Назначение защитного заземления

Защитное заземление: общие цели и способы монтажа

Домашний уют — это то, что окружает человека в период его жизни. Но случись какая-то неурядица, и хозяин дома уже не может наслаждаться прежним теплом и комфортабельностью. В этой статье мы поговорим об электрической безопасности, а точнее обсудим вопрос, что такое защитное заземление и как его применяют на практике в домашних условиях.

Общие основы и цели заземления

Защитным заземлением считается устройство, которое соединяется с эквивалентом грунта и состоит из нетоковедущих проводников, однако, есть вероятность попадания их под напряжение. В первую очередь задача подобного устройства состоит в том, чтобы снизить силу пробойного тока до минимальной величины.

Важно! Обустройство защитного заземления—это дополнительный шаг к безопасности в вашем доме.

Данный вариант заземляющего устройства выполняется не только для бытовых условий, но еще встречается в промышленности, общественных заведениях также предохраняет помещение от влияния атмосферного электричества. Эта разновидность заземлителя используется для трехфазной и трехпроводной электрической цепи. На данном этапе мы разобрались с понятием, что называется защитным заземлением, перейдем к следующим не менее важным моментам.

Защитное заземление общие цели и способы монтажа

Защитное заземление: его назначение и устройство

В первую очередь, прямым назначением заземления считается ликвидация опасной ситуации в связи с пробоями электрического тока, которые могут нанести поражения человеку и бытовому оборудованию, и влекут за собой плачевные последствия. Также приспособление предупреждает выход напряжения на корпус электрического оборудования.

Присутствие заземления в доме характеризуется следующими весьма определенными преимуществами:

данный вариант контура очень простой в монтаже и дальнейшей эксплуатации;
контурная фигура в итоге получается компактной с маленькими габаритами, при этом отлично справляется с поставленными задачами;
все использованные детали устойчивы к коррозии, следовательно, не может быть и речи о механическом повреждении целостности конструкции;
соединение электродов выполняется крепежными деталями, в следствие чего обходятся без сварочных швов.

Важно! Ни в коем случае не пренебрегайте преимуществами, они играют первоочередную роль в установке контура защитного заземления.

Устройство защитного контура выполнено следующим образом: металлические части любого электрического оборудования соединяются специальными проводниками с грунтом, эти детали элементарно попадают под напряжение, когда нарушается изоляция проводки или происходит короткое замыкание. Устранение напряжения и снижение его до нормальных величин, не наносящих вред, происходит в момент уменьшения потенциала приборов, которые заземлены. Иными словами, происходит выравнивание того же потенциала за счет подъема сопротивления основания прибора.

Молниезащита или особенности монтажа заземления

В отличие от искусственного электричества заземление при молниезащите имеет совершенно другие особенности. Однако, можно выделить и одно общее сходство среди всех систем заземления, и это—использованные материалы и детали.

Устройство контура заземления

Конструкция защитного заземления может состоять из разного вида металлических деталей, однако, к ним есть отдельное требование такое же важное, как и нормативы относительно правил установки. Например, очень важно, чтобы элементы заземления были использованы нужного размера, как указывается в нормах и ПУЭ, прутья должны иметь гладкую структуру с диаметром не менее 5 мм. Сам металл и основа сооружения должны быть устойчивыми к воздействиям окружающей среды, то есть лучше, если электродами будут стальные элементы ведь от этого зависит долговечность защитного заземления. Известно, что сталь практически не поддается коррозии и отлично проводит электрический ток к грунту. При установке контура, следует использовать метод кольцевого, фундаментального или глубинного монтажа.

Важно! Каждый из способов монтажа защитного заземления для молниезащиты имеет индивидуальные правила. Не применяйте одинаковую тактику установки ко всем нижеперечисленным вариантам.

Кольцевой способ представляет собой крепление металла в виде замкнутого кольца, которое обустраивается вокруг всего здания, подвергающегося заземлению.
Фундаментальный тип используется еще в начале строительства, поэтому планировку подобного заземления продумывают заранее. Важно чтобы в дальнейшем из постройки выступали элементы, предназначенные для крепления к ним токоотводящих металлических проводников.
Глубинный метод не предусматривает строгих параметров при установке, однако приходиться руководствоваться типом почвы и ее структурой, отсюда и высчитывать оптимальную глубину залегания электродов. Доступность и простота монтажа—это большой плюс подобного способа.

Линейные размеры при монтаже системы заземления

В нашей статье мы подробно разобрали для каких целей применяется защитное заземление и что из себя представляет назначение защитного заземления, следовательно, в заключение нужно выделить, что без подобного устройства в современных условиях нельзя обойтись.

Источник: vse-o-kanalizacii.ru

Преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказываться под напряжением, вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.).

Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшихся под напряжением в следствии замыкания на корпус и по другим причинам.

Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления и заземления молниезащиты.

Рабочее заземление – преднамеренное соединение с землей определенных точек электрической цепи (например нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогасящих аппаратов, реакторов поперечной компенсации в дальних ЛЭП, а также в фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода).

Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы ЭУ в нормальных и аварийных условиях и осуществляется непосредственно или через специальные аппараты (пробивные предохранители, разрядники, резисторы).

Заземление молниезащиты – преднамеренное соединение с землей молниеприемников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Принцип действия защитного заземления: понижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шагового напряжения, путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (понижение сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек и заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления.

Cети до 1000 В: переменного тока, трехфазные, трехпроводные сети с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли; а также сети постоянного тока, двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока.

Сети выше 1000 В: переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки обмоток источника тока.

Типы заземляющих устройств.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя (проводников, электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей)и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановок с заземлителем.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземленного оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Существенный недостаток выносного заземления отдаленность заземлителя от заземляющего оборудования, вследствие чего на всей или части защищаемой территории коэффициент прикосновения =1. Поэтому заземляющее устройство данного типа применяют лишь при малых I₃₃, т.е. в электроустановках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого U_пр:

Кроме того, при большом расстоянии до заземлителя может значительно увеличиться сопротивление заземляющего устройства за счет заземляющего проводника.

Достоинством выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов в зоне с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, и т.д.)

Контурное заземляющее устройство – когда электроды размещены по периметру площадки, на которой находится оборудование.

Конструктивное исполнение заземляющего устройства.

а) заземлители различают искусственные и естественные (металлические предметы для других назначений).

Для искусственного заземлителя применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных применяют стальные трубы диаметром d=5 – 6см, толщиной стенки не менее 3,5мм и угловую сталь с толщиной полок не менее 4мм (от 40×40 до 60×60мм) отрезками длиной 2,5 – 3м. Прутковая сталь диаметром не менее 10 мм длиной до 10м (иногда и более).

Для связи вертикальных электродов и самостоятельного горизонтального электрода используют полосовую сталь сечением не менее 4×12мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

В качестве естественных заземлителей могут использоваться проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов), обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, шурфов и т.п., металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей, свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

В качестве естественных заземлителей подстанций и распределительных устройств рекомендуется использовать заземлители опор отходящих воздушных линий электропередач, соединенные с помощью грозозащитных тросов линий с заземляющим устройством подстанции или распределительного устройства.

Естественные заземлители имеют, как правило, малое сопротивление растеканию тока и поэтому их использование дает ощутимую экономию металла. Естественные заземлители можно использовать без искусственных, если они обеспечивают требуемое ПУЭ сопротивление.

Недостатками их являются:

1) доступность их не электротехническому персоналу;

2) возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлений.

б) Заземляющие проводники.

В качестве заземляющих проводников используют (для соединения заземляемых частей с заземлителями) полосовую сталь или сталь круглого сечения.

Сечение заземляющих проводников зависит от класса напряжения электроустановки, места прокладки и нормируется ПУЭ.

Прокладка заземляющих проводников производится открыто по конструкциям зданий, в том числе, по стенам. В помещениях влажных и с повышенной опасностью заземляющие проводники следует прокладывать на расстоянии не менее 10 мм от стен.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые вследствие неисправности изоляции и других причин могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках заземление обязательно при номинальном напряжении более 42В переменного и 110В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности – при номинальном напряжении более 380В для переменного тока и 440В и более – для постоянного тока.

Лишь во взрывоопасных зонах всех классов заземление выполняется независимо от напряжения электроустановки.

Расчет защитного заземления.

Цель расчета: определить основные параметры заземления – число, размеры, порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжение прикосновения или напряжение шага в период замыкания фазы на заземленный корпус не превышают допустимых значений.

Существует два вида расчета.

При расчете заземлителей в однослойном грунте учитывают сопротивление верхнего слоя земли. Расчет проводят способом коэффициентов использования и выполняют его как при простых, так и при сложных конструкциях.

При расчете заземлителей в многослойном грунте (обычно грунт принимают двухслойным с удельным сопротивлением слоев ρ₁ и ρ₂ и толщиной верхнего слоя – h.), расчет производится способом, основанным на учете потенциалов, наведенных на электроды, входящие в состав группового заземлителя и называемым способом наведенных потенциалов.

Расчет в двухслойном грунте дает более точный результат, но трудоемок. Поэтому его целесообразно применять при сложных конструкциях заземляющих устройств, что имеет место обычно в электроустановках с эффективно заземленной нейтралью (через реактор с небольшим активным сопротивлением и индуктивностью) т.е. в электроустановках напряжением выше 110кВ.

Для электроустановок с изолированной нейтралью напряжением ниже 1000В, а также выше 1000В до 35кВ включительно расчет заземлителя проводится обычно по допустимому сопротивлению растеканию R_доп.

Для электроустановок с эффективно заземленной нейтралью напряжением ?110кВ заземлитель можно рассчитывать как по R_доп, так и по U_пр.доп., U_ш.доп.

В обоих случаях потенциал заземляющего устройства при стекании с него тока замыкания на землю не должен превышать 10 кВ, если возможен вынос потенциала за пределы зданий и внешних ограждений электроустановки.

При потенциале заземляющего устройства более 5кВ до 10кВ должны быть предусмотрены меры по защите изоляции отходящих кабелей связи и телемеханики и предотвращению выноса опасных потенциалов за пределы электроустановки.

Порядок расчета заземляющих устройств.

1) уточнение исходных данных (форма и размер заземляющих электродов, тип заземлителя, предполагаемая глубина заложения в землю, удельное сопротивление грунта, данные о естественных заземлителях, расчетный ток замыкания на землю);

2) вычисление допустимого сопротивления заземляющего устройства по ПУЭ (R_доп);

3) расчет необходимого сопротивления искусственного заземлителя, составление схемы (проекта) заземляющего устройства, т.е. размещение на плане принятых для сооружения заземлителя электродов и заземляющих проводников;

4) сравнение полученного расчетного сопротивления с R_доп по ПУЭ, если необходимо, уточнение размеров заземлителя

5) расчет потенциала заземляющего устройства и сравнение с допустимым.

Если есть естественные заземлители, но их сопротивление не удовлетворяет ПУЭ, то необходимо создавать искусственное сопротивление заземляющего устройства. Тогда общее сопротивление заземляющего устройства, с учетом естественных и искусственных заземлителей можно рассчитать по формуле:

— и оно должно быть сравнено с R_з.доп. по ПУЭ.

Допустимые по ПУЭ сопротивления заземляющих устройств:

1) для электроустановок до 1000В

— 10 Ом при полной суммарной мощности трансформаторов и генераторов, питающих данную сеть не более 100 кВА;

— 4 Ом во всех остальных случаях.

2) для электроустановок выше 1000В

— 0,5 Ом при эффективно заземленной нейтрали;

— , но ≤10 Ом при изолированной нейтрали и при условии, что заземлитель используется только для электроустановки напряжением более 1000В;

— , но ≤4 или 10 Ом согласно норме при изолированной нейтрали и условии, что заземлитель используется одновременно для электроустановок напряжением до 1000В и выше 1000В.

250, 125 – допустимые напряжения на заземлителе.

I_з – ток замыкания на землю, А.

Током замыкания на землю называется ток, проходящий через место замыкания на землю, т.е. в месте случайного электрического соединения токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими токопроводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли.

При расчете заземлителя в однородном грунте способом коэффициента использования по напряжениям прикосновения и шага, располагая наибольшими допустимыми их значениями, находят наибольшие допустимые расчетные сопротивления заземлителя:

U_пр.доп=φ_з·α₁·α₂

U_ш.доп=φ_з·β₁·β₂ (1)

φ_з=I_з·R_з

подставим значение φ_з в (1), выразим R_з, получим:

Меньшее из этих значений будет расчетным допустимым сопротивлением заземлителя.

Коэффициенты α₁ и β₁ берут из таблицы справочника (табл.3.6. стр.119 Долин). Для этого необходимо предварительно выбрать тип заземлителя, задаться формой, размером, числом электродов, условно разместить их на предоставленной площади.

Коэффициенты α₂ и β₂ определяются по формуле:

где ρ – расчетное удельное сопротивление основания, на котором стоит человек (пол, гравий, грунт);

R_h – сопротивление тела человека (1000 Ом – для расчетов).

При расчете сложного заземлителя в двухслойной земле (способом наведенных потенциалов) по заданному допустимому напряжению прикосновения сопротивление заземлителя определяют по формуле:

Однако α₁ определяют не из таблиц, а по формуле:

;

а для случаев, когда ρ₁/ρ₂≥1 – по упрощенному выражению:

где М – параметр, зависящий от отношения удельных сопротивлений верхнего ρ₁ и нижнего ρ₂ слоя земли (стр.141. Долин);

L_Г — общая длина всех горизонтальных электродов, м;

S – площадь территории, занимаемая заземлителем, м²;

L_в – общая длина всех вертикальных электродов, м;

а – расстояние между вертикальными электродами.

α₂=R_h/(R_h+1,5ρ₁)

При использовании естественного заземлителя (а это дает значительную экономию средств) допустимое сопротивление искусственного заземлителя вычисляется по формуле:

R_и=R_е·R_з.доп/( R_е — R_з.доп),

Где R_е – сопротивление естественного заземлителя, Ом.

В электроустановках выше 1000В с эффективно заземленной нейтралью (учитывая требования по допустимому сопротивлению) размещение электродов должно обеспечить наиболее полное выравнивание потенциала на площадке, занятой электрооборудованием.

С этой целью заземляющее устройство должно быть выполнено в виде горизонтальной сетки из продольных и поперечных проводников, уложеных на глубине 0,5 – 0,7 м и вертикальных электродов. При этом контурный электрод, образующий периметр сетки, должен охватывать как распределительное устройство, так и производственные здания и сооружения защищаемого объекта.

После сравнения R_з.у и R_з.у.доп в электроустановках с эффективно заземленной нейтралью вычисляют потенциал заземляющего устройства в аварийный период, который не должен превышать 10 кВ:

φ_ЗУ=I_З·R_ЗУ≤10 кВ.

§6. Защита от перехода напряжения с высокой стороны на низкую.< Предыдущая		Следующая >§8. Защитное отключение.

Источник: xn—-8sbnaarbiedfksmiphlmncm1d9b0i.xn--p1ai

Защитное заземление — преднамеренное соединение с землей металлических частей оборудования, не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановки.

Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. е. при «замыкании на корпус».

Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных «замыканием на корпус». Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по величине к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления — трехфазные трех-проводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали (рис. 71).

Рис. 71. Принципиальные схемы защитного заземления:
а — в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б — в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В, 1 — заземленное оборудование; 2 — заземлитель защитного заземления; 3 — заземлитель рабочего заземления; r3. rо — сопротивления соответственно защитного и рабочего заземлений

Типы заземляющих устройств. Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя — металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих устройств: выносное (или сосредоточенное) и контурное (или распределенное).

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки.

Недостаток выносного заземления — отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего коэффициент прикосновения а = 1. Поэтому этот тип заземления применяется лишь при малых токах замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения.

Достоинством такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т. п.).

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяются по всей площадке по возможности равномерно.

Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории до такой величины, чтобы максимальные значения напряжений прикосновения и шага не превышали допустимых. Это достигается путем соответствующего размещения одиночных заземлителей.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Выполнение заземляющих устройств. Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные — находящиеся в земле металлические предметы другого назначения.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды.

В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3—5 см и угловую сталь размером от 40 X 40 до 60 X 60 мм длиной 2,5—3 м. В последние годы находят применение стальные прутки диаметром 10—12 мм и длиной до 10 м.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода используют полосовую сталь сечением не менее 4 X 12 мм или сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7—0,8 м, после чего с помощью механизмов забивают трубы или уголки.

В качестве естественных заземлителей можно использовать: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии; обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, шурфов и т. п.; металлические конструкции и арматура железобетонных конструкций зданий и сооружений, имеющие соединение с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенные в земле. Естественные заземлители обладают, как правило, малым сопротивлением растеканию тока и поэтому использование их для целей заземления дает весьма ощутимую экономию. Недостатками естественных заземлителей являются доступность их неэлектротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей (при ремонтных работах и т. п.).

В качестве заземляющих проводников, предназначенных для соединения заземляющих частей с заземлителями, применяют, как правило, полосовую сталь, а также круглую сталь и т. п. Прокладку заземляющих проводников производят открыто по конструкциям зданий, в том числе по стенам на специальных опорах. Заземляющие проводники в помещениях должны быть доступны для осмотра.

Присоединение заземляемого оборудования к магистрали заземления осуществляется с помощью отдельных проводников. При этом последовательное включение заземляемого оборудования не допускается.

Согласно требованиям Правил устройства электроустановок сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:

4 Ома — в установках напряжением до 1000 В; если мощность источника тока (генератора или трансформатора) меньше 100 кВА, то сопротивление заземления допускается 10 Ом;

0,5 Ом — в установках напряжением выше 1000 В с большими токами замыкания на землю (больше 500 А);

250/I3, но не более 10 Ом — в установках напряжением выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю и без компенсации емкостных токов; если заземляющее устройство одновременно используется для электроустановок напряжением до 1000 В, то сопротивление заземления не должно превышать 125/I3, но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требуется для установок до 1000 В). Здесь I3 — ток замыкания на землю.

Оборудование, подлежащее заземлению. Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением, и к которым возможно прикосновение людей и животных. При этом в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 36 В переменного и 110 В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности — при напряжении 500 В и выше. Лишь во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от величины напряжения.

Источник: ohrana-bgd.narod.ru

48. Назначение и принцип действия защитного зануления

Зануление – преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением с глухозаземленной нейтралью. Проводник, обеспечивающий указанные соединения называется нулевым защитным проводником.

Назначение зануления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу. Принцип действия – превращение замыкания на корпус в короткое замыкание с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты (плавкие предохранители и тд) и автоматически отключить поврежденную установку от сети. И снижает напряжение зануленных металлических нетоковедущих частей.

49.Назначение и принцип действия защитного отключения

Защитным отключением называется система защиты, обеспечивающая безопасность путем отключения аварийного участка или сети в целом при возникновении замыкания на корпус или непосредственно на землю, с временем действия не более 0,1-0,2 с. Основными элементами защитного отключения являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель. Основные требования следующие:

Высокая чувствительность – способность реагировать на малые изменения;

Малое время отключение;

Селективносить действия – избирательность – способность отключать от сети лишь поврежденные объекты;

Способность осуществлять самоконтроль исправности;

Достаточная надежность – постоянная готовность к действию.

С помощью создания электрического соединения металлических конструкций промышленного и бытового оборудования с землей повышают безопасность в процессе его эксплуатации. Такой метод используется для предотвращения поражения человека электрическим током при возникновении аварийных ситуаций.

На рисунке ниже отображены основные принципы функционирования защитной системы. Даже при использовании качественных автоматических устройств, скорость их отключения будет недостаточной, чтобы полностью исключить возможность поражения человека электрическим током. При наличии заземления будет образована цепь с меньшим сопротивлением. Это снизит вредные воздействия на организм человека до безопасного уровня.

Защитное заземление – необходимый элемент безопасности, предотвращающий поражение электротоком

Принцип работы

Обычно его устанавливают для защиты при возникновении короткого замыкания. Если фазный проводник отсоединится и прикоснется к металлическому шасси установки, то корпус окажется под напряжением.

Правильно созданное защитное заземление образует электрическую цепь, имеющую низкое сопротивление. Именно этот путь является наиболее благоприятным для электрического тока, поэтому случайное прикосновение человека к корпусу не будет опасным (рис. выше).

Надо отметить, что такое устройство одновременно будет выполнять несколько важных функций:

Оно обеспечит защиту и в том случае, когда потенциально опасное напряжение на корпусе образовано не коротким замыканием, а индукционными токами. Такие ситуации возможны в установках с высоким напряжением и там, где допустимо воздействие излучения СВЧ.
При использовании глухозаземленной нейтрали и некоторых других схем подключения в цепи питания при коротком замыкании возникнут продолжительные и большие по амплитуде импульсы, достаточные для срабатывания автоматов, отключающих напряжение.
Если заземленное оборудование подвергнется удару молнии, то такой проводник обеспечит определенную защиту от повреждений.

По этой формуле рассчитывают сопротивление проводника защитной цепи между основной шиной и распределительным щитком: 50 х СЦФН/ НН. СЦФН – сопротивление в цепи ноль-фаза; НН – напряжение номинальное в вольтах.

Чтобы не ошибаться с терминологией, надо понимать действительное значение следующих названий:

Рабочим называют заземление, которое выполняет функции второго проводника. Его используют для электрического питания установок, решения иных задач.
Упомянутая выше защита от молнии не является целевым предназначением. Для обеспечения безопасности при грозах применяют специально предназначенные для этого устройства. Они рассчитываются на относительно большие величины токов и напряжений.

Схемы подключения

Чтобы выбрать оптимальный вариант необходимо знать, для каких целей применяется защитное заземление в конкретном случае. Ниже рассмотрены разные системы, их особенности, преимущества и недостатки.

Тип TN, с глухозаземленной нейтралью. По этой схеме подключается промышленное и бытовое оборудование, работающее в сетях с напряжением до и выше 1000 V. Нейтраль генератора (трансформатора) источника питания подключается к заземлителю. Устройства потребителей, а точнее корпуса, экраны, шасси, подсоединяют к общему проводнику.

Если электрическая схема создана в соответствии с международными стандартами, то по надписям можно понять следующее. Латинской буквой «N» обозначают «нулевой» проводник, который используется для работы оборудования. Его так и называют, функциональным. «PE» – проводник, использующийся для создания защитной цепи. Буквами «PEN» обозначают проводник, предназначенный для решения функциональных и защитных задач.

Чаще всего используют следующие схемы. Их наименования отличаются буквой, которую через дефис добавляют к «TN».

Схемы подключения

Система	Принцип работы	Преимущества, недостатки, особенности
C	В системе «С» проводник выполняет рабочие и защитные функции одновременно. В качестве примера можно вспомнить типовое трехфазное электропитание с глухозаземленной нейтралью, являющейся нулевым проводом.	Эта схема относительно проста и экономична. Корпуса устройств потребителей подключают непосредственно к нейтрали. Недостатком является утеря защитных свойств, если электрическая цепь разорвана. Такое повреждение нельзя исключить при аварийном повышении тока, нагреве и разрушении проводника. В такой ситуации на корпусе появится опасное напряжение. При использовании таких систем особо тщательно подбирают автоматы, которые должны быстро и надежно отключать питающее напряжение.
S	В этой схеме используются два раздельных нулевых проводника, рабочий и защитный.	Несколько проводников увеличивают стоимость системы, но существенно повышают надежность защиты.
C-S	Это – комбинированная система. Генерирующий источник подсоединяется к глухозаземленной нейтрали. К потребителю идут только четыре проводника (трехфазное питание). В объекте недвижимости добавляется защитный проводник «PE».	Низкая по сравнению с предыдущим вариантом стоимость сопровождается меньшей надежностью. При повреждении проводника на участке до объекта (или к «PE») защитные функции будут утрачены. В соответствии с действующими нормами при использовании таких систем требуется предотвратить механическое повреждение соответствующих проводников.

Наиболее часто используемые схемы подключения

Достаточно высокие риски возникают при использовании воздушных линий электропередач. Они могут быть повреждены ураганом, иными негативными внешними воздействиями. Для обеспечения высокого уровня безопасности применяют схему TT.

Глухозаземленную нейтраль подсоединяют к генератору. Передача энергии осуществляется по четырем проводам. У потребителя устанавливают автономную систему заземления, к которой подключаются корпуса оборудования.

Виды

Чтобы сопротивление было минимальным, желательно сократить длину защитного проводника. Это обеспечивают с помощью создания заземляющего контура по периметру объекта.

Выносные системы применяют при оснащении установок, которые работают с питающим напряжением до 1 000 V.

Заземлители разделяют также на искусственные и естественные. Это распределение по группам условно, так как в обоих случаях используются металлические части конструкций, находящиеся в земле:

В первом – их создают специально, для системы заземления. Такой подход позволяет точно рассчитать сопротивление, размеры отдельных частей, иные важные параметры.

Естественный заземлитель – металлическая часть конструкции, находящейся в земле

Второй вариант предусматривает подсоединение к металлическим частям конструкции здания, арматуре фундаментных блоков. Он экономичнее, так как для защиты применяются некоторые готовые детали. Однако надо учитывать, что для подключения оборудования понадобится прокладка соответствующих линий, которые будут иметь определенное нормативами сопротивление. Недостатком является относительная доступность обычному персоналу.

Для заземления используют проводники из меди, черной и оцинкованной стали. Сечения и другие характеристики изделий подбираются с учетом электрических параметров установки и условий ее эксплуатации.

В частности, имеет значение уровень влажности. При расчете проверяют удельное сопротивление и другие особенности грунтов.

Грунты, в которых устанавливают устройства заземления

Видео про заземление

Как подобрать и сделать защитное заземление в доме, рассказывается в этом видео.

В этой статье рассмотрен принцип работы защитного заземления и основные параметры соответствующих инженерных систем. Для точного соблюдения действующих норм надо изучить «Правила устройства электроустановок», утвержденные Министерством энергетики России в приказе от 08. 07. 2002 г. Требования к заземлению изложены в гл.1. 7 этого документа.

Защитное заземление используется для того, чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током при прикосновении не только к токонесущим элементам, но и корпусу или другим деталям электрических установок. Это может произойти в случае короткого замыкания, когда металлические элементы электроустановки находятся под напряжением 220В, и даже корпус любого бытового прибора может оказаться для человека смертельным. Основной принцип работы заземления – обеспечение соприкосновения деталей, которые не несут в себе ток, с землей или подобными ей по свойствам материалами (к примеру, каменным углем или другими эквивалентами по ГОСТу), благодаря чему потенциал тока снижается до безопасного уровня. Чтобы это работало, в земле необходимо разместить металлическую деталь – заземлитель, а к нему должен вести провод, соединяющий заземлитель непосредственно с самой электрической установкой.

Кроме того, существует еще одна функция заземления – некоторым приборам он помогает снизить уровень помех. Принцип этого действия заключается в том, что высокочастотный ток уходит в землю, тем самым прибор (пример – мощный электродвигатель) не создает помех окружающим электроустановкам. Если действие заземления направлено именно на улучшение качества работы электрооборудования, на повышение терминов его эксплуатации, то подобная система называется рабочим заземлением. Рабочее заземление согласно требованиям по госту применяется на трансформаторах и электрогенераторах, крупных электростанциях, к нему также относят заземление громоотводов и молниеотводов.

Существует два типа заземления:

естественное;
искусственное.

К тому или иному виду можно отнести заземление прибора по характеру его заземлителей. К естественным заземлителям можно отнести привычные подземные металлоконструкции, исполняющие по требованию двойную функцию. Это могут быть обыкновенные водопроводные трубы (если только они не транспортируют горючие жидкости или газы), металлоконструкции, которые являются фундаментом здания (к примеру, сваи) и т.д. Все остальные способы заземления относятся к искусственным (установка специальных металлических стержней и др.). Стоит отметить, что монтаж защитного заземления может осуществлять только специалист-электрик, который будет учитывать не только необходимые параметры напряжения, но и сопротивление грунтов, и другие немаловажные факторы.

Когда от заземлителя электричество попадает в землю, небольшое количество тока распространяется вокруг него и может нанести вред человеку, оказавшемуся поблизости. Эта окружность вокруг металлического заземлителя называется радиус поражения. Обычно сила тока стоящему на земле не приносит больших повреждений (на это влияет уровень сопротивления грунта и изначальная сила тока), исключение составляет случай, когда человек оказывается поблизости громоотвода.

В случае если человек оказался непосредственно в радиусе поражения электрического тока, напряжение которого не очень велико, передвигаться следует как можно более мелкими шажками, желательно не отрывая ноги от земли. Это и называется принципом шагового напряжения. Таким образом, действие на организм человека будет наименьшим.

Различают два типа заземляющих устройств относительно их расположенности относительно самого электроприбора:

выносное;
контурное.

Особенность выносного заземлителя в том, что он находится за пределами площадки, на которой расположена сама электроустановка. Контурное заземление проходит по периметру зоны размещения электроустановки (т.е. по контуру), а, возможно, и внутри. Действие самих заземлителей от этого практически не меняется, они все равно обеспечивают высокий уровень безопасности, если сооружены согласно требованиям.

Для того чтобы посчитать, какое количество заземлителей вам понадобится и на каком расстоянии их расположить, придется произвести расчет защитного заземления. Сопротивление растекания тока от 1 элемента заземления металлического стержня рассчитывается по такой формуле:

Для расчетов по этой формуле нужно знать длину и диаметр стержня-заземлителя, удельное сопротивление грунта (которое можно найти по таблице, зная, в какую землю вы будете погружать заземлители) и расстояние от земли от середины стержня.

Этот пример наглядно показывает, как самому определить, сколько стержней надо будет использовать для того, чтобы заземлить электроприбор. Полученное значение нужно округлить до ближайшего целого в большую сторону.

Также есть схема, по которой рассчитывается сопротивление тока для горизонтальных заземлителей. Для этого необходимо знать длину и ширину самих металлоконструкций, коэффициент сезонности и коэффициент спроса. Если горизонтальные стержни расположены по контуру, то длина каждого равна расстоянию между ними L=a.

Если вы самостоятельно решили определить контур для будущего заземления, то лучше всего подойдут контуры геометрических фигур. В зависимости от площадки, которая у вас имеется, можно выбрать контур квадрата, прямоугольника или прямой линии. Но самой оптимальной формой для периметра заземления считается треугольник. Для частного дома равносторонний треугольник – чрезвычайно удобный контур, потому что он позволяет току равномерно растекаться во все стороны и не экранировать.

Для того чтобы точно узнать значение сопротивления контура вашего заземляющего механизма, проще всего использовать специальный электроприбор. Он показывает уровень не только контурного сопротивления, но и поможет без справочной информации узнать сопротивление грунта при самодельном заземлении на частной территории.

Стандарты ГОСТа по электробезопасности

Статья ГОСТ 12.1.030-81 четко регламентирует правила соблюдения электробезопасности в сетях с различным напряжением (до 1000 В и более 1000 В), с постоянным или переменным током. Рекомендуется соблюдать принцип безопасности абсолютно для любых электроустановок, они все должны быть либо заземлены, либо занулены. Согласно требованиям ГОСТа в первую очередь заземлителями должны выступать естественные подземные конструкции, но при этом необходим контроль того, чтобы они были прочными, химически и термически устойчивыми, могли обеспечить необходимую защиту в любое время года. Все переносные и ручные заземлительные установки должны также находиться под контролем, и проходить необходимую проверку.

Для сетей, в которых напряжение достигает более 1000 В с изолированной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства по ГОСТу не может быть более чем R=250/L где L – максимальная сила тока. Если же удельное сопротивление земли больше чем 500 Ом, то в формулу вводится дополнительный повышающий коэффициент.

Исходя из «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», записанных в требованиях ГОСТа, все заземляющие устройства проходят контрольную проверку при первичном монтаже, а также в процессе эксплуатации через определенный промежуток времени, чтобы убедиться, что они соответствуют нормам безопасности.

Заземление и зануление

Защитное заземление и зануление в электроустановках — это похожие процессы, которые несут в себе одну и ту же функцию, но осуществляются немного по-разному. Обе эти схемы используются для того, чтобы обезопасить пользователя электроприборов от поражения током. При заземлении провод от установки должен соединяться с землей, а при занулении – с нулевым проводом.

Нулевыми проводниками могут служить:

Естественные конструкции – трубопроводы, металлические сваи, производственные стальные элементы.
Отдельная жила из многожильного кабеля или провода.
Специальный отдельный проводник.
Алюминиевая кабельная оболочка.

Даже в обычном жилом доме существует ряд установок, которые обязательно требуют заземления. К ним относятся:

электрощитки;
электрические шкафы;
металлические корпуса бытовых электроприборов;
металлокорпуса электрического оборудования.

Согласно ГОСТу во всех жилых домах защитное заземление обеспечивает безопасность основных электроустановок, а также, естественно, имеет свой собственный заземлитель источник внешнего питания дома — трансформатор. Эти требования предъявляются и ко всем новостройкам, которые не могут быть сданы в эксплуатацию без проверки уровня электробезопасности.

У бытовых приборов, которые сделаны по современному образцу, в вилке уже имеется три проводка, один из которых связан непосредственно с корпусом. Такой же третий проводок предусмотрен и в розетках. Благодаря этому, обычному человеку не стоит беспокоиться о безопасности при подключении мелких электроприборов, они зануляются без вмешательства извне и при коротком замыкании не несут в себе угрозы. Крупные бытовые электроприборы вроде стиральных машин или электроводонагревателей рекомендуется устанавливать специалисту, который ознакомлен с требованиями по ГОСТу защитного заземления либо зануления.

Есть два типа сетей, которые можно встретить в современных домах. Это однофазная и трехфазная. Каждая из них имеет 1 нулевой защитный проводник, 1 рабочий ноль и 1 или 3 соответственно фазовых провода. В современных постройках уже есть зануление, либо заземление всех основных электроустановок, но в старых жилых постройках этого не предусмотрено, поэтому жильцам необходимо самим озаботиться этим процессом.

Как самостоятельно сделать заземление в квартире (доме)

Если вы живете в старой постройке или хотите обезопасить свой частный дом или коттедж, рассмотрите в качестве альтернативы несколько схем заземления.

Один из способов – использовать вместо заземления зануление. Для этого необходимо присоединить корпус к нейтрали (нулевому проводнику). По этому принципу при резком появлении напряжении на корпусе произойдет короткое замыкание нуля и фазы, за счет чего напряжение сильно повысится, и сработают предохранители (автоматы защиты).

Подобная схема может быть опасна, если ею занимается не профессионал, который может элементарно перепутать фазу с нулем. Также при обрыве нулевого провода все корпуса электроприборов окажутся под напряжением, что сделает их потенциально опасными.

Также, если вы используете трехфазные электроприборы, которые не нуждаются в нулевом проводнике, то можно применить схему, именуемую в международной терминологии как IT. Ее особенность в том, что каждый электроприбор должен иметь свой собственный заземлитель. Альтернативой ей являются стандартные схемы TT и TN-С-S. Их механизм прописан согласно гостовским требованиям, которые можно найти в интернете или специальной литературе.

Переносные конструкции защитного заземления

Во многих ситуациях необходимо придерживаться дополнительной безопасности при ведении работ рядом с электроустановками. Не смотря даже на то, что общее напряжение может быть отключено, заземлить отдельные конструкции желательно, если вам необходимо работать непосредственно с ними. Стационарное устройство защитного заземления может дать сбой, и возникнет напряжение в элементах, с которыми работает мастер. Чтобы этого не произошло, используются мобильные переносные заземлители. Они могут занулить внезапно возникшее напряжение, тем самым обезопасив людей, работающих на отдельных элементах электроустановок. Такая электробезопасность должна соблюдаться на всех крупных промышленных предприятиях, заводах, электростанциях.

Переносных заземляющих установок встречается несколько видов в зависимости от формы и предназначения:

штанговые переносные конструкции;
бесштанговые переносные конструкции;
штанговые переносные конструкции с металлическими звеньями.

Чаще всего переносные защитные механизмы используются для проведения ремонтно-монтажных работ на воздушных линиях или распределительных электроустановках. Принцип их действия заключается в том, что они состоят из трех основных элементов: токопроводящей детали, контактной и собственно изолирующего элемента (их может быть несколько).

К подобным переносным конструкциям применяются очень высокие требования, ведь от их качества непосредственно зависит жизнь человек. Во-первых, они должны быть крепкими, чтобы зажимы, которые крепятся к проводам или контактам, не соскакивали и не ломались от манипуляций электромонтажников. Во-вторых, все элементы переносной установки должны быть сделаны из высокоустойчивых материалов, которые не расплавятся от напряжения при коротком замыкании.

Можно сделать вывод, что для всего электрооборудования (от крупномасштабного, питающего целые районы электричеством, до мелкой бытовой техники) используют системы защитного заземления или зануления. Назначение защитного заземления – свести риск поражения людей током к минимуму или уменьшить силу напряжения до безопасного уровня. Если соблюдены все основные требования по монтажу этих конструкций, то человеку не грозит быть пораженным высоким напряжением при коротком замыкании, утечке тока или повреждении электропроводки.

Источник: hi-electric.com