Заземление
Начало формы
Конец формы
Предупреждение : статья носит чисто информативный характер и не является нормативным документом. При выполнении работ, связанных с электричеством, следует руководствоваться Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
Определения
Заземление
- это преднамеренное соединение
нетоковедущих элементов оборудования,
которые в результате пробоя изоляции
могут оказаться под напряжением, с
землёй. Заземление состоит из заземлителя
(проводящей части или совокупности
соединенных между собой проводящих
частей, находящихся в электрическом
контакте с землей непосредственно или
через промежуточную проводящую среду)
и заземляющего проводника, соединяющего
заземляемое устройство с заземлителем.
Заземлитель может быть простым
металлическим стержнем (чаще всего
стальным, реже медным) или сложным
комплексом элементов специальной формы.
Качество заземления определяется
значением электрического сопротивления
цепи заземления, которое можно снизить,
увеличивая площадь контакта или
проводимость среды - используя множество
стержней, повышая содержание солей в
земле и т.д. Как правило, электрическое
сопротивление заземления нормируется.
Главный
заземляющий зажим.
Для
сведения к минимуму электромагнитных
помех и обеспечения электробезопасности
заземление следует выполнять с минимальным
количеством замкнутых контуров.
Обеспечение этого условия возможно при
выполнении так называемого главного
заземляющего зажима (ГЗЗ), или шины.
Главный заземляющий зажим должен быть
расположен как можно ближе к входным
кабелям питания и связи и соединен с
заземлителем (заземлителями) проводником
наименьшей длины.
Такое расположение
ГЗЗ обеспечивает наилучшее выравнивание
потенциалов и ограничивает наведенное
напряжение от индустриальных помех,
грозовых и коммутационных перенапряжений,
приходящее извне по экранам кабелей
связи, броне силовых кабелей, трубопроводам
и антенным вводам. К ГЗЗ (шине) должны
быть присоединены:
заземляющие проводники;
защитные проводники;
проводники главной системы уравнивания потенциалов;
проводники рабочего заземления (если оно необходимо).
С главным заземляющим зажимом (шиной) должны быть соединены заземлители защитного и рабочего (технологического, логического и т. п.) заземления, заземлители молниезащиты и др. Подробно правила и требования устройства ГЗЗ изложены в ПУЭ. Открытая токопроводящая часть – доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции. К открытым проводящим частям относятся металлические корпуса электрооборудования. Токоведущая часть – электропроводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением. Косвенное прикосновение – электрический контакт людей и животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции. То есть это прикосновение к металлическому корпусу электрооборудования при пробое изоляции на корпус.
Обозначения
Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов. Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах. Графические символы, используемые для обозначения проводников на схемах:
Обозначение заземления:
Буквенные обозначения системы заземления
Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания: T – непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй; I – все токоведущие части изолированы от земли. Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания: T – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй; N – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания. Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют характер этой связи – функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: S – функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками; C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN.
Ошибки в устройстве заземления
Неправильные PE-проводники Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника. В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта.
Объединение рабочего нуля и PE-проводника Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токоведущим в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено).
Неправильное разделение PEN-проводника Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключенной к этой розетке, оказывается соединенным с рабочим нулем. Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а, следовательно, и на корпусе подключенного прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:
Разрыв (рассоединение, перегорание и т.д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);
Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.
Защитная функция заземления
Принцип защитного действия Защитное действие заземления основано на двух принципах:
Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения - УЗО ).
Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием УЗО. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые-сотые доли секунды - время срабатывания УЗО). Работа заземления при неисправностях электрооборудования Типичный случай неисправности электрооборудования - попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции. Следует отметить, что современные электроприборы, имеющие импульсный источник вторичного электропитания, и снабжённые трёх-полюсной вилкой (такие как системный блок ПЭВМ), при отсутствии заземления имеют опасный потенциал на корпусе, даже когда они полностью исправны. В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:
Корпус не заземлен, УЗО отсутствует (наиболее опасный вариант ) . Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.
Корпус заземлен, УЗО отсутствует. Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземленном корпусе составит Umax=RG IF, где RG − сопротивление заземлителя, IF − ток, при котором срабатывает предохранитель, защищающий эту цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт.
Корпус не заземлен, УЗО установлено. Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это не будет обнаружено до тех пор, пока не возникнет путь для прохождения тока утечки. В худшем случае утечка произойдет через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети с неисправностью, как только возникла утечка. Человек получит лишь кратковременный удар током (0,01÷0,3 секунды - время срабатывания УЗО), как правило, не причиняющий вреда здоровью.
Корпус заземлен, УЗО установлено. Это наиболее безопасный вариант, поскольку два защитных мероприятия взаимно дополняют друг друга. При попадании фазного напряжения на заземленный проводник ток течет с фазного проводника через нарушение изоляции в заземляющий проводник и далее в землю. УЗО немедленно обнаруживает эту утечку, даже если та весьма незначительна (обычно порог чувствительности УЗО составляет 10 мА или 30 мА), и быстро (0,01÷0,3 секунды) отключает участок сети с неисправностью. Помимо этого, если ток утечки достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то может также сработать и предохранитель. Какое именно защитное устройство (УЗО или предохранитель) отключит цепь - зависит от их быстродействия и тока утечки. Возможно также срабатывание обоих устройств.
Разновидности систем заземления
В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2 рассматривает следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
Система TN Нейтраль источника глухо заземлена, корпусы электрооборудования присоединены к нейтральному проводу. Режим TN может быть трех видов: TN-C, TN-S, TN-C-S. Система TN-C Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, на сегодняшний день можно встретить данную систему заземления в постройках стран бывшего СССР. Система TN-S На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разработана система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току. Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако в случае обрыва нулевого провода до точки разделения корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании. Система TN-C-S В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция – электроустановки здания применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник (PEN), в основной части электрической цепи – отдельный нулевой защитный проводник (PE).
Система TT В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции. Система IT Нейтраль источника изолирована или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, корпуса электрооборудования глухо заземлены. Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения.
ВЫВОДЫ
В качестве общих рекомендаций для выбора той или иной сети можно указать следующее: 1. Сети ТN-C и ТN-C-S не следует использовать из-за низкого уровня электро- и пожаробезопасности, а также возможности значительных электромагнитных возмущений. 2. Сети TN-S рекомендуются для статичных (не подверженных изменениям) установок, когда сеть проектируется «раз и навсегда». 3. Сети ТТ следует использовать для временных, расширяемых и изменяемых электроустановок. 4. Сети IT следует использовать в тех случаях, когда бесперебойность электроснабжения является крайне необходимой. Возможны варианты, когда в одной и той же сети следует использовать два или три режима. Например, когда вся сеть получает питание по сети TN-S, а часть ее через разделительный трансформатор по сети IT. Резюмируя изложенное выше, отметим, что ни один из способов заземления нейтрали и открытых проводящих частей не является универсальным. В каждом конкретном случае необходимо проводить экономическое сравнение и исходить из критериев: электробезопасности, пожаробезопасности, уровня бесперебойности электроснабжения, технологии производства, электромагнитной совместимости, наличия квалифицированного персонала, возможности последующего расширения и изменения сети.
ПРИМЕЧАНИЯ
Пункт 1.1.29 ПУЭ пункты 1.7.122 и 1.7.123 ПУЭ 1.7.135 ПУЭ При других типах неисправностей заземление менее эффективно, поэтому они здесь не рассматриваются В схеме импульсного источника вторичного электропитания присутствуют входные проходные или обычные конденсаторы, включенные как между питающими проводниками, так и (в случае наличия металлического корпуса и трёхполюсной вилки) между каждым питающим проводником и корпусом прибора, в этом случае они представляют делитель напряжения, сообщающий корпусу потенциал, примерно равный половине напряжения питания. Этот потенциал обычно присутствует, даже когда прибор выключен имеющимися у него средствами. В наличии потенциала на корпусе можно убедиться с помощью неонового пробника.
В статье использованы материалы из Википедии , и сайта журнала «Новости Электротехники».
Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Цель защитного заземления — снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.
Применяется также заземление электрооборудования, зданий и сооружений для защиты от действия атмосферного электричества.
Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.
Заземляющее устройство
Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Различают естественные и искусственные заземлители.
Для заземляющих устройств в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители:
- водопроводные трубы, проложенные в земле;
- металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие
- надежное соединение с землей;
- металлические оболочки кабелей (кроме алюминиевых);
- обсадные трубы артезианских скважин.
Запрещается в качестве заземлителей использовать трубопроводы с горючими жидкостями и газами, трубы теплотрасс.
Естественные заземлители должны иметь присоединение к заземляющей сети не менее чем в двух разных местах.
В качестве искусственных заземлителей применяют:
- стальные трубы диаметром 3-5 см, толщиной стенок 3,5 мм,
- длиной 2-3 м;
- полосовую сталь толщиной не менее 4 мм;
- угловую сталь толщиной не менее 4 мм;
- прутковую сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.
Для искусственных заземлителей в агрессивных почвах (щелочных, кислых и др.), где они подвергаются усиленной коррозии, применяют медь, омедненный или оцинкованный металл.
В качестве искусственных заземлителей нельзя применять алюминиевые оболочки кабелей, а также голые алюминиевые проводники, так как в почве они окисляются, а окись алюминия — это изолятор.
Каждый отдельный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем , или электродом. Если заземли- тель состоит из нескольких электродов, соединенных между собой параллельно, он называется групповым заземлителем.
Для погружения в землю вертикальных электродов предварительно роют траншею глубиной 0,7-0,8 м, после чего забивают трубы или уголки с помощью механизмов. Стальные стержни диаметром 10-12 мм заглубляют в землю с помощью специального приспособления, а более длинные — с помощью вибратора. Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой методом сварки.
Устройство защитного заземления может быть осуществлено двумя способами: контурным расположением заземляющих проводников и выносным.
При контурном размещении заземлителей обеспечивается выравнивание потенциалов при однофазном замыкании на землю. Кроме того, благодаря взаимному влиянию заземлителей уменьшается напряжение прикосновения и напряжение шага в защищаемой зоне. Выносные заземления этими свойствами не обладают. Зато при выносном способе размещения есть выбор места для заглубления заземлителей.
В помещениях заземляющие проводники следует располагать таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и надежно защищены от механических повреждений. На полу помещений заземляющие проводники укладывают в специальные канавки. В помещениях, где возможно выделение едких паров и газов, а также с повышенной влажностью заземляющие проводники прокладывают вдоль стен на скобах в 10 мм от стены.
Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.
Сопротивление заземляющего устройства представляет собой сумму сопротивлений заземлителя относительно земли и заземляющих проводников.
Сопротивление заземлителя относительно земли есть отношение напряжения на заземлителе к току, проходящему через заземлитель в землю.
Величина сопротивления заземлителя зависит от удельного сопротивления грунта, в котором заземлитель находится; типа размеров и расположения элементов, из которых заземлитель выполнен; количества и взаимного расположения электродов.
Величина сопротивления заземлителей может изменяться в несколько раз в зависимости от времени года. Наибольшее сопротивление заземлители имеют зимой при промерзании грунта и в засушливое время.
Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.
Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.
В установках свыше 1000 В допускается сопротивление заземления R 3 <= 125/I 3 Ом, но не более 4 Ом или 10 Ом.
В установках свыше 1000 В с большими токами замыкания на землю сопротивление заземляющего устройства не должно быть более 0,5 Ом для обеспечения автоматического отключения участка сети в случае аварии.
Зануление и защитное отключение
Зануление — это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.
Зануление применяется в сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью. В случае пробоя фазы на металлический корпус электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым — автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от токов коротких замыканий; магнитные пускатели со встроенной тепловой зашитой; контакторы с тепловым реле и другие приборы.
При пробое фазы на корпус ток идет по пути «корпус — нулевой провод — обмотки трансформатора — фазный провод — предохранители». Ввиду того что сопротивление при коротком замыкании мало, сила тока достигает больших величин и предохранители срабатывают.
Назначение нулевого провода в электрической сети — обеспечить необходимую для отключения электроустановки величину тока короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.
Нулевой провод должен быть проложен так, чтобы исключить возможность обрыва; в нулевом проводе запрещается ставить предохранители, выключатели и другие приборы, способные нарушить его целостность. Проводимость нулевого провода должна составлять не менее 50% проводимости фазного провода. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий и др.
Контроль зануления электрооборудования производится при его приемке в эксплуатацию, а также периодически в процессе эксплуатации. Один раз в пять лет должно производиться измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» для наиболее удаленных, а также наиболее мощных электроприемников, но не менее 10% их общего количества.
Защитное отключение является частным случаем защитного зануления. В отличие от зануления, защитное отключение может применяться в любых сетях независимо от принятого режима нейтрали, величины напряжения и наличия в них нулевого провода.
Защитное отключение — это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током (при замыкании на землю, снижении сопротивления изоляции, неисправности заземления или зануления). Защитное отключение применяется в том случае, когда трудно выполнить заземление или зануление, а также в дополнение к ним в некоторых случаях.
В зависимости оттого, что является входной величиной, на изменение которой реагирует защитное отключение, выделяют следующие схемы защитного отключения: на напряжение корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; на напряжение или ток нулевой последовательности; на напряжение фазы относительно земли; на постоянный и переменный оперативные токи; комбинированные.
Защитное отключение осуществляется при помощи автоматических выключателей, снабженных специальным реле защитного отключения. Время срабатывания защитного отключения — не более 0,2 с.
Электросеть — это основа современного мира. Почти вся современная бытовая техника работает от электричества, ведь это удобный источник энергии. Но есть и обратная сторона медали - высокая опасность поражения электрическим током. Без правильного подхода конструированию оборудования и проектированию электрических сетей электричество наделает больше беды чем пользы. Заземление - один из способов обеспечения безопасности.
Простыми словами о заземлении
Заземление - это комплекс решений и устройств для защиты от поражения электрическим током и обеспечению работы защитной аппаратуры.
Отечественные электросети имеют . Что это значит? Если рассмотреть этот вопрос упрощённо, то на электростанциях устанавливают трёхфазные генераторы. Их обмотки соединяют по схеме звезды. Точка соединения обмоток является нейтралью.
Если заземлить точку соединения звезды, как это показано на рисунке выше, то получится линия электропередач с глухозаземленной нейтралью. Потенциал этой точки и нейтрального провода будет равен потенциалу земли.
Заземляющее устройство называют . Обычно это три металлических штыря убитые в землю на одинаковом расстоянии друг от друга, находясь как бы в вершинах треугольника, при этом их соединяют между собой стальной полосой с помощью сварки. Длина штырей и их поперечное сечение рассчитывается под конкретные условия и требования к этому объекту.
Заземляющий проводник заводится в электрический щит дома или квартиры и соединяется с заземляющей шиной. Она представляет собой металлическую полосу с клеммниками. К ней подключаются земляные проводники от каждого заземленного прибора или розетки. Если прибор подключается не через розетку, то к нему прокладывается свой заземляющий проводник, и он подключается к специальной клемме, соединенной с корпусом.
Все заземляющие проводники и шины имеют изоляцию или окрашены чередующимися полосами зеленого и желтого цветов.
По виду заземление бывает защитным и рабочим. Как можно догадаться, защитное заземление выполняет функции защиты от поражения электрическим током, а рабочее - нужно для нормального функционирования электрооборудования.
Таким образом заземлением называют электрическое соединения корпуса электроприборов с заземлителем.
Чтобы разобраться для чего нужно заземление, для начала разберёмся в каких случаях и почему нас бьет током. Главное, что нужно для протекания электрического тока - это разность потенциалов.
Это значит, что если вы стоите на полу и возьметесь за оголенный провод или другую токоведущую часть руками - то ток через ваше тело и пол стечёт в землю.
Внимание:
Переменный ток силой всего в 50 мА уже является опасным для человека.
А если вы обеими руками возьметесь за токоведущую часть и повисните на ней не касаясь земли, то скорее всего ничего не произойдёт, проверять это, конечно не стоит. Поэтому птиц не бьет током на проводах. Но вернёмся к разговору о заземлении. Как мы уже сказали, корпуса электроприборов заземляют. Для чего это нужно?
Проводка и другие узлы оборудования, такие как электродвигатели, ТЭНы и прочее в нормальном состоянии не имеют контактов фазы с корпусом прибора, металлорукавом или бронёй кабеля. Но в случае неполадок фаза может оказаться на корпусе. Это может произойти при повреждении изоляции обмоток двигателей и трансформаторов, пробоя диэлектрического слоя ТЭНов, повреждения изоляции соединительных проводов внутри прибора и кабельных линий.
В результате на корпусе окажется опасный потенциал, простым языком: корпус окажется "под фазой". Когда вы коснетесь его стоя босиком на плитке, бетонном и даже деревянном полу - вас ударит током. В худшем случае, это может привести к смерти.
Чаще всего такая ситуация возникает в результате , водонагревательных баков, проточных нагревателей. А особенно ярко такое ощущается при одновременном касании стиральной машины и водопроводных и отопительных труб, или в случае с водонагревательным баком, когда вы принимаете душ или ванную вас, бьёт током.
Последняя проблема решается организацией (заземлением ванны и других металлических частей водопровода).
Если корпус поврежденного прибора заземлён - опасное напряжение стечет на землю и (или) сработает защитный прибор - устройство защитного отключения (УЗО) или автоматический выключатель дифференциального тока (дифавтомат). Мы уже рассматривали что это за приборы и как они работают в статьях ранее:
Если корпус занулён - сработает , так как это будет коротким замыканием на корпус (ноль в данном случае). Дифавтоматы и УЗО определяют утечку тока путём сравнения токов фазного и нулевого провода - если ток в фазе больше чем в нуле, значит ток втекает в землю, через заземляющий провод или через тело человека. Такие приборы срабатывают при дифференциальном токе (разнице токов) обычно в 10 мА и более.
Поэтому - это сложное устройство с большим набором коммутационных защитных приборов, а наличие заземления является обязательным во всех зданиях, построенных или отремонтированных после 2003 года. То есть в них должна быть проложена 3-проводная однофазная или 5-проводная трёхфазная электропроводка. Если вы хотите высказать своё мнение по вопросам заземления - пишите в комментариях об этом.
До недавних пор устройство защитного заземления касалось только электрических сетей промышленных предприятий и других объектов повышенной мощности. Однако, современный технический прогресс вызвал резкий рост всевозможных приборов и оборудования, используемых в быту. В связи с этим, в домашних условиях все чаще стали использоваться трехфазные сети, существенно возросла нагрузка на кабели, проводники и на свет, поэтому перед многими хозяевами уже не возникает вопрос, для чего нужно заземление и стоит ли его устанавливать.
Существует высокая степень риска выхода из строя бытовой и компьютерной техники при ее эксплуатации без заземляющих устройств. Во многих жилых домах до сих пор используется проводка старого образца, где нет какой-либо защиты. Для обеспечения нормальной работы домашней электроники в этих условиях, владельцы квартир и частных домов нередко вынуждены самостоятельно делать заземление в частном доме или квартире.
Зачем нужен контур заземления
Современные квартиры и частные дома заполнены большим количеством мощного электрооборудования. В повседневной жизни хозяева все чаще пользуются водонагревательными бойлерами, стиральными машинами-автоматами, микроволновками, электроплитами, и т.д. Сюда же входит и . Провода и кабели пропускают через себя токи с высокими значениями силы и напряжения. Изоляция, нарушенная в любом из них, легко становится причиной поражения электрическим током и других серьезных негативных последствий.
Во избежание подобных случаев нужно заземление в доме, в том числе на освещение и на выключатель.
Суть данных систем заключается в преднамеренном соединении с землей при помощи проводников всех частей и конструкций оборудования, не проводящих электрический ток. Если сеть функционирует нормально, то подача к ним напряжения не производится. Поступление тока на эти участки происходит лишь тогда, когда нет герметичности изоляции и образуется прямой контакт с токоведущими частями.
В таких случаях в действие вступают физические законы, когда ток начинает течь на участок с меньшим сопротивлением. Подобная ситуация как раз и возникает при нарушениях изоляции токоведущих конструкций, кабелей и проводов. Это приводит к так называемому пробою на корпус, при котором кабель пропускает ток на металлическую деталь с очень низким сопротивлением. В случае соприкосновения с такими частями, если есть напряжение, человек попадает под удар электрического тока.
Следовательно, основное назначение заземления заключается в предотвращении подобных ситуаций. Человеческое тело обладает низким сопротивлением, а сопротивление земли вообще нулевое. Поэтому при выборе человека или земли ток выберет землю и начнет течь в ее направлении.
Однако, между человеком и землей находится заземляющее устройство, изготовленное из материалов, не обладающих нулевым сопротивлением. В этих системах оно должно быть минимальным, тогда электрические токи, проходящие через человека, будут иметь допустимые параметры, а все излишки уйдут через .
Как работает заземление
Для того чтобы сделать эксплуатацию бытового и промышленного оборудования максимально безопасной, их металлические конструкции необходимо соединить с землей. Данный способ позволяет с высокой эффективностью предотвращать поражения электротоком при аварийных ситуациях. В таких случаях даже при самых качественных защитных автоматах нет быстрого обесточивания сети. Система заземления образует цепь с минимальным сопротивлением, компенсируя негативное воздействие тока на человеческий организм.
Следует точно знать, на чем основано заземление. Наиболее наглядным считается пример, когда поражение током может наступить при касании токоведущих частей. В каком-либо устройстве из-за некачественного контакта происходит разрушение изоляции проводника, находящегося под напряжением. В случае контакта этого провода с металлической деталью прибора, ток начнет поступать на его корпус.
Особенностью электричества является невидимое и неслышимое действие, не позволяющее своевременно распознать опасное состояние. То есть человек, совершенно не догадываясь об опасности, касается устройства и попадает под удар электротока.
Заземление помогает успешно избежать негативных последствий. Ток в аварийной ситуации просто течет в землю, а устройства защитного отключения срабатывают и отключают сеть. Если же защита по каким-то причинам не сработала, человек все равно окажется защищенным, поскольку его сопротивление существенно выше, чем у контура. Как уже отмечалось, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления и не причинит особого вреда. Сечение провода заземления можно подобрать по таблице.
Конструктивные особенности контура заземления
В однофазных и трехфазных электрических сетях схемы контура заземления практически не различаются между собой. В землю закапывается несколько электродов, после чего все сооружение соединяется между собой, какое и становится заземляющим контуром. Сама сборка выполняется в виде треугольника или квадрата.
Иногда электроды можно ставить последовательно, образуя конфигурацию незамкнутого контура. Каждый из вариантов выбирается в зависимости от конкретных условий. Соединения выполняются сваркой или с помощью болтов, а затем через специальный кабель готовая система подключается к распределительному щиту.
Почему не допускается произвольное расположение контура? Правильная установка требует соблюдения определенных правил и технических норм. Например, минимальное расстояние от здания составляет 1-2 метра, а максимальное - не более 10 метров.
Следует учитывать и глубину, на которой должны залегать электроды. В первую очередь учитываются особенности грунтов, наличие или отсутствие грунтовых вод, и расстояние их от контура. Закладка элементов осуществляется за уровнем промерзания земли. Такая конструкция позволяет создать эффективное заземление ванны в квартире.
Материалом для электродов чаще всего служат стержни, изготовленные из черного металла. Прежде всего, это различные виды металлопроката - уголки, трубы, гладкая арматура, двутавр и т.д. Сложная конфигурация проката не влияет на функциональность всей схемы, выбор следует делать исходя из удобства забивания в землю тех или иных конструкций. Чаще всего используются стальные уголки.
Следует учитывать, что площадь сечения любого проката должна быть не ниже 1,5 см 2 . Общая схема и количество стержней устанавливаются опытным путем или рассчитываются по специальной методике.
Для чего нужно повторное заземление
Используя заземление, изготовленное по схемам, не стоит исключать вероятность появления напряжения, опасного для здоровья и жизни людей. Оно возникает в результате обрыва заземленных проводов и кабелей, расположенных в электроприборах. В таких случаях дополнительную безопасность обеспечивает повторное заземление, установленное по диспетчерскому сигналу.
Его основная функция заключается в снижении напряжения, появляющегося во время касания токопроводящих частей приборов. В результате, при наличии замыкания снижается вероятность получения электротравмы на заземляемом участке.
Работа повторного заземления происходит следующим образом. Когда на корпусе отдельного устройства происходит , часть электрического тока будет уходить в землю. Наступает снижение разности потенциалов между землей и корпусом, и человек оказывается защищенным от поражения током. При использовании заземления по схеме TN-C, устройство повторного заземления затрагивает нулевой провод. В этом случае проводник связывается с землей через установленные интервалы и используется совместно с основным заземляющим контуром.
Если же используется , то повторное заземление затрагивает проводник PEN, в точке его ввода в здание. В таком варианте защитные функции будут осуществляться с помощью заземленного проводника РЕ. Точно такие же действия выполняются на вводах в электроустановках, напряжение которое не превышает 1 кВ, повышая тем самым безопасность для обслуживающего персонала.
Повторное заземление, установленное или бани, вне зависимости от конструкции, не пропускают в домашнюю сеть наведенные токи, в том числе и СВЧ, которые могут попасть сюда посредством внешних коммуникаций. Таким образом обеспечивается дополнительная защита электронной бытовой техники и оборудования. Данная мера способствует снижению потенциала на корпусе приборов в случае обрыва нулевого проводника.
Устройства повторного заземления дадут максимальный эффект и повысят уровень безопасности, если в цепях электроустановок они будут установлены вместе с автоматическими выключателями и предохранителями. Технические характеристики этих устройств должны соответствовать параметрам данной сети. Очень многое зависит от материала и сечения нулевого и заземляющего проводников. Нулевой провод располагается непрерывно на всем протяжении от каждого устройства до нейтрали индивидуального источника питания. Соединения на участке выполняются сваркой, а с помощью болтов или сварки.
Преимущества модульных систем
Устройство заземляющего контура в том числе и для бани, требует проведения сварочных и других строительных работ. Кроме того, нужно выполнить все расчеты, определиться с размерами конструкции и параметрами сети и надежно соединить все элементы системы в единое целое. Подобный комплекс мероприятий под силу далеко не каждому домашнему специалисту, поэтому для облегчения монтажа можно воспользоваться модульными системами.
Стандартный набор укомплектован стальными стержнями-заземлителями, на которые нанесено медное покрытие. Максимальная длина составляет 1,5 м, а диаметр - 14 мм. Каждый конец заземлительного стержня имеет резьбу, также покрытую слоем меди. С помощью муфты, накручиваемой на концы, стержни могут соединяться друг с другом в единое целое. Конец нижнего стержня дополняется муфтой-наконечником в виде конуса, облегчающей забивание.
Под разные грунты существует несколько типов таких наконечников. Кроме основных компонентов, в комплекте есть зажимы, для соединения с заземляющими стержнями и полосами. В качестве антикоррозийной защиты используется специальная паста, которая наносится на все узлы и детали.
Данные системы позволяют достаточно легко собрать схему заземления своими руками. Особенно она актуальна для частных объектов, особенно в деревянном доме. Правильно выполненный монтаж гарантирует эффективную и безопасную работу любой готовой схемы, надежную защиту электрооборудования и помещений бани.
Зачем нужно заземление в розетке
Во всех современных домах и в помещении бани устанавливаются устройства защитного отключения - УЗО, способные быстро обесточить квартиру при возникновении утечек тока. Кроме того, новые квартиры оборудуются специальными розетками с контактами, куда подключается защитное заземление.
Необходимость таких розеток вызвано следующими причинами и техническими требованиями:
- Заземление обеспечивает безопасность всех проживающих в квартире. При наличии аварии ток пойдет не по человеческому телу, а стечет на провод заземления. Одновременно в щитке сработает УЗО и обесточит квартиру.
- Специальные розетки требуются для заземления и подключения мощных приборов и оборудования - стиральных машин, водонагревателей, микроволновых печей, электроплит и другого аналогичного электрооборудования, к которым относится и теплый пол.
Розетки с функцией заземления в частном доме и квартире оборудуются тремя контактами. Два из них являются обычными фазой и нулем, а третий служит для подключения заземляющего провода. Он подводится к электрощиту и подключается к специальной клемме. Такая же схема и на удлинителе. Розетки с заземляющим контактом могут подключаться только в электрических сетях с трехжильной электропроводкой и тогда можно делать заземление в квартире. В обычных сетях их использование теряет всякий смысл, поскольку функция защиты, например, бани в этом случае выполняться не будет.
Нужно ли заземление на даче
Зачем нужно делать заземление в частном доме? Установку заземления на даче стоит выполнить, если данный объект электрифицирован. В дачных массивах централизованно устанавливаются простые и недорогие приспособления, не только защищающие от поражения током, но и предупреждающие возникновение пожара. Кроме того, нужно делать заземление на даче индивидуально. Это особенно актуально во время грозы, когда удар молнии может поразить человека и вывести из строя дорогостоящие электрические приборы.
Каждый человек знает, что такое электричество. Каждый судит о нем по-разному. Для кого-то это телевизор, люстра и выключатель, для кого-то - источник энергии, но все понимают, что это такая штука, которая может и долбануть. И они правы, поскольку тряхнуть может действительно крепко, а порой и вообще убить.
Организм человека - почти вода с растворенными солями в ней. Одни говорят: на 60 % из воды, другие - на 99... Оставим это, важно другое: человек электропроводен! То есть, он способен проводить через себя ток. И если этот ток достаточной силы, в организме возникают порой необратимые процессы, ведущие к гибели.
Зачем нужно заземление
Не будем скрупулезно считать, какой силы ток может убить, все равно это достаточно неприятно. Я испытал это на себе, нисколько не совру, не один десяток раз. Причины: по малолетству - незнание, а далее - обычный русский авось и пофигизм.
Исход ситуации, когда человек касается оголенного проводника, находящегося под напряжением, может быть разным. Если представить себе такое, что человек висит в воздухе, ничего более не касаясь, то ничего не происходит. Он остается целехонек и здоровехонек, он даже не поймет, что провод под напряжением. Потому что действует правило: если нет цепи, то нет и тока. К примеру, сидит ворона на проводе - и ничего, жива-здорова, еще и каркает сверху.
Совсем другая ситуация, когда человек стоит босыми ногами на мокрой земле и хватается за провод. Создается замкнутая цепь: силовой трансформатор - провод - человек - земля - и снова трансформатор. Обмотки трансформатора тоже заземлены определенным образом, а земля - прекрасный проводник.
И даже совсем не обязательны босые ноги и мокрая земля. И обувь сырая - тоже проводник, и пол бетонный, и плитка, и даже гидроизоляция гарантий не дает. И вот по этой замкнутой цепи побежали электроны, а у несчастного закатились глаза и пошла клочьями пена изо рта. Хорошо, если он в судорогах отцепился от провода, но чаще всего совсем наоборот: еще больше сжал его скрюченными пальцами. Кошмарная картина.
И воронам тоже несдобровать, если их слишком много на проводах соберется, да еще крыльями начнут размахивать. Я не однажды наблюдал, как от такого вороньего шабаша только перья летят, потому что замыкают они собою два провода, тем самым создавая опять же замкнутую цепь для протекания тока.
У электриков, кстати, в правилах безопасности предусмотрены не только диэлектрические перчатки и изолированный инструмент, а еще и диэлектрические коврики, боты. Эти коврики и эта обувь - дополнительная защита, которая не позволяет создавать замкнутую цепь при случайном касании проводника голой рукой. Короче, нет замкнутой цепи - нет тока.
Что нужно заземлять
Все, что выше - лишь преамбула, но теперь мы понимаем, зачем заземление. Оно служит для защиты человека при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением.
Пример: сделал Вася систему отопления в доме, поставил батареи, скрутил/сварил нужные трубы, да встроил еще и электрический котел с электротэнами. Включил - все работает, все прекрасно, Вася ходит, трубы щупает, радуется: тепло!
А в один прекрасный момент (какой уж тут «прекрасный»?) его ТЭН вышла из строя, да замкнула фазу на корпус котла. Батареи и трубы теперь под напряжением, ждут не дождутся, когда кто-нибудь или что-нибудь не создаст цепь для протекания тока. И вот жена Васина пол только что в кухне вымыла да вздумала тряпку на батарею повесить, посушить... Пол сырой, ноги босые, тряпка мокрая... Ох и достанется Васе, если жена жива останется, тут-то и усвоит Вася раз и навсегда, для чего заземление да зачем…
А вот если бы Вася сделал нормальный контур заземления, да котел свой надежно заземлил - ничего бы не было. Говоря простецким языком, ушла бы фаза на землю, ток получился бы огромный, автоматический выключатель не выдержал бы и давно уже отключил бы этот котел. И даже если бы не отключил, то потенциал на батареях да трубах, соединенных с землей, был бы практически нулевой, а жене уж ничего бы не досталось.
Заземлять надо все, что имеет металлический корпус.
Котлы разного рода, даже если греют они не электричеством, а газом. Ведь к ним тоже подводятся провода, питают автоматику. Перетрется где-нибудь от времени фазный провод, или мышь, вечно голодная зараза, изоляцию погрызет - и здрасьте: фаза на корпусе. Станки бытовые разные, инструменты. У обмотки двигателя изоляция нарушилась - опять привет, опять корпус под напряжением. Или насос, к примеру, да мало ли еще чего электрического нагорожено в доме!
А еще нельзя пренебрегать заземлением при использовании бетоносмесителя. Тут уж прямая дорога к беде в случае чего. Работаем с водой, все вокруг сырое, обувь, земля вокруг... Упаси господи!
А возьмем чайник. Чего тут может быть, безвредный такой электроприбор! Корпус пластмассовый, изоляция, как-никак. Но и чайник может оказаться мокрым. Подсунул Вася чайник под кран, налил воды, да неаккуратно налил и на корпус попало. Только у Васи теперь все в ажуре, и третий контакт в евророзетке не пустой висит, а все чин по чину: заземлен. Молодец Вася, все правильно сделал.
Как сделать контур заземления
Это совсем несложно. Ведь для заземления что нужно: организовать так называемый контур из нескольких металлических штырей, вбитых в землю и соединенных меж собой прутом или полосой на сварке. Штыри эти располагаются по периметру дома, таким образом создается как бы защитная зона, в которой выровнен электрический потенциал. Четыре штыря по углам - хорошо. Шесть таких точек - еще лучше. Можно и больше, срок службы увеличится.
Длина штырей - не менее 3-х метров. Диаметр стального штыря - 16 мм или более. Никакой краски на нем не должно быть. Если штырь оцинкованный или медный - допускается 12 мм.
Если грунт податливый, вобьешь их кувалдой в считанные минуты. Не забудь только заострить конец. Концы штырей соедини меж собой по всему периметру стальной полосой сечением не менее 100 кв. мм на сварку. Останется только покрыть полосу горячим битумом, чтоб меньше ржавело. Можно все это заглубить в землю, это допускается.
Сама по себе эта конструкция панацеей не является, ничего не даст, если к ней не подключать ничего. Шинка должна быть в дом введена и на ней в удобном месте должны быть болты приварены, с их помощью и подключаются провода заземления от того же Васиного котла и третий провод евророзеток.
Остается только одно: проверить параметры этого устройства, насколько они отвечают нормативам. Здесь придется обратиться к электрикам, у которых имеются соответствующие приборы для замера сопротивлений, соответствующие методики. Вообще, замеры необходимо проводить периодически, хотя бы 1 раз в 10 лет, потому как штыри в земле со временем ржавеют, электрическое сопротивление увеличивается. Исправить это тоже несложно: вбить рядом еще по штырю и приварить к ним шинку.
Вот и все, и пусть ни одна микроволновка никогда не щиплет твоих домочадцев, ни одна труба или батарея не бьет, молнии держатся подальше от громоотвода. Да, кстати: никогда не используй в качестве заземления трубопроводы центрального отопления или, упаси господь, газовые и канализационные трубы, проложенные в земле. Правилами допускается применять проложенные в земле трубы сети централизованного водоснабжения, но лично я и этого делать не стал бы.
Все это имеет соединения, все это изолируется в земле, утепляется, и никто не производит никаких замеров по электрическому сопротивлению. Если Петя, твой сосед, утверждает, что у него и через эти трубы все работает нормально - это его проблемы, поскольку это еще не значит, что он защищен...
В этой статье читайте про : разновидности, отличия и особенности конструкции.
