Какие виды заземления бывают

Мой рассказ будет состоять из трёх частей.

1 часть. Заземление
(общая информация, термины и определения)

2 часть. Традиционные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)

3 часть. Современные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)

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.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления

Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление

Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления

А. Термины и определения

Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).

И попытаюсь “перевести” эти определения на “простой” язык.

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).

Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).

Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).

Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:

Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).

Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:

Удельное электрическое сопротивление грунта — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Б. Назначение (виды) заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление

Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

Подробнее защитное назначение заземления можно рассмотреть на двух примерах:

• в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
• в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
• в составе электросети объекта

Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.

Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.

Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.

Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник (wiki), рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой — подключается к одному из проводов линии/ кабеля.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд 🙂 между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети

Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики.
ним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.
Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

Сопротивление в основном зависит от двух условий:

• площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
• электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

Чем больше будет площадь соприкосновения заземлителя с грунтом, тем больше площадь для перехода тока от этого заземлителя в грунт (тем более благоприятные условия создаются для перехода тока в грунт). Это можно сравнить с поведением автомобильного колеса на повороте. Узкая покрышка имеет небольшую площадь контакта с асфальтом и легко может начать скользить по нему, “отправив” автомобиль в занос. Широкая покрышка, да еще и немного спущенная, имеет много бОльшую площадь контакта с асфальтом, обеспечивая надежное сцепление с ним и, следовательно, надежный контроль за движением.(Пример оказался неграмотным. Спасибо SVlad — комментарий: habrahabr.ru/post/144464/#comment_4854521)

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.

В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

Подробнее о строительстве — в следующих частях.

Продолжение:

• Вторая часть
• Третья часть

Источник: habr.com

Что такое заземление и зачем оно нужно?

Заземляющие устройства представляют собой преднамеренное соединение проводниками электрического типа различных точек электросети.

Назначение заземления заключается в предотвращении воздействия электрического тока на человека. Ещё одно назначение защитного заземления — отведение напряжения с корпуса электроустановки через устройство заземления на землю.

Основная цель применения заземления — снижение уровня потенциала между точкой, которая заземляется и землёй. Тем самым понижается сила тока до наименьшего уровня и уменьшается количество поражающих факторов при соприкосновении с деталями электрических приборов и установок, в которых произошел пробой на корпус.

Что такое нейтраль?

Нейтраль — это нулевой защитный проводник, который соединяет между собой нейтрали электроустановок в трехфазных сетях электрического тока. Сфера использования — зануление электроустановок.

Понижающая подстанция, где находится трансформаторная установка, оснащена своим контуром заземления. Этот контур состоит из стальной шины и прутов, закопанных специальным образом в землю. К источникам потребления в электрощиток от подстанции проложен кабель, имеющий 4 жилы. Когда потребителю электроэнергии нужно питание от цепи трехфазного типа, то все 4 жилы должны быть подключены. Когда к жилам подключается разная нагрузка, в системе происходит смещение нейтрали, чтобы предотвратить это смещение, используется нулевой проводник. Он помогает симметрично распределить нагрузку на все фазы.

Что такое PE и PEN проводники?

PEN-проводник — это проводник, совмещающий в себе функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Он идет от подстанции и разделяется на PE и N проводники, непосредственно у потребителя.

PE-проводник — это защитное заземление, которое мы используем, например,  в квартире в розетке с заземлением. PE-проводник используется для заземления устройств, установок и приборов, где уровень напряжения не превышает 1 кВ.

Данный тип заземления используется только для гарантии безопасности. Такое заземление обеспечивает непрерывное соединение всех открытых и внешних деталей. Механизм обеспечивает стекание тока на землю, которое появилось вследствии попадания электрического тока на корпус какого-либо устройства.

PEN-проводник (объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника) применяется при использовании системы заземления типа TN-C.

Виды систем искусственного заземления

В классификации систем заземления есть естественные и искусственные типы заземления.

Системы заземления искусственного типа:

• TN-S;
• TN-C;
• TNC-S;
• TT;
• IT.

Виды заземления — расшифровка названия:

• T — заземление;
• N — подсоединение проводника к нейтрали;
• I -изолирование;
• C — объединение опций функционального и нулевого провода защитного типа;
• S — раздельное использование проводов.

Многих людей интересует вопрос о том, что называют рабочим заземлением. По-другому его называют функциональным. Ответ на данный вопрос даёт пункт 1.7.30 ПУЭ. Это заземлерие точек токоведущих частей электрической установки. Применяется для обеспечения функционирования электрических приборов или установок, а не в защитных целях.

Также многих волнует вопрос о том, а что такое защитное заземление. Это процесс заземления устройств с целью обеспечения электробезопасности.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

• TN-C;
• TN-S;
• TNC-S;
• TT.

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

• заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
• внешние проводящие части устройства;
• проводник нейтрального типа;
• совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название — Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

Недостатки:

• возрастает вероятность получения удара током;
• возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
• высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
• такая система защищает только от короткого замыкания.

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 — это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

Конструкция:

1. PN — нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
2. PE — глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.

Преимущества:

• легкость монтажа;
• низкая стоимость покупки и содержания системы;
• высокая степень электробезопасности;
• не требуется создание контура;
• возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

Достоинства:

• простое устройство защитного механизма от попадания молний;
• наличие защиты от короткого замыкания.

Минусы использования:

• слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
• возможность появления фазного напряжения;
• высокая стоимость монтажа и содержания;
• напряжение не может быть отключено автоматикой;
• отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

• 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
• 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.

Преимущества TT:

• высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
• защита от КЗ;
• возможность использования на электроустановках высокого напряжения.

Недостатки:

• сложное устройство защиты от молний;
• невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Системы с изолированной нейтралью

В ходе передачи и распределения электрического тока на потребителей применяется трехфазная система. Это дает возможность обеспечить симметричность и равномерное распределение нагрузки по току.

Такое устройство создает режим, предусматривающий использование трансформаторной будки и генераторов. Их нейтральные точки не оснащены контуром заземления.

Изолированный тип нейтрали применяется в схеме питания при соединении вторичных обмоток трансформаторных установок по схеме треугольника и при отсутствии питания во время аварийный ситуаций. Такая сеть представляет собой замещающую цепь.

Изолированная нейтраль способствует пробиванию изоляционного покрытия при коротком замыкании и возникновению короткого замыкания на других фазах.

Система IT

Система IT с напряжением до 1000 В обеспечивает заземление через высокий уровень сопротивления и оснащена нейтралью источника питания.

Все внешние элементы электроустановки, которые выполнены из материалов, проводящих ток, заземляются. Среди преимуществ можно выделить невысокие показатели утечки тока во время однофазного КЗ электрической сети. Установка с таким механизмом может функционировать долгое время даже при аварийных ситуациях. Между потенциалами отсутствует разность.

Недостаток: защита от тока не срабатывает при замыкании на землю. Во время работы в режиме однофазного КЗ возрастает вероятность поражения током при прикосновении ко второй фазе установки.

Похожие статьи:

Источник: odinelectric.ru

Обозначение систем, расшифровка

Для обозначения каждой системы, используется буквенный индекс, состоящий из нескольких букв.

Первая, стоящая в индексе буква указывает на характер заземления основного источника питания приборов (трансформаторной подстанции), а вторая – на заземление открытых участков электрических установок.

Для обозначения используются определенные буквы латинского алфавита, каждая из которых имеет свою расшифровку:

• Т – заземлено (от «Terre» — земля);
• N – занулено, подключено к нейтрали источника (от «Neuter» — нейтраль);
• I – изолировано (от «Isole» — изоляция).

Вот эти три буквы и используются для обозначения систем заземления, которые входят в международный стандарт.

Три системы заземления согласно МЭК имеют обозначение:

• TN (которая в свою очередь делится на подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S);
• ТТ;
• IT.

Дополнительно классификацией введено буквенное обозначение нулевых проводников, задействованных в системах заземления:

• N – рабочий;
• РЕ – защитный;
• PEN – комбинированный (совмещенный), включающий в себя и рабочий, и защитный нулевые проводники.

Все указанные системы имеют свои конструктивные особенности, что предопределяет их сферу использования.

Для использования в жилых помещениях более подходящими являются подсистемы заземления TN.

Система TT применима для мобильных построек (строительных и иных вагончиков, киосков, имеющих металлические поверхности), а вот IT используется в основном для организации заземления лабораторий.

Используемая при электрификации помещений система заземления обязательно указывается в проектной документации, поскольку для проведения обслуживающих и ремонтных работ нужно чтобы электрик точно знал, какая из систем использована.

Имеющийся стандарт системы заземлений – международный, поэтому он используется и у нас.

Причем весь регламент, действующий у нас и касающийся систем заземления, полностью прописан в правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Причем ПУЭ действует как на территории РФ, так и Украины.

Эти правила являются общим положением для правильного проведения электрификации, эксплуатации электроприборов и обеспечения защиты.

Далее рассмотрим особенности каждой из систем, а также их положительные качества и недостатки.

Система TN и ее подсистемы, их особенности, достоинства, недостатки

Общая особенность системы TN сводится к тому, что нейтраль источника питания имеет глухое заземление (подключено к заземляющему контуру, установленному рядом с подстанцией).

К этому заземлению и подключаются открытые участки электрической проводки посредством нулевых проводников.

Имеющиеся подсистемы как раз и разделяются по способу подключения этих проводников к заземлению.

TN-C.

Система TN-C – один из самых распространенных видов заземления, который на данный момент является уже устаревшим, но часто встречается в домах старых построек.

Она отличается тем, что проводники N и PЕ (рабочий и защитный), объединены в единый по всей системе – PEN-проводник.

Широкое распространение эта система получила благодаря простоте монтажа и экономичности, поскольку не требует укладки и подключения дополнительных проводов. Это и является ее основными достоинствами.

Но в этой системе не предусмотрено отдельное защитное заземление. То есть, на конечной точке электропроводки жилого дома – розетке, оно отсутствует, что значительно понижает безопасность использования электроприборов в жилье.

Присутствующий же в системе PEN-проводник подводится только к электрощитам – вводному и этажному.

Из-за этих конструктивных особенностей при монтаже новых линий электросетей, а также реконструкции, уже существующих запрещено использовать данную систему.

Для повышения безопасности нередко используется зануление, позволяющее бороться с короткими замыканиями, которые могут возникнуть в сети.

Если замыкание произойдет, зануление обеспечит срабатывание автоматических выключателей для обесточивания электросети дома.

TN-S.

В новых постройках система TN-C уже не применяется, для них более предпочтительна система TN-S.

Она характеризуется тем, что рабочий и защитный нулевой проводники – раздельны по всей системе. То есть, проводка включает в себя отдельно N и PE-проводники.

Эта система отличается обеспечением высокой степени безопасности человека и защиты оборудования и электроприборов, поскольку защитное заземление имеют даже конечные точки электросети.

К тому же, в ней не образовываются высокочастотные помехи, которые могут возникать в первой системе во время использования пылесоса, дрели и прочих электроприборов.

К достоинствам этой системы также относится отсутствие надобности в периодической проверке состояния контура заземления.

При этом стоимость прокладки такой системы очень высокая. Обусловлено это тем, что при монтажных работах необходимо укладывать многожильные кабели.

Для однофазной сети кабель должен содержать 3 жилы (фазная, рабочая нулевая N и защитная PE).

А для трехфазной – кабель нужен уже 5-жильный (3 фазных – А, В, С, а также N и РЕ).

Именно высокая стоимость и является основным недостатком этой системы.

TN-C-S.

Последняя подсистема – TN-C-S объединяет в себе конструктивные особенности двух предыдущих систем.

Основное ее отличие заключается в том, что от подстанции на жилой дом идет PEN-проводник. Но на определенном этапе производится его разделение на рабочий N-проводник и защитный РЕ-проводник.

Обычно разделение делается на вводно-распределительном устройстве (ВРУ), то есть, на входе в дом.

При этом после разделения для PE-проводника делается повторное заземление, путем соединения его с заземляющим контуром дома.

После расщепления к квартирным щиткам уже подводится раздельные нулевые проводники, что позволяет создать защитное заземление на конечных точках сети. То есть, получается, что до ВРУ идет система TN-C, а после него – уже TN-S.

Такая система достаточно перспективная у нас, поскольку позволяет быстро и с небольшими затратами модернизировать систему TN-C, тем самым значительно повысив безопасность при использовании бытовыми электроприборами.

Но есть у нее и один недостаток, который сводится к тому, что в случае повреждения PEN-проводника, проводка полностью лишается заземления, что может привести к поражению электрическим током, поскольку корпусы электроприборов могут оказаться под напряжением.

Особенности системы ТТ

Система ТТ предназначена для обеспечения заземления зданий, у которых невозможно создать необходимые условия по электробезопасности для использования подсистем TN.

В первую очередь таким условием является ненадежность воздушных линий электропередач и отсутствие дублирующего заземления на опорах.

Также ТТ применяется для обеспечения безопасности мобильных построек и здания, имеющих токопроводящие поверхности (киоски, контейнеры, вагончики, сделанные из металла).

Особенность этой системы сводится к тому, что заземляющие контуры применяются отдельно для подстанции и помещения, поэтому никаких нулевых проводников между ними нет.

К тому же в этой системе не допускается какое-либо пересечение между N и РЕ-проводниками. То есть, для каждого из них должен предусматриваться свой заземляющий контур.

Благодаря таким конструктивным решениям удается обеспечить изоляцию токопроводящих поверхностей, а также зданий от возможного обрыва линии электропередач.

Отметим, что при организации ТТ требуется использование устройств защитного отключения (УЗО) на все группы линий электросети, чтобы обеспечить защиту от случайного контакта с токоведущими частями электроприборов, а также для безопасности в случае образования утечки тока в доме.

Она обладает высокими показателями по безопасности, и отлично подходит для частных домов, временных строений и т. д.

К недостаткам же ТТ относится надобность в тщательном подборе защитных автоматических выключателей и правильный расчет их рабочих параметров.

К тому же существует вероятность одновременного отказа УЗО и пробоя фазы на корпус электроприбора.

В результате вся линия РЕ-проводника и открытые токопроводящие участки оказываются под напряжением.

Система IT

Система IT предназначена для использования в учреждениях, где могут использоваться высокочувствительные приборы (лаборатории, медучреждения).

Особенность IT сводится к тому, что нейтраль трансформаторной подстанции заизолирована по отношению к земле, или же для заземления используются специальные приборы и устройства, обладающие высоким сопротивлением.

А вот открытые участки электроустановок заземлены классическим способом – через заземляющий контур.

Использование системы IT обеспечивает минимальное воздействие электромагнитных полей на чувствительную аппаратуру.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Как заземлить стиральную машину.

Источник: ElektrikExpert.ru

Классификация систем заземления

В старой (шестой) редакции ПУЭ предусматривалось 2 варианта заземления электротрансформаторов и потребителей. В этом случае классификация схем заземления выглядела просто:

1. Глухая (глухозаземленная) шина-нейтраль. Подключалась напрямую к контуру заземления на распределительном трансформаторе. К потребителям шла пара проводов. Заземление у них было свое собственное.
2. Вынесенная или изолированная нейтраль. Шина заземления подключалась не к контуру, вкопанному в грунт, а выносилась отдельным проводом дополнительно к уже проложенным двум питающим проводам.

В теории система заземления должна была работать как часы – она простая и понятная любому электрику, подключающему электроустановку к сети. В большей части заземление работало исправно, если была правильно выполнена балансировка по напряжению и заземляющий провод.

Проблемы возникали лишь при неравномерной нагрузке (обычно в сельской местности) либо при обрыве нейтрали. На изолированной нейтрали всегда присутствовал избыточный потенциал относительно «нуля земли», что было небезопасно.

Даже на простейших приборах освещения, холодильниках, не говоря уже о более мощных электроустановках, появлялся потенциал, величина которого была небезопасна для здоровья и жизни человека.

С 2009 г. седьмой редакцией ПУЭ (глава 1.7) определены новые схемы заземления электроустановок и введена их классификация, буквенное обозначение.

В современной классификации представлено 5 типов заземления электроустановок:

1. TN-C – старый вариант с выделенной заземленной «глухой» нейтралью.
2. Вариант TN-S с разделенным нулевым и защитным (землей) проводником.
3. Схема TN-C-S. Нейтраль (N) совмещена с защитным проводом РЕ.
4. Схема ТТ. Защитный провод подключен к индивидуальному заземлению электроустановки.
5. Вариант TI с изолированной нейтралью и собственным заземлением электроустановки.

Первая и последняя схемы представляют собой старые системы организации заземления токоведущих частей, существовавшие в шестом и более ранних изданиях ПУЭ. Их включили в классификацию, так как все электроустановки, трансформаторы, электрооборудование, проводка в промышленных и жилых помещениях выполнялась именно по этим двум схемам. Никто ничего менять не стал. Ни цвета проводников, ни схему подключения. Поэтому в седьмой редакции ПУЭ просто добавили в классификацию дополнительно 3 системы, используемые в импортном оборудовании.

Теперь заземленная линия относительно электроустановки обозначалась «Т», а изолированная – «I». «N» обозначался нулевой рабочий провод. В кабеле он всегда голубого цвета и используется для электроэнергии. Устанавливается на изолированных клеммах. Относительно «заземления» на грунте на нем будет присутствовать избыточный потенциал.

Для заземления корпуса электроустановок, соединения с контуром заземления (на грунте) используется провод с обозначением РЕ (желто-зеленый, полосатый). Это истинный ноль в проводке.

До 2009 г. ноль (заземления) в электроустановке выполнялся черным проводом. Поэтому прежде при осмотре или ревизии распределительного щита есть смысл в первую очередь поискать нулевой желто-зеленый и черный провода. Перед началом работ проверить индикатором, какой из них отвечает за заземление электроустановки.

Система заземления TN-C

Это старая схема с глухозаземленной нейтралью для сетей с электроустановками до 1000 В, в некоторых случаях до 6000 В. Здесь рабочий ноль и заземление совмещены в одной шине. Несмотря на «устаревшее» решение, такой вариант до сих пор используется в бытовых приборах, в старых линиях электропередачи.

Система TN-C считается одной из более эффективных способов защиты человека от ударов электрическим током. Но при условии правильного обустройства заземляющего устройства в грунте. Чтобы заземляющая часть проводки работала исправно, необходимо обновлять и периодически восстанавливать контур. Это наиболее слабое место во всей схеме TN-C.

Система заземления TN-S

Схема появилась в Европе лет 60-70 назад, и оказалось очень надежной, безопасной, но более дорогой в обслуживании. В СССР популярностью не пользовалась.

Вариант с изолированной нейтралью используется только в электроустановках до 1000 В. Схема TN-S применяется в условиях, когда нет возможности обустроить эффективное заземление с помощью рассеивающего металлического контура в грунте. Иногда используется на передвижных электрогенерирующих установках.

Импортная бытовая техника, привезенная из той же Восточной Европы, удивляла наличием на вилке дополнительной клеммы заземления. TN-S часто называют еврозаземлением, хотя это не совсем верно. Однофазная сеть с рабочим напряжением 220 В подается в квартиру 3 проводами (фаза, нейтраль и земля). Для трехфазного питания электроустановок соответственно требовалось 5 проводников.

Система TN-S означает, что нулевой защитный и «нейтраль» разделены на всей линии.

В данном случае PN – это нейтраль (провод голубого цвета), РЕ – чистый ноль «земля» (желто-зеленый полосатый проводник).

У системы TN-S есть ряд преимуществ:

• нет необходимости закапывать металлический контур в грунт;
• нет наводок от излучений высокой частоты;
• есть возможность установить аппарат УЗО.

Аппараты или устройства защиты работают по принципу измерения тока утечки во влажной среде. Как только ток утечки с фазы на землю (влажный пол, стены или любую другую поверхность) или на нейтраль превысит безопасный порог в 30 мА, автомат отключит линию от электропитания.

Система заземления TN-C-S

Данный вариант можно считать промежуточным решением или способом устранить проблему наличия в жилом фонде старых TN-C и более современных TN-S. Вопрос более чем актуален из-за массового строительства нового жилого фонда, а также проведения капитального ремонта старых квартир.

TN-C-S объединяет в себе элементы предыдущих систем заземления. У наиболее прогрессивной системы заземления электроустановок TN-S кабель в квартиру на распределительный щиток приходил с разделенной нейтралью и защитной линией. Причем весь пучок тянулся от трансформаторной подстанции. То теперь в частный дом (в подъезд многоэтажки) подавался кабель в котором для защиты и заземления (а также нейтрали) использовался один общий кабель PE-N или PEN.

На вводном щите PEN перекоммутируется 3 провода:

• нейтраль, провод голубого цвета (N);
• защитный, желто-зеленый провод РЕ;
• отвод на заземляющую шину местного контура заземления.

В итоге получается, что можно подключать импортные электроустановки, так как есть защитная и нейтральная линия. С другой стороны проводка в доме или квартире оборудована местным заземлением на грунте, что повышает уровень безопасности.

Система как бы объединила преимущества ТN-С и TN-S, но одновременно унаследовала и их недостатки. Например, в случае обрыва на линии PEN или если сгнил (часто бывает) отвод на дополнительный контур заземления, то через нейтраль на корпус электроустановки придет повышенный потенциал. Это уже чревато ударом тока.

Система заземления TT

На первый взгляд слегка необычная, но на самом деле очень практичная схема ТТ с двойным заземлением давно и массово использовалась в пригородах, в сельской местности, дачных участках и коттеджных поселках.

В соответствии с седьмой редакцией ПУЭ (п.1.7.3), системой ТТ называется схема у которой глухо заземляется нейтраль на трансформаторной подстанции (или распределительном трансформаторе), а также оборудуется заземление контуром открытых частей электроустановки. При этом оба заземления являются электрически независимыми.

Система простая и надежная, хотя до появления ПУЭ в редакции 2009 г. считалась рискованной и формально была под запретом. Сегодня использование для заземления электроустановок в частных домах разрешается лишь при выполнении следующих условий:

1. Обустройство полноценного контура заземления в грунте.
2. Установка системы выравнивания потенциала на всех металлических элементах в доме.
3. Использование УЗО (устройства защитного отключения).

Пункт 1.7.59 ПУЭ определяет схему по которой должны быть включены приборы УЗО.

Наиболее сложным будет изготовление заземляющего контура. Мало выкопать траншею и сварить периметр из старого металлического уголка. Поверхность контакта металла и грунта должна быть достаточно большой, чтобы сопротивление заземления, измеренное специальным прибором, не превышало расчетной величины в Омах. Оно (R) не должно превышать частного от деления 50 на максимальную величину тока срабатывания УЗО. Из нескольких приборов выбирается тот, что имеет максимальный ток.

Система зануления потенциала представляет собой (медный) проводник, с помощью которого соединяются с заземлением основные металлические предметы, на которых может появиться избыточный потенциал. Это может быть:

• корпус электроустановки;
• бытовая техника;
• стальные каркасы;
• вентиляция;
• водопроводные и канализационные трубы.

Система заземления IT

Старый вариант, широко использовавшийся на просторах бывшего СССР во времена массового строительства «хрущевок». Схема заземления IT – это классика с изолированной нейтралью.

Корпус электроустановки-потребителя получает только 3 провода (трехфазный ток) и 2 – при однофазной сети. Ноль на сети потребителя заземляется в грунт по существующим правилам заземления.

Преимущества схемы:

1. Случайное касание рукой к контактам или одному проводу под напряжением, но без изоляции, приводит к слабому пощипыванию вместо полноценного удара током.
2. Малый ток утечки при замыкании нуля в проводке на заземленный корпус.
3. Падение провода на грунт (обрыв на столбе) не приводит к появлению шагового напряжения.

Из недостатков можно отметить невозможность использования УЗО. Кроме того при включении мощной низкоомной нагрузки между нулем и одной из фаз, на третьем проводе возникает избыточный потенциал значительной величины.

Требования к заземлению электроустановок до 1000 Вольт

Оборудование заземляющих и защитных устройств со стороны трансформатора или генератора мало интересуют потребителей. Для тех, кто эксплуатирует электроустановки, пользуется бытовой техникой, важнее правильно сделать заземление.

Требования касаются заземления электроустановок до 1000 Вт:

1. Обеспечить надежное соединение с минимальным сопротивлением току между корпусом электроустановки и грунтом.
2. Обеспечить нормальное рассеивание избыточного потенциала, попавшего на корпус электроустановки вследствие аварийной ситуации.
3. Не допустить появления шагового напряжения.

На правильно оборудованном заземлении при пробое изоляции ток пойдет по пути наименьшего сопротивления – через металлические части корпуса на заземляющую шину в грунт. Так как на подстанции или на промежуточном участке нуль также заземлен в грунт, то ток уйдет по грунтовым массам в направлении трансформатора. Из-за сопротивления грунтовых масс электроток рассеется, теряя потенциал.

В этом случае прикосновение сухой рукой к заземленному корпусу электроустановки будет абсолютно безопасным, даже если на нее частично пробьет повышенное напряжение. Сопротивление нормального заземления редко превышает нескольких Ом. Для сухой кожи человека этот показатель равен несколько тысяч Ом, для влажной (но не мокрой) – от 500 Ом до 1000 Ом.

Основные требования к обустройству защитного заземления для напряжений 42-380 В для переменного тока и 110-440 В для постоянного в особых условиях (наличие сред с высокой проводимостью) описаны в ГОСТ 12.1.013-78. В остальных случаях заземление электроустановок свыше 380 В переменного напряжения и 440 В постоянного выполняется на основании ГОСТ 12.1.030-81.

Естественные заземлители

Это предметы и среды, способствующие стеканию потенциала напряжения в рассеивающую ток земляную массу. Заземлители могут быть искусственными и естественными. К первым относят специально изготовленные рассеивающие массы и устройства с заданными характеристиками. Ко вторым – любые предметы из металла на поверхности грунта, уложенные в приповерхностный слой почвы. Это могут быть:

• стальные водопроводные трубы;
• мощные кабели с металлической (свинцовой) защитной оболочкой;
• арматура стен и фундамента;
• чугунные канализационные коммуникации;
• стойки;
• элементы вертикальных держателей.

Все это так или иначе контактирует с почвой и при наличии проводящей среды (увлажнения) могут выполнять роль естественного заземления. Кроме возможности передать потенциал в грунт, естественные заземлители характеризуются способностью рассеивать ток, частично гасить и переводить его энергию в тепло.

Естественные заземлители могут помочь в рассеивании избыточного потенциала, а могут стать причиной поражения током при неисправном заземлении. Например, если в ванной комнате розетка или корпус электроустановки не заземлены или шина заземления неисправна. Плюс ко всему – пол на железобетонной плите перекрытия.

Бетон легко поглощает воду и влага просачивается до стальной арматуры (один из видов естественного заземлителя). Избыточный потенциал от фазы в розетке может стекать по влажной поверхности до смесителя с водой. Если стать босыми ногами на пол и прикоснуться к крану можно получить сильный удар током. Поэтому пол в ванной комнате или в кухне нужно покрывать гидроизоляцией.

Важность сопротивления стеканию току

Наиболее важной характеристикой заземления считается величина сопротивления рассеивания избыточного потенциала. Работу заземляющего контура можно представить как замкнутую цепь, в которой ток с фазовой линии попадает корпус электроустановки, далее по пути наименьшего сопротивления направляется в грунт.

Электрический ток, стекающий в контур заземления, необходимо эффективно гасить. Поэтому заземляющий контур делают не просто из массивных стальных профилей или труб с относительно большой площадью поверхности. Периметр должен быть большим – это улучшает «разброс» тока в проводящей массе.

Поэтому заземление мощных электроустановок с рабочим напряжением 380–660 В делают в виде прямоугольного контура с большой протяженностью периметра. Чем больше габариты прямоугольника, тем лучше рассеивание тока и ниже сопротивление.

Сильно снижать сопротивление заземляющего устройства тоже не рекомендуется. Величина рассеивания тока должна соответствовать рекомендациям ПУЭ и ГОСТа, и самое главное – быть относительно постоянной в любое время года.

Особенно это важно в тех случаях, когда подстанция или трансформатор с заземленной нейтралью расположены недалеко от дома. Например, если частный дом в городской застройке с многочисленными подземными коммуникациями, то вполне возможно, что стальные водопроводные трубы могут резко снизить сопротивление «земли» и привести к аварии на электроустановке.

Иногда владельцы ограничиваются обычным штыревым заземлением. Это проще и дешевле, чем контур, а для небольших бытовых электроустановок вполне достаточно. Но в этом случае возникает вторая проблема. Электрический ток, попадающий на почву с корпуса электроустановки по шине заземления, сам создает на грунте дополнительный потенциал. Чем выше напряжение на линии – тем выше потенциал на стоке. Особенно, если детали заземляющего контура вкопаны на небольшую глубину.

Так как площадь контакта металлического стержня с грунтом невелика, то сопротивление заземляющего контура большое. Избыточный потенциал растекается радиально от стержня, уменьшаясь на поверхности по мере удаления точки установки. Появляется шаговое напряжение.

Это значит, что в дождь, погоду туман или мокрый снег любой, кто решит пройтись во влажной обуви рядом с заземляющим штырем, получит по ногам болезненный удар током.

Если попали в такую зону, то выходить из нее можно лишь прыжками, плотно прижав ступни ног друг к другу.

Обычно такие зоны возникают рядом с высоковольтными электроустановками.

Работа заземления при нарушении защитной изоляции токоведущих частей

Ситуация, когда была нарушена изолирующая оболочка кабеля на линии, не рассматривается. В сети имеется свое заземление и если произойдет пробой изоляции, то автомат отключит линию.

В домашних условиях или на рабочем месте повреждение изоляции фазы возможно:

1. В системе TN-S (повсеместно устанавливаемой в современных жилых помещения) избыточный потенциал попадет на корпус, соответственно ток уйдет по защитному проводнику PE в контур заземления, подключенный к распредщиту.
2. Если изоляцию фазы не пробило, а проводка подгорает небольшими импульсами. Во влажных помещениях при прикосновении к металлическим частям или токоведущим деталям можно ощущать небольшие покалывания (удары потенциалом). Проблемы не будет если на линии с поврежденной проводкой стоит УЗО – оно просто отключит проводку на щите.

Примерно такая же картина будет в случае заземления домашних электроустановок по схеме TN-C-S. Только избыточный потенциал уйдет в заземляющий контур подъезда. Единственный минус – общее заземляющее устройство, подключенное к щитовой многоквартирного дома, может быть оборвано или повреждено. В этом случае можно получить удар током, так как защитный проводник РЕ, который должен заземляться, еще и подключается к нейтрали, ведущей к подстанции.

Системы TT и IT в бытовых условиях не используют.

В схеме Т-С при повреждении изоляции ток частично уйдет на нулевую линию и частично на заземляющий контур, закопанный во дворе дома. Если он исправен, то ничего не случится. Просто в случае замыкания автомат-пакетник обесточит линию. Можно безопасно прикоснуться к корпусу, но не касаясь других металлических предметов.

Иногда легкий, едва заметный удар все же происходит. Но это явление связано с тем, что тело человека обладает собственной емкостью.

Защита электрооборудования в цехах

В производственных помещениях, как правило, установлено значительное количество основного и вспомогательного оборудования. Кроме того, в цеху обязательно есть системы вентиляции и освещения, которые подключаются к отдельной линии.

Освещение должно быть независимым по правилам противопожарной безопасности, Вентиляция дополнительно оборудуется целой сеткой вспомогательных (изолированных) проводников с разрядниками и искусственными заземлителями. С их помощью убирается высоковольтный потенциал статического электричества, накапливающихся на вентиляционных каналах при движении воздуха.

Обе системы заземления должны быть гальванически независимыми от основной системы защиты электрооборудования. TN-C и TN-S могут применяться в небольших обособленных помещениях с максимальным напряжением электроустановок до 380 В.

Для защиты электроустановок в цехах используют 2 системы заземления – TT и ТI. Кроме того выполняется зануление всех коммуникаций и металлических частей с которыми контактируют рабочие, обслуживающие. Система вторичного зануления предусматривает подключение к дополнительному заземлению арматуры железобетонных плит полов, стен, лестничных маршей с перилами.

Заземление сварочных аппаратов

Данный тип электрической машины выпадает из ряда электроустановок по многим причинам. Прежде всего из-за огромных токов, благодаря которым на кабелях сварочного аппарата образуются вторичные наводки. Если в обычных электроприборах на корпусе от работающего двигателя или блока питания наводилась разность потенциалов в единицы вольт, то у сварочника наводка может составлять несколько десятков вольт.

Второй важный момент – индуктивный и периодический характер нагрузки. Кроме того, на ноль сварочного аппарата попадают значительные токи, а заброс потенциала в момент включения кратковременно может достигать более сотни вольт.

Особенности заземления сварочных аппаратов:

1. Для каждой электроустановки должен быть свой индивидуальный заземляющий контур.
2. Подключение нескольких аппаратов на одно заземление не допускается.
3. На корпусе электросварки должна быть приварена клемма под винт – гайку(барашек) или струбцину, контакт от шины на «землю» должен зажиматься механически.

Согласно ПУЭ-7 (пп.1.7.112-1.7.226), заземляющий стационарную электроустановку провод должен быть с сечением не менее 10 мм² для меди, 16 мм² для алюминия, 75 мм² для стали.

Сварочные инверторы и все подобные типы электроустановок можно заземлять по схеме изолированной нейтралью при условии установки на выделенную линию автомата УЗО.

Защита передвижных установок

Как правило, речь идет об электроустановках, размещенных на базе транспортных средств. Для ремонтных мастерских, передвижных сварочных аппаратов, устанавливаемых на необорудованных площадках на относительно длительное время (до 2-х недель), может применяться заземление по схеме ТТ.

Для подвижных измерительных лабораторий, радиостанций, оборудования с небольшой нагрузкой по току, используется схема ТN-S. В обоих случаях заземление оборудуется с помощью стандартного алюминиевого кола-заземлителя со шнековой насадкой. Его нужно завернуть в грунт на глубину не менее 80 см, в случае, если на площадке имеется травяной покров. Это говорит о том, что почва влажная. Для сухих площадок под заземление электроустановок используют контур из 3 стальных штырей, забиваемых на глубину до 100-120 см.

Можно использовать переносные заземлители. Их применяют электрики для ремонта и обслуживания наружных электроустановок всех типов. Любая станция, генератор, трансформатор имеют собственную емкость, а наличие воздушных линий (проводов), подвешенных на столбах над землей, только увеличивает величину С. Поэтому после обесточивания вторым действием выполняется монтаж «земли» (переносных заземлений) на все линии. Их же можно использовать для временного заземления передвижных электроустановок.

Защита электроприборов

Схемы защитного заземления промышленных электроустановок и приборов детально расписаны в технической документации. А вот бытовая техника, даже относительно сложная, такая как котел или стиральная машина, не комплектуется схемой заземляющего устройства. Считается, что устанавливать электроустановку будут представители фирмы – они и сделают заземление.

Заземлять нужно любой бытовой электроприбор с рабочим переменным напряжением 42 В или постоянным – 110 В и выше. Это требование п.1.7.33 ПУЭ. Исключение электрики обычно делают для систем освещения с которыми нет постоянного контакта. Все остальное, за что беремся руками и имеет подключение к сети 220 В, – однозначно заземляем.

Обычно для бытовых электроустановок применяется схема TN-C-S или TN-C. Используется защитный РЕ есть в розетке. Он же идет на распределительный щит и общее заземление.

Если в квартире есть мощные электроустановки (бойлер, стиралка, котел отопления), то лучше сделать индивидуальное заземление с контуром в грунте. Тем более не факт, что общая «земля» на вводном щите многоэтажки, на которой висит 20-25 квартир в случае форс-мажора сработает на все 100%.

Заземлять нужно также электроустановки, оборудованные импульсными блоками питания. Это позволит убрать высокочастотные наводки и ликвидировать риск попадания фазы на корпус через благодаря току утечки сетевого фильтра.

Обязательно заземляем холодильник, это вторая по статистике (после электробойлеров) причина ударов электрическим током.

Основы заземления электродвигателя

Примерно половина всех электроустановок оборудованы электродвигателями, чаще всего это моторы переменного тока. Особенность мотора компрессора – большое количество проводов, уложенных в статорной или роторной обмотке. Причем провода в очень тонкой, в легко повреждаемой лаковой или эмалевой изоляции.

Поэтому неисправность электромотора чаще всего становится причиной ударов током:

1. Изоляция минимальная, сильный нагрев обмоток.
2. Провод может контактировать с корпусом.
3. Ротор даже после выключения электроустановки вращается и может выдать запасенную энергию как в линию, так и на корпус.

Для заземления электродвигателей используют рассеивающий контур, подсоединенный проводом или шиной через клемму на корпусе. Питающая проводка подключается к двигателю по системе ТТ. Если в помещении установлены несколько электродвигателей, то все они подсоединяются к токоведущей шине самостоятельным проводом параллельно шине – никаких последовательных соединений не допускается.

Для маломощных электродвигателей 220 В иногда делают исключение с защитным проводом, но только в том случае, когда мотор установлен на металлическом основании, зафиксирован с помощью шпилек-костылей, забитых в грунт на глубину не менее 60 см.

Но даже в таком варианте «земли» обслуживание электродвигателя нужно начинать с полного обесточивания и подключения дополнительного к корпусу выносного заземления. Сначала устанавливают заземляющий контур, лишь затем крепят на корпус мотора. Это универсальное правило подключения все типов заземлений.

Итоги

Заземление электроустановки – это единственный способ защититься от ударов тока, как со стороны питающего трансформатора, так и со стороны остаточного потенциала, оставшегося на линии. Несмотря на то, что в ПУЭ некоторые практические моменты не детализированы, при работе с электрооборудованием нужно пользоваться именно правилами, лишь затем инструкцией производителя.

Расскажите о своем опыте заземления установок – с какими проблемами приходилось сталкиваться и как они решались. Сохраните статью в закладках, чтобы полезная информация не потерялась.

Источник: sovet-ingenera.com