Электросеть — это основа современного мира. Почти вся современная бытовая техника работает от электричества, ведь это удобный источник энергии. Но есть и обратная сторона медали – высокая опасность поражения электрическим током. Без правильного подхода конструированию оборудования и проектированию электрических сетей электричество наделает больше беды чем пользы. Заземление – один из способов обеспечения безопасности.
Заземляющее устройство — это один из самых сложных объектов в электроэнергетике, потому что он многофункционален. Нет ни одного аппарата, прибора, машины, объекта в электроэнергетике, который выполнял бы сразу такое большое количество функций.
Тем не менее, заземление является той сферой энергетики, которая остается как бы за пределами теоретических и практических знаний и большинства проектирующих организаций, и эксплуатационников. И порой небольшие погрешности и ошибки в устройстве заземления могут стать причиной серьезных сбоев в работе энергообъектов. К тому же проблема эта пересекается с общей надежностью энергоустановок.
Простыми словами о заземлении
Заземление – это комплекс решений и устройств для защиты от поражения электрическим током и обеспечению работы защитной аппаратуры.
Отечественные электросети имеют глухозаземленную нейтраль. Что это значит? Если рассмотреть этот вопрос упрощённо, то на электростанциях устанавливают трёхфазные генераторы. Их обмотки соединяют по схеме звезды. Точка соединения обмоток является нейтралью.
Если заземлить точку соединения звезды, как это показано на рисунке выше, то получится линия электропередач с глухозаземленной нейтралью. Потенциал этой точки и нейтрального провода будет равен потенциалу земли.
Заземляющее устройство часто называют заземлителем, хотя это не совсем верно, т.к. заземляющее устройство это сложный комплексный электротехнический объект и заземлитель — это только часть этого объекта.
В самом простом варианте заземлитель — три металлических штыря убитые в землю на одинаковом расстоянии друг от друга, находясь как бы в вершинах треугольника, при этом их соединяют между собой стальной полосой с помощью сварки. Длина штырей и их поперечное сечение рассчитывается под конкретные условия и требования к этому объекту.
Далее в здание заводят главную заземляющую шин и от неё прокладывают проводники к электрощитам и к электрооборудованию.
Заземляющий проводник заводится в электрический щит дома или квартиры и соединяется с заземляющей шиной. Она представляет собой металлическую полосу с клеммниками. К ней подключаются земляные проводники от каждого заземленного прибора или розетки. Если прибор подключается не через розетку, то к нему прокладывается свой заземляющий проводник, и он подключается к специальной клемме, соединенной с корпусом.
Все заземляющие проводники и шины имеют изоляцию или окрашены чередующимися полосами зеленого и желтого цветов.
По виду заземление бывает защитным и рабочим. Как можно догадаться, защитное заземление выполняет функции защиты от поражения электрическим током, а рабочее – нужно для нормального функционирования электрооборудования.
Таким образом заземлением называют электрическое соединения корпуса электроприборов с заземлителем.
Почему бьёт током
Чтобы разобраться для чего нужно заземление, для начала разберёмся в каких случаях и почему нас бьет током. Главное, что нужно для протекания электрического тока – это разность потенциалов.
Это значит, что если вы стоите на полу и возьметесь за оголенный провод или другую токоведущую часть руками – то ток через ваше тело и пол стечёт в землю.
Внимание:
Переменный ток силой всего в 50 мА уже является опасным для человека.
А если вы обеими руками возьметесь за токоведущую часть и повисните на ней не касаясь земли, то скорее всего ничего не произойдёт, проверять это, конечно не стоит. Поэтому птиц не бьет током на проводах. Но вернёмся к разговору о заземлении. Как мы уже сказали, корпуса электроприборов заземляют. Для чего это нужно?
Проводка и другие узлы оборудования, такие как электродвигатели, ТЭНы и прочее в нормальном состоянии не имеют контактов фазы с корпусом прибора, металлорукавом или бронёй кабеля. Но в случае неполадок фаза может оказаться на корпусе. Это может произойти при повреждении изоляции обмоток двигателей и трансформаторов, пробоя диэлектрического слоя ТЭНов, повреждения изоляции соединительных проводов внутри прибора и кабельных линий.
В результате на корпусе окажется опасный потенциал, простым языком: корпус окажется «под фазой». Когда вы коснетесь его стоя босиком на плитке, бетонном и даже деревянном полу – вас ударит током. В худшем случае, это может привести к смерти.
Чаще всего такая ситуация возникает в результате частичного выхода из строя ТЭНов стиральных машин, водонагревательных баков, проточных нагревателей. А особенно ярко такое ощущается при одновременном касании стиральной машины и водопроводных и отопительных труб, или в случае с водонагревательным баком, когда вы принимаете душ или ванную вас, бьёт током.
Последняя проблема решается организацией системы уравнивания потенциалов (заземлением ванны и других металлических частей водопровода).
Если корпус поврежденного прибора заземлён – опасное напряжение стечет на землю и (или) сработает защитный прибор – устройство защитного отключения (УЗО) или автоматический выключатель дифференциального тока (дифавтомат). Мы уже рассматривали что это за приборы и как они работают в статьях ранее:
Виды и типы УЗО
Как отличить электронное УЗО и электромеханическое
Устройство и принцип действия дифавтоматов
Схемы подключения УЗО и дифференциальных автоматов
Если корпус занулён – сработает обычный автомат, так как это будет коротким замыканием на корпус (ноль в данном случае). Дифавтоматы и УЗО определяют утечку тока путём сравнения токов фазного и нулевого провода – если ток в фазе больше чем в нуле, значит ток втекает в землю, через заземляющий провод или через тело человека. Такие приборы срабатывают при дифференциальном токе (разнице токов) обычно в 10 мА и более.
Поэтому современный электрощит – это сложное устройство с большим набором коммутационных защитных приборов, а наличие заземления является обязательным во всех зданиях, построенных или отремонтированных после 2003 года. То есть в них должна быть проложена 3-проводная однофазная или 5-проводная трёхфазная электропроводка. Если вы хотите высказать своё мнение по вопросам заземления – пишите в комментариях об этом.
Алексей Бартош
Источник: electrik.info
Что такое «система заземления» и что в неё входит?
Любая система состоит из нескольких элементов, а в ГОСТ 50571 дано такое определение:
Система заземления электрической сети (заземляющая система электрической сети; система заземления; заземляющая система): Совокупность заземляющего устройства подстанции, заземляющего устройства открытых проводящих частей потребителя и нейтрального (иногда фазного) проводника в электроустановке напряжением до 1 кВ.
То есть в систему заземления входит:
-заземляющие устройства;
-нейтральный проводник;
-открытые токопроводящие части потребителя.
Но и здесь мы видим ряд определений, расшифруем и их:
-Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников, а заземлителем называют проводящую часть или совокупность таких частей, находящихся в электрическом контакте с землёй.
-Нейтралью в трёхпроводной системе электроснабжения называется средняя точка вторичной обмотки трансформатора/генератора образованная в результате соединения обмоток звездой.
-Открытыми токопроводящими частями называются доступные к прикосновению металлические части оборудования, которые в нормальном режиме работы не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением в результате повреждения основной изоляции. Это может быть корпус водонагревателя, электроплиты, стиральной машины и любого другого оборудования.
-Само же слово «заземление» значит преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Виды систем заземления
С определениями вроде бы разобрались. Теперь же разберем о чем шла речь в приведенном вначале статьи пункте ПУЭ, но прежде чем начать перечислять виды систем, расшифруем буквы, которые используются в их обозначениях.
Итак, первая буква говорит о наличии соединения источника питания с землёй как такового:
—T (от франц. terre) — заземлено;
—I (от франц. isolé — изолированный) — изолировано от земли.
Вторая указывает о способе обеспечения защиты:
—N — открытые токопроводящие части соединяются с глухозаземленной нейтралью трансформатора/генератора;
—T — открытые проводящие части заземлены, независимо от того соединена или изолирована нейтраль источника питания.
Следующие буквы говорят о том совмещены ли защитные и рабочие функции в одном проводнике или же возложены на разные:
—S (от англ. Separated — отделён) — защитный и рабочий проводники разделены на протяжении всей линии от источника питания до потребителя.
—C (от англ. combined — совмещены) — функции рабочего и защитного проводника объединены в одном проводнике.
Кроме перечисленного далее будут использованы и следующие буквы для обозначения проводников:
—L — фазный проводник;
—N (от англ. neutral) — рабочий нулевой (или нейтральный) проводник;
—PE (от англ. protective earth) — защитный проводник, также его называют нулевой защитный проводник;
—PEN (protective earth and neutral) — совмещенный проводник, который выполняет функции нулевого защитного и рабочего проводников.
В отечественных электросетях, которыми мы ежедневно пользуемся, используется глухозаземленная нейтраль. То есть на трансформаторной подстанции монтируется заземляющий контур, к нему крепится металлическая шина и к ней присоединяется нейтральный проводник. Это называется «система TN» (п. 1.7.3. ПУЭ). Но это общее название, система TN подразделяется на 3 других системы.
Правилами и ГОСТами регламентируются следующие виды систем заземления:
TN-C (terra neutral — combined) — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции защитного и рабочего проводника совмещены в PEN проводнике на всём её протяжении. К потребителю приходит 2 провода (фаза и ноль) при однофазном подключении и 4 провода при трёхфазном. Использование совмещенного защитного и рабочего проводника предполагает обеспечение защиты от поражения электрическим током посредством зануления корпусов электрооборудования.
Защита от поражения электрическим током обеспечивается посредством срабатывания автоматического выключателя при протекании токов короткого замыкания. Но это теоретически. Практически же, токи короткого замыкания не всегда приводят к срабатыванию автоматических выключателей, это связано с высоким сопротивлением цепи фаза-ноль, что является первой проблемой. Вторая проблема связана с тем, что в случае отгорания нуля на вводе корпуса занулённых электроприборов окажутся под напряжением.
Из-за приведенной выше опасности от этой системы заземления отказались и перешли к TN-C-S.
TN-C-S — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания. У потребителя же совмещенный проводник разделяется на защитный (PE) и рабочий (N).
При этом на вводе у потребителя выполняется повторное заземление PEN-проводника и он разделяется на PE и N. После точки разделения PE и N проводники никогда и ни в какой части схемы не соединяются между собой. Здесь также защита обеспечивается тем, что должен отключиться автоматический выключатель в результате протекания тока КЗ.
Но в отличие от предыдущей системы, даже при обрыве нуля на вводе, на корпусах электроприборов не будет опасного потенциала, ведь у нас есть повторное заземления нуля на вводе. То есть заземление в этом случае и выполняет те функции для которых оно предназначено — снижение напряжения прикосновения до безопасного значения. И так как у нас уже есть контур заземления — обеспечиваются условия для корректного срабатывания УЗО и дифавтоматов в результате утечки тока через корпус, защитный проводник, заземлитель на землю.
В случае соприкосновения фазного проводника с корпусом электроприбора в системе TN-C-S и TN-S может сработать как автоматический выключатель так и УЗО.
TN-S — аналогично TN-C-S, только рабочий и защитный нулевые проводники разделены по всей длине. Фактически для её реализации необходимо в трансформаторной подстанции к заземляющей шине подключить еще один провод (PE). По безопасности эта система похожа на TN-C-S. Но её проблема в том, что для реализации нужна хоть и простая, но капитальная модернизация всей имеющейся электросети, а именно прокладка пятого провода по всем линиям электропередач, стоякам многоквартирных домов и так далее…
TT — система с глухозаземленной нейтралью, в которой открытые токопроводящие части электрооборудования не имеют электрического контакта с нейтралью трансформатора. Они заземляются при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника. В этом случае ноль на вводе выполняет только функции рабочего нуля, поэтому несправедливо его называть PEN-проводником.
Защитный проводник — здесь как нельзя правильнее назвать именно заземляющим (заземлением), поскольку он не связан с нулем. Защита обеспечивается только путем уменьшения напряжения прикосновения («стекания» фазы на землю). То есть автоматический выключатель как в предыдущих системах может и не сработать. В связи с этим в системе TT обязательна установка устройств дифференциальной защиты (УЗО или дифавтоматов), согласно п. 1.7.59. ПУЭ.
Согласно тому же пункту использование такой системы допустимо лишь в том случае, если не удаётся обеспечить электробезопасность в системах TN, например, при плохом состоянии воздушных линий. Поэтому относительно часто используется в частном секторе, деревенских домах и на дачах.
IT — система с изолированной нейтралью. Здесь заземление электроустановок осуществляется как в ТТ, но нейтраль источника питания не соединяется с землёй. В быту не встречается, поэтому рассматривать её в пределах этой статьи не имеет смысла.
Заключение
Сегодня домовладельцы при капитальном ремонте дома и электропроводки, так или иначе, сталкиваются с вопросами заземления и выбора системы. Практически во всех случаях единственным возможным решением будет использовать TN-C-S или TT, поскольку в нашей стране просто нет TN-S как вида, может быть, конечно, где-то её и можно встретить, но зачастую нет.
Алексей Бартош специально для etm_company
Источник: zen.yandex.ru
Что такое заземлитель ?
ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ — проводящая часть (или совокупность соединенных между собой проводящих частей), находящаяся в контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
Из чего можно сделать заземлитель ?
1.7.109. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:
1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6) другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.
Что нельзя использовать в качестве заземлителя ?
1.7.110. Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82.
Не следует использовать в качестве заземлителей железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряженной арматурой, однако это ограничение не распространяется на опоры ВЛ и опорные конструкции ОРУ.
Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций, приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность использования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом.
Источник: xn--80aalccoafpfcpgdfeii1bzaks8eyg5cl.xn--p1ai
