защитная функция заземления.

Кроме того, как отмечалось выше, сопротивление заземлителя минимально, оно составляет доли Ома, а это значит, что даже при задержке срабатывания защитного автомата, потенциал на корпусе прибора будет практически равным потенциалу заземлителя, то есть земли. И если человек стоит на земле, то его током уже не ударит.

Заземление в целях молниезащиты

Для отведения в землю тока молнии, ударившей в здание, тоже применяют заземление. Но поскольку ток молнии ищет путь от молниеприемника к земле по элементам здания наименьшего сопротивления, этим путем могут оказаться и водопроводные трубы, и влажные стены, и другие проводящие части здания, что весьма опасно.

Поэтому молниеотвод прокладывается отдельным проводом по наружной части здания, так он напрямую соединяет молниеприемник с заземлителем, обеспечивая для разряда молнии путь в землю минимального сопротивления. При этом люди и чувствительные электроприборы внутри здания остаются в безопасности.

Что такое повторное заземление и как правильно его сделать?

Повторное заземление — неотъемлемая часть общей системы заземления. Его используют для заземления нулевого защитного провода РЕ и РЕN электрических сетей до 1000 Вольт в системе ТN с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

Для устройства повторного заземления используют естественные заземлители. Сопротивление естественных заземлителей ничем не определяется и в любое время его значение может измениться, поэтому применяют искусственное заземление с заранее определенными параметрами.

Монтаж такого устройства нужен для снижения опасности поражения электрическим током людей, находящихся в непосредственной близости от электроустановок. Повторное заземление монтируют на вводе в здание, где находится электроустановка.

При наличии такого устройства в аварийных ситуациях напряжение на корпусах электроустановок и электроприборах уменьшается. Разность потенциалов между землей и корпусом электроустановки снижается, а человек, касающийся корпуса электроприбора, становится защищенным от поражения электрическим током.

Применение системы TN

Для электроснабжения основной части промышленных электроустановок до 1000 Вольт, жилых домов и квартир используется система ТN. Для надежного срабатывания аппаратов защиты и повышения электробезопасности необходимо выполнять заземление нулевого провода.

Система ТN подразделяется на следующие типы:

ТN-C, когда нулевой рабочий проводник N объединен с нулевым защитным проводником РЕ.
TN-S, когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводник на подстанции разделены.
TN-C-S, когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники на подстанции объединены, а при вводе в здание электроустановки разделяются на два проводника.

Применение системы TN-С

Эта система заземления была и остается самой распространенной в стране. При такой системе на подстанции заземляется нейтраль трансформатора. Нулевой проводник присоединяется к заземленной нейтрали на подстанции. В этом случае нулевой проводник выполняет функции рабочего и защитного проводников и называется РЕN-проводником.

Электропитание электроустановок осуществляется двумя жилами при однофазном питании или четырьмя жилами при трехфазном питании. При применении системы TN-С в электророзетках отсутствует заземляющий контакт, а корпуса всех промышленных электроприборов и электроустановок на производстве зануляются.

Недостаток системы в угрозе поражения электрическим током при обрыве нулевого проводника. Достоинство — недорогой электромонтаж. По правилам устройства электроустановок на смену системе TN-C пришли другие, более безопасные системы — TN-S и TN-C-S.

Применение системы TN-C-S

Система TN-C-S — основная для применения в соответствии с ПУЭ. В ней от трансформаторной подстанции до ввода в здание используется объединенный проводник РЕN, который на вводе в здание присоединяется к повторному заземлению и разделяется на рабочий проводник N и на защитный проводник РЕ.

Такое разделение осуществляется, как правило, в главном электрощите промышленного объекта или жилого здания. Далее, после главного электрощита, по зданию проводники N и РЕ разделены. В этом случае электророзетки имеют заземленный контакт, к которому присоединяется РЕ-проводник.

Система TN-C-S наиболее оптимальна с точки зрения цены и электробезопасности. Применяется в проектируемых жилых и промышленных зданиях.

Применение системы TN-S

Система ТN-S наилучшая с точки зрения электробезопасности, но самая дорогостоящая. При ее обустройстве необходимо прокладывать от трансформаторной подстанции пять жил при трехфазном и три жилы — при однофазном электропитании. Это увеличивает финансовые затраты по сравнению с системами TN-C и TN-C-S. Повторному заземлению подлежит РЕ проводник.

Воздушные линии электропередач

На опорах воздушных линий электропередач необходимо повторно заземлять PEN-проводник, идущий от трансформаторной подстанции. Это нужно делать, чтобы повысить электробезопасность участков ВЛ и для надежной работы автоматических выключателей. Количество повторных заземлений на трассе воздушной линии определяется проектом электроснабжения.

Такое устройство обязательно применяется на опорах в конце воздушных линий электропередач, на опорах перед вводом в промышленное здание или частный дом, перед ответвлением от трассы ВЛ протяженностью более 200 м. Для монтажа используется подземная часть опоры. Если ее недостаточно, применяется дополнительный контур заземления, обычно состоящий из одного или двух заземлителей.

Спуск с верхнего конца опоры осуществляется проволокой диаметром 6 или 8 мм. Кроме PEN-провода, нужно заземлить все металлические элементы конструкции опоры. Сопротивление этого вида заземления не должно быть больше 30 Ом.

На опорах уличного освещения должно быть организовано заземление корпусов светильников и всех металлических частей опоры. Для этого используются специальные заземлители и заземляющие проводники. В городской черте не всегда имеется возможность установки стандартных вертикальных заземлителей, поэтому часто используются в качестве заземлителей горизонтальные полосы, заглубленные в землю.

После установки заземлителей обязательно контролируют сопротивление заземляющего устройства специальными приборами. Наличие такого заземления делает безопасным эксплуатацию опор уличного освещения.

Совместимость с устройствами отключения

Чтобы сделать работу человека максимально безопасной, ПУЭ рекомендует применять УЗО или дифавтоматы. Такие устройства можно применять в системе ТN-C-S, когда PEN-провод разделен на PE и N-проводники. Это разделение происходит в вводном электрощите на главной заземляющей шине. Причем подключение главной заземляющей шины производится к повторному заземлению или к заземленному на вводе в здание PEN-проводнику.

УЗО или дифавтомат реагирует на токи утечки в нагрузке. При появлении утечки в изоляции или при повышении влажности появляются токи утечки. При превышении определенного значения тока утечки УЗО обесточивает защищаемую цепь. Дифференциальный автомат обесточивает цепь при появлении в нагрузке короткого замыкания.

Применение устройства вторичного заземления нулевого провода влияет на время срабатывания автоматических выключателей. Чем ниже показатель сопротивления заземления, тем быстрее и надежнее сработает автоматический выключатель, а значит, выше безопасность человека при аварийных ситуациях в электрических сетях.

Нормы сопротивления заземляющих устройств

Сопротивление контура этого типа заземления — характеристика растекания тока при аварийных ситуациях в электрооборудовании. В соответствии с правилами устройства электроустановок сопротивление системы заземления должно быть нормированным.

Для опор воздушных линий электропередач и опор уличного освещения сопротивление заземления нулевого провода должно быть не более 30 Ом.

Заземление приборов. Что, зачем и как сделать?

Надёжная изоляция электрических приборов является важной составляющей электробезопасности. Однако, какой бы надёжной ни была изоляции, полностью полагаться на неё нельзя. Происходящие по разным причинам перенапряжения в электрической сети ведут к повреждению изоляции, что несёт в себе прямую угрозу для жизни людей.

Заземление бытовых приборов

Для защиты от поражения электрическим током используют заземление. Достичь электробезопасности можно путём применения заземляющих устройств, состоящих из заземлителей и заземляющих проводников. Заземление может использоваться в сетях, рассчитанных на любое напряжение.

Заземление бытовых приборов в квартире многими людьми рассматривается, как излишняя предосторожность. Однако количество бытовых электротравм, связанных с эксплуатацией техники, имеющей повреждения изоляции, свидетельствует об обратном. Большинство несчастных случаев вызвано одновременным касанием имеющего повреждение изоляции бытового прибора и проводящего предмета. В жилых домах в качестве таких предметов чаще всего выступают радиаторы и трубы центрального отопления, металлические мойки и незаземлённые варочные плиты.

Рисунок №1. Электрооборудование в доме

Какие бытовые приборы необходимо заземлять в доме

Большая часть домашнего электрооборудования является источником повышенной опасности поражения электрическим током в быту. Для полного исключения возможных рисков необходимо заземлять стиральные машины, электрические и индукционные плиты, микроволновые печи, персональные компьютеры, бойлеры. Безопасности бойлеров следует уделить самое пристальное внимание. Вода является наилучшим проводником электричества. Нарушение изоляции бойлера приведёт к тому, что, прикоснувшись к водонагревателю человек получит удар электрическим током. Смонтированное заземление примет на себя большую часть тока. Попадание фазы на заземленный бак бойлера ведёт к мгновенному срабатыванию автоматического выключателя.

Рисунок №2. Схема проводки в квартире

Зачем нужно заземлять бытовые приборы

Согласно установленным нормативам, напряжение в бытовых электросетях не может превышать 220 В. Бытовые приборы подключаются к сетям через розетки. К каждой розетке идут два провода. Один из них, называемый фазным, является непосредственно токоведущим проводником. Второй провод, называемый нулевым, служит для отвода электричества после того, как замкнутся контакты розетки и выключателя.

При контакте фазного и нулевого проводов вне розетки возникает короткое замыкание. В подобных ситуациях ток достигает больших значений, что ведёт к срабатыванию автоматических выключателей, которые осуществляют разрыв цепи и отключают проводку от источника питания.

Настоящие короткие замыкания случаются довольно редко. Значительно чаще износ изоляции приводит не к замыканию двух проводов, а к появлению токов утечки. В результате появившееся на корпусе бытовых приборов напряжение может привести к поражению электрическим током. Токи утечки должны фиксироваться устройством защитного отключения (УЗО), которое размыкает цепь в случае превышения опасной для человека величины тока.

Правила заземления приборов

Для заземления приборов необходимы специальной конструкции розетки с заземляющими контактами. На таких розетках есть место заземления прибора. Если предусмотрено присоединение провода заземления напрямую к корпусу, обозначение заземления указывается на приборах специальным знаком.

Рисунок №3. Розетка с контактами заземления

К розетке нужно подвести трёхжильный провод. Современные кабели, используемые для проводки имеют три провода, которые для идентификации маркируются разными цветами. Нулевой провод окрашивают в синий цвет, фазный в коричневый или чёрный. Третий проводник−заземляющий, может быть жёлтым, зелёным или двухцветным (жёлтый +зелёный).

Рисунок №4. Кабель с жилой заземления

При трёхпроводных сетях в квартире фазу, ноль и заземление нужно брать в распределительной коробке, относящейся к линии розеток. Заземление приборов, в случае когда проводка двухжильная, делается несколько иначе. При двухпроводных сетях, когда заземляющий провод отсутствует, его проводят от электрощита. При этом следует принять во внимание, что сечение медного заземляющего проводника не должно быть меньше 2,5 мм.
Категорически запрещается использовать в качестве заземлителя водопроводные и газовые трубы, или трубы центрального отопления.

Универсальное модульное заземление

При мероприятиях по организации электробезопасности в жилых и промышленных объектах удобно использовать модульное заземление ZANDZ. Этот тип заземлителя состоит из покрытых слоем меди стальных штырей. Все составные части конструкции объединены между собой в единое заземляющее устройство посредством резьбового соединения. При этом сварка элементов заземления не требуется, весь монтаж выполняется силами одного человека с помощью отбойного молотка. Площадь земли, занимаемая заземлителем, составляет менее 0,6 м 2 , благодаря чему можно монтировать модульное заземление в подвалах домов и в непосредственной близости от стен. Медное покрытие заземляющих штырей устойчиво к коррозии, что обеспечивает стабильную работу заземления на протяжении долгих лет.

Возможные вариации выполнения модульного заземления:

имеет небольшое количество вертикальных электродов, которые размещаются на большой глубине

имеет большое количество вертикальных электродов, которые размещаются на небольшой глубине

монтаж заземления этого типа производится для контейнерных объектов

Заземление можно приобрести в виде готовых к установке комплектов или отдельных комплектующих.

Правильное проектирование и монтаж заземления жилых и промышленных объектов является основой электробезопасности. Для того чтобы заземление в полной мере выполняло свои функции оно должно быть качественным. Не экономьте на безопасности! Используйте качественное заземление ZANDZ!

Читайте также: