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
Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Цель защитного заземления — снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.
Применяется также заземление электрооборудования, зданий и сооружений для защиты от действия атмосферного электричества.
Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.
Заземляющее устройство
Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Различают естественные и искусственные заземлители.
Для заземляющих устройств в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители:
- водопроводные трубы, проложенные в земле;
- металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие
- надежное соединение с землей;
- металлические оболочки кабелей (кроме алюминиевых);
- обсадные трубы артезианских скважин.
Запрещается в качестве заземлителей использовать трубопроводы с горючими жидкостями и газами, трубы теплотрасс.
Естественные заземлители должны иметь присоединение к заземляющей сети не менее чем в двух разных местах.
В качестве искусственных заземлителей применяют:
- стальные трубы диаметром 3-5 см, толщиной стенок 3,5 мм,
- длиной 2-3 м;
- полосовую сталь толщиной не менее 4 мм;
- угловую сталь толщиной не менее 4 мм;
- прутковую сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.
Для искусственных заземлителей в агрессивных почвах (щелочных, кислых и др.), где они подвергаются усиленной коррозии, применяют медь, омедненный или оцинкованный металл.
В качестве искусственных заземлителей нельзя применять алюминиевые оболочки кабелей, а также голые алюминиевые проводники, так как в почве они окисляются, а окись алюминия — это изолятор.
Каждый отдельный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем , или электродом. Если заземли- тель состоит из нескольких электродов, соединенных между собой параллельно, он называется групповым заземлителем.
Для погружения в землю вертикальных электродов предварительно роют траншею глубиной 0,7-0,8 м, после чего забивают трубы или уголки с помощью механизмов. Стальные стержни диаметром 10-12 мм заглубляют в землю с помощью специального приспособления, а более длинные — с помощью вибратора. Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой методом сварки.
Устройство защитного заземления может быть осуществлено двумя способами: контурным расположением заземляющих проводников и выносным.
При контурном размещении заземлителей обеспечивается выравнивание потенциалов при однофазном замыкании на землю. Кроме того, благодаря взаимному влиянию заземлителей уменьшается напряжение прикосновения и напряжение шага в защищаемой зоне. Выносные заземления этими свойствами не обладают. Зато при выносном способе размещения есть выбор места для заглубления заземлителей.
В помещениях заземляющие проводники следует располагать таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и надежно защищены от механических повреждений. На полу помещений заземляющие проводники укладывают в специальные канавки. В помещениях, где возможно выделение едких паров и газов, а также с повышенной влажностью заземляющие проводники прокладывают вдоль стен на скобах в 10 мм от стены.
Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.
Сопротивление заземляющего устройства представляет собой сумму сопротивлений заземлителя относительно земли и заземляющих проводников.
Сопротивление заземлителя относительно земли есть отношение напряжения на заземлителе к току, проходящему через заземлитель в землю.
Величина сопротивления заземлителя зависит от удельного сопротивления грунта, в котором заземлитель находится; типа размеров и расположения элементов, из которых заземлитель выполнен; количества и взаимного расположения электродов.
Величина сопротивления заземлителей может изменяться в несколько раз в зависимости от времени года. Наибольшее сопротивление заземлители имеют зимой при промерзании грунта и в засушливое время.
Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.
Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.
В установках свыше 1000 В допускается сопротивление заземления R 3 <= 125/I 3 Ом, но не более 4 Ом или 10 Ом.
В установках свыше 1000 В с большими токами замыкания на землю сопротивление заземляющего устройства не должно быть более 0,5 Ом для обеспечения автоматического отключения участка сети в случае аварии.
Зануление и защитное отключение
Зануление — это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.
Зануление применяется в сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью. В случае пробоя фазы на металлический корпус электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым — автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от токов коротких замыканий; магнитные пускатели со встроенной тепловой зашитой; контакторы с тепловым реле и другие приборы.
При пробое фазы на корпус ток идет по пути «корпус — нулевой провод — обмотки трансформатора — фазный провод — предохранители». Ввиду того что сопротивление при коротком замыкании мало, сила тока достигает больших величин и предохранители срабатывают.
Назначение нулевого провода в электрической сети — обеспечить необходимую для отключения электроустановки величину тока короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.
Нулевой провод должен быть проложен так, чтобы исключить возможность обрыва; в нулевом проводе запрещается ставить предохранители, выключатели и другие приборы, способные нарушить его целостность. Проводимость нулевого провода должна составлять не менее 50% проводимости фазного провода. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий и др.
Контроль зануления электрооборудования производится при его приемке в эксплуатацию, а также периодически в процессе эксплуатации. Один раз в пять лет должно производиться измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» для наиболее удаленных, а также наиболее мощных электроприемников, но не менее 10% их общего количества.
Защитное отключение является частным случаем защитного зануления. В отличие от зануления, защитное отключение может применяться в любых сетях независимо от принятого режима нейтрали, величины напряжения и наличия в них нулевого провода.
Защитное отключение — это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током (при замыкании на землю, снижении сопротивления изоляции, неисправности заземления или зануления). Защитное отключение применяется в том случае, когда трудно выполнить заземление или зануление, а также в дополнение к ним в некоторых случаях.
В зависимости оттого, что является входной величиной, на изменение которой реагирует защитное отключение, выделяют следующие схемы защитного отключения: на напряжение корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; на напряжение или ток нулевой последовательности; на напряжение фазы относительно земли; на постоянный и переменный оперативные токи; комбинированные.
Защитное отключение осуществляется при помощи автоматических выключателей, снабженных специальным реле защитного отключения. Время срабатывания защитного отключения — не более 0,2 с.
Подавляющее большинство домашних электроприборов питается от общей домовой сети 220 Вольт, а значит, потенциально опасна для здоровья человека. Чтобы исключить или максимально снизить вероятность получения электротравм, применяется заземление в частном доме – схема, отводящая в землю ток, который может возникнуть на корпусах электроприборов вследствие неисправности электропроводки.
Среди различных возможностей сделать жилье безопасным, особое место занимает заземление в частном доме: схема электросети любого современного дома не будет утверждена, если в ней не будет предусмотрено подключения к заземляющему контуру.
Схема устройства заземления частного дома
Существует несколько вариантов и схем заземления частного дома, плюс четкие требования ПУЭ (правила устройства электроустановок) – все это надо знать и понимать, чтобы электричество в доме было безопасным.
Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия
Заземление в частном доме считается важной частью системы электроснабжения. Его монтируют с такими целями:
Защита обитателей дома от поражения электротоком (при касании прибора с нарушенной изоляцией электропроводки);
Корректная работа современных электрических устройств;
Безопасная эксплуатация газового оборудования;
Эффективная работа молниезащиты.
Принцип действия системы основан на элементарных законах физики, которые говорят, что электрический ток всегда движется в сторону наименьшего сопротивления.
При повреждении изоляции прибора ток выходит (замыкается) на корпус. Такая ситуация чревата сбоями в функционировании и поломкой, не говоря об опасности для человека получить чувствительный разряд, случайно дотронувшись рукой до поверхности.
Видео описание
Ёмко и наглядно схема заземления частного дома, зачем она нужна и какой должна быть – показаны в следующем видео:
При наличии заземления ток распределяется с учетом величины сопротивления тела и заземляющего контура дома (в обратно пропорциональной зависимости).
Тщательно продуманное защитное заземление образует электрическую цепь с сопротивлением, значительно меньшим, чем сопротивление человеческого тела. Ток, проходящий через человека, не окажет опасного воздействия, а основной заряд уйдёт в грунт.
Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением
Главным элементом заземления частного дома служит контур заземления – ПУЭ определяет его как металлические проводники и электроды-заземлители (стержни или трубы), заглубленные в грунт.
Внутренняя электропроводка по современным стандартам выполняется трехжильным проводом (фаза + ноль + заземление). Провода защитного заземления соединяют контур с электроустройствами.
Чтобы обеспечить безопасность при грозах, используют предназначенные для этого устройства - разрядники, рассчитанные на большие величины токов и напряжений.
В настоящее время существуют три системы заземления электросети, TN, TT и IT. Преимущественно в быту используется одна из разновидностей первой из них – TN-C, TN-S, TN-C-S.
Видео описание
Про разницу между системами TN и TT – на видео:
Расшифровка аббревиатур
Первая буква говорит о способе заземления источника питания, вторая характеризует заземление потребителя.
T – источник (потребитель) заземлен;
I – токоведущие части источника изолированы от земли;
N – потребитель присоединен к точке заземления источника (занулен).
С – проводники N (нулевой рабочий) и РЕ (нулевой защитный) объединены в один общий проводник PEN;
S – функции проводников N и РЕ разделены.
Подвиды системы TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) различаются по способу подключения проводников N и PE.
Системы заземления в сетях переменного тока
Система TN-C
В этом случае один проводник (N и PE объединены на всем протяжении электросети) исполняет как рабочие, так и защитные функции.
Такой способ организации системы повсеместно встречается в старом жилом фонде, он прост в исполнении и экономичен. Но отсутствие отдельного защитного заземления часто приводит к короткому замыканию при аварийной ситуации (скачках напряжения). По современным нормам, отраженным в требованиях ПУЭ, система заземления TN-C запрещена для новых построек. При этом нет обязательного требования модернизировать старые (если не делается капитальный ремонт).
Система TN-S
Здесь проводники N и PE разделены, напряжения на корпусах электроприборов не появляется. Система безопасна и хорошо защищает человека, домашнее электрооборудование и здание. Основной недостаток – высокая себестоимость обустройства.
Система TN-C-S
Комбинированная система. На выходе от источника питания проводники N и PE объединены в одном проводнике. На входе в здание добавляется защитный проводник PE.
При решении вопроса, какое заземление лучше для частного дома, следует обратиться к своду ПУЭ. Он рекомендует подсистему TN-C-S как основную для большинства потребителей; она проста в организации и надежнее других защищает от пожара вследствие короткого замыкания.
На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».
Отличия системы TN-C-S
Элементы контура, варианты заземления и необходимые материалы
Системы защитного заземления (заземляющие устройства) принято делить на следующие элементы:
заземлитель (контур заземления); встречается естественный и искусственный вариант;
заземляющие проводники.
Согласно ПУЭ предпочтительным будет использование естественного заземлителя (металлический забор или трубопровод), если его сопротивление соответствует установленным нормам. В противном случае разрешено использовать искусственный заземлитель. Для его сооружения необходимы:
Металл для заземлителя (труба, гладкая арматура, стальной уголок, прут, лента).
Провод из стали, меди или алюминия достаточного сечения.
Крепежный материал (металлические уголки, хомуты, муфты).
Крепления и изоляция из пластика.
Из чего состоит модульно-штыревое заземление
Контур заземления загородного дома можно организовать на основе модульно-штыревого способа. Система крайне устойчива к коррозии, при монтаже не используется сварка. Штыревое заземление собирается из стальных стержней длиной до 1,5 м с резьбовым соединением. Омеднённые (или с верхним слоем из нержавеющей стали) штыри забиваются в грунт вибромолотом (перфоратором) со специальной насадкой. Электроды (штыри) монтируются на большую глубину, поэтому параметры контура не зависят от сезонных изменений. Комплект обычно приобретается в готовом виде у организации, которая занимается установкой. Высокая стоимость такого контура оправдана его долговечностью: срок эксплуатации омеднённых стержней достигает 30 лет, из нержавеющей стали – 50 лет.
Комплект модульного заземления
Контур из черного металла
Такая конструкция имеет ограниченный срок службы (5-10 лет, из-за коррозии); с течением времени сопротивление контура значительно ухудшается. Допускается использование черного металлопроката с антикоррозионным покрытием, но надо обращать внимание, чтобы такое покрытие не было диэлектриком.
Требования к сопротивлению заземляющего устройства.
Заземление для частного дома имеет смысл, если сопротивление контура минимально. В таком случае (когда сопротивление человека намного превышает сопротивление контура) через тело пройдет неощутимый заряд, а оставшийся потенциал уйдет в землю.
Сопротивление определяется типом, количеством и глубиной заложения заземляющих элементов, а также свойствами грунта. Оптимальными считается суглинистые и глинистые почвы с влажностью 20-40%.
Чтобы убедиться, что заземляющее устройство выполняет свои функции, проводится измерение сопротивления.
Видео описание
Как проводятся измерения – на видео:
Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C
В большинстве домов старого жилого фонда устанавливалась двухпроводная система электроснабжения. Даже если устанавливалось заземление, то оно выполнялось по схеме TN-C, которая использует один-единственный «нулевой» проводник для исполнения двух задач – рабочей (для функционирования электроприборов и устройств) и защитной (для сохранения оборудования электрических сетей).
По сути, такая система надежно оберегает электрическую цепь в целом, но оставляет практически без защиты запитываемые бытовые электроприборы и их владельцев. Кроме того, в сырую погоду такое подключение может приводить к проскакиванию напряжений даже при защитном отключении – по подобным причинам известны случаи летальных исходов.
Схема разделения проводника PEN
При возведении новых домов эта система не допускается; там, где она сохранилась, рекомендуется по возможности переходить систему TN-C-S (на входе в здание провод PEN повторно заземляется с последующим разделением на PE и N). При аварийной ситуации проводник N отсоединяется от сети, уберегая бытовые электроприборы и их хозяев от проблем.
Переход на систему TN-C-S в домах с изношенной электропроводкой оправдан соображениями безопасности.
Зачем при наличии заземления нужно УЗО
УЗО (устройство защитного отключения) представляет собой быстродействующий выключатель, работающий в паре с контуром заземления и реагирующий на утечку тока разрывом цепи.
Схема без заземления и УЗО
Когда изоляция проводника нарушается, фаза появляется на металлическом корпусе электрического прибора. Если току некуда уйти дальше, то при контакте человека с корпусом электроприбора, разряд пойдет через тело. Последствия будут зависеть от множества факторов и результаты могут быть разные – от испуга до перебоев в работе сердца.
Без наличия заземления фаза на поверхности прибора с поврежденной проводкой будет оставаться, пока не выключится вводной автомат .
УЗО в схеме без защитного проводника (TN-C)
В такой системе при нарушении изоляции проводника УЗО сразу не сработает, так как не возникнет ток утечки. Но как только человек прикоснется к поврежденному прибору, то часть тока уйдет в тело и УЗО сработает.
Даже без наличия заземления ток будет течь через тело человека только в течение времени, необходимого для срабатывания УЗО – обычно это десятые доли секунды. Как итог – возможны болезненные ощущения, но фатального исхода скорее всего удастся избежать.
Схема с защитным проводником (TN-S и TN-C-S) и УЗО
Если электроприбор контактирует с контуром заземления и подключен через УЗО, то в случае замыкания фазного проводника на металлический корпус электроприбора, сразу же появляется утечка тока (который уходит в землю). УЗО срабатывает и разрывает цепь.
Газовый котел и УЗО
В первую очередь надо понимать, что заземление газового котла в частном доме должно выполняться в обязательном порядке - исключений не существует.
Заземление газового котла и установка УЗО выполняются одновременно. Это необходимое условие при подключении газа к жилому дому, так как на корпусе газового котла во время работы образуется поверхностное напряжение.
Заземление газового котла в частном доме позволит избежать поломки дорогостоящего электронного оборудования и предотвратить возгорание, причиненное статическим электричеством. Эта мера, учитывая высокую взрывоопасность газа, служит дополнительной защитой от пожара.
Все детали газового котла заземлены в обязательном порядке
Какие проводятся работы при монтаже заземления
Весь процесс создания заземляющего контура делится на следующие этапы:
После определения безопасной глубины конструкции (там, где грунт всегда влажный) выкапывается траншея.
Металлические стержни (заземляющие электроды) заглубляются в грунт.
Собирается контур заземления: стержни, расположенные в ряд или в форме фигуры (обычно треугольник), соединяют лентой или трубами, свариваются последовательно.
Контур дополнительно приваривается к токоотводу стальной лентой.
Готовый заземлитель подключается к электрощиту, траншея засыпается.
При монтаже, грамотные специалисты учитывают некоторые важные нюансы:
Контур должен располагаться ниже линии промерзания грунта. В противном случае, когда вода в земле превратится в лед, то грунт перестанет проводить ток и заземление не будет работать.
Заземляющие электроды нельзя окрашивать, так как слой краски это диэлектрик и контакта контура с землей не будет.
Заземление в частном доме, схема контура
Заключение
Все, что стало привычным в повседневной жизни – холодильник, СВЧ-печь, гидромассажная кабина – не должно нести опасность. Грамотно спроектированное заземление в загородном доме, когда контур системы и корпуса приборов являются одним целым, должно обеспечивать безопасное электроснабжение, без риска для людей и их окружения.
Каждый человек знает, что такое электричество. Каждый судит о нем по-разному. Для кого-то это телевизор, люстра и выключатель, для кого-то - источник энергии, но все понимают, что это такая штука, которая может и долбануть. И они правы, поскольку тряхнуть может действительно крепко, а порой и вообще убить.
Организм человека - почти вода с растворенными солями в ней. Одни говорят: на 60 % из воды, другие - на 99... Оставим это, важно другое: человек электропроводен! То есть, он способен проводить через себя ток. И если этот ток достаточной силы, в организме возникают порой необратимые процессы, ведущие к гибели.
Зачем нужно заземление
Не будем скрупулезно считать, какой силы ток может убить, все равно это достаточно неприятно. Я испытал это на себе, нисколько не совру, не один десяток раз. Причины: по малолетству - незнание, а далее - обычный русский авось и пофигизм.
Исход ситуации, когда человек касается оголенного проводника, находящегося под напряжением, может быть разным. Если представить себе такое, что человек висит в воздухе, ничего более не касаясь, то ничего не происходит. Он остается целехонек и здоровехонек, он даже не поймет, что провод под напряжением. Потому что действует правило: если нет цепи, то нет и тока. К примеру, сидит ворона на проводе - и ничего, жива-здорова, еще и каркает сверху.
Совсем другая ситуация, когда человек стоит босыми ногами на мокрой земле и хватается за провод. Создается замкнутая цепь: силовой трансформатор - провод - человек - земля - и снова трансформатор. Обмотки трансформатора тоже заземлены определенным образом, а земля - прекрасный проводник.
И даже совсем не обязательны босые ноги и мокрая земля. И обувь сырая - тоже проводник, и пол бетонный, и плитка, и даже гидроизоляция гарантий не дает. И вот по этой замкнутой цепи побежали электроны, а у несчастного закатились глаза и пошла клочьями пена изо рта. Хорошо, если он в судорогах отцепился от провода, но чаще всего совсем наоборот: еще больше сжал его скрюченными пальцами. Кошмарная картина.
И воронам тоже несдобровать, если их слишком много на проводах соберется, да еще крыльями начнут размахивать. Я не однажды наблюдал, как от такого вороньего шабаша только перья летят, потому что замыкают они собою два провода, тем самым создавая опять же замкнутую цепь для протекания тока.
У электриков, кстати, в правилах безопасности предусмотрены не только диэлектрические перчатки и изолированный инструмент, а еще и диэлектрические коврики, боты. Эти коврики и эта обувь - дополнительная защита, которая не позволяет создавать замкнутую цепь при случайном касании проводника голой рукой. Короче, нет замкнутой цепи - нет тока.
Что нужно заземлять
Все, что выше - лишь преамбула, но теперь мы понимаем, зачем заземление. Оно служит для защиты человека при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением.
Пример: сделал Вася систему отопления в доме, поставил батареи, скрутил/сварил нужные трубы, да встроил еще и электрический котел с электротэнами. Включил - все работает, все прекрасно, Вася ходит, трубы щупает, радуется: тепло!
А в один прекрасный момент (какой уж тут «прекрасный»?) его ТЭН вышла из строя, да замкнула фазу на корпус котла. Батареи и трубы теперь под напряжением, ждут не дождутся, когда кто-нибудь или что-нибудь не создаст цепь для протекания тока. И вот жена Васина пол только что в кухне вымыла да вздумала тряпку на батарею повесить, посушить... Пол сырой, ноги босые, тряпка мокрая... Ох и достанется Васе, если жена жива останется, тут-то и усвоит Вася раз и навсегда, для чего заземление да зачем…
А вот если бы Вася сделал нормальный контур заземления, да котел свой надежно заземлил - ничего бы не было. Говоря простецким языком, ушла бы фаза на землю, ток получился бы огромный, автоматический выключатель не выдержал бы и давно уже отключил бы этот котел. И даже если бы не отключил, то потенциал на батареях да трубах, соединенных с землей, был бы практически нулевой, а жене уж ничего бы не досталось.
Заземлять надо все, что имеет металлический корпус.
Котлы разного рода, даже если греют они не электричеством, а газом. Ведь к ним тоже подводятся провода, питают автоматику. Перетрется где-нибудь от времени фазный провод, или мышь, вечно голодная зараза, изоляцию погрызет - и здрасьте: фаза на корпусе. Станки бытовые разные, инструменты. У обмотки двигателя изоляция нарушилась - опять привет, опять корпус под напряжением. Или насос, к примеру, да мало ли еще чего электрического нагорожено в доме!
А еще нельзя пренебрегать заземлением при использовании бетоносмесителя. Тут уж прямая дорога к беде в случае чего. Работаем с водой, все вокруг сырое, обувь, земля вокруг... Упаси господи!
А возьмем чайник. Чего тут может быть, безвредный такой электроприбор! Корпус пластмассовый, изоляция, как-никак. Но и чайник может оказаться мокрым. Подсунул Вася чайник под кран, налил воды, да неаккуратно налил и на корпус попало. Только у Васи теперь все в ажуре, и третий контакт в евророзетке не пустой висит, а все чин по чину: заземлен. Молодец Вася, все правильно сделал.
Как сделать контур заземления
Это совсем несложно. Ведь для заземления что нужно: организовать так называемый контур из нескольких металлических штырей, вбитых в землю и соединенных меж собой прутом или полосой на сварке. Штыри эти располагаются по периметру дома, таким образом создается как бы защитная зона, в которой выровнен электрический потенциал. Четыре штыря по углам - хорошо. Шесть таких точек - еще лучше. Можно и больше, срок службы увеличится.
Длина штырей - не менее 3-х метров. Диаметр стального штыря - 16 мм или более. Никакой краски на нем не должно быть. Если штырь оцинкованный или медный - допускается 12 мм.
Если грунт податливый, вобьешь их кувалдой в считанные минуты. Не забудь только заострить конец. Концы штырей соедини меж собой по всему периметру стальной полосой сечением не менее 100 кв. мм на сварку. Останется только покрыть полосу горячим битумом, чтоб меньше ржавело. Можно все это заглубить в землю, это допускается.
Сама по себе эта конструкция панацеей не является, ничего не даст, если к ней не подключать ничего. Шинка должна быть в дом введена и на ней в удобном месте должны быть болты приварены, с их помощью и подключаются провода заземления от того же Васиного котла и третий провод евророзеток.
Остается только одно: проверить параметры этого устройства, насколько они отвечают нормативам. Здесь придется обратиться к электрикам, у которых имеются соответствующие приборы для замера сопротивлений, соответствующие методики. Вообще, замеры необходимо проводить периодически, хотя бы 1 раз в 10 лет, потому как штыри в земле со временем ржавеют, электрическое сопротивление увеличивается. Исправить это тоже несложно: вбить рядом еще по штырю и приварить к ним шинку.
Вот и все, и пусть ни одна микроволновка никогда не щиплет твоих домочадцев, ни одна труба или батарея не бьет, молнии держатся подальше от громоотвода. Да, кстати: никогда не используй в качестве заземления трубопроводы центрального отопления или, упаси господь, газовые и канализационные трубы, проложенные в земле. Правилами допускается применять проложенные в земле трубы сети централизованного водоснабжения, но лично я и этого делать не стал бы.
Все это имеет соединения, все это изолируется в земле, утепляется, и никто не производит никаких замеров по электрическому сопротивлению. Если Петя, твой сосед, утверждает, что у него и через эти трубы все работает нормально - это его проблемы, поскольку это еще не значит, что он защищен...
В этой статье читайте про : разновидности, отличия и особенности конструкции.
Которое называется электрическим током, обеспечивает комфортное существование современному человеку. Без него не работают производственные и строительные мощности, медицинские приборы в больницах, нет уюта в жилище, простаивает городской и междугородный транспорт. Но электричество является слугой человека только в случае полнейшего контроля, если же заряженные электроны смогут найти другой путь, то последствия окажутся плачевными. Для предупреждения непредсказуемых ситуаций применяют специальные меры, главное - понять, в чем разница. Заземление и зануление защищают человека от удара током.
Направленное движение электронов осуществляется по пути наименьшего сопротивления. Чтобы избежать прохождения тока через человеческое тело, ему предлагается другое направление с наименьшими потерями, которое обеспечивает заземление или зануление. В чем разница между ними, предстоит разобраться.
Заземление
Заземление представляет собой один проводник или составленную из них группу, находящуюся в соприкосновении с землей. С его помощью выполняется сброс поступающего на металлический корпус агрегатов напряжения по пути нулевого сопротивления, т.е. к земле.
Такое электрическое заземление и зануление электрооборудования в промышленности актуально и для бытовых приборов со стальными наружными частями. Прикосновение человека к корпусу холодильника или стиральной машины, оказавшегося под напряжением, не вызовет поражения электрическим током. С этой целью используются специальные розетки с заземляющим контактом.
Принцип работы УЗО
Для безопасной работы промышленного и бытового оборудования применяют , используют приборы автоматических дифференциальных выключателей. Их работа основана на сравнении входящего по фазному проводу электрического тока и выходящего из квартиры по нулевому проводнику.
Нормальный режим работы электрической цепи показывает одинаковые значения тока в названых участках, потоки направлены в противоположных направлениях. Для того чтобы они и далее уравновешивали свои действия, обеспечивали сбалансированную работу приборов, выполняют устройство и монтаж заземления и зануления.
Пробой в любом участке изоляции приводит к протеканию тока, направляющегося к земле, через поврежденное место с обходом рабочего нулевого проводника. В УЗО показывается дисбаланс силы тока, прибор автоматически выключает контакты и напряжение исчезает во всей рабочей схеме.
Для каждого отдельного эксплуатационного условия предусмотрены различные установки для отключения УЗО, обычно диапазон наладки составляет от 10 до 300 миллиампер. Устройство срабатывает быстро, время отключения составляет секунды.
Работа заземляющего устройства
Чтобы присоединить к корпусу бытового или промышленного оборудования применяется РЕ-проводник, который из щитка выводится по отдельной линии со специальным выходом. Конструкция обеспечивает соединение корпуса с землей, в чем и заключается назначение заземления. Отличие заземления от зануления состоит в том, что в начальный момент при подсоединении вилки к розетке рабочий ноль и фаза не коммутированы в оборудовании. Взаимодействие исчезает в последнюю минуту, когда размыкается контакт. Таким образом, заземление корпуса имеет надежное и постоянное действие.
Два пути устройства заземления
Системы защиты и отвода напряжения подразделяют на:
- искусственные:
- естественные.
Искусственные заземления предназначены непосредственно для защиты оборудования и человека. Для их устройства требуются горизонтальные и вертикальные стальные металлические продольные элементы (часто применяют трубы с диаметром до 5 см или уголки № 40 или № 60 длиной от 2,5 до 5 м). Тем самым отличается зануление и заземление. Разница состоит в том, что для выполнения качественного зануления требуется специалист.
Естественные заземлители используются в случае их ближайшего расположения рядом с объектом или жилым домом. В качестве защиты служат находящиеся в грунте трубопроводы, выполненные из металла. Нельзя использовать для защитной цели магистрали с горючими газами, жидкостями и тех трубопроводов, наружные стенки которых обработаны антикоррозионным покрытием.
Естественные объекты служат не только защите электроприборов, но и выполняют свое основное предназначение. К недостаткам такого подключения относится доступ к трубопроводам достаточного широкого круга лиц из соседних служб и ведомств, что создает опасность нарушения целостности соединения.
Зануление
Помимо заземления, в некоторых случаях используют зануление, нужно различать, в чем разница. Заземление и зануление отводят напряжение, только делают это разными способами. Второй метод является электрическим соединением корпуса, в нормальном состоянии не под напряжением, и выводом однофазного источника электричества, нулевым проводом генератора или трансформатора, источником постоянного тока в его средней точке. При занулении напряжение с корпуса сбрасывается на специальный распределительный щиток или трансформаторную будку.
Зануление используется в случаях непредвиденных скачков напряжения или пробоя изоляции корпуса промышленных или бытовых приборов. Происходит короткое замыкание, ведущее к перегоранию предохранителей и мгновенному автоматическому выключению, в этом заключается разница между заземлением и занулением.
Принцип зануления
Переменные трехфазные цепи используют нулевой проводник для различных целей. Для обеспечения электрической безопасности с его помощью получают эффект короткого замыкания и возникшего на корпусе напряжения с фазным потенциалом в критических ситуациях. При этом появляется ток, превышающий номинальный показатель автоматического выключателя и контакт прекращается.
Устройство зануления
Чем отличается заземление от зануления, видно и на примере подключения. Корпус отдельным проводом соединяется с нулем на Для этого в розетке соединяют третью жилу электрического кабеля с предусмотренной для этого клеммой в розетке. У этого метода есть недостаток, который заключается в том, что для автоматического отключения нужен ток, по размеру больший, чем заданные установки. Если в нормальном режиме отключающее устройство обеспечивает работу прибора с силой тока в 16 Ампер, то малые пробои тока продолжают утекать без отключения.
После этого становится понятно, какая разница между заземлением и занулением. Человеческое тело при воздействии силы тока в 50 миллиампер может не выдержать и наступит остановка сердца. Зануление от таких показателей тока может не защитить, так как его функция заключается в создании нагрузок, достаточных для отключения контактов.
Заземление и зануление, в чем разница?
Между этими двумя способами существуют отличия:
- при заземлении избыточный ток и возникшее на корпусе напряжение отводятся непосредственно в землю, а при занулении сбрасываются на ноль в щитке;
- заземление является более эффективным способам в вопросе защиты человека от поражения электрическим током;
- при использовании заземления безопасность получается за счет резкого уменьшения напряжения, а применение зануления обеспечивает выключение участка линии, в которой случился пробой на корпус;
- при выполнении зануления, чтобы правильно определить нулевые точки и выбрать метод защиты потребуется помощь специалиста электрика, а сделать заземление, собрать контур и углубить его в землю может любой домашний мастер-умелец.
Заземление является системой отвода напряжения через находящийся в земле треугольник из металлического профиля, сваренного в местах соединения. Правильно устроенный контур дает надежную защиту, но при этом должны соблюдаться все правила. В зависимости от требующегося эффекта выбирается заземление и зануление электроустановок. Отличие зануления в том, что все элементы прибора, которые в нормальном режиме не находятся под током, подсоединяются к нулевому проводу. Случайное касание фазы к зануленным деталям прибора приводит к резкому скачку тока и отключению оборудования.
Сопротивление нейтрального нулевого провода в любом случае меньше этого же показателя контура в земле, поэтому при занулении возникает короткое замыкание, которое в принципе невозможно при использовании земляного треугольника. После сравнения работы двух систем становится понятно, в чем разница. Заземление и зануление отличаются по способу защиты, так как велика вероятность отгорания со временем нейтрального провода, за чем нужно постоянно следить. Зануление применяется очень часто в многоэтажных домах, так как не всегда есть возможность устроить надежное и полноценное заземление.
Заземление не зависит от фазности приборов, тогда как для устройства зануления необходимы определенные условия подключения. В большинстве случаев первый способ превалирует на предприятиях, где по требованиям техники безопасности предусматривается повышенная безопасность. Но и в быту в последнее время часто устраивается контур для сброса возникающего излишнего напряжения непосредственно в землю, это является более безопасным методом.
Защита при заземлении касается непосредственно электрической цепи, после пробоя изоляции за счет перетекания тока в землю значительно снижается напряжение, но сеть продолжает действовать. При занулении полностью отключается участок линии.
Заземление в большинстве случаев используют в линиях с устроенной изолированной нейтралью в системах IT и ТТ в трехфазных сетях с напряжением до 1 тыс. вольт или свыше этого показателя для систем с нейтралью в любом режиме. Применение зануления рекомендовано для линий с заземленным глухо нейтральным проводом в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с имеющимися в наличии N, PE, PEN проводниками, это показывает в чем разница. Заземление и зануление, несмотря на отличия, являются системами защиты человека и приборов.
Полезные термины электротехники
Для понимания некоторых принципов, по которым выполняются защитные зануление, заземление и отключение следует знать определения:
Глухозаземленная нейтраль представляет собой нулевой провод от генератора или трансформатора, непосредственно подключенный к заземляющему контуру.
Ею может служить вывод от источника переменного тока в однофазной сети или полюсная точка источника постоянного тока в двухфазных магистралях, как и средний выход в трехфазных сетях постоянного напряжения.
Изолированная нейтраль представляет собой нулевой провод генератора или трансформатора, не соединенный с заземляющим контуром или контактирующий с ним через сильное поле сопротивления от сигнализационных устройств, защитных приборов, измерительных реле и других приспособлений.
Принятые обозначения в сети
Все электрические установки с присутствующими в них проводниками заземления и нулевыми проводами в обязательном порядке подлежат маркировке. Обозначения наносятся на шины в виде буквенного обозначения РЕ с переменно чередующимися поперечными или продольными одинаковыми полосками зеленого или желтого цвета. Нейтральные нулевые проводники маркируются голубой литерой N, так обозначается заземление и зануление. Описание для защитного и рабочего нуля заключается в проставлении буквенного обозначения PEN и окрашивании в голубой тон по всей протяженности с зелено-желтыми наконечниками.
Буквенные обозначения
Первые литеры в пояснении к системе обозначают выбранный характер заземляющего устройства:
- Т - соединение источника питания непосредственно с землей;
- I - все токоведущие детали изолированы от земли.
Вторая буква служит для описания токопроводящих частей относительно подсоединения к земле:
- Т говорит об обязательном заземлении всех открытых деталей под напряжением, независимо от вида связи с грунтом;
- N - обозначает, что защита открытых частей под током осуществляется через глухозаземленную нейтраль от источника питания непосредственно.
Буквы, стоящие через тире от N, сообщают о характере этой связи, определяют метод обустройства нулевого защитного и рабочего проводников:
- S - защита РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполнена раздельными проводами;
- С - для защитного и рабочего нуля применяется один провод.
Виды защитных систем
Классификация систем является основной характеристикой, по которой устраивается защитное заземление и зануление. Общие технические сведения описаны в третьей части ГОСТ Р 50571.2-94. В соответствии с ней заземление выполняется по схемам IT, TN-C-S, TN-C, TN-S.
Система TN-C разработана в Германии в начале 20 века. В ней предусмотрено объединение в одном кабеле рабочего нулевого провода и РЕ-проводника. Недостатком является то, что при отгорании нуля или возникшем другом нарушении соединения на корпусах оборудования появляется напряжение. Несмотря на это система применяется в некоторых электрических установках до нашего времени.
Системы TN-C-S и TN-S разработаны взамен неудачной схемы заземления TN-C. Во второй схеме защиты два вида нулевых провода разделялись прямо от щитка, а контур являлся сложной металлической конструкцией. Эта схема получилась удачной, так как при отсоединении нулевого провода на кожухе электроустановки не появлялось линейное напряжение.
Система TN-C-S отличается тем, что разделение нулевых проводов выполняется не сразу от трансформатора, а примерно на середине магистрали. Это не было удачным решением, так как если обрыв нуля случится до точки разделения, то электрический ток на корпусе будет представлять угрозу для жизни.
Схема подсоединения по системе ТТ обеспечивает непосредственную связь деталей под напряжением с землей, при этом все открытые части электроустановки с присутствием тока связаны с грунтовым контуром через заземлитель, который не зависит от нейтрального провода генератора или трансформатора.
По системе IT выполняется защита агрегата, устраивается заземление и зануление. В чем разница такого подсоединения от предыдущей схемы? В этом случае передача излишнего напряжения с корпуса и открытых деталей происходит в землю, а нейтраль источника, изолированая от грунта, заземляется посредством приборов с большим сопротивлением. Эта схема устраивается в специальном электрическом оборудовании, в котором должна быть повышенная безопасность и стабильность, например, в лечебных учреждениях.
Виды систем зануления
Система зануления PNG является простой в конструкции, в ней нулевой и защитный проводники совмещаются на всей протяженности. Именно для совмещенного провода применяется указанная аббревиатура. К недостаткам относят повышенные требования к слаженному взаимодействию потенциалов и проводникового сечения. Система успешно используется для зануления асинхронных агрегатов.
Не разрешается выполнять защиту по такой схеме в групповых однофазных и распределительных сетях. Запрещается совмещение и замена функций нулевого и защитного кабелей в однофазной цепи постоянного тока. В них применяется дополнительный с маркировкой ПУЭ-7.
Есть более совершенная система зануления для электроустановок, питающихся от однофазной сети. В ней совмещенный общий проводник PEN присоединяется к в источнике тока. Разделение на N и РЕ проводники происходит в месте разветвления магистрали на однофазных потребителей, например, в подъездном щите многоквартирного жилища.
В заключение следует отметить, что защита потребителей от поражения током и порчи электрических бытовых приборов при скачках напряжения является главной задачей энергообеспечения. Чем отличается заземление от зануления, объясняется просто, понятие не требует специальных знаний. Но в любом случае меры по поддержанию безопасности бытовых электроприборов или промышленного оборудования должны осуществляться постоянно и на должном уровне.
