Максимальная разность потенциалов между двумя точками заземления
Обновлено: 06.05.2024
Системы заземления в частном доме: разновидности, отличия и особенности конструкции
О том, насколько важна для частного дома или коттеджа правильно смонтированная система заземления, сказано уже немало. Поэтому повторять об опасности поражения электрическим током в доме, не подключенном к заземляющему контуру, особой нужды нет. И если вы желаете по максимуму обеспечить безопасность своего жилого пространства, то информация, изложенная в настоящей статье, без сомнения, будет вам полезна.
Виды заземления для частного дома
В зависимости от конструктивных особенностей подходящей к дому линии электропередачи применяются различные системы заземления. Различают следующие их разновидности: TN-S, TN-C, TN-C-S, TT и т. д. Частные дома и коттеджи обычно подключают к системам заземления двух типов: TN-С-S и TT. И если в вашем доме отсутствует заземление, то именно эти системы проще всего реализовать на практике, именно их многие умельцы создают самостоятельно, именно о них и пойдет речь в настоящей статье.
Коротко поясним, что означают буквы в названии систем:
- Первый символ обозначает параметры заземления на источнике питания (T – земля и т.д.).
- Второй символ (N или Т) характеризует параметры заземления открытых частей домашних электроустановок. Буква N, к примеру, обозначает зануление или соединение защитного проводника домашней электроустановки с нейтралью источника питания (трансформаторной подстанции).
- Буквы S и C обозначают подвид системы, в которой заземление производится через источник питания.
Проще говоря, если первыми в обозначении стоят буквы TN, то речь идет о системе с глухим заземлением источника питания, а электрическая система потребителя присоедениена к его нейтрали посредством нулевых и защитных проводников. Как мы уже говорили, системы заземления бывают нескольких разновидностей:
- TN-C – система, имеющая совмещенные нулевой и защитный проводники. Подводящая линия в данном случае состоит из двух- или четырехжильных кабелей (фазный и нулевой проводники – в однофазной системе электроснабжения, три фазных и один нулевой – в трехфазной системе электроснабжения). Систему TN-C трудно назвать полноценной системой заземления, ведь заземляющие проводники электроустановки в ней подключаются к нулевому проводу, идущему от трансформатора. Обычно ее называют занулением, потому как выполнять все функции заземляющего контура она едва ли способна.
- TN-S – система, имеющая разделенные нулевой и защитный проводники. Подводящая линия в данном случае состоит из трех- или пятижильных кабелей (фазный, нулевой и защитный проводники – в однофазной системе электроснабжения, три фазных плюс нулевой и защитный проводники – в трехфазной системе электроснабжения).
- TN-C-S – система, в которой нулевой и защитный проводник совмещает свои функции лишь на определенном участке, который начинается возле источника питания и заканчивается на вводе в дом. Здесь же происходит их разделение на нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) провода (защитный проводник в такой системе подвергается повторному заземлению). По сути, система TN-C-S создается на базе TN-C.
- TT – система, в которой домашняя система электроснабжения имеет обособленное глухое заземление, которое никак не соединяется с заземлением питающей подстанции.
Заземление во всех системах категории TN производится через трансформаторную подстанцию, в то время как система TT предполагает создание заземляющего контура непосредственно возле дома. Можно долго спорить о том, какая из двух систем лучше – TN-C-S или TT, поэтому сразу обозначим подводные камни двух этих систем.
Если вы задумываетесь о создании системы TN-C-S, то в первую очередь следует удостовериться в надежности ЛЭП, подводящей электричество к вашему дому. Ведь состояние загородных линий электропередачи (а они, в большинстве случаев, воздушные) оставляет желать лучшего. Никто не даст гарантии, что в один прекрасный день, в результате аварии на линии (если под своей тяжестью накренится хлипкая опора и т.п.), оголенный нулевой провод не соединится с проводом фазным. В итоге ноль отгорит от трансформатора, а мы получим смертельно опасное напряжение, «гуляющее» по корпусу домашних электроприборов.
Для схемы TN-C-S вы должны быть либо полностью уверены в безопасности и надёжности приходящего к вам по улице проводника PEN, либо должны гарантировать эту безопасность собственным заземлением. При типичном состоянии местных воздушных сетей уверенность может быть только в обратном: в ненадёжности PEN. А строительство заземления, способного выдержать ток нуля множества соседей при обрыве нейтрали и большом перекосе нагрузок по фазам – очень непростое и недешёвое занятие.
Поясним: PEN – это совмещенный рабочий нулевой (N) и защитный нулевой (PE) проводник, соединяющий трансформаторную подстанцию с вводным домашним щитком.
Использование кабеля СИП в составе подводящей линии дает некоторые гарантии безопасности, но при неудовлетворительном состоянии наземных опор все эти гарантии можно поставить под сомнение. Проще говоря, создавать систему заземления типа TN-C-S можно, только имея полную уверенность в надежности подводящей ЛЭП.
Система ТТ в частном доме также имеет свои недостатки. Системы представленного типа требуют обязательного наличия в цепи заземления устройств защитного отключения УЗО или диффавтоматов, которые регулярно следует проверять на предмет работоспособности. Для обеспечения безопасной работы ТТ должна быть оснащена системами уравнивания потенциалов и искусственным заземляющим контуром, создание которых требует времени, усилий и определенных затрат.
На практике создание системы TN-C-S всегда выглядит более предпочтительным, но при сомнительном состоянии токоподводящих линий (подводящая линия образована неизолированными проводниками, наблюдаются ее частые обрывы, воздушные опоры находятся в неудовлетворительном состоянии и т. д.) в качестве более надежной альтернативы рекомендуется создавать систему ТТ.
Коротко о системе TN-S
Если к дому подведена система TN-S, то вводной щиток достаточно оборудовать заземляющей шиной, к которой следует подключить вводной заземляющий проводник PE и защитные проводники, идущие к домашним потребителям. Проводник РЕ можно подключить к повторному заземляющему контуру. К вопросу о том, как это сделать, мы еще вернемся.
При TN-S к потребителю приходит пятипроводка с отдельными PE и N. В такой системе ничего делить не надо.
Речь идет о разделении входящего нулевого провода, который подводится к потребителю в системах TN-C и разделяется при создании системы TN-C-S. Подобное деление изображено на схеме.
Конструкция системы TN-C-S
Если к вашему дому подходит система TN-C, если вы удостоверились в безупречном состоянии подводящей линии и убедились, что в качестве подводящего проводника используется кабель СИП, можно приступать к созданию системы заземления типа TN-C-S.
Разделение проводника на защитный провод PE (имеющий желто-зеленый цвет) и на нулевой (имеет голубой цвет) производится во вводном щите.
В щите же к системе подключается повторное заземление.
В соответствии с актуализированной редакцией правил ПУЭ разделение проводника PEN должно быть выполнено до вводного коммутационного защитного аппарата и до электросчетчика. Категорически запрещается включать защитные и коммутационные аппараты в цепь проводников PEN и PE. Разрывать можно только цепь проводника N (ПУЭ 1.7.145).
Проводники PEN и PE – неразрывны! Все устройства с коммутацией (авт. выключатели, рубильники, пакетники, приборы учёта и т. п.) должны находиться на линии проводника N (его "рвать" можно, а иногда и нужно).
Разделение проводника PEN производится по следующей схеме:
Для разделения следует использовать две шины: главную заземляющую (ГЗШ) и нулевую (N). Главная заземляющая шина подключается к дополнительному заземляющему контуру через корпус щитка, к ней же подключается вводной кабель PEN и подсоединяются заземляющие клеммы розеток, установленных в доме. К шине N подключаются: электросчетчик, защитные автоматы и силовые клеммы домашних точек энергопотребления.
Главная заземляющая шина становится шиной PE после перемычки, соединяющей ГЗШ и N. Именно к РЕ производится подключение дополнительного заземляющего контура и защитных проводников, ведущих на заземляющие клеммы розеток.
В действительности, физически и органолептически должно быть две шины – PE (ГЗШ) и N. Разделяется PEN по "правилу русской буквы Н" – так выглядит правильное разделение. Питающий PEN может приходить на любой из концов вертикальной чёрточки (шины), и эта чёрточка после перемычки всегда будет PE. Другая вертикальная чёрточка всегда будет N (на всём своём протяжении). Перемычка – просто перемычка. PE заземляется, и на этой шине будут коммутироваться защитные проводники, а N служит проводником тока нагрузки. После разделения они не должны соединяться.
Более наглядно разделение показано на фото.
Ноль (N) c разделяющей шины идет на 2-х полюсный вводной автомат, далее – на счетчик. Со счетчика ноль – к потребителям. Двойные автоматы не нужны (кроме вводного). PEN должен быть разделен до него. С фазой все просто: идет на вводной автомат, далее на счетчик, далее на группы потребителей.
Основные требования к узлу разделения проводника PEN состоят в следующем:
- Нулевая разделяющая шина N в обязательном порядке должна устанавливаться на изолятор, то есть она должна быть изолирована от корпуса щитка, к которому дополнительно подключается шина PE (ведь после разделения эти две шины не должны нигде соприкасаться);
- Все проводники, подходящие к разделяющим шинам, должны крепиться с помощью прочных болтовых соединений, что обеспечивает надежность подключения и возможность отсоединения отдельных проводников;
- Сечение ГЗШ должно быть больше или равно сечению питающего проводника PEN.
В качестве защитных проводников РЕ рекомендуется использовать специализированные провода. Если проводники РЕ и фазные проводники изготовлены из одного и того же материала, то зависимость минимального сечения РЕ от сечения фазного провода будет следующей.
Знак «£» в данном случае обозначает – «≤».
Если защитные и питающие проводники изготовлены из разных материалов, то сечение РЕ должно быть эквивалентно по своей проводимости сечению фазных проводов, рассмотренных в таблице.
Минимальное сечение совмещенного проводника в системе TN-C должно соответствовать следующим значениям: 10 мм² – для медных проводников и 16 мм² – для алюминиевых. Если сечение проводника меньше, то разделять его запрещено! В таком случае следует прибегнуть к созданию системы ТТ.Повторное заземление и устройства защитного отключения в системах TN-C-S
Если вы желаете максимально защитить себя и свою семью от поражения токами утечки, то систему заземления TN-C-S следует оснастить устройствами защитного отключения (УЗО) или дифференциальными автоматами. В соответствии с рекомендациями актуализированной редакции ПУЭ (изд.7) системы типа TN, оснащенные устройствами защитного отключения (УЗО), должны подключаться к повторному заземлению, которое монтируется на вводе в дом.
Требуется выполнение повторных заземлений на концах ВЛ и ответвлений от них длиной более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве защитной меры от поражения электрическим током при косвенном прикосновении выполняется защитное автоматическое отключение питания.
Если УЗО в вашей системе не используются, а в пределах 200 м от вашего щитка уже есть повторное заземление, тогда в создании дополнительного заземления на вводе в дом особой необходимости нет.
Если на расстоянии 200 м от ввода уже есть повторное заземление, или ввод сделан кабелем, проложенным в земле – в повторном заземлении нет необходимости.
Об УЗО: для дополнительной защиты от токов утечки при косвенном прикосновении к открытым поверхностям электроприборов в общую схему электроснабжения рекомендуется внедрять устройства защитного отключения (УЗО) или дифференциальные автоматы. Подобная защита срабатывает на слабые токи утечки, отключая питание сети (токи утечки, несмотря на свою малую величину, могут быть опасны для человека). Их установка целесообразна по той причине, что обычные защитные автоматы срабатывают только на токи короткого замыкания.
В современных системах принято устанавливать УЗО двух различных номиналов: общее противопожарное УЗО, срабатывающее на ток утечки – 100 мА, а также одно (или несколько) УЗО, подключенных к линии штепсельных розеток и срабатывающих на ток – 30 мА или 10 мА.
УЗО, подключаемые к бытовой технике, напрямую взаимодействующей с водой (стиральные и посудомоечные машины, водонагреватели и т. д.), должны срабатывать на ток утечки – 10 мА. На линию осветительных систем УЗО не устанавливаются.В результате мы будем иметь вот такую схему.
Повторное заземление подразумевает подключение корпуса вводного щитка к заземляющему контуру.
В соответствии с правилами ПУЭ (пункт 1.7.102) в сетях переменного тока напряжением до 1 кВ в качестве повторного заземляющего контура для систем TN-C-S можно использовать подземные конструкции электрических опор, металлические водопроводные трубы, заземляющие контуры громоотводов и т. д. Эти элементы следует использовать в первую очередь. Если такой возможности нет, то создается контур искусственный.
В сетях постоянного тока заземляющие проводники необходимо подключать к искусственному заземляющему контуру, который не должен соединяться с подземными трубопроводами.К вопросу о конструкции искусственного заземляющего контура мы еще вернемся.
Сечение проводников, соединяющих щиток и заземляющий контур в сетях с глухозаземленной нейтралью и с напряжением до 1 кВ, должно соответствовать следующим параметрам.
Если используется проводник алюминиевый, его площадь должна быть не менее 16 мм².
Система уравнивания потенциалов
После создания системы заземления, оснащенной устройствами автоматического отключения, в доме появляется защитный проводник, соединяющий все элементы системы электроснабжения. Данный проводник представляет потенциальную угрозу. Ведь при повреждении какого-либо потребителя на корпус всех неповрежденных электроприборов выносится опасный потенциал. Он будет присутствовать там до момента срабатывания УЗО, создавая опасность при прямом прикосновении. В целях снижения указанного напряжения в здании необходимо создать систему уравнивания потенциалов (СУП), способную уравнять потенциал всех его токопроводящих частей (строительных конструкций, инженерных коммуникаций и т. д.).
Система уравнивания потенциалов не является самостоятельной мерой защиты, но её наличие при использовании автоматического отключения питания является обязательной.
СУП представляет собой своеобразную сетку проводников (РЕ), объединяющих между собой все токопроводящие элементы объекта через ГЗШ, то есть через ее РЕ-часть. Соединение шины РЕ и токопроводящих частей здания производится радиально (к каждой заземляемой конструкции подводится отдельный проводник РЕ). Более подробно о конструкции основной (СУП) и дополнительной (СУП) системы уравнивания потенциалов вы можете узнать в соответствующем разделе FORUMHOUSE.
Система заземления ТТ в частном доме
Если вы пришли к выводу о нецелесообразности или опасности подключения системы TN-C-S к своему дому, то единственной альтернативой, позволяющей обеспечить собственную безопасность, будет создание системы ТТ. Ее схема имеет следующий вид.
Как видим, ГЗШ и заземляющие проводники нигде не соединяются с вводным PEN-проводником и нулевым проводом – N.
Применение устройств защиты УЗО или дифференциальных автоматов в составе системы ТТ является обязательным условием для ее безопасной работы. Рабочие характеристики защитных устройств в данной системе соответствуют параметрам УЗО для систем TN-C-S.Также в системах ТТ должна быть создана основная система уравнивания потенциалов (ОСУП). В идеале ОСУП создается в комплекте с системой дополнительной (ДСУП).
Если система ТТ подключается к металлическому щитку, то все проводники в щитке должны иметь двойную изоляцию. В качестве альтернативы металлическим щиткам можно использовать щитки пластиковые.
Металлический щиток заземляется. В щитке делаем двойную изоляцию и соблюдаем меры предосторожности от прямого и косвенного прикосновения (нулевая шина будет в изоляционном боксе и т.п.). Если щиток пластмассовый – ещё лучше (есть такие для улицы).
Для более надежной изоляции проводников в местах их прохождения через корпус металлического щитка можно использовать специальные текстолитовые втулки.
ГЗШ с помощью медного провода подключается к проводнику, ведущему к искусственному заземляющему контуру. В щитке к заземляющей шине подводятся проводники РЕ, идущие от домашних потребителей и от систем уравнивания потенциалов.
Подземные элементы, соединяющие заземляющий контур с щитком, целесообразно делать из стали (из полосы). Использование неизолированных алюминиевых проводников в данном случае запрещено.Расчет и создание заземляющего контура
Как известно, опасный потенциал, возникающий в защитном проводнике РЕ при пробое фазного напряжения на корпус бытового устройства, направляется в область с наименьшим сопротивлением. И для того, чтобы во время прикосновения человека к открытым частям электроустановки напряжение продолжало уходить в землю, защищая людей от поражения электрическим током, заземляющий контур должен обладать низким сопротивлением. Поэтому расчет заземляющего контура сводится к определению величины сопротивления растеканию токов на заземляющем устройстве. Этот показатель зависит от нескольких факторов:
- От площади заземляющих элементов.
- От расстояния между ними.
- От глубины их погружения в землю.
- От проводимости грунтов.
Для систем заземления ТТ, установленных в сетях с напряжением до 1 кВ и оснащенных защитными устройствами УЗО, правила ПУЭ (пункт 1.7.59) устанавливают следующую зависимость: RаIа <50 В. Где:
- Iа – минимальный ток уставки УЗО (в нашем случае он равен 10 или 30 мА);
- Rа – суммарное сопротивление всех элементов системы заземления.
В соответствии с формулой, для УЗО с уставкой 30А этот показатель не должен превышать – 1660 Ом (минимальное требование к системе ТТ). Подобные значения, регламентируемые правилами ПУЭ, могут вводить в заблуждение. Поэтому на практике многие люди стремятся получить сопротивление заземляющего контура, не превышающее 4 Ом (что соответствует требованиям, распространяющимся на заземляющий контур источника питания).
Для того, чтобы выполнить минимальное условие по сопротивлению заземляющего контура, в землю достаточно бывает вбить один металлический уголок или штырь длиной – 2…2,5 м. На практике же, в целях обеспечения более надежной защиты, используется сразу несколько защитных стержней (чаще всего – 3) указанной длины.
На расстоянии 90 см от ленточного фундамента и параллельно ему кувалдой забиты три заземлителя. Глубина – 2,8 м, расстояние между ними – 3,5м.
А вот пример удачной защиты, состоящей из одного заземляющего стержня.
Я смог загнать 6 электродов по 1,5 м в одну точку, но мне помогала Макита, взятая для этого дела с работы. Загнал на 0,2 м ниже нулевого уровня. Сопротивление заземления не мерил, но практика применения таких электродов в качестве заземлителей показывает, что электрод длиной 9–10 м дает на наших грунтах менее 4 Ом.
Если вы сомневаетесь в количестве и длине электродов, то для расчета заземляющего контура лучше всего обратиться к специалистам. Также эти параметры можно узнать у соседей, имеющих действующий заземляющий контур, допущенный надзорными органами к эксплуатации после проведения соответствующих замеров сопротивления.
Минимальные размеры сечения вертикальных электродов можно взять из уже знакомой нам таблицы.
В качестве электродов на практике чаще всего используются гладкие стальные прутья диаметром не менее 16 мм или заостренные уголки (50х50). Для обвязки электродов используется стальная полоса размером 4х40 или 5х40.
Я заземление выполнил, забив три 3-х метровых арматуры (d16мм). Грунт – влажная туго-пластичная глина. Затем при помощи сварки объединил заземлители стальной шиной 4х40 мм.
Располагать электроды можно как в ряд, так и по углам геометрических фигур (по углам треугольника и т.п.). В каждом конкретном случае их расположение определяется удобством осуществления монтажных работ и наличием свободного пространства.
Расстояние между электродами определяется коэффициентом использования стержня, который равен – 2,2. То есть, для того чтобы система работала с максимальной эффективностью, расстояние между двумя одинаковыми электродами должно быть не меньше, чем 2,2 длины каждого из них (по всем направлениям). При уменьшении этого расстояния (а на практике чаще всего так и происходит) эффективность системы будет снижаться.
Перед началом монтажных работ снимается верхний слой почвы, а потом, в размеченных точках, забиваются электроды.
Верхние концы электродов обвязываются полосой или стальным прутом и соединяются при помощи сварки.
На завершающем этапе заземляющий контур подключается к электрическому щитку.
Все соединения в конструкции заземляющего контура должны быть выполнены с помощью сварки.
Для тех, кто хочет подробнее узнать о практических наработках в области построения домашних систем заземления, на нашем портале есть тема, посвященная данному вопросу. О том, как произвести монтаж системы заземления и о том, какие материалы следует использовать, вы можете узнать, опираясь на практический опыт пользователей FORUMHOUSE. В видеосюжете – как правильно создать систему электроснабжения и другие инженерные коммуникации в загородном каркасном доме.
Заземление и уравнивание потенциалов - в чём разница? Инженерная хитрость для безопасности!
В любой проводке есть как бы два уровня: уровень питания, который снабжает приборы энергией и уровень защиты, который служит только для защиты нас с вами от опасных случайностей, например утечки тока в холодильнике.
В нашей статье мы расскажем о малоизвестном дополнении к известному всем заземлению - об уравнивании потенциалов. Оно есть в каждом многоквартирном доме, но далеко не в каждой квартире и не в каждом частном жилье - а жаль!
Уравнивание потенциалов - когда 220 Вольт не бьётся током
Удар током или протекание электричества через тело человека может появиться при одном условии - если имеется две точки электропроводки разного потенциала, подключенные к телу. Если вы дотронетесь до фазы 220 Вольт, но при этом не будете стоять на земле, либо встанете на резиновый коврик, то ничего не почувствуете.
То же случится, если вдруг пол, на котором мы стоим, окажется подключен, через сетку в бетонной стяжке, к напряжению сети. 220 Вольт на проводе, 220 Вольт на полу: разницы потенциалов нет и опасности тоже. Так и устроено уравнивание потенциалов.
Основная СУП и дополнительная СУП - в чём различие?
Многоэтажный дом, который снабжается электричеством через подземный кабель, обязательно имеет уравнивание потенциалов в подвале: с шиной заземления соединены трубы с газом, водой, а также фундамент и стены здания. Так здание оказывается в единой "капсуле защиты". Это называется "основная система уравнивания потенциалов" (ПУЭ 7 1.7.82) или коротко "СУП".
Однако, в ванных комнатах квартир, где бывает высокая влажность, основной СУП недостаточно: опасным может оказаться даже небольшой потенциал, возникающий, например при утечке на трубы воды. Для гарантированной защиты в таких местах сооружают дополнительную СУП (ПУЭ 7 1.7.83). Она повторяет основную, но в миниатюре: в специальной коробке соединяются трубы воды, чаша ванной, металлические корпуса электроприборов и, при соединении смесителей стальными трубами - и смесители. Что называется, защита для настоящих параноиков. Однако, много безопасности не бывает.
Важное уточнение - о старых домах
В старых домах, например хрущёвках, заземления как такового нет: трубы и прочие железяки в подвале соединены с нулевым проводом - как и корпуса щитков на каждом этаже. Эта система ненадёжна и подключать к ней СУП ванной не стоит - вы рискуете получить ванную и трубы бьющиеся током.
В таких зданиях лучшая защита это УЗО, подключенное к проводам всех розеток, с током утечки не больше 30 мА.
Резюме
Итак, что делает система уравнивания потенциалов (СУП)? Это:
- соединение всех железок, труб и бетонных конструкций с заземлением;
- выравнивание всех напряжений, которые попадут на проводящие детали для того, чтобы они "не бились";
- защита в санузлах многоэтажек на случай халатности соседей сверху, "заземляющихся" на трубу воды.
Позаботьтесь о своей защите и не ставьте СУП, если у вас старый дом - до полной реконструкции его электрики.
Заземление
В предыдущей публикации я обещал рассказать про заземление. Итак, сегодня пойдёт речь о том что такое заземление, зачем оно нужно, и какие его виды существуют. Рассматриваются только сети с напряжением до 1000В.
Что такое заземление?
Заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Заземляющее устройство - это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлитель - это проводящая часть или совокупность соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
Зачем нужно заземление?
В первую очередь заземление используется для защиты человека от поражения электрическим током. В данном случае, при утечке тока с фазного проводника на корпус заземлённого электроприбора, ток начинает течь по цепи фаза-заземление, что в свою очередь может привести к следующим событиям:
1. Срабатывание автоматического выключателя;
2. Срабатывание устройства защитного отключения, если таковое используется;
3. Снижение напряжения прикосновения
Существует 2 варианта срабатывания автоматического выключателя:
1. Срабатывание электромагнитного расцепителя;
2. Срабатывание теплового расцепителя.
Известно, что электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от токов короткого замыкания. Но здесь не всё так просто, ведь ток короткого замыкания так-же имеет конечную величину. А в автоматических выключателях током короткого замыкания является ток, в 3 и более раз превосходит номинальный ток автоматического выключателя.
Из этого следует, что для срабатывания электромагнитного расцепителя заземление должно обладать следующими характеристиками:
1. Минимальное сопротивление заземляющих проводников. Следовательно провод заземления должен иметь большую площадь поперечного сечения и минимальную длину, а также минимальное удельное сопротивление.
2. Минимум соединений
3. Минимальное сопротивление заземляющего устройства
Всё это обусловлено одной простой истиной: чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток короткого замыкания в этой цепи.
Если ток, протекающий по цепи будет меньше уставки срабатывания электромагнитного расцепителя произойдёт срабатывание теплового расцепителя, но здесь следует иметь ввиду тот факт, что тепловой расцепитель может в течении длительного времени выдерживать токи в 1,3 раза превышающие номинальный ток автоматического выключателя.
Совокупность этих факторов влияет на выбор номинального тока автоматического выключателя.
Срабатывание устройства защитного отключения (УЗО) происходит в следствии возникновения утечки тока на проводник, не проходящий через УЗО.
Снижение напряжения прикосновения происходит за счёт утечки тока на землю, при этом значение напряжения прикосновения зависит от сопротивления цепи и тока утечки, протекающего в этой цепи. Это также обуславливает требования к заземлению, указанные выше.
Виды заземления (системы заземления)
Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C , TN-S , TN-C-S , TT , IT .
Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:
- система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
- система TN-С — система TN , в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всём её протяжении;
- система TN-S — система TN , в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всём её протяжении;
- система TN-C-S — система TN , в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то её части, начиная от источника питания;
- система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;
- система ТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземлённой нейтрали источника.
Первая буква — состояние нейтрали источника питания относительно земли
- Т — заземлённая нейтраль (лат. terra );
- I — изолированная нейтраль (англ. isolation ).
Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли
- Т — открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
- N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника питания.
Последующие (после N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников
- S — нулевой рабочий ( N ) и нулевой защитный (PE) проводники разделены (англ. separated );
- С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) (англ. combined );
- N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник; (англ. neutral )
- PE — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов)(англ. Protective Earth )
- PEN — совмещённый нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ. Protective Earth and Neutral ).
Наибольшее распространение в России имеет система TN-C-S.
А вот тут то и кроется ещё одна функция заземления - снижение влияния перекоса фаз. Но как?
Дело в том, что в системах TN, TN-C, TN-S и TN-C-S нейтраль источника питания, то есть ноль, имеет непосредственное соединение с землёй. А земля, как известно, имеет нулевой потенциал. Отсюда следует, что при появлении напряжения на нулевом проводнике, что как раз происходит при перекосе фаз, в цепи заземления возникнет ток, а напряжение на нулевом проводнике, измеренное относительно земли, будет прямо пропорционально сопротивлению заземления.
Система TN-C-S
В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токопроводящих частей с землёй и наглухо заземлённую нейтраль. Для обеспечения связи на участке трансформаторная подстанция — ввод в здание применяется совмещённый нулевой рабочий (N) и защитный проводник (PE), принимающий обозначение PEN. При вводе в здание он (PEN) разделяется на отдельный нулевой (N) и защитный проводник (PE).
- 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.
- Достоинства: более простое устройство молниезащиты (невозможно появление пика напряжения между PE и N ), возможность защиты от КЗ фазы на корпус прибора с помощью обыкновенных «автоматов».
- Недостатки: крайне слабая защищённость от «отгорания нуля», то есть разрушения PEN по пути от КТП к точке разделения. В этом случае на шине PE со стороны потребителя появляется фазное напряжение, которое не может быть отключено никакой автоматикой ( PE не подлежит отключению). Если внутри здания защитой от этого служит система уравнивания потенциалов (СУП) (под напряжением оказывается всё металлическое, и нет риска поражения током при прикосновении к 2 разным предметам), то на открытом воздухе никакой защиты от этого не существует вовсе.
В соответствии с ПУЭ является основной и рекомендуемой системой, но при этом ПУЭ требуют соблюдения ряда мер по недопущению разрушения PEN — механическую защиту PEN , а также повторных заземлений PEN воздушной линии по столбам через какое-то расстояние (не более 200 метров для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 метров для районов с числом грозовых часов в году более 40).
В случае, когда эти меры соблюсти невозможно, ПУЭ рекомендуют TT . Также ТТ рекомендуется для всех установок под открытым небом (сараи, веранды и т. д.)
В городских зданиях шиной PEN обычно является толстая металлическая рама, вертикально идущая через всё здание. Её практически невозможно разрушить, потому в городских зданиях применяется TN-C-S .
В сельской же местности в России на практике существует огромное количество воздушных линий без механической защиты PEN и повторных заземлений. Потому в сельской местности более популярна система TT .
В позднесоветской городской застройке как правило применялась TN-C-S с точкой деления на основе электрощита ( PEN ) рядом со счетчиком, при этом PE проводилась только для электроплиты.
В современной российской застройке применяется и «пятипроводка» с точкой деления в подвале, в стояках проходят уже независимые N и PE .
Разделение PEN на РЕ и N проводники, повторное заземление в системе TN-C-S
И При разделении PEN-проводника следует руководствоваться следующими правилами: 1. Необходимо обеспечить неразрывность РЕ-проводника 2, PEN-проводник необходимо соединять либо с зажимом заземляющего устройства, либо с шиной РЕ (п. 1.7.135 ПУЭ) 2. Не допускается подключение PEN-проводника к каким либо коммутационным устройствам.
В соответствии с пунктом 1.7.119 ПУЭ внутри вводного устройства в качестве главной заземляющей шины следует использовать шину PE.
Проектируем электрику вместе
Защитное заземление
Защитное действие заземления основано на двух принципах:
1. Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим объектом и другими проводящими объектами, имеющими естественное заземление.
2. Отвод тока утечки в случае неисправности электрооборудования.
Защитное заземление служит исключительно для защиты людей от поражения электрическим током. Его можно не применять только для оборудования с напряжением питания до 42 В переменного или 110 В постоянного тока, за исключением взрывоопасных зон. Во взрывоопасных помещениях и устройствах защитному заземлению подлежат электрооборудование при всех применяемых напряжениях.
Наиболее эффективно заземление в комплексе с использованием системы уравнивания потенциалов и устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин, а неисправный участок сети будет автоматически отключен в течение очень короткого промежутка времени.
Территориально сближенные заземляющие устройства
Наличие защитного заземления часто приводит к увеличению уровня помех в системах автоматического управления, однако защитное заземление является необходимым, а защитная и сигнальная земля должны выполняться в соответствии с ПУЭ (п. 1.7.55).
ПУЭ п.1.7.55. Для заземления в электроустановках разных назначений и напряжений, территориально сближенных, следует, как правило, применять одно общее заземляющее устройство. Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или разных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок: защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты электрооборудования от перенапряжения и т. д. в течение всего периода эксплуатации. В первую очередь должны быть соблюдены требования, предъявляемые к защитному заземлению. Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими. При выполнении отдельного (независимого) заземлителя для рабочего заземления по условиям работы информационного или другого чувствительного к воздействию помех оборудования должны быть приняты специальные меры защиты от поражения электрическим током, исключающие одновременное прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции. Для объединения заземляющих устройств разных электроустановок в одно общее заземляющее устройство могут быть использованы естественные и искусственные заземляющие проводники. Их число должно быть не менее двух.Если мы рассмотрим заземлитель, на который замыкаются токи утечки, то растекание токов идет в радиальном направлении от заземлителя.
Пространство вокруг заземлителя, где обнаруживается ток растекания, называется зоной растекания.
Внутри зоны растекания тока (пространство вокруг заземлителя с радиусом 20 м) между двумя любыми точками на поверхности земли всегда имеется разность потенциалов.
За пределами этой зоны электрический потенциал, обусловленный токами растекания в слоях земли уже практически не обнаруживается и может быть условно принят равным нулю.
К территориально сближенным относятся заземляющие устройства, которые расположены на таком расстоянии друг от друга, что между ними отсутствует зона нулевого потенциала, т. е. на расстоянии < 20 м.
Это означает, что заземлители защитного и функционального заземления должны быть соединены между собой на шине системы уравнивания потенциалов (СУП) с целью защиты персонала, поскольку эти два вопроса нельзя рассматривать изолированно один от другого, не нарушая стандартов безопасности труда.
ГОСТ Р 50571-4-44- 2011 (МЭК 60364-4-44) также содержит требование о том, что все заземлители, относящиеся к зданию, т.е. территориально сближенные заземлители защитного заземления, функционального заземления и молниезащиты, должны быть, как правило, соединены между собой.
Соединение должно быть выполнено в одной точке. Такой точкой должна быть главная заземляющая шина (ГЗШ) или шина системы уравнивания потенциалов (СУП).
Расставляем приоритеты
При проектировании заземляющих устройств , проектировщики должны руководствоваться требованиями ПУЭ, а также другими нормативными документами и инструкциями, относящимися к устройству защитного, функционального заземления и заземления молниезащиты. Судя по дискуссиям в интернете, есть недопонимание приоритетов, люди ссылаются на якобы противоречивые требования к устройству заземлений в разных нормативных документах.
Всегда существует возможность возникновения разности потенциалов между раздельными системами заземления, если эти системы заземления являются территориально сближенными, т. е. находятся в пределах зоны ненулевого потенциала. Опасная разность потенциалов может возникнуть, например, при коротком замыкании на корпус электрооборудования в сети TN-S (до срабатывания системы защиты), при срабатывании молниезащиты (шаговое напряжение), при воздействии внешних электромагнитных полей и др.
Этим и объясняется требование к объединению территориально сближенных заземлителей разных назначений в одно общее заземляющее устройство. При соединении заземлителей на ГЗШ или шине СУП, потенциалы различных заземляющих устройств уравниваются, и жизни людей уже ничто не угрожает.
О заземляющих устройствах молниезащиты
В первую очередь это требование означает, что защитное заземление объекта из одного или нескольких территориально сближенных зданий и сооружений, должно быть общим для этих зданий. То же самое и по молниезащите. Общая система молниезащиты на весь объект.
РД 34. п. 2.11. Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений II категории с неметаллической кровлей должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами. п. 2.14. При установке отдельно стоящих молниеотводов расстояние от них по воздуху и в земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется. СО 153 п. 3.2.3.1. Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.Если эти заземлители должны быть раздельными по технологическим причинам, они также должны быть объединены в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов. При этом присоединение заземлителя молниезащиты к основной системе уравнивания потенциалов должно выполняться заземляющими проводниками непосредственно от заземлителя молниезащиты.
Читайте также: