Что такое заземление

Заземление и приземление. Слова однокоренные. Приземление обозначает стыковку с поверхностью. Заземление – термин из сферы электроприборов и связанного с ними. Остается проанализировать какова связь с землей.

Что такое заземление

Если обсуждается связь электрооборудования с почвой, возможно, речь о заземлении. Иногда, на поверхности приборов скапливается разряд. Среди причин – нарушение поверхности проводов. Сквозь прохудившуюся изоляцию ток с техники переходит на тела прикасающихся к нему людей, животных.

Плоть становится проводником на пути электронов к земле. Зная сие, люди предлагают напряжению иной путь. Провожатым делают провод, уходящий от аппаратуры в почву. Сопротивление кожи току выше, чем у металла.

Получив выбор, высвободившийся ток переходит на сплавы. Почва, куда они ведут, отлично поглощает энергию. Особенно хорошо ток «растекается» в водоносных слоях земли.

Придумал, как сделать заземление Бенджамин Франклин. Ему принадлежит идея громоотвода. Изначально, американец прикрепил металлический прут к машинному кондуктору.

Заряд с последнего начал  плавно стекать по шпилю, подобно тому, как перед грозой ток спускается по мачтам судов и шпилям церквей. Франклин был уверен в электрической природе молнии и догадался, что при высоком потенциале поля, часть электронов из него могут оттягивать на себя проводники.

Общий заряд уменьшается. Вместо искровой молнии рождается коронный разряд, тот самый стекающий и лишь слегка  лучащийся. Такой не способен воспламенить окружающие предметы и опалить плоть.

Получается, с практической точки зрения контур заземления – это защита здоровья и материального имущества. Подробнее о роли отвода тока в почву расскажем в следующей главе.

Зачем нужно заземление

Если описывать ток, то это субстанция без запаха, вкуса и цвета. Прикасаясь к предмету под напряжением, человек может не знать об опасности. Искрить начинает лишь в случае короткого замыкания. Оно происходит при соединении точек электрической цепи с разными электронными потенциалами.

«Молчаливое» заземление призвано уберегать от столь же незаметного напряжения. Потенциал земли уравнивается с потенциалом корпуса электрического прибора. Однако, полностью отвести ток в землю удается лишь при низком сопротивлении на участке цепи.

Альтернативой заземлению служит зануление. Его провод подводится к трансформаторной нейтрали подстанции. При попадании фазы на прибор, происходит замыкание. Оно служит толчком к срабатыванию в сети предохранителей.

Прибор автоматически отключается. То есть, зануление дает людям сигнал о неисправностях, но напряжение остается на корпусах приборов. Нужно починить сеть, лишь потом возвращаться к эксплуатации оборудования. Актуально для промышленных объектов. Дома заземление лучше.

Зануление еще именуют рабочим заземлением. Руководствуются не столько вопросами безопасного труда, сколько подстраховкой на случай аварии. Нужно обеспечить возможность работы оборудования в экстремальных условиях.

Обычное же заземление именуют защитным. Его главная роль – спасти жизни и здоровье людей. Для удара током, кстати, мало прикоснуться к аппарату под напряжением. Нужна электрическая цепь.

В ней 3 участника – прибор, тело и земля. Если человек, к примеру, зависнет в воздухе, цепь не сложится и удар током минует. Но, как сетовала героиня повести Островского «Гроза»: — «Почему люди не летают?»

В первой главе указывалось, что еще лучше земли ток вбирает вода. Смертельными, обычно, становятся электрические дуги, формирующиеся через тело человека в мокрую почву, лужу.

Достаточно вспомнить сцены из фильмов с опусканием в воду руки с включенным феном. В общем, заземление приборов особенно важно во влажных помещениях, площадях с риском затопления.

Способность разных грунтов столь же по-разному «воспринимать» ток – это сопротивление заземления. Земля противодействует растеканию по ней электронов. Есть рамки этого противодействия. Для частных коттеджей и дач рекомендовано сопротивление в 30 Ом. На газопроводах и молниеотводах достаточно 10-ти Ом, а на телекоммуникациях – 2-4-ех.

Третьим типом заземления признан тот самый громоотвод, созданный Бенджамином Франклином. Отсутствие защиты на бытовых и промышленных приборах редко приводит к пожарам.

Температура в месте напряжения невысока. Дабы началось возгорание, нужна искра и легковоспламеняющиеся газы в воздухе. Совпадают факторы редко. При ударе же молнии точка взаимодействия с ней раскаляется до 30000 градусов. 1/5 пожаров на личных усадьбах – итог попадания небесного разряда.

Такова статистика. Поэтому, заземление в частном доме необходимо и на приборах, и на крыше в виде металлического шпиля. Как установить его, и сделать защиту на электроаппаратуре, поведаем далее.

Как сделать заземление своими руками

Шпиль громоотвода, обычно, представляет стальной стержень шириной сантиметр и длиной около 2,5 метров. Это приемник тока. Устанавливают его в верхней точке крыши. Известно, что молнии притягивают именно высотные объекты.

От приемника по стенам дома спускают катанку. Это провод заземления с круглым и широким сечением. Ведут катанку поодаль от окон и дверей. Сам заземлитель делают общим с бытовыми приборами жилища.

Иначе говоря, провода-проводники из дома и с крыши ведут к одному контуру, зарытому в грунт. Достаточно рамы из 3-ех электродов. Так называют проводники 1-го типа в контакте с ионным проводником.

Электроды для контура заземления должны быть «голыми», то есть без антикоррозийными диэлектриками. Ограничиваются лаком в местах сварки.

Нужно учесть постепенное истончение стали под действием коррозии. Поэтому, электроды берут с запасом в сечении. Есть минимальные требования. Так, ширина оцинкованного прута должна быть 6 миллиметров и больше. Минимум для прутов из черного металла – сантиметр.

Электроды в заземляющем контуре соединяют лентой из стали. Такую именуют трипсом. С электродами его сваривают. Можно сделать заземление своими руками. Важно увести контур на метр от стен и на 5 метров от пешеходных тропинок и крыльца дома.

Соответственно, удобно уводить проводники на задние стены строения и скаты крыши. Впрочем, бывают дома с несколькими входами. Важно удалить контур на 5 метров от каждого.

В частных домах удобно делать систему естественного заземления. Оно заключается в использовании для проведения тока уже имеющихся в строении элементов. По фундаменту, к примеру, напряжение может провести арматура. В общем, можно сэкономить на покупке провода  и сохранить естественный вид здания. Провод, кстати, именуют искусственным заземлителем.

В многоквартирном доме система заземления подводится к щиткам. Они должны входит в контур системы. Соединение с ним происходит через шину заземления. К ней подведено много проводников. Шина позволяет выровнять потенциалы сети.

Делают элемент из железа. По сути, медь и алюминий подойдут лучше, но дороги  и есть риск вырезания металла с целью сдачи в пункты приема. Сделать шину можно даже из золота, что тоже нелогично при наличии дешевого и не интересующего сборщиков сплавов  железа.

Заземляющий провод, хоть в квартире, хоть в доме, должен входит в основную проводку  совпадать по сечению с фазной жилой в разводке по дому. Таков стандарт. Соответственно, проводка делается трехжильной.

Одна «жила» в ней – ноль, вторая – фаза, а третья – заземление. Розетка с ним снабжена контактами. Они подведены к корпусу. Его включение автоматически «запускает» не только бег тока, но и работу заземлителя.

Износ изоляции ведет не только к коротким замыканиям. На них реагируют автоматы защиты. Чаще из системы «утекают» малые токи. На них настроено УЗО. Аббревиатура расшифровывается как «устройство защитного отключения». Однако, направляют излишки тока оба прибора в заземляющий провод, а тот уводит напряжение в грунт.

Кроме стационарного заземления бывает переносное. Его используют, как правило, на предприятиях во время отключения от тока участков сети вблизи электроустановок. Есть риск ошибочной подачи напряжения или появления наведенного тока. Под последним понимается некое перекидывание электронов с соседней линии, которая остается проводящей.

Переносное заземление – это таскаемый с собой проводник, желательно, из меди. У нее сопротивление минимально. Провод подсоединяется к токоведущей линии. Предварительно ее обесточивают. Второй конец переносного проводника подсоединяется к заземлителям. Речь хоть об естественных, хоть об искусственных отводах потока электронов.

Какой инструмент пригодится

Для искусственных заземлителей берут стальные пруты, уголки и трубы. Последние могут быть как круглого, так и прямоугольного сечения. Подойдет и бетон. У него есть электропроводный тип. Использование бетона выгодно с точки зрения устойчивости материала к коррозии.

В землю электроды загоняются кувалдой. С заводскими наборами работают отбойниками. Для соединения штырей берут латунные резьбовые муфты. Соединение проводящего провода с электродом идет через зажим. Берут стальной.

Снизить сопротивление на стыках помогает специальная паста. Она есть в электротехнических магазинах. Сваривают конструкцию, естественно, сварочным аппаратом или по старинке паяльником. Стремянка во время монтажа тоже пригождается.

Не забываем и про стальную, медную муфту, если делаем заземление в многоквартирном доме. В общем, точный набор инвентаря зависит от типа строения, его этажности, мощности сети.

Источник: zastpoyka.ru

Разновидности систем заземления

Всего их несколько. Это TN-С, ТN-S, TN-С-S, IT и TТ. Система заземления имеет собственные обозначения. Вот их расшифровка.

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

• T — соединение нейтрали источника питания с землей;
• I — все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:

• T — связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей независимо от характера соединения с ней источника питания;
• N — связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через дефис за N, определяют способ устройства нулевых защитного и рабочего проводников:

• C — функции данных проводников обеспечиваются одним общим PEN;
• S — функции нулевых защитного PE и рабочего N обеспечиваются раздельными проводниками.

Система заземления TN-C

Это одна из самых первых схем заземления , наиболее экономичная и простая. Заземляющий и нулевой провода объединены в один на всем протяжении цепи. Это как раз тот случай, когда происходит зануление нетоковедущих частей приборов. Самый главный недостаток такой системы — при обрыве ноля возникает опасность возникновения фазового напряжения прямо на корпусе прибора. Проще говоря, если при таком обрыве произойдет прикосновение не изолированного фазового провода к корпусу, то нолем станет тот, кто первый прикоснется к прибору. Соответственно, через него пойдет ток.

Система заземления TN-C: 1 — заземление нейтрали; 2 — токопроводящие части

Такая система заземления намного сложнее, чем предыдущая. В ней нулевой проводник и заземляющий разделены на всем протяжении цепи. В цепь вводится дополнительный провод, который заканчивается в земле. В многоквартирном доме такой провод входит в землю на трансформаторной подстанции. Это наиболее современная и безопасная система.

Система заземления TN-C-S

Это совмещение отдельного заземляющего провода и совмещенного PEN на каком-то участке цепи. Например, по всей квартире идет отдельный заземляющий провод, но на щитке он подсоединяется к отдельному проводу, который уходит в землю рядом со зданием, не доходя до подстанции. После этого заземления совмещенный PEN-проводник идет до подстанции. Данная система — своего рода модернизированная TN-C.

Системы заземления IT и TT

Практически не используются в быту. Можно вкратце сказать, что эти системы заземления применяются в случае специальных требований к электрооборудованию. ТТ еще можно встретить, но IT точно нет. Например, система IT — это схема заземления лаборатории, в которой проводятся опыты с чувствительной аппаратурой, а все токи и электромагнитные поля сведены к минимуму. ТТ применяется при постройке частных домов.

Заземление в многоэтажном доме

Если ваш дом построен в период 1998– 2000 гг., то, скорее всего, переживать не стоит. Наверняка в таком строении установлена система TN-S (хотя и не факт). Это значит, что заземляющий провод разведен наряду с нулевым и фазовым по всему зданию и идет отдельно до самой подстанции, где глубоко и надежно закопан в землю. Лучше такой системы еще ничего не придумано. Нужнее всего заземление в квартире, в которой есть только 2 провода — фазовый и нулевой, а жилы в проводах алюминиевые. В общем, современным электроприборам в таком доме покажется неуютно, не говоря уже о том, что старые розетки просто не подойдут для современных вилок. Если возникло желание монтировать настоящую современную сеть, которая позволит делать любые модные изыски, сначала нужно определить, какого типа система заземления установлена в доме.

Сделать это достаточно просто — достаточно взглянуть на этажный щиток. Ведь есть твердая уверенность, что систем в вашем случае всего две: либо TN-C, либо TN-C-S. Если стоит первая, то входящих в щиток проводов будет 4 — 3 фазовых и 1 совмещенный PEN. Проводов, идущих в квартиру, будет 2. Если стоит вторая система, то в щиток будут входить 5 проводов — 3 фазовых, 1 нейтральный и 1 заземляющий. В квартиру должны идти 3 провода. На этом этапе начинают происходить загадочные вещи. Заглянув в квартирный щиток, можно увидеть интересную картину: входящих проводов всего 4, но к одной из квартир отходит трехжильный провод, причем 2 жилы подключены к нулевой шине. Это означает, что кто-то из жильцов, отчаявшись ждать реконструкции электросистемы, самостоятельно сделал заземление, расщепив ноль на два проводника — рабочий и защитный.

Примечание: ВРУ — одно на весь дом вводнораспределительное устройство, которое распределяет энергию по стоякам. Это нечто вроде квартирного распределительного щитка размером с хороший шкаф, закрытого на замок. Может быть так, что от ВРУ дома вкопан кабель в землю и проведен дополнительный заземляющий провод ко всем этажным щиткам. Это наилучший вариант — дом модернизирован с TN-C до TN-C-S. В таком случае остается лишь ввести дополнительный провод в квартиру, подсоединив его к шине заземления в этажном щитке, а затем сделать разводку по квартире.

Другой случай похуже, если никто не удосужился заменить систему TN-C на более современную — то есть отвод защитного проводника в землю от ВРУ не сделан. В таком случае есть 2 выхода: либо оставить все как есть, не утруждая себя проведением трехжильного провода по квартире, и целиком положиться на автоматы, УЗО и дифавтоматы, либо все-таки подключиться к нулевой шине в этажном щитке.

Внимание! Монтаж такого подключения к нулевому проводнику делать не рекомендуется, поскольку это не входит в проект электрификации дома и может вызвать различные осложнения с руководством коммунального хозяйства.

Данная процедура называется расщепление нуля и может вызвать определенные проблемы.

Внимание! Прежде чем подключаться к общему PEN-проводнику в этажном щитке, необходимо удостовериться, что он имеет одинаковое сечение на всей протяженности. Это сечение должно быть не меньше 10 мм², если проводник медный, и не меньше 16 мм², если он из алюминия.

Рабочий ноль, который ведет в квартиру, может перегореть. Причина заключается в том, что провод, который, как вы уверены, является заземляющим, в одночасье становится нулевым.

Последствия могут быть самыми разнообразными, но одинаково неприятными. На корпусе всех заземленных приборов появляется рабочий ноль. Следовательно, в результате любого изменения в работе приборов может появиться напряжение. Защитные устройства начнут отключать сеть. Соответственно, никакого заземления не будет, и можно очень долго искать место обрыва ноля, поскольку обнаружить его гораздо труднее, нежели обрыв фазы.

Еще хуже, если перегорит и заземляющий провод, который стал нулевым. Чтобы этого не произошло, нужно ставить его сечением не меньше нулевого. После того как будет произведено расщепление ноля, необходимо установить систему выравнивания потенциалов.

Внимание! Рабочий нулевой и защитный проводники не должны соединяться на протяжении всей цепи за точкой расщепления, иначе сработает УЗО. На заземляющем проводе не ставится ни автомат, ни другое устройство, разрывающее цепь.

Примечание

Правила устройства электроустановок — это нечто вроде библии для электриков, сокращенно называются ПУЭ.

Есть еще один вариант сделать заземление в квартире , не идя против ПУЭ. Для этого нужно выполнить разводку по квартире трехжильным кабелем, не подсоединяя третью жилу ни на одном конце. Она должна свободно болтаться и в квартирном щитке, и в электрических точках, спокойно ожидая, пока весь дом не перейдет на систему TN-C-S. Когда это событие случится, то останется лишь подсоединить заземляющий провод к соответствующей шине в квартирном щитке. Затем нужно присоединить контакты розеток и светильников к третьему проводу.

Кроме вышеперечисленных есть еще несколько способов, как быстро сделать заземление в квартире. Это действительно очень быстрые методы монтажа и все как один неправильные. Мало того, зачастую весьма опасные.

1. Способ очень простой — при помощи проводка соединить рабочий ноль и заземляющий контакт прямо в розетке. Теперь, если нулевой провод перегорит в любой точке цепи квартиры, на корпусе прибора, «заземленного» через такую розетку, окажется 220 В. Перегорание нуля — случай нередкий, но многие электрики вполне могут сознательно махнуть на это рукой.

Еще один вариант, когда в любом месте чинится проводка и фаза с нолем меняются местами. В розетке вполне можно так сделать — прибор не ощутит разницы. Прибор-то не ощутит, а вот перемычка, которая соединяла ноль с заземлением, теперь будет соединять фазу с корпусом прибора. Подключив к переделанной розетке прибор, не стоит удивляться, что он начнет бить током. Последствия вполне понятны.

2. Создать заземление при помощи водопроводных и отопительных труб. Идея сама по себе неплохая, поскольку эти трубы имеют большую площадь и соприкасаются во многих местах с землей, воды в них тоже предостаточно. Это в идеале.

Представьте ситуацию в многоквартирном доме, когда соседи сверху и снизу поменяли металлические трубы на пластиковые. Контакт с землей оказался разорван, поскольку любой пластик — диэлектрик. Теперь это не заземление, а конденсатор для электроэнергии, который к тому же может подпитываться блуждающими токами из никому не известной утечки в коридоре под штукатуркой.

Случались совершенно парадоксальные случаи, когда по газовой трубе «гулял» ток в 5–6 А, что равносильно самоубийству. Все из-за того, что кто-то задел кабелем трубу при прокладке.

Еще один случай, когда проведено заземление с расщеплением ноля на лестничной площадке. Соответствующий провод отгорел, и теперь на проводе заземления и на батарее тоже реальный ноль. Теперь представьте, что будет, если коснуться одной рукой батареи отопления, а второй — неисправного холодильника. Поражение током, что же еще. Лучше не испытывать судьбу и отказаться от идеи быстро проложить заземление таким путем. Так можно сделать в частном доме, где все подконтрольно одному хозяину, а не в стоквартирном здании, где неизвестно, что сделал за стеной электрик-самоучка.

Внимание! Провода заземления никогда не под- соединяются к газовым трубам. Это категорически запрещено. 90 % случаев взрыва бытового газа происходит из-за неисправной или неправильно проложенной электропроводки.

Что делать, если скрытая проводка в квартире двухжильная, а в дом провели систему TN-C-S? Это наиболее часто возникающая проблема. ЖЭК сделал свое дело — общий контур заземления проложен и в квартиру введен питающий кабель с 3 жилами. Ответ простой: придется менять всю проводку, кроме проводов освещения, на трехжильный провод или кабель. Это один вариант, наиболее трудоемкий, затратный и долгий.

Если проводка старая, то проведение заземления — удобный вариант, чтобы провести новую. Другой вариант, если жалко проделанного ремонта и нет желания начинать все снова, — установить или модернизировать квартирный щиток, чтобы смонтированные автоматы защиты реагировали на любую неисправность в сети. Конечно, придется при этом занулить все приборы.

Внимание! При занулении приборов обязательна установка автоматов защиты. Иначе при обрыве ноля на корпусах возникнет фазовое напряжение. Автомат в момент возникновения такой ситуации отключит сеть.

Можно проложить дополнительный провод как проводку открытого типа в кабель-канале поверх основной. Кабель-канал при этом будет тонким, 10 х 15 мм, поскольку заземляющий провод должен иметь сечение 1,5–2 мм² (лучше всего воспользоваться проводом ПВ-3).

Система уравнивания потенциалов

Уравнивание потенциалов — это параллельное соединение всех металлоконструкций в заземляющей шине, а затем — и в щитке. Идея простая: не создать разность потенциалов в пределах досягаемости человека.

Наверняка вы видели, как птицы сидят на проводах, хотя мощность тока может доходить до 25 кВт. Все просто — рядом с птицей и в контакте с ней нет другого потенциала. Сопротивление у птицы большое, а расстояние между лапками маленькое. Ток просто не пойдет этим путем, поскольку есть более удобный — проводник. Однако стоит только подключить птицу к другому проводнику с потенциалом меньше или больше того, на котором она сидит, от нее даже перьев не останется.

Разность потенциалов — это как раз напряжение тока. Представьте ситуацию, когда на водопроводной трубе случайно возникает напряжение (утечка), а на канализационной — нет. Человек, сидя в ванне, выдергивает пробку и одновременно включает воду. Поскольку на кране есть потенциал, а на канализационной трубе его нет, ток пойдет через воду и ударит человека током. Именно для того, чтобы такая ситуация не возникла, нужна система выравнивания потенциалов. Перечислять все последствия можно очень долго, так же как и объяснять причины.

Установить систему уравнивания потенциалов (СУП) очень просто. Для этого используется коробка уравнивания потенциалов (КУП). СУП в квартире устанавливается в ванной комнате, поскольку там масса труб, повышенная влажность и электроприборы (стиральная машина, душевая кабина, фен, светильник и т. д.).

Внимание! Прежде чем начать монтаж СУП, необходимо знать одну вещь: если в доме система заземления TN-C, то делать установку нельзя ни в коем случае! Это смертельно опасно для остальных жителей дома, которые не сделали СУП. За выполнение таких действий, повлекших за собой смерть или увечье, грозит уголовная ответственность в полном объеме.

Если в доме система TN-C-S, можно приступать к монтажу. Начинать следует с установки в ванной пластиковой коробки. Такая коробка должна иметь защиту IP 54 или выше. Внутри такой КУП находится шина. Теперь ко всем металлическим трубам и частям оборудования подключаются провода с сечением не меньше 4 мм² (лучше использовать ПВ-3).

Другой конец провода подключается к этой шине. К ней же подключаются провода заземления, ведущие от розеток. Затем от шины отходит провод (все тот же ПВ-3, только сечением побольше — 6 мм²) и ведется до квартирного щитка, где подключается к шине заземления наряду с общим проводом заземления по квартире.

После выполнения всех работ получится так, что потенциал всех металлических частей и приборов будет одинаковым. Поражения электрическим током в любом случае не произойдет. Более того, при возникновении напряжения хотя бы на одной поверхности или приборе оно благополучно уйдет по заземляющему проводу куда следует — к общему заземляющему контуру.

В Правилах Устройства Электроустановок (ПУЭ) четко оговорено, что заземление – это система, в которой соединяются какая-то точка электрической сети, оборудования, прибора или установки с заземляющим устройством. С первой половиной этой системы все понятно, а что значит, заземляющее устройство.

Заземляющее устройство – это опять-таки система, состоящая из двух основных элементов: проводник и заземляющий контур (заземлителя). В совокупности с заземляющим устройством все это и называется заземлением. Теперь каждую часть схемы разберем по отдельности.

Заземлитель

Это часть заземления, которая располагается в грунте. Вся схема запитывается именно на грунт, куда электрический ток от установки должен войти. И вот тут многое будет зависеть от самого грунта, а точнее сказать, от его плотности, влажности и химического состава.

Считается, что в каменном грунте самая плохая электрическая проводимость. Поэтому в таких грунтах очень сложно создавать заземляющий контур, поэтому чаще всего устанавливается глубинный заземлитель в виде трубы или штыря. Глубина закладки в данном случае может быть достаточно большой до 20 м.

Что касается песчаных или глинистых грунтов, то оптимальный вариант на них устроить именно заземляющий контур, состоящий из трех или четырех глубинных элементов. Чаще всего используется контур в виде квадрата или равностороннего треугольника. При этом размер фигуры определяет мощность электрических установок или их общее количество. К примеру, для частного дома можно заложить контур в виде квадрата со стороной 4 м, или треугольника со стороной 3м. Если это промышленный объект или большое административное здание, то заземляющий контур будет большим, к примеру, штыри забиваются по углам здания с обвязкой между собой.

Внимание! Установка штыревого заземления требует определенного расчета нагрузки на контур и сопротивления грунта. Что касается последнего, то о нем уже было сказано выше, то есть, от чего зависит сопротивление.

Вот несколько параметров сопротивления почвы из разных пород. Кстати, единица измерения данного показателя – Ом*М.

• Глина – 20.
• Песок – 10-60 (влажный-сухой).
• Садовая земля – 40.
• Солончак – 20.
• Торф – 25.
• Чернозем – 60.
• Гравий – 300.
• Щебень – 3000.
• Гранит – 22000.

Чем меньше показатель, тем выше электропроводность. То есть, наше утверждение, что в каменных грунтах сложно организовать заземление, подтверждается.

Проводник

Особых требований к проводящему контуру (от электроустановки до контура) нет. Самое главное – это прочность металлического элемента, который способен выдержать и механические нагрузки, и негативное воздействие влаги и температур. Поэтому чаще всего в качестве проводника используются стальные ленты толщиною не меньше 5 мм, тросы сечением не меньше 12 мм, арматура диаметром 10-12 мм.

Что касается частного домостроения, то в них можно использовать даже проволоку диаметром 6 мм ввиду того, что электрические нагрузки на такой проводник будут незначительны. Но¸ как считают специалисты, в этом деле лучше перестраховаться. Поэтому рекомендуется использовать стальную ленту сечением 5×30 мм.

Виды заземления

В классификации видов заземления присутствует два основных его вида:

• Рабочее.
• Защитное.

Есть и несколько подгрупп: радиозаземление, измерительное, инструментальное, контрольное.

Рабочее

Существует определенная категория электрических установок, которые не будут работать, если их не заземлить. То есть, основанная цель сооружения заземляющей системы – это необеспечение безопасности эксплуатации, это обеспечение самой эксплуатации. Поэтому в этой статье данный вид нас интересовать не будет.

Защитное

А вот этот вид специально устраивается с целью обеспечить безопасность работы электроустановок. Он делится на три категории в зависимости от назначения:

• Молниезащита.
• Защита от импульсного перенапряжения (перегруз линии потребления тока или короткое замыкание).
• Защита электросети от электромагнитных помех (чаще всего данный вид помех образуется от рядом работающего электрического оборудования).

Нас интересует именно импульсное перенапряжение. Назначение заземления данного типа – это безопасность обслуживающего персонала и самой установки в процессе аварии или поломки оборудования. Обычно такая поломка внутри электрического агрегата – это замыкание провода электрической схемы на корпус прибора. Замыкание может происходить непосредственно или через любой другой проводник, например, через воду. Человек, коснувшийся корпус установки, подвергается воздействия электрического тока, потому что становится его проводником в землю. По сути, он сам становится частью заземляющего контура.

Вот почему, чтобы устранить такие ситуации и устанавливается заземление корпуса на контур, расположенный в земле. При этом срабатывание заземляющей схемы – это толчок для системы автоматов, которые тут же отключают подачу электроэнергии к оборудованию. Все это располагается в специальных силовых и распределительных щитах.

Сопротивление заземлению

Есть такой термин, как сопротивление растеканию тока. Для простых обывателей легче будет воспринимать, как сопротивление заземлению. Вся суть этого термина заключается в том, что схема заземления должна работать корректно с определенными параметрами. Так вот сопротивление является основным из них.

Оптимальный вариант этого значения – ноль. То есть, лучше всего использовать материалы для сборки контура, у которых электропроводность самая высокая. Конечно, добиться идеала никак не получится, поэтому старайтесь выбирать именно те, у которых сопротивление самое низкое. К ним относятся все металлы.

Есть специальные коэффициенты, с помощью которых производится определение показателя сопротивления заземляющего контура, эксплуатируемого в разных условиях. К примеру:

• в частном домостроение, где используются сети на 220 и 380 вольт (6 и 10 кВ), необходимо устанавливать контур с сопротивлением 30 Ом.

Внимание! Если используется заземляющий контур через нейтраль трансформатора, то сопротивление заземляющей цепи должно быть не больше 4 Ом.

• монтируемая газопроводная система, входящая в дом, должна заземляться схемой в 10 Ом.
• молниезащита должна иметь сопротивление не более 10 Ом.
• Телекоммуникационное оборудование заземляется контуром 2 или 4 Ом.
• Подстанции от 10 кВ до 110 кВ – 0,5 Ом.

То есть, получается так, что чем больше мощность силы тока внутри оборудования или приборов, тем ниже должно быть сопротивление.

Качество заземления

Выше уже говорилось о том, что тип грунта и материал для системы влияют на качество заземляющего контура. Но кроме этого есть еще несколько позиций.

Площадь заземления

Сразу скажем так, чем больше площадь заземления, тем его качество выше. Поэтому, когда стоит вопрос, что использовать: стержень заземления или пластину, то выбирается второй вариант. Почему? Все дело в ее большей площади. Площадь соприкосновения у пластины для заземления в разы больше, чем у штыря. При этом данную площадь можно, в принципе, увеличивать до бесконечности. А это большой плюс. Для этого обычно используют пластины «PTCE» из сплава никеля и меди.

Поэтому чаще всего, когда планируется заземление высоковольтных линий, к примеру, опор ВЛ 10 кВ, используется именно пластинчатый вариант (PTCE). Хотя показатель площади можно увеличить и по-другому. Можно просто использовать стержень заземления, только не один, а несколько, обвязав их вокруг опор ВЛ 10 кВ контуром из хорошего проводника. Вот почему в частном домостроение используется контур из трех или четырех штырей. Для ВЛ 10 кВ количество может быть увеличено до бесконечности. Для производственных мощностей не обязательно применять квадрат или треугольник, здесь может быть использована линейная структура. Главное – побольше стержней установить на линии.

Есть еще один вариант увеличения площади контакта с грунтом. Это увеличить размеры штырей. То есть, сделать их длиннее и толще. Кстати, такой вариант используется, если верхние слои грунта имеют высокое сопротивление, а нижние, наоборот, низкое. Такое глубинное заземление прекрасно работает даже в том случае, если устанавливается один металлический штырь. Правда, для 10 кВ линий придется количество заземляющих проводников увеличить, один ничего здесь не решит. Но лучше установить PTCE.

Расчет заземления

Не будем останавливаться на этом разделе долго. Все дело в том, что рассчитать заземление непросто. Существует достаточно большая и сложная формула, по которой и производится расчет. Но, как показала практика, ее конечный результат – всего лишь неточная цифра. Почему? Потому что все зависит от типа грунта. Наша земля во многих участках – слоеный пирог из разных наполнителей. Поэтому точно определить, где и какой слой находится, можно только по специальной карте геологической разведки.

Вот почему выбирая глубинное заземление, необходимо ориентироваться на максимальный показатель, подставляя в формулу разные величины сопротивления грунта.

Заключение по теме

Итак, в этой статье мы постарались ответить на интересующий многих начинающих электриков вопросы, что такое заземление, и как работает оно? Усвойте один нюанс. Заземление – необходимая система в сетях электрического снабжения (неважно, это 6, 10 кВ, или 100). Поэтому ее сегодня используют не только в производственных цехах, заводах и фабриках, это неотъемлемая часть электрической схемы частных жилых домов и городских квартир.

Похожие записи:

Одними из эффективных средств защиты от поражения электрическим током являются защитное заземление и зануление электроустановок. В соответствии с ГОСТ 12.1.009–76:

защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эк вивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением;

зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

В вопросах применения и практического выполнения защитного заземления и зануления следует руководствоваться требованиями не только ПУЭ, но и ГОСТ Р 50571. В ГОСТ Р 50571.2– 94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» приводится классификация систем заземления электрических сетей: IT, TT, TN–С, TN–C–S, TN–S (рис.2).

Применительно к сетям переменного тока напряжением до 1 кВ обозначения имеют следующий смысл.

Первая буква – характер заземления источника питания (режим нейтрали вторичной обмотки трансформатора):

I – изолированная нейтраль;

Т – глухозаземленная нейтраль.

Вторая буква – характер заземления открытых проводящих частей (металлических корпусов) электроустановки:

Т – непосредственная связь открытых проводящих частей (ОПЧ) с землей (защитное заземление);

N – непосредственная связь ОПЧ с заземленной нейтралью источника питания (зануление).

Последующие буквы (если они имеются) – устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

С – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники объединены по всей сети;

C – S – проводники N и РЕ объединены в части сети;

S – проводники N и РЕ работают раздельно во всей сети

Рис. 2. Разновидности систем заземления

Проводники, используемые в различных типах сетей, должны иметь определенные обозначения и расцветку (табл. 1).

Таблица 1

Обозначение проводников

Наименование проводника		Обозначение		Расцветка
		буквенное	графическое
Нулевой рабочий
Нулевой защитный (защитный)				Желто-зеленый
Совмещенный нулевой рабочий и нулевой защитный				Желто-зеленый с голубыми по концам метками, наносимыми при монтаже
	в трехфазной сети	L 1 , L 2 , L 3		Все цвета, кроме вышеперечисленных
	в однофазной сети

Область применения этих способов защиты определяется режимом нейтрали и классом напряжения электроустановки.

Защитное заземление состоит (рис.3) из заземлителя 3 (металлических проводников, находящихся в земле с хорошим контактом с ней) и заземляющего проводника 2, соединяющего металлический корпус электроустановки 1 с заземлителем.

Рис. 3. Схема защитного заземления:

Источник: hi-electric.com

Создаем контур заземления по периметру дома

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. 

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 системы заземления для загородного дома: разновидности, отличия и особенности конструкции.

Источник: www.forumhouse.ru

Заземление. Основы

Заземление — электрическое соединение предмета из проводящего материала 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. Устройство заземления в России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

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.

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 токонесущими 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

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 устройств защитного отключения. 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. 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=RGIF, 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 (0,010,3 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 (0,010,3 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.

Типы заземления

TN-C

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-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.

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 Киргхофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.

Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделений 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.

Источник: ElectricalSchool.info

Что такое заземление

Заземлением называют подключение токопроводящих элементов, в норме не пребывающих под напряжением, к заземлителю — заглубленной в грунт металлической конструкции с низким электрическим сопротивлением. В качестве упомянутых токопроводящих элементов могут выступать металлический корпус электроустановки, рабочие органы машин или бытовых приборов и т.д.

Также заземляют экранирующие оплетки электрических кабелей.

Для чего нужно заземление

В зависимости от назначения, различают несколько видов заземления:

• защитное;
• функциональное;
• для молниезащиты.

Защитное заземление обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановок.

Функциональное используется для работы прибора или схемы — играет ту же роль, что и нулевой проводник в электросети.

В системах молниезащиты заземлитель подключается к молниеприемнику.

Принцип работы

Контур заземления функционирует за счет способности грунта поглощать электрический заряд. Если корпус оборудования в результате пробоя изоляции оказался под напряжением, то заряд будет стекать в землю. Когда пользователь коснется корпуса, ток все равно будет двигаться по пути наименьшего сопротивления, то есть через заземление, а не через тело человека. Не будь заземления, в подобной ситуации пользователь получил бы электротравму.

Условием нормального функционирования заземления является низкое сопротивление заземлителя. Эта величина зависит от параметров грунта:

• плотность;
• влажность;
• соленость;
• площадь контакта с заземлителем.

Способность грунта впитывать заряд сильно падает при замерзании. Поэтому штыри заземлителя вбивают на глубину ниже отметки промерзания, зависящей от широты местности. Данные о глубине промерзания грунта для разных регионов Российской Федерации приведены в СНиП «Строительная климатология».

На каменистых, песчаных и вечномерзлых грунтах, в которые сложно заглубиться, применяют электролитические заземлители из Г-образной перфорированной трубы. Внутри содержится реагент, формирующий соленую среду. Последняя характеризуется высокой проводимостью и низкой температурой замерзания. Длинную часть заземлителя закапывают в неглубокую траншею, короткую выводят на поверхность. Ее используют трояко:

• для подключения шины заземления;
• для засыпки нового реагента;
• для заливки воды (провоцирует химическую реакцию в засушливый период).

Другой современный вариант заземлителя — модульный. Состоит из множества секций, соединяемых резьбовым или иным способом. По мере забивания в грунт навинчиваются все новые и новые секции. Так что такой заземлитель, в отличие от классического из нескольких штырей, можно установить на любую глубину. Соединяют секции по особым правилам и с применением токопроводящей пасты. При забивании используют особую насадку, защищающую резьбу от повреждений. Модули выполнены из стали и покрыты медью или цинком, отчего их сопротивление падает, а срок службы увеличивается.

Электролитический и модульный заземлители стоят дорого, потому их традиционные аналоги остаются востребованными. Штыри в такой конструкции располагают по-разному:

• в вершинах равностороннего треугольника рядом с объектом;
• по углам объекта;
• по периметру объекта.

Число стержней и расстояние между ними определяются расчетом.

Совокупная защита заземляющих устройств и предохранителей

Заземление не только отводит опасный ток, но при наличии аппарата защиты вызывает отключение аварийного оборудования. При контакте фазного проводника с заземленным корпусом сеть работает в режиме, близком к короткому замыканию (КЗ), сопровождающемся резким увеличением силы тока в цепи. На это реагирует выключатель автоматический (ВА), обязательно устанавливаемый на вводе электрической линии на объект.

Правда, подобное возможно лишь при очень низком сопротивлении заземлителя, что бывает крайне редко. В большинстве случаев вероятность отключения ВА довольно низкая. К примеру, при сопротивлении заземлителя в 10 Ом ток в цепи составит I = 220 / 10 = 22 А. Автоматы, согласно требованиям ГОСТ, выдерживают в течение часа ток, в 1,42 раза превышающий номинальное значение. То есть автомат на 16 А при силе тока в 22 А не отключится в течение почти 60-ти мин (16 * 1,42 = 22,72 А).

Более надежный автомат защиты — выключатель дифференциального тока или устройство предохранительного отключения (УЗО). Этот прибор сравнивает токи в фазном и нулевом проводниках и при обнаружении разницы, свидетельствующей об утечке, разъединяет цепь. По чувствительности, то есть минимальной величине утечки тока, вызывающей срабатывание, УЗО делятся на несколько категорий:

1. Защищающие от поражения электротоком: 10 мА – устанавливаются в помещениях с высокой влажностью и 30 мА – в сухих.
2. Противопожарные – на 100, 300 и 500 мА.

Противопожарные УЗО применяют на объектах, где короткое замыкание может вызвать пожар. Ими защищают участки сети, где поражение током практически исключено, например, цепи освещения.

Заземленное неэлектрическое оборудование

К заземлителю подключаются и конструкции, никак с электричеством не связанные:

1. Ограждения и прочие конструкции на эстакадах и галереях, в которых при разряде молнии на близком расстоянии наводится опасная разность потенциалов. То же может произойти с трубопроводом или емкостью, содержащими горючее вещество. Из-за наведенного напряжения возможно искрение с последующим взрывом, потому такие конструкции также заземляют.
2. Изделия, в которых в процессе эксплуатации накапливается статический заряд. В основном это трубопроводы и емкости: статическое электричество образуется из-за трения частиц транспортируемой среды. По этой причине ограничивают скорость подачи топлива в авиалайнеры.
3. Трубопроводы значительной протяженности. В соответствии с законом электромагнитной индукции, в таких трубопроводах при изменении магнитного поля Земли, а оно всегда нестабильно под действием солнечного ветра, образуются так называемые блуждающие токи. Потому их подключают с определенным шагом к заземлителям.

Отличие от зануления

Занулением называют подключение токопроводящих частей электроустановки к глухозаземленной нейтрали источника тока (к нулевой жиле). Ее сопротивление намного меньше сопротивления заземлителя. Потому при замыкании фазы на зануленный корпус устройства гарантированно возникает ток КЗ, приводящий к срабатыванию автоматического выключателя.

В наиболее распространенной системе заземления типа TN одновременно осуществляется и заземление, и зануление.

О системах заземления

Применяют несколько систем заземления, обозначаемых комбинацией букв. Буквы имеют следующее значение:

• I: изолированный проводник;
• N: имеется подключение к глухозаземленной нейтрали;
• Т: имеется подключение к заземляющему проводу.

Основных видов систем заземления три:

1. Тип IT — система с изолированным нейтральным проводом. В данной системе провод заземления изолирован от нейтрали либо контактирует с ней через резистор с высоким номиналом или воздушный промежуток. В жилых домах не применяется. Предназначена для подключения приборов, предъявляющих особые требования к безопасности и стабильности. В основном используется в лабораториях и лечебных учреждениях.
2. Тип TT — система с независимыми заземлителями. Оптимальный вариант для частных и хозяйственных строений. Предусматривает использование двух заземлителей – для источника электротока и металлических элементов системы, не имеющих защиты. Провод заземления (РЕ) в этой системе независим, а его работоспособность на участке между оборудованием и трансформатором улучшена. Возможны сложности при подборе диаметра для собственного заземлителя. Этот недостаток компенсируется путем устройства системы защитного отключения.
3. Тип TN. Провод заземления в такой системе совмещен с нейтралью, потому при пробое фазы на корпус происходит КЗ и автомат разъединяет цепь. Этим обеспечивается высокий уровень безопасности.

Системы TN получили наибольшее распространение. Есть три их подвида:

1. TN-S: вариант с нулевым и разделенным рабочим проводником. С целью повышения безопасности вместо одного нулевого провода применяется два: один используется как защитный, второй — как нейтральный с подключением к глухозаземленной нейтрали. Такая система обеспечивает наилучшую защиту от поражения током.
2. TN и TN-C-S: вариант с PEN-проводом и парой нулей. К оборудованию подключается нулевой провод, расщепленный на жилы PE и N.
3. В TN-C-S после разделения устанавливается второй заземлитель, чем обеспечивается бесперебойная работа системы.

Достоинства системы TN:

• устройство довольно простое;
• осуществляется защита от разрядов молнии;
• для защиты проводки достаточно установить автоматы от замыкания.

Недостатки:

• существует вероятность перегорания нуля снаружи с последующим пробоем металлических корпусов оборудования;
• требуется оборудование для уравнивания потенциалов.

Система TN мало подходит для сельских населенных пунктов.

От правильности организации заземления подчас зависят жизни людей. Под организацией подразумевается не только устройство, но и своевременный контроль сопротивления заземлителя. Из-за окисления или изменения параметров грунта оно может оказаться завышенным, вследствие чего защитный эффект заземления будет утрачен.

Источник: proprovoda.ru