Электричество – лучший друг и злейший враг человека. Безусловно, сейчас представить без него жизнь практически невозможно. К сожалению, не обошлось и без плохих моментов, таких как поражение электрическим током. Вас может ударить током, если вы коснетесь не только оголенной токоведущей части, но и безобидного с виду корпуса электроприбора. В этой статье мы постараемся объяснить простым языком, что такое заземление и для чего оно предназначено. Кроме того мы рассмотрим, что такое дифавтомат и УЗО и для чего их используют.
Определение понятия
Если сказать кратко и простыми словами, то:
Заземление – это устройство, которое защищает человека от поражения электрическим током, если всё электрооборудование соединено с землей. В аварийной ситуации опасное напряжение «стекает» на землю.
Защита – основное назначение заземления. Оно заключается в подключении дополнительного, третьего заземляющего проводника в проводку, который соединен с таким устройством, как заземлитель. Он, в свою очередь, имеет хороший контакт с землей.
Заземление бывает рабочим и защитным по назначению. Рабочее нужно для нормального функционирования электроустановки, защитное нужно для обеспечения электробезопасности (предотвращения поражения электрическим током).
Обычно заземление (заземлитель) выглядит как три электрических прута вбитых в землю, на одинаковом расстоянии друг от друга, расположенных в углах равностороннего треугольника. Эти пруты соединены между собой металлической полосой. Вы могли видеть такие пруты около домов и сооружений.
Также вы могли заметить, что на стенах многих зданий внутри или снаружи закреплены металлические полосы, иногда выкрашенные желтыми и зелеными чередующимися полосами – это , она тоже соединена с заземлителем. Заземляющая шина нужна для того, чтобы не тянуть от каждой электроустановки заземляющий провод.
Третий проводник обычно соединяется с корпусом электрических приборов, обеспечивая защиту от появления на нем опасного напряжения. В кабелях он обычно имеет меньшее сечение, чем соседние «рабочие» жилы и другой цвет изоляции – желто-зеленый.
Требования к заземлению
Требования к защитному заземляющему контуру заключаются в следующем:
- Заземлены должны быть все электроустановки, в том числе металлические дверцы электрошкафов и щитов.
- Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом в электроустановках с заземляющей нейтралью.
- Необходимо использовать .
Мы разобрались что такое заземление, теперь поговорим о том для чего оно нужно.
Почему человека бьёт током
Рассмотрим две типовых ситуации, когда вас бьет током:
- Стиральная машинка исправно выполняла свою работы, а когда вы захотели её отключить – почувствовали, что её корпус «щипает» вас. Или еще хуже, когда вы к ней прикоснулись – вас серьезно «дёрнуло».
- Вы решили принять ванну, включили воду, взявшись за кран, вы почувствовали такое же действие электричества – пощипывание или сильный удар.
И та и другая ситуация решается подключением заземления к корпусам приборов и всех металлических частей в ванной комнате и установкой УЗО или дифференциального автомата на вводе электроэнергии в дом или на группу потребителей.
Как работает заземление
Для начала разберемся, почему на корпусе стиральной машинки или другого электрооборудования появилось опасное напряжение. Всё достаточно просто – изоляция проводников по какой-то причине испортилась или повредилась и поврежденный участок касается металлического корпуса какой-то из деталей оборудования.
Если у вас нет заземления или корпус поврежденного устройства для электрической цепи ничего собой не представляет, пока вы его не коснетесь, конечно. Вы подходите к прибору, стоите на полу, пол имеет хоть и слабый, но какой-то контакт с землей. При прикосновении к корпусу ток начинает протекать через вас в землю. Для протекания тока нужна разность потенциалов, а потенциал фазного провода всегда больше потенциала земли. Получается, что вы замыкаете фазный провод на землю своим телом.
Для человека опасны даже такие маленькие значения как 50 мА – такой ток может привести к фибрилляции желудочков сердца и смерти.
Так вот принцип работы заземления заключается в следующем: к заземлителю подключаются корпуса всех электроприборов, дополнительно устанавливается УЗО. В случае возникновения опасного напряжения на корпусе заземление всегда притягивает опасный потенциал к безопасному потенциалу земли и напряжение «стекает» на заземление.
Для чего применяются УЗО и дифавтоматы
Простое заземление устройств – это хорошо, но еще лучше обеспечить дополнительную защиту. Для этого придумали (УЗО) и .
Дифавтомат – это устройство, которое в своём корпусе объединяет УЗО и обычный автоматический выключатель, так вы сэкономите место в электрощите.
УЗО – реагирует только на . Принцип его работы такой: оно сравнивает количество тока через фазный и через нулевой провод, если часть тока утекла на землю, то оно моментально реагирует, отключая цепь. Их отличают по чувствительности от 10 до 500 мА. Чем чувствительнее УЗО, тем чаще оно будет срабатывать, даже при незначительных утечках, но не стоит устанавливать слишком грубое УЗО для дома.
Принцип работы защищенной цепи простым языком:
Когда на корпус заземленного электрооборудования попадает фаза, между фазным проводом и корпусом начинает протекать ток. Тогда УЗО замечает, что по фазному проводу прошел ток, часть тока куда-то делать и по нулевому проводу вернулся меньший ток, после чего эта цепь обестачивается. Так вы защищены от удара током.
Если установить УЗО в двухпроводной электроцепи без заземляющего проводника и где-то появится возможность утечки тока, оно сработает только после того как вы коснетесь этого места и ток утечет на землю через вас. В таком случае вы тоже будете в безопасности.
Это и все, что мы хотели рассказать касаемо данного вопроса. Теперь вы знаете, что такое заземление, когда и как оно устанавливается и для чего служит. Надеемся, информация была изложена для вас понятно и доступно!
Нравится(0 ) Не нравится(0 )
Заземление – устройство, предохраняющее человека от поражения электрическим током. Благодаря использованию различных заземляющих приспособлений удается избежать жертв на производстве и в быту. Собственно в этом его основное предназначение. Но чтобы правильно воспользоваться заземлением необходимо для начала понять, что это такое и как оно работает.
Что такое заземление?
Итак, что из себя представляет заземление? Конструктивно это чаще всего обычный кусок провода, который одним концом соединён с корпусом электрического аппарата, а другим концом с землей, откуда собственно и название. Заземление также может присутствовать в вилке современного электроинструмента, там его роль такая же – при повреждении инструмента заземление предохраняет человека от удара электрическим током.
Существует множество различных систем заземления таких как TN-C, TN-S, TN-C-S и другие, собственно, обычному человеку, не имеющего электротехнического образования вовсе не обязательно вникать в данные вещи настолько глубоко, поэтому мы движемся дальше.
Как работает заземление
Суть заземления проста – служить проводником. Допустим, случилась аварийная ситуация – сломалась стиральная машина. При этом замкнуло обмотку электродвигателя (или что-нибудь еще) и корпус машинки оказался под напряжением. Человек ничего не подозревая может коснуться корпуса, после чего его ударит током. Для того чтобы этого не произошло, стиральную машину заземляют. Тогда если человек коснётся корпуса, то ток пройдет не через него, а через заземление. А произойдёт так потому, что кожа человека имеет сопротивление порядка нескольких кило Ом, а сопротивление заземляющего проводника не более 5-10 Ом, что в тысячу раз меньше чем сопротивление кожи человека. Выходит, что току в тысячу раз проще пройти по проводу и уйти землю, чем пройти через человека.
В чем разница между заземлением и занулением
Если говорить простым языком, то зануление это соединение корпуса приемника электроэнергии с нулем. Ноль – это провод, имеющий нулевой потенциал и идущий из трансформатора. Зануление работает так: если на корпус приемника попадает провод под напряжением, то он через корпус замыкается на ноль, что вызывает короткое замыкание. Защита автоматически срабатывает и отключает питание.
Зануление это прием который используется только на производстве и по своим защитным свойствам гораздо хуже заземления. К сожалению, во многих старых домах не существует возможности защитить проводку квартиры с помощью заземления и прибегают занулению, что крайне не безопасно.
Вот мы вкратце и ответили на вопрос “зачем нужно заземление?”. Надеемся материал оказался вам полезен! Удачи!
До недавних пор устройство защитного заземления касалось только электрических сетей промышленных предприятий и других объектов повышенной мощности. Однако, современный технический прогресс вызвал резкий рост всевозможных приборов и оборудования, используемых в быту. В связи с этим, в домашних условиях все чаще стали использоваться трехфазные сети, существенно возросла нагрузка на кабели, проводники и на свет, поэтому перед многими хозяевами уже не возникает вопрос, для чего нужно заземление и стоит ли его устанавливать.
Существует высокая степень риска выхода из строя бытовой и компьютерной техники при ее эксплуатации без заземляющих устройств. Во многих жилых домах до сих пор используется проводка старого образца, где нет какой-либо защиты. Для обеспечения нормальной работы домашней электроники в этих условиях, владельцы квартир и частных домов нередко вынуждены самостоятельно делать заземление в частном доме или квартире.
Зачем нужен контур заземления
Современные квартиры и частные дома заполнены большим количеством мощного электрооборудования. В повседневной жизни хозяева все чаще пользуются водонагревательными бойлерами, стиральными машинами-автоматами, микроволновками, электроплитами, и т.д. Сюда же входит и . Провода и кабели пропускают через себя токи с высокими значениями силы и напряжения. Изоляция, нарушенная в любом из них, легко становится причиной поражения электрическим током и других серьезных негативных последствий.
Во избежание подобных случаев нужно заземление в доме, в том числе на освещение и на выключатель.
Суть данных систем заключается в преднамеренном соединении с землей при помощи проводников всех частей и конструкций оборудования, не проводящих электрический ток. Если сеть функционирует нормально, то подача к ним напряжения не производится. Поступление тока на эти участки происходит лишь тогда, когда нет герметичности изоляции и образуется прямой контакт с токоведущими частями.
В таких случаях в действие вступают физические законы, когда ток начинает течь на участок с меньшим сопротивлением. Подобная ситуация как раз и возникает при нарушениях изоляции токоведущих конструкций, кабелей и проводов. Это приводит к так называемому пробою на корпус, при котором кабель пропускает ток на металлическую деталь с очень низким сопротивлением. В случае соприкосновения с такими частями, если есть напряжение, человек попадает под удар электрического тока.
Следовательно, основное назначение заземления заключается в предотвращении подобных ситуаций. Человеческое тело обладает низким сопротивлением, а сопротивление земли вообще нулевое. Поэтому при выборе человека или земли ток выберет землю и начнет течь в ее направлении.
Однако, между человеком и землей находится заземляющее устройство, изготовленное из материалов, не обладающих нулевым сопротивлением. В этих системах оно должно быть минимальным, тогда электрические токи, проходящие через человека, будут иметь допустимые параметры, а все излишки уйдут через .
Как работает заземление
Для того чтобы сделать эксплуатацию бытового и промышленного оборудования максимально безопасной, их металлические конструкции необходимо соединить с землей. Данный способ позволяет с высокой эффективностью предотвращать поражения электротоком при аварийных ситуациях. В таких случаях даже при самых качественных защитных автоматах нет быстрого обесточивания сети. Система заземления образует цепь с минимальным сопротивлением, компенсируя негативное воздействие тока на человеческий организм.
Следует точно знать, на чем основано заземление. Наиболее наглядным считается пример, когда поражение током может наступить при касании токоведущих частей. В каком-либо устройстве из-за некачественного контакта происходит разрушение изоляции проводника, находящегося под напряжением. В случае контакта этого провода с металлической деталью прибора, ток начнет поступать на его корпус.
Особенностью электричества является невидимое и неслышимое действие, не позволяющее своевременно распознать опасное состояние. То есть человек, совершенно не догадываясь об опасности, касается устройства и попадает под удар электротока.
Заземление помогает успешно избежать негативных последствий. Ток в аварийной ситуации просто течет в землю, а устройства защитного отключения срабатывают и отключают сеть. Если же защита по каким-то причинам не сработала, человек все равно окажется защищенным, поскольку его сопротивление существенно выше, чем у контура. Как уже отмечалось, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления и не причинит особого вреда. Сечение провода заземления можно подобрать по таблице.
Конструктивные особенности контура заземления
В однофазных и трехфазных электрических сетях схемы контура заземления практически не различаются между собой. В землю закапывается несколько электродов, после чего все сооружение соединяется между собой, какое и становится заземляющим контуром. Сама сборка выполняется в виде треугольника или квадрата.
Иногда электроды можно ставить последовательно, образуя конфигурацию незамкнутого контура. Каждый из вариантов выбирается в зависимости от конкретных условий. Соединения выполняются сваркой или с помощью болтов, а затем через специальный кабель готовая система подключается к распределительному щиту.
Почему не допускается произвольное расположение контура? Правильная установка требует соблюдения определенных правил и технических норм. Например, минимальное расстояние от здания составляет 1-2 метра, а максимальное - не более 10 метров.
Следует учитывать и глубину, на которой должны залегать электроды. В первую очередь учитываются особенности грунтов, наличие или отсутствие грунтовых вод, и расстояние их от контура. Закладка элементов осуществляется за уровнем промерзания земли. Такая конструкция позволяет создать эффективное заземление ванны в квартире.
Материалом для электродов чаще всего служат стержни, изготовленные из черного металла. Прежде всего, это различные виды металлопроката - уголки, трубы, гладкая арматура, двутавр и т.д. Сложная конфигурация проката не влияет на функциональность всей схемы, выбор следует делать исходя из удобства забивания в землю тех или иных конструкций. Чаще всего используются стальные уголки.
Следует учитывать, что площадь сечения любого проката должна быть не ниже 1,5 см 2 . Общая схема и количество стержней устанавливаются опытным путем или рассчитываются по специальной методике.
Для чего нужно повторное заземление
Используя заземление, изготовленное по схемам, не стоит исключать вероятность появления напряжения, опасного для здоровья и жизни людей. Оно возникает в результате обрыва заземленных проводов и кабелей, расположенных в электроприборах. В таких случаях дополнительную безопасность обеспечивает повторное заземление, установленное по диспетчерскому сигналу.
Его основная функция заключается в снижении напряжения, появляющегося во время касания токопроводящих частей приборов. В результате, при наличии замыкания снижается вероятность получения электротравмы на заземляемом участке.
Работа повторного заземления происходит следующим образом. Когда на корпусе отдельного устройства происходит , часть электрического тока будет уходить в землю. Наступает снижение разности потенциалов между землей и корпусом, и человек оказывается защищенным от поражения током. При использовании заземления по схеме TN-C, устройство повторного заземления затрагивает нулевой провод. В этом случае проводник связывается с землей через установленные интервалы и используется совместно с основным заземляющим контуром.
Если же используется , то повторное заземление затрагивает проводник PEN, в точке его ввода в здание. В таком варианте защитные функции будут осуществляться с помощью заземленного проводника РЕ. Точно такие же действия выполняются на вводах в электроустановках, напряжение которое не превышает 1 кВ, повышая тем самым безопасность для обслуживающего персонала.
Повторное заземление, установленное или бани, вне зависимости от конструкции, не пропускают в домашнюю сеть наведенные токи, в том числе и СВЧ, которые могут попасть сюда посредством внешних коммуникаций. Таким образом обеспечивается дополнительная защита электронной бытовой техники и оборудования. Данная мера способствует снижению потенциала на корпусе приборов в случае обрыва нулевого проводника.
Устройства повторного заземления дадут максимальный эффект и повысят уровень безопасности, если в цепях электроустановок они будут установлены вместе с автоматическими выключателями и предохранителями. Технические характеристики этих устройств должны соответствовать параметрам данной сети. Очень многое зависит от материала и сечения нулевого и заземляющего проводников. Нулевой провод располагается непрерывно на всем протяжении от каждого устройства до нейтрали индивидуального источника питания. Соединения на участке выполняются сваркой, а с помощью болтов или сварки.
Преимущества модульных систем
Устройство заземляющего контура в том числе и для бани, требует проведения сварочных и других строительных работ. Кроме того, нужно выполнить все расчеты, определиться с размерами конструкции и параметрами сети и надежно соединить все элементы системы в единое целое. Подобный комплекс мероприятий под силу далеко не каждому домашнему специалисту, поэтому для облегчения монтажа можно воспользоваться модульными системами.
Стандартный набор укомплектован стальными стержнями-заземлителями, на которые нанесено медное покрытие. Максимальная длина составляет 1,5 м, а диаметр - 14 мм. Каждый конец заземлительного стержня имеет резьбу, также покрытую слоем меди. С помощью муфты, накручиваемой на концы, стержни могут соединяться друг с другом в единое целое. Конец нижнего стержня дополняется муфтой-наконечником в виде конуса, облегчающей забивание.
Под разные грунты существует несколько типов таких наконечников. Кроме основных компонентов, в комплекте есть зажимы, для соединения с заземляющими стержнями и полосами. В качестве антикоррозийной защиты используется специальная паста, которая наносится на все узлы и детали.
Данные системы позволяют достаточно легко собрать схему заземления своими руками. Особенно она актуальна для частных объектов, особенно в деревянном доме. Правильно выполненный монтаж гарантирует эффективную и безопасную работу любой готовой схемы, надежную защиту электрооборудования и помещений бани.
Зачем нужно заземление в розетке
Во всех современных домах и в помещении бани устанавливаются устройства защитного отключения - УЗО, способные быстро обесточить квартиру при возникновении утечек тока. Кроме того, новые квартиры оборудуются специальными розетками с контактами, куда подключается защитное заземление.
Необходимость таких розеток вызвано следующими причинами и техническими требованиями:
- Заземление обеспечивает безопасность всех проживающих в квартире. При наличии аварии ток пойдет не по человеческому телу, а стечет на провод заземления. Одновременно в щитке сработает УЗО и обесточит квартиру.
- Специальные розетки требуются для заземления и подключения мощных приборов и оборудования - стиральных машин, водонагревателей, микроволновых печей, электроплит и другого аналогичного электрооборудования, к которым относится и теплый пол.
Розетки с функцией заземления в частном доме и квартире оборудуются тремя контактами. Два из них являются обычными фазой и нулем, а третий служит для подключения заземляющего провода. Он подводится к электрощиту и подключается к специальной клемме. Такая же схема и на удлинителе. Розетки с заземляющим контактом могут подключаться только в электрических сетях с трехжильной электропроводкой и тогда можно делать заземление в квартире. В обычных сетях их использование теряет всякий смысл, поскольку функция защиты, например, бани в этом случае выполняться не будет.
Нужно ли заземление на даче
Зачем нужно делать заземление в частном доме? Установку заземления на даче стоит выполнить, если данный объект электрифицирован. В дачных массивах централизованно устанавливаются простые и недорогие приспособления, не только защищающие от поражения током, но и предупреждающие возникновение пожара. Кроме того, нужно делать заземление на даче индивидуально. Это особенно актуально во время грозы, когда удар молнии может поразить человека и вывести из строя дорогостоящие электрические приборы.
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.)
Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
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».
