Рабочее и защитное заземление

Вне зависимости от эксплуатационных характеристик, электрифицируемое здание должно иметь качественно организованную систему защитной электробезопасности. Защитное заземление позволяет создать такую систему.

Этот тип заземления характеризуется соединением определенных элементов электроустановки с ЗУ (заземляющим устройством) и ориентирован на уменьшение показателей напряжений прикосновения и шага, возникающих при замыкании циркулирующих токов на корпусах электрооборудования.

Назначение и устройство защитного заземления

Устанавливается такой тип заземляющего устройства для защиты человека от поражения электрическим током при замыкании электрической цепи вследствие различных причин. Самая распространенная причина поражения током — короткое замыкание фазы на нетоковедущие элементы электроустановки.

Согласно материалам нормативной документации ПУЭ (глава 1.7), в зависимости от выполняемой функции существует два вида устройства заземляющей системы: рабочее (функциональное) и защитное заземление.

Функциональный тип применяется чаще для защиты производственных объектов. Посредством рабочих заземляющих устройств реализуется надежная эксплуатация оборудования электроустановки. Эффективность как рабочего, так и защитного устройства напрямую зависит от правильного выбора конфигурации заземляющих элементов и четкого производства электромонтажа.

Основным элементом системы выступает контур заземления. Он состоит из металлических заземлителей (электродов). Функциональность всей системы зависит от возможности этих заземлителей рассеивать ток. Монтировать заземляющие элементы необходимо с учетом множества факторов, напрямую влияющих на основной показатель эффективности заземлителей, — значение их сопротивления.

Следует помнить! При создании заземляющего устройства дома или квартиры важный момент — характеристика внутренней электропроводки объекта. Провод должен быть трехжильный, с фазой, нулем и заземлением.

Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

При правильной организации заземляющей системы защиты должны быть реализованы такие эксплуатационные принципы:

Образование электрической цепи, обладающей низким сопротивлением, при коротком замыкании. Электрический ток беспроблемно пойдет по этой магистрали. Реализуется обеспечение электрической безопасности пользователя. При случайном прикосновении человека к бытовому прибору во время пробития фазы на корпусе устройства не будет потенциально опасного напряжения.
Обеспечение защиты от индукционных токов. Проявляться такие типы токов могут вследствие прямого удара молнии, при этом образуется электромагнитная и электростатическая индукция.

Учитывая значимость названных выше принципов действия системы, защитное заземление широко применяется в:

Электрической сети напряжением менее 1 кВт:

с переменным током трех трехфазных проводников с изоляцией нейтрали;
с переменным током двух однофазных проводников, которые изолированы от земли;
с постоянным током двух проводников при наличии изоляции обмотки источника тока.

Электросети напряжением свыше 1 кВт. Возможен любой режим точек обмоток источника питания постоянного и переменного тока.

Помните! Функциональность защитной системы будет надлежащего уровня только при наличии сети с изолированной нейтралью.

Заземление — это комплексная система. Все этапы в ней взаимосвязаны и влияют на надежность ее последующей эксплуатации. Важнейшая задача начального этапа производства — выбор конфигурации заземлителей.

Классификация заземляющих устройств

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), защитное заземление может быть реализовано с использованием заземлителей двух типов — естественных или искусственных. Заземляющие элементы этих двух категорий имеют определенные структурные отличия и особенности монтажа:

Естественные заземляющие устройства. Такие заземлители могут быть представлены посредством:

объектов сторонних проводящих частей, которые имеют прямой контакт с грунтом;
объектов, контактирующих с почвой через специальную промежуточную токопроводящую среду.

Самыми распространенными конструкциями такого типа заземлителей выступают:

металлоконструкции зданий и фундаментов;
металлические оболочки проводников;
обсадные трубы.

Подключать элементы этой категории заземлителей необходимо минимум в двух местах.

Важно! Запрещено применять в качестве естественных заземляющих элементов: трубы теплотрасс; газопроводы; трубопроводы горючих жидкостей и горячего водоснабжения; оболочки подземных проводов с алюминиевой основой.

Искусственные заземлители. Подразумевается специальное производство таких конструкций. В качестве материалов для искусственного создания защиты применяют:

определенного размера стальные трубы;
сталь полосовую толщиной свыше 4 мм;
сталь прутковую.

Важно знать! Большой популярностью пользуются искусственные заземлители глубинного типа. Электроды таких конструкций оцинкованные или омедненные. Преимущества — малозатратность производства и долговечность элементов.

Специфические различия искусственных и естественных устройств заземления обязательно учитываются при производстве расчетов, определяющих их оптимальную конфигурацию.

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.

Важно! Устройство, смонтированное в соответствии со всеми расчетными данными схемы заземления, позволяет добиться максимальной эксплуатационной эффективности всего комплекса защитного заземления.

Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения. На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения.

Выполняются расчеты на основании таких данных:

Описание характеристик конкретного электрического оборудования: тип установки; основные структурные элементы прибора; рабочее напряжение; возможные варианты, позволяющие осуществить заземление нейтралей как трансформирующих, так и генерирующих устройств.

Конфигурация заземлителей. Такие данные необходимы для определения оптимальной глубины погружения электродов.
Информация о проведенных исследованиях по измерению удельного сопротивления грунта на конкретной территории. Дополнительно учитываются климатические сведения зоны, на которой обустраивается система.
Информация о пригодных естественных элементах заземления, которые можно использовать в работе. Необходимы данные о реальных значениях растекания токов у этих объектов. Получить их можно путем специальных измерений.
Результат стандартного вычисления точных показателей расчетного замыкания тока на почве.
Расчетные значения нормативной стандартизации допустимых характеристик напряжений по ПУЭ.
Показатели сопротивления сезонного промерзания слоя грунта, в период высыхания и промерзания. Учет таких значений необходим для расчета заземляющих элементов, которые располагаются в однородной среде. Применяются специальные стандартизированные коэффициенты.
При необходимости монтажа сложной группы заземлителей, состоящей из нескольких элементов, необходимы сведения всех потенциалов, которые будут наведены на монтируемые электроды. Для этого нужны данные о значениях сопротивления всех слоев грунта.

Важно! Если система будет размещаться в двух слоях грунта, учитывается показатель сопротивления каждого из них. Это необходимо для определения точных данных о мощностных параметрах верхнего слоя почвы.

Принцип расчета сопротивления заземлителей

Способов расчета характеристик основных заземляющих элементов достаточно много, но основной параметр у таких вычислений один — показатель сопротивления. Оптимальное его значение определяется посредством данных нормативной регламентации ПУЭ. Реализовать надежное защитное заземление объекта невозможно без расчета сопротивления его основных элементов.

К примеру, необходимо определить сопротивление заземления для электрооборудования напряжением свыше 1 кВт, с изолированной нейтралью. В соответствии с профильными данными документации ПУЭ 1.7.96, необходимо воспользоваться формулой R≤250/I, где:

I — показатель расчетного тока заземления;
R — показатель сопротивления заземляющего устройства, который не должен превышать 10 Ом.

В соответствии с ПУЭ (1.7.104), при учете нормативных сведений показателей тока прикосновения (для примера подойдет — 50 В), формула видоизменяется: R≤U/I, где U — это ток прикосновения (50 В).

Важно! При изолированной нейтрали, как правило, не требуется доравнивать показатель сопротивления ниже четырех Ом. Однако идеальным показателем сопротивления заземляющей системы считается 0. Основная задача, к которой сводится производство всех профильных расчетов, неизменна — достичь максимально низкого сопротивления системы.

Помимо производства расчетов параметров, важный момент при производстве заземления — выбор схемы подключения устройства.

Источник: 220.guru

В чём разница между заземлением и занулением? Изучение терминов

Оба этих понятия используются, когда необходимо обеспечить дополнительную защиту от поражения электрическим током.

Кроме того, такие действия помогают предотвратить появление серьёзных повреждений из-за технических проблем.

Заземление осуществляется с единственной важной задачей – обеспечение безопасности людей во время использования приборов, работающих от электричества.

Эта проблема становится всё более актуальной с каждым годом, ведь и электропотребление граждан возрастает.

Ситуация усложняется как внутри частных домов, так и в городских квартирах. Возрастает уровень доступности бытовой техники с высокой мощностью.
Часто возникают внештатные ситуации. К примеру, можно вспомнить о коротких замыканиях. Возможно предпринять дополнительные защитные меры от поражений электричеством. Ведь земля отличается более низким сопротивлением, чем люди. А электричество всегда идёт по пути, где данный параметр ниже.

Заземление, организованное правильно, гарантирует безопасную, бесперебойную работу приборов от электричества с любыми условиями. Ток на прибор при экстренных ситуациях перестаёт поступать. Срабатывает защитное отключение.

Заземление и зануление отличаются друг от друга по следующим признакам:

При заземлении обычно для соединения с землёй организуется отдельная линия.
При второй ситуации рабочий ноль играет роль проводника. И данный фактор скрывает главную опасность.
При занулении защита обеспечивается полностью, если система работает в нормальном режиме. Но контур замыкается, как только связь «рабочего ноля» с землёй нарушается. Из-за этого повышается вероятность того, что прибор выйдет из строя. И возрастаеи опасность того, что человека поразит током, когда он будет контактировать с приспособлением.
Более того, зануление не защищает от пожара. Особенно высока опасность при эксплуатации конструкций, основой для которых послужили легковоспламеняемые материалы. Рабочий ноль, таким образом, показывает недостаточную эффективность при организации защиты. И уровень надёжности уступает другим конструкциям.

Какой вариант предпочесть для частного дома

Главное – учитывать и помнить, чем один вид защиты отличается от другого.

Заземление предполагает использование отдельного контура.

Он надёжно соединяется с проводником, при помощи дополнительного проводника.

А вот основа зануления – наличие ноля и фазы, двух разновидностей проводников.

Это одно из важных отличий от такого явления, как защитное и рабочее заземление в электроустановках:

Нулевой провод будет присутствовать только оди при использовании стандартного однофазного 220-вольтного подключения, источником которого выступают столбы или трансформаторы.
Наличие связи с землёй тоже становится важным признаком.
Ноль играет роль нейтрали, когда речь идёт о трёхфазном питании.
Трансформаторные будки со столбами становятся местами, где и создаётся выход к земле.

Есть отличия и в вопросе по обеспечению безопасности:

При заземлении ток просто уходит в землю.
При занулении складываются разные обстоятельства, зависящие от обстановки, которая складывается в том или ином случае.
Короткое замыкание – главный результат, когда появляется пробой фазы. Так происходит в случае зануления. Срабатывает средство защитного отключения. Предохранители с большой вероятностью выходят из строя.
Для владельцев при таких обстоятельствах опасности нет никакой. Но до тех пор, пока соединение между землёй и нолём остаётся надёжной и стабильной.
Зануление – вариант с большей надёжностью, когда речь идёт о защите для приборов. Но заземлению нет альтернативы, когда речь идёт о снижении угрозы появления пожара и безопасности для людей. Нельзя заменять одно понятие на другое. Более того, запрещается объединять данные два способа на одном объекте.
Зануление подходит для жителей многоквартирных домов из-за того, что им сложно монтировать классический вариант заземления. На производстве актуальность этого метода так же не уменьшается со временем. Главное – обеспечить грамотную систему контроля.

Рабочее и защитное заземление: определение и разница

У заземления в качестве способа обеспечить защиту приборам и людям имеется две разновидности: рабочее и защитное.

Представителем отдельной группы можно назвать молниезащиту. Не рекомендуется использовать так называемое общее заземление. В этом случае электричество пройдёт через дом, когда молния с ним столкнётся. Ведь дополнительные препятствия будут отсутствовать.

При эксплуатации заземления общего типа вероятность пожаров и остальных негативных влияний больше, хотя это кажется и незаметным. Теряется сам смысл использования дополнительных приборов.

Защитное и рабочее заземление больше всего отличаются друг от друга в том, что защитное предполагает создание соединений с землёй и дополнительными элементами заранее, преднамеренно. В данном случае речь идёт о единственной важной функции – защите человека от поражений со стороны электрического тока.

Рабочее заземление основано на использовании другого принципа. Соединение с землёй устанавливается не для целого прибора, но для отдельных элементов. Например, для обмотки.
То есть, организуется соединение одновременно для нескольких точек. Это помогает определиться с назначением заземления рабочего типа. Оно становится своеобразной гарантией того, что оборудование будет стабильно, безопасно работать. Это особенно важно для точных приборов, показания которых становятся важными при критических обстоятельствах.

Выбор подходящего вида защиты – ответственный вопрос. Ведь требуется учитывать такие важные параметры, как:

Особенности строений с конструктивной точки зрения.
Применяемые приборы и их характеристики.
Особенности самой электрической сети, и так далее.

Для большинства случаев оказывается достаточно заземления с использованием евророзетки. Один кабель у этого приспособления просто соединяется с землёй. Но возможность использования рабочей разновидности защиты тоже стоит предусмотреть. Особенно, когда речь идёт о более мощных приборах, которые поддерживают защитное и рабочее заземление, области их применения.

Когда мероприятия по заземлению обязательны

Следует выяснить, при каких условиях организация заземления относится к обязательным требованиям:

Если напряжение составляет больше 1 кВт, то его устраивают для сетей с переменным и постоянным током, не важно, в каких режимах и с какими свойствами функционируют обводки.
При наличии трёхфазной сети, дополненной нейтралью и переменным током, 1-кВтным напряжением.
Когда постоянный ток находится в движении внутри двухпроводных сетей, снабжённых изоляцией источника тока, средней точкой обмотки.
Совместно с однофазными сетями, работающих на переменным током, с напряжением до 1 кВт, с естественной изоляцией от земли.

Заземлители – это специальные приспособления, которые используются при монтаже системы защиты, любой разновидности. Сами приборы выпускаются двух типов:

Искусственные. Конструкции, основа изготовления которых – неокрашенный металл. Можно использовать дополнительные защитные составы, чтобы обеспечить максимальный уровень безопасности. Главное – чтобы из-за них способность к проведению тока не была уменьшена. Специальный токопроводящий бетон – одна из разновидностей искусственного заземлителя.
Естественные. Группа представлена любыми конструкциями токопроводящего типа, имеющими отношение к дому. То же касается коммуникаций. Главное условие – чтобы с землёй всё соприкасалось напрямую. Естественными заземлителями не могут стать конструкции магистральных разновидностей, которые увеличивают опасность взрыва или пожара. Например, под запретом применение газовых труб.

Когда используются искусственные заземлители, дополнительно требуется применить металлические пластины или прутья, создающие так называемую металлосвязь.

Подготовительный этап при монтаже контура

Нужно создать специальную схему перед тем, как приступать к работе. Обязательной становится подготовка материалов и инструментов. Контуры при заземлении представляют собой объединённые в единое целое системы. Основные компоненты следующие:

Внешний.
Внутренний.

Первый строится на основе заземлителей, которых объединяет металлическая обвязка.
Вторая часть располагается внутри дома. И представляет собой разветвлённую сеть с проводами. Точка начала – розетки или бытовые приборы, сами сходящиеся с шиной заземления. Последнюю монтируют в счётчике.

Чаще всего внешнее заземление создаётся в форме треугольника. Параметры будут такими:

1-2 метровые стороны
оптимальные габариты стороны – 1 метр 20 сантиметров

Но допустимо применение линейной незамкнутой формы, благодаря которой верхние концы получают последовательное соединение друг с другом.

Эта разновидность отличается большей безопасностью, меньшей требовательностью в плане выбора места установки. Но и ряд уязвимостей присутствует. У конструкции уменьшаются токопроводящие способности, как только последовательная связь между элементами нарушается. По-другому выглядят схемы расположения замкнутого типа. Серьёзными преимуществами не отличаются ни круги, ни квадраты.

Изготавливаются заземлители на основе нескольких приспособлений:

Металлический уголок, чьё сечение — 50 на 50 миллиметров.
Прут или трубы, диаметр которых равен не менее, чем 32 миллиметрам.
Минимально требуемая длина изделия – два метра. Обязательному учёту подлежит глубина, где осуществляется промерзание. Длина конструкции должна превышать данный показатель, минимум на 300-400 миллиметров.
У заземлителей верхние концы соединяются металлической полоской: длина – от 1 до 2 метров, толщина 4 миллиметра, ширина в 40 миллиметров минимум.
Применение других металлических изделий тоже допустимо. Например, отдать предпочтение пруту, у которого есть диаметр до 40 миллиметров.
Ещё одна металлическая конструкция нужна для обеспечения ввода в дом. Лучше, если она будет изготовлена из нержавеющей стали. Длины должно хватать, чтобы были полностью соединены контур и место ввода в дом. Не обойтись без приобретения дополнительных крепёжных элементов. Обычно их функцию отдают медному проводу, хомутам или болтам. Минимальное сечение – 4 миллиметра в квадрате.

Для выполнения дальнейших работ по заземлению готовим следующие приспособления:

Гаечные ключи.
Перфоратор.
Сварочный аппарат.
Лопата и кувалда.
Болгарка или другой подобный инструмент помогут разрезать металл в случае необходимости.

Но при составлении предварительной схемы можно выбрать компоненты нужной длины и диаметра заранее.

Внешний контур

Сначала надо выбрать место, где будет располагаться внешняя часть контура. Оптимальное расстояние между такими местами и домом равно 1 метру.
Возможность нахождения людей рядом с контуром необходимо исключить полностью.
Лучше выбирать территорию под статичными элементами интерьера.
Песочные грунты могут стать источником дополнительной проблемы.
После подбора подходящей территории можно приступать к земляным работам. Требуется подготовить траншею треугольной формы. Допустимый размер сторон – 1,2 метра. Глубина – от 50 до 70 сантиметров.
Металлические элементы контура просто вбиваются внутрь траншеи, при помощи подготовленного заранее комплекта.
Верхние концы потом соединяются с использованием сварочного оборудования.

Когда все этапы выполнены, переходят к засыпке траншей. В этот момент считается, что наружные работы пришли к заключительному этапу.

Соединение с распределительным электрощитом

Если не осуществить соединение с щитом распределения, приборы просто не начнут работать:

Провод одножильного типа из меди становится незаменимым помощником при решении данного вопроса. Соединение контура с одним из концов осуществляется заранее. Крепление второго предполагает участие распределительного щита, его отдельной шины.
Самостоятельное выполнение работ возможно при наличии некоторых знаний и практического опыта. Но от помощи профессионала лучше не отказываться, экономия оборачивается чаще всего новыми проблемами.
Сопротивление заземления можно будет измерить уже после того, как подключение завершено. Для проверки надо использовать специальный прибор. Процедура осуществляется следующим образом.
Заглубление в землю двух штырей, минимум на 500-700 миллиметров.
Потом осуществляется подключение специальных проводов. Одни соединяются с распределительным щитом, другие – со штырями.
Если работы выполнены верно, то искомый показатель будет иметь уровень 4 Ом.

Работа проводится достаточно просто, но для неё требуется мультиметр. А без проверки совсем обойтись нельзя, иначе возникают вопросы у контролирующих организаций. Можно использовать обычную лампочку, а потом просто оценить степень накала.

Рабочее и защитное заземление — на видео:

Источник: FoxRemont.com

Назначение и принцип работы

Рабочее или функциональное заземление создается не для защиты, а для нормальной эксплуатации установки. При его создании делают так, чтобы установка контактировала с землей. Основное назначение — сведение к нулю вероятности поражения током при соприкосновении человека с корпусом установки или с ее токопроводящими элементами, которые находятся под высоким напряжением.

Такая защита используется в электросетях с 3-фазной системой распределения электрического тока.

Изолированный нейтральный проводник нужен для электрической сети, напряжение которой составляет менее 1000 вольт. В тех сетях, напряжение которых более 1000 вольт, возможно использование любого режима нейтрали.

Между корпусом электрической установки и грунтом уменьшается напряжение. Его величина становится менее опасной. В том случае, если корпус электрической установки не будет иметь рабочего заземления, прикосновение к нему приведет к тем же последствиям, что и контакт с фазным проводом. С учетом того что электрическое сопротивление обуви и пола невелико по сравнению с сопротивлением почвы, ток может стать опасным.

Если все будет функционировать правильно, то ток, который пройдет через тело человека, не нанесет никакого вреда. Напряжение в этом случае тоже будет небольшим: почти вся энергия уйдет в грунт. Поспособствует этому заземляющий проводник — по-другому он называется заземлителем.

Различия между видами заземлений

Между рабочим и защитным заземлением имеются существенные различия. Главное из них заключается в предназначении. В то время как рабочее обеспечивает нормальное функционирование электрического оборудования, защитным заземлением называется защита от поражения электротоком. Кроме того, оно способствует защите оборудования от выхода из строя в случае, если корпус будет случайно пробит. Если здание имеет молниеотвод, то защитное сопротивление будет препятствовать возможной перегрузке во время грозы.

Рабочее заземление электрических установок при ЧП будет защищать сами приборы и человека, но главное его предназначение — обеспечивать правильную работу оборудования.

Рабочее заземление используется лишь на промышленных предприятиях, а в жилых зданиях монтируется заземляющий проводник, подведенный к розетке. Но все же есть электроприборы, таящие в себе возможную опасность, поэтому не будет лишним и их заземление с применением глухозаземленной нейтрали.

Особенности конструкции

Рабочее заземление — это установленные в грунте металлические прутья. Они играют роль проводников электротока и способны отводить электричество вглубь на несколько метров. Такие железные штыри являются соединительными элементами между шиной заземления и клеммами электрического оборудования. В результате образуется металлическая связь.

Такая связь имеется в каждом жилом здании. С ее помощью соединяются верхушки заземлителей. Она заводится к вводному щитку и затем разводится по всем квартирам. Роль заземляющего проводника в этой конструкции играет шина или провод, площадь сечения которого — минимум 4 кв. мм.

Одновременное применение и общие правила

Электроустановка не будет достаточно защищена, если ее оборудовать лишь одним заземлением. Заземлителей обязательно должно быть несколько, так как грунт — это нелинейный проводник.

Электрическое сопротивление почвы во многом зависит от величины напряжения и от площади контакта с прутьями:

Если использовать только один заземлитель, то площадь контакта будет небольшой. Ее не хватит для того, чтобы работа электрической установки была бесперебойной.
Если будет установлено по меньшей мере два заземлителя на достаточном расстоянии друг от друга, то действовать они будут эффективно. Лучше всего устанавливать их на расстоянии от 1 до 2 м.

Важно соблюдать правила ПУЭ, согласно которым:

Запрещено применять в качестве заземлителей элементы трубопровода, независимо от предназначения последнего.
Нельзя выводить кабель наружу и присоединять его к плохо подготовленной контактной площадке на шине. Дело в том, что любой металл обладает определенным потенциалом. Под влиянием различных факторов окружающей среды начинает образовываться гальваническая пара, а это приводит к коррозии.
Нельзя поочередно заземлять несколько электрических установок друг с другом.

Также нужно помнить: кабель должен быть только один на одну контактную площадку шины. Если правила не будут соблюдены, то при ЧП одна установка будет препятствовать нормальному функционированию другой.

Источник: 220v.guru