Защитное заземление в электроустановках (назначение, принцип действия, устройство, нормирование). Заземление — устройство, принцип действия и назначение

Тема 1

Терминология заземления

Под заземлением понимают как соединение с грунтом Земли, так и соединение с некоторым “общим проводом” электрической системы, относительно которого измеряют электрический потенциал. Например, в космическом корабле или самолёте “землёй” считают металлический корпус. В приёмнике с батарейным питанием за “землю” принимают систему внутренних проводников, которые являются общим проводом для всей электронной схемы. В дальнейшем мы будем использовать именно такое понятие “земли”, не заключая больше это слово в кавычки, поскольку оно давно стало физическим термином.


Сетевое (рабочее) и защитное заземление.

Читайте также:  Заземление кабельных лотков и крышек

Потенциал земли в электрической системе не всегда равен нулю относительно грунта Земли. Например, в летящем самолёте за счёт генерации электростатического заряда потенциал земли (корпуса) самолёта может составлять сотни и тысячи вольт относительно поверхности Земли. Аналогом земли космического корабля является “плавающая” земля” — не соединённая с грунтом Земли система проводников, относительно которой отсчитывается потенциал в электрической подсистеме. Например, в модуле аналогового ввода с гальванической развязкой внутренняя аналоговая земля модуля может не соединяться с грунтом Земли или соединяться с ним через большое сопротивление, скажем, 20 МОм.

Интересно почитать: Что проверяют обычным мультимером.

Под защитным заземлением понимают электрическое соединение проводящих частей оборудования с грунтом Земли через заземляющее устройство с целью защиты персонала от поражения электрическим током. Заземляющим устройством называют совокупность заземлителя (то есть проводника, соприкасающегося с землёй) и заземляющих проводников. Общим проводом (проводником) называют проводник в системе, относительно которого отсчитываются потенциалы. Обычно он является общим для источника питания и подключённых к нему электронных устройств.

Описание и принцип работы соленоидов.

Читать далее

Формула расчёта сопротивления конденсатора.

Читать далее

Что такое счетчик Гейгера и как сделать его своими руками.

Читать далее

Примером может быть провод, общий для всех 8 входов 8 канального модуля аналогового ввода с одиночными (недифференциальными) входами. Общий провод во многих случаях является синонимом земли, но он может быть вообще не соединён с грунтом Земли. Сигнальным заземлением называют соединение с землёй общего провода цепей передачи сигнала. Сигнальная земля делится на цифровую землю и аналоговую. Сигнальную аналоговую землю иногда делят на землю аналоговых входов и землю аналоговых выходов.


Как работает заземление.

Силовой землёй будем называть общий провод в системе, соединённый с защитной землей, по которому протекает большой ток (большой по сравнению с током для передачи сигнала). В основе такого деления земель лежит различный уровень чувствительности к помехам аналоговых и цифровых цепей, а также сигнальных и мощных (силовых) цепей и, как правило, гальваническая развязка между указанными землями в системах промышленной автоматизации. Глухозаземлённой нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземлителю непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформатор тока).


Виды электропроводок.

Нулевым проводом называется провод сети, соединённый с глухозаземлённой нейтралью.











Принцип работы

Контур заземления функционирует за счет способности грунта поглощать электрический заряд. Если корпус оборудования в результате пробоя изоляции оказался под напряжением, то заряд будет стекать в землю. Когда пользователь коснется корпуса, ток все равно будет двигаться по пути наименьшего сопротивления, то есть через заземление, а не через тело человека. Не будь заземления, в подобной ситуации пользователь получил бы электротравму. Условием нормального функционирования заземления является низкое сопротивление заземлителя.

Читайте также:  Маркировка вторичных цепей: классификация, таблицы, пример

Эта величина зависит от параметров грунта:

  • плотность;
  • влажность;
  • соленость;
  • площадь контакта с заземлителем.

Способность грунта впитывать заряд сильно падает при замерзании. Поэтому штыри заземлителя вбивают на глубину ниже отметки промерзания, зависящей от широты местности. Данные о глубине промерзания грунта для разных регионов Российской Федерации приведены в СНиП «Строительная климатология».


Кабель заземления.

На каменистых, песчаных и вечномерзлых грунтах, в которые сложно заглубиться, применяют электролитические заземлители из Г-образной перфорированной трубы. Внутри содержится реагент, формирующий соленую среду. Последняя характеризуется высокой проводимостью и низкой температурой замерзания. Длинную часть заземлителя закапывают в неглубокую траншею, короткую выводят на поверхность.

Будет интересно➡ Что такое шаговое напряжение и чем оно опасно

Другой современный вариант заземлителя — модульный. Состоит из множества секций, соединяемых резьбовым или иным способом. По мере забивания в грунт навинчиваются все новые и новые секции. Так что такой заземлитель, в отличие от классического из нескольких штырей, можно установить на любую глубину. Соединяют секции по особым правилам и с применением токопроводящей пасты.

При забивании используют особую насадку, защищающую резьбу от повреждений. Модули выполнены из стали и покрыты медью или цинком, отчего их сопротивление падает, а срок службы увеличивается.

О термине простыми словами

Само понятие «заземление» происходит от слова «земля», то есть почва или грунт, назначение которых – служить отводом для опасных токов, стекающих по специально организованной цепи. Для ее образования необходимо неразрывное соединение всех частей защитной системы, которое начинается от точки контакта корпуса заземляющего элемента и заканчивается погруженным в землю элементом заземляющего устройства (ЗУ).

Внешний контур заземления частного дома (слева). Заземление внутри помещения (справа), заземляющий проводник указан пунктирной линией. Согласно определениям, приводимым в техдокументации, заземление это есть преднамеренное электрическое соединение металлических корпусов агрегатов со специальным заземляющим контуром. Исходя из рассмотренных фактов, можно сделать вывод, что заземлением называют преднамеренный электрический контакт защищаемого оборудования с грунтом.


Как сделать заземление.

Заземлители делятся на искусственные и естественные.

  • Искусственные заземлители – это заземлители выполняемые специально в целях заземления людьми.
  • Естественные заземлители – это металлические объекты, находящиеся в контакте с землей, которые могут быть использованы в целях заземления: водопроводные трубы, обсадные трубы скважин и т.д.

Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемую часть с заземлителем. Это могут быть стальные пластины, оцинкованные стальные пластины, медные кабеля сечением в соответствии с нормативными документами.

Интересно почитать: Как правильно подобрать термопару.

Конструкции ЗУ и их виды

Основным элементом действующего ЗУ является одиночный заземлитель, выполняемый в виде забиваемого в грунт штыря (его ещё называют электродом). В случаях, когда заземляющая конструкция изготовлена из нескольких соединенных между собой штырей, её называют групповой (смотрите рисунок, размещённый далее по тексту).


Конструкция группового заземлителя

Читайте также:  Наконечник кабельный медный луженый ТМЛ 2.5–4–2.6 65666

Для чего нужно заземление

Перед погружением в почву вертикально монтируемых электродов сначала вырывается траншея на глубину порядка 0,7-0,8 метров, после чего в уже готовые канавки в определённых точках кувалдой забиваются трубы или уголки.

Дополнительная информация. В случае очень «тяжелого» грунта стальные стержни заглубляют в землю посредством вспомогательных механизмов типа вибраторов.

По завершении рытья траншеи на концы труб или уголков на расстоянии примерно 20 см от верхнего среза на сварку присоединяются подготовленные ранее стальные полосы.

Согласно действующим нормативам (ПУЭ, в частности), защитное заземление может быть обустроено одним из следующих способов:

  • Расположением одиночных заземлителей в виде компактной наружной конструкции, которая называется выносной (смотрите размещённую ниже картинку);


Выносная заземляющая система

  • Путём распределения тех же элементов вдоль контура защищаемого объекта (помещения). Такая конструкция может обустраиваться как снаружи, так и внутри зданий и называется контуром заземления.

При контурном расположении штырей легко удается реализовать так называемое «выравнивание потенциалов», необходимое в случае однофазного замыкания на нуль. Помимо этого, в данном случае проявляется эффект взаимного влияния одиночных заземлителей, который позволяет снизить такие важные показатели системы, как напряжение в точке прикосновения и разность потенциалов на расстоянии человеческого шага.

Обратите внимание! Напряжение прикосновения определяется как величина потенциала в аварийной точке защищаемого оборудования по отношению к земле.

В отличие от контуров выносные конструкции этими свойствами не обладают, но зато они позволяют произвольно выбирать место для обустройства заземления.

Внутри помещений при контурной защите заземляющие шины и проводники располагаются с учётом следующих требований ПУЭ:

  • Они прокладываются в местах, обеспечивающих свободный доступ (на случай осмотра и ремонта, например) и исключающих возможные механические и ударные повреждения;
  • При размещении на полу зданий заземляющие проводники должны помещаться в специально подготовленные для этого канавки;
  • На объектах повышенной влажности и в складских хозяйствах с хранящимися в них летучими парами химикатов заземляющие шины следует прокладывать по периметру помещения, зафиксировав их скобами на удалении примерно 10 мм от стены;
  • Каждый корпус действующей установки присоединяется к распределённому магистральному или выносному заземлителю посредством отдельного ответвляющего проводника.

Важно! Образование последовательной цепочки, состоящей из нескольких образцов заземляемого оборудования, правилами ПУЭ категорически запрещено.

Указанный запрет объясняется невозможностью получить при последовательном включении нормированную величину переходного сопротивления, обеспечивающего заданную эффективность действия системы.

Принцип действия ЗУ

Ключевой принцип работы заземления заключен в том, чтобы снижать потенциал напряжения точки, которая соприкасается с токопроводящими частями, до того момента, пока это не станет безопасно для людей. Когда опасное напряжение попадает на поверхность оборудования, потенциал заземлителя, который находится ближе всего к нулю, должен быть перенесен в эту самую точку, что создает безопасные и комфортные условия для работы. По истечении времени автоматическое устройство, защищающее от утечек электричества, срабатывает. Линия питающего напряжения деактивируется, устраняя аварийную ситуацию.

Процесс изготовления заземляющих устройств требует соблюдения некоторых особых условий, которые обеспечат надежность и контакт частиц почвы с металлическими поверхностями. Повысить электропроводность можно, погрузив в грунт металлическую конструкцию заземления, а вокруг нее создать зону максимальной удельной проводимости. Добиться повышения этой проводимости можно непосредственным химическим воздействием на землю, например с помощью соли.

Все вышеперечисленные методы способны обеспечить надежное движение электричества в грунт по заземленному основанию защитных конструкций. Помимо того что обеспечивается преднамеренное слияние корпуса электрического оборудования с заземленным механизмом, представленный выше метод может быть использован в критических ситуациях замыкания фазы на почву.

Контролируемые параметры ЗУ - фотография 17

Требования к заземлению

После того как разобрались с тем, что является определением самого понятия заземления – можно перейти к тем категориям и нормам, которые вводятся действующими стандартами. Согласно ПУЭ к заземляющему устройству в первую очередь предъявляются следующие требования:

  • назначение ЗУ – эффективно отводить опасные токи в землю, для чего в их конструкции предусмотрен целый набор проводников и металлических прутьев;
  • заземлению подлежат все части электроустановки, включая металлические дверцы щитов;
  • суммарное переходное сопротивление контактов в системе заземленияне должно превышать 4-30 Ом;
  • при ее обустройстве в распределенных нагрузках обязательно использование системы выравнивания потенциалов (ее назначение – устранить неравномерность распределения напряжений).

Дополнительная информация: Поскольку основное назначение заземления состоит в обеспечении безопасности работающего с оборудованием персонала – при его эксплуатации особое внимание уделяется надежности функционирования. Качество его работы обеспечивается целым комплексом профилактических мероприятий и периодически организуемых испытаний.


Заземление и зануление.



Основные характеристики ЗУ

В чем разница: зануление и заземление

Основным показателем эффективности действия любого контура является величина сопротивления защитного заземления (Rз). Она представляет собой сумму переходных сопротивлений всех элементов конструкции ЗУ, включая контакты заземлителя с грунтом и подводящими шинами (проводниками).

Для практического определения величины этого показателя можно воспользоваться известным из школьной программы законом Ома. Согласно ему, Rз вычисляется как отношение напряжения в точке подключения медного отводящего проводника к корпусу защищаемого устройства к протекающему по всей заземляющей цепочке аварийному току.

Из этого определения следует, что для повышения эффективности действия любой заземляющей конструкции необходимо свести к минимуму сопротивление стеканию тока в почву.

Рассматриваемый нами показатель (величинаRз) в значительной мере зависит от следующих параметров:

  • Сопротивление грунта в месте растекания аварийного тока;
  • Конструкция заземлителя и его типоразмер;
  • Характеристики заземляющего устройства, определяемые взаимным расположением его элементов.

Помимо этого, данный показатель непостоянен во времени и изменяет свою величину в зависимости от сезона. Так, наибольшего значения он достигает при сильном промерзании грунта зимой или в засушливую летнюю пору. Нормированная ПУЭ величина переходного сопротивления для большинства промышленных и жилых объектов, включая загородные дома и дачные подсобные строения, не должна превышать 4 Ом (смотрите таблицу ниже).


Нормы по сопротивлению Rз

Дополнительная информация. Для ряда специально оговоренных в ПУЭ случаев максимально допустимые значения этого показателя должны соответствовать приведённым в таблице данным.

Исходя из этого, в технической документации оговаривается допустимое значение для напряжения прикосновения, не превышающее показатель в 40 Вольт.

В заключение – несколько слов о том, как можно снизить сопротивление ЗУ в обычных условиях эксплуатации этих конструкций. Специалисты советуют выбирать под их размещение влажные суглинистые почвы с большим содержанием солей. При невозможности подобрать подходящее для контура место следует искусственно повышать его проводимость за счёт добавлении минеральных солей в жидком растворе.

Читайте также:  Схема подключения проходного выключателя с 2х мест

Заземляем сами

При прокладке заземляющего контура защиты в первую очередь необходимо выбрать тип схемы, по которой будут вестись работы. Опытные мастера рекомендуют выбирать схему типа TN-C-S. Её основное преимущество заключается в том, что оборудование имеет непосредственный контакт с землей. Контакт нейтрали и земли ведется одним проводником, а на входе в щиток разделяются на 2 отдельных. Данная схема обеспечивает надежную защиту, поэтому устанавливать УЗО нет необходимости, достаточно лишь простых автоматов. Однако согласно ПУЭ обязательно выполнить требования по механической защите общего контакта нейтрали и земли (PEN), а также создать дополнительное резервное заземление на опорах на расстоянии 200 м или 100 м.

Создать контур защитного заземления достаточно просто, если руководствоваться правилами перечисленными ниже. В первую очередь для создания контура необходимо выбрать схему защитного заземления, их существует несколько видов, самые надежные и удачные:

  • замкнутая (выполняется, как правило, по форме треугольника);
  • линейная.

В замкнутой схеме все заземляющие проводники вкопаны в землю, находятся на одной глубине и соединены между собой металлической перемычкой. Основное преимущество — работоспособность в случае разрыва (от коррозии или других воздействий) металлической перемычки.

В линейной же схеме проводники выстроены в одну линию и соединены перемычкой последовательно друг с другом. Данная схема чуть более проста в создании, но имеет недостаток — при повреждении перемычки из строя выходит вся система.

Создание контура заземления

Итак, для создания контура заземления нам понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • Лопата.
  • Сварочный аппарат (обязателен).
  • Пила по металлу или болгарка.
  • Кувалда.
  • Пассатижи, гаечные ключи.
  • Металлический уголок/швеллер/П-образный профиль из нержавеющий стали длиной от двух метров (с площадью поперечного сечения ДО 150 мм²).
  • Металлические полоски длиной от 110 см, шириной 4 см, толщиной 4–5 мм.
  • Металлическая полоса необходимой длины (от места залегания до места контакта с домом), ширина 4 см, толщина 4–5 мм.
  • Крупные болты, гайки и шайбы (М8-М10).
  • Провод из меди с толщиной не менее 6 мм².

После того как все необходимое имеется в наличии можно приступать к монтажу защитного заземления. В первую очередь следует выбрать место, лучше всего выбрать такой участок земли, где редко находятся люди или животное, так как во время отвода электричества в почву может произойти поражение электрическим током. Лучше всего выбрать место на границе участка, на максимальном удалении от зоны постоянного посещения.

После чего необходимо выкопать узкую траншею глубиной 60–70 см от места контакта с домом до места отвода электричества. В месте отвода электричества необходимо выкопать соответствующую фигуру (в зависимости от выбранной схеме) со сторонами ~1.2 м между проводниками.

Затем в каждом углу фигуры (у нас это треугольник) — вкапываются металлические уголки в землю на глубину 2 м и больше. К торчащим концам вкопанных проводников привариваются заготовленные заранее металлические пластины, к одному концу которой приваривается полоса-проводник, идущая непосредственно к месту контакта заземления с домом.

В месте контакта заземления к этой пластине монтируется провод из меди, который уже выходит из под земли и выводится в электрощиток.

После выполнения этих работ траншеи обратно закапываются. На данном этапе работы по защитному заземлению можно считать законченными.

Почему бьёт током

Чтобы разобраться для чего нужно заземление, для начала разберёмся в каких случаях и почему нас бьет током. Главное, что нужно для протекания электрического тока – это разность потенциалов. Это значит, что если вы стоите на полу и возьметесь за оголенный провод или другую токоведущую часть руками – то ток через ваше тело и пол стечёт в землю. 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.


Наибольшее сопротивление заземляющих устройств опор ВЛ.

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.


Глубина заземления.

В результате на корпусе окажется опасный потенциал, простым языком: корпус окажется “под фазой”. Когда вы коснетесь его стоя босиком на плитке, бетонном и даже деревянном полу – вас ударит током. В худшем случае, это может привести к смерти. Чаще всего такая ситуация возникает в результате частичного выхода из строя ТЭНов стиральных машин, водонагревательных баков, проточных нагревателей. А особенно ярко такое ощущается при одновременном касании стиральной машины и водопроводных и отопительных труб, или в случае с водонагревательным баком, когда вы принимаете душ или ванную вас, бьёт током. Последняя проблема решается организацией системы уравнивания потенциалов (заземлением ванны и других металлических частей водопровода).

Если корпус поврежденного прибора заземлён – опасное напряжение стечет на землю и (или) сработает защитный прибор – устройство защитного отключения (УЗО) или автоматический выключатель дифференциального тока (дифавтомат).

Если корпус занулён – сработает обычный автомат, так как это будет коротким замыканием на корпус (ноль в данном случае). Дифавтоматы и УЗО определяют утечку тока путём сравнения токов фазного и нулевого провода – если ток в фазе больше чем в нуле, значит ток втекает в землю, через заземляющий провод или через тело человека. Такие приборы срабатывают при дифференциальном токе (разнице токов) обычно в 10 мА и более.

Будет интересно➡ Фантомное питание для микрофона: схема подключения

Поэтому современный электрощит – это сложное устройство с большим набором коммутационных защитных приборов, а наличие заземления является обязательным во всех зданиях, построенных или отремонтированных после 2003 года. То есть в них должна быть проложена 3-проводная однофазная или 5-проводная трёхфазная электропроводка. Если вы хотите высказать своё мнение по вопросам заземления – пишите в комментариях об этом.

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов


Расчет параметров заземляющего устройства выполняется по формулам. Исходными элементами являются:

  • сопротивление грунта на данном участке;
  • длина, толщина, диаметр электродов, а также их количество.

На практике во всех случаях бывают расхождения с намеченным планом работ, так как показатель почвы необходимо анализировать более точно. Сделать это практически невозможно: на 100 квадратных метрах необходимо пробурить около 100 мини шахт глубиной до 10 м, чтобы оценить слои почвы, ее состав и включения элементов – глины, известняка, песка и других компонентов.

Установку заземляющих устройств проводят по главному принципу заземления: наличие запаса прочности, имея усредненные значения параметров. Чем ниже получается сопротивление, тем лучше для всех электрических приборов и людей.

Что такое зануление

Если говорить техническим языком, зануление – это выравнивание потенциалов. Используется зануление там, где нету отдельного контура заземления, который соединяется с землей. То есть, это не было предусмотрено при проектировании и строительстве здания/помещения. По сути своей, зануление это тоже самое что и заземление, но при отсутствии отдельного заземляющего контура который идет в землю.

Защитный проводник, по которому в случае пробоя ток должен стечь, идет не в землю, а в щиток где соединен с «0» (нулевым проводом), – что и называется занулением. А так как «0» это и есть земля (потому что «ноль» заземлятся), ток согласно всем правилам стекает на него. Если, произойдет обрыв «0» (нулевого провода) до общего щита где производилось зануление, вся цепь, в том числе корпуса электроприборов и все что заземлено, окажется под опасным напряжением. Поэтому применять зануление необходимо в комплексе с установкой защитных устройств отключения УЗО.


Что такое зануление.

Экзотермическая сварка

Экзотермическая сварка ZANDZ — это современный и надёжный метод, который обеспечивает наиболее качественный контакт между двумя проводниками. Это превосходные сварные соединения, которые никогда не ослабнут, не заржавеют и имеют неизменное сопротивление.

Соединения, выполненные методом экзотермической сварки, по своей коррозионной стойкости превосходят все самые распространённые методы соединений (классическая сварка, болтовое соединение). Экзотермическая сварка не влияет на проводимость металлов, обеспечивает оптимальную площадь контакта и долговечность соединения.

Для чего нужно в доме

Электричество является неотъемлемой частью быта человека. Оно обеспечивает нам комфортную жизнь и облегчает выполнение множества дел. Но к нему нельзя относиться слишком халатно, так как поражение электрическим током может иметь серьёзные последствия. Электротравмы могут возникать не только из-за незнания и неосторожности, но и из-за неисправности электроприборов. В таких случаях металлический корпус может оказаться под напряжением и при прикосновении к нему человек может серьёзно пострадать. Поэтому необходимо обратить внимание на ваше заземление в частном доме и квартире, чтобы уберечь себя от травмы.


Классификация электроустановок по мерам электробезопасности.

Именно для предотвращения таких ситуаций существуют специальные правила по электробезопасности, которые предусматривают защитные меры. К ним относится заземление. Оно подключается в качестве дополнительного проводника в действующую электропроводку и соединяется с заземлителем, который монтируется в грунт. По этому контуру в аварийных ситуациях и будет отводиться в землю электрический ток.


Для чего нужно заземление в доме.

Согласно правилам устройства электроустановок обязательно должно заземляться любое электрооборудование напряжением 50 В в сети с переменным током и 120 В с постоянным. В случае установки оборудования в помещениях повышенной опасности заземление потребуется и при более низких напряжениях. После повреждения изоляции оборудования, например стиральной машинки ее корпус окажется под напряжением, что безусловно несет опасность для того кто к ней будет прикасаться. Однако если корпус будет заземлен (в доме имеется заземление) напряжение прикосновения за счет стекания тока в землю будет снижено до безопасной величины. Человек, который дотронется к ст. машинке почувствует лишь легкое пощипывание.

При грамотно налаженной защите появление фазного напряжения на заземленном корпусе любого прибора должно приводить к отключение автоматического выключателя или УЗО в электрощите. Таким образом, заземление позволяет отключить электроприбор от сети при возникновении неисправностей опасных для человека.

Внешняя молниезащита

Внешняя молниезащита ZANDZ (пр. Россия ) — это долговечные, надёжные и эстетичные элементы для организации эффективной системы внешней молниезащиты на объектах различного назначения.

В номенклатуре представлены стержневые молниеприёмники, держатели и зажимы к ним, выполненные из нержавеющей стали. Эти элементы предназначены для монтажа непосредственно на защищаемом объекте. Так же мы предлагаем отдельностоящие молниеприёмники различной высоты (до 54 м), выполненные из оцинкованной стали. Этот тип молниеприёмников позволяет обеспечить наиболее надёжную защиту различных промышленных объектов.

Как выглядит заземление на практике

Чтобы понять, что такое заземление нужно не только знать его назначение, но и понимать его устройство. Что такое защитное заземление и как оно устроено? Этот вопрос рано или поздно возникает у тех, кто сталкивается с электричеством. На самом деле, мы видим его довольно часто, просто не обращаем внимания. Заземлитель, непосредственно контактирующий с землёй, состоит из трёх прутов (может быть и больше в зависимости от свойств грунта), вбитых в землю на одинаковом расстоянии друг от друга. Они являются вершинами равностороннего треугольника и соединены между собой проводником (металлической полосой).

Наружные части заземления (шины, провода, кабели) имеют отличную от основной электрической цепи окраску. На них нанесены чередующиеся между собой жёлто-зелёные полосы. Как у любого устройства, у заземления имеются свои критерии качества. Главным является сопротивление и чем оно будет меньше тем соответственно лучше. Его можно улучшить несколькими способами:

  • увеличить количество вертикальных заземлителей (штырей);
  • увеличить глубину залегания штырей.

Так как ток всегда протекает по пути наименьшего сопротивления, а эти методы его снижают, то качество заземления повышается, обеспечивая более качественную защиту.


Как выглядит заземление.

Системы и схемы зануления

Существует несколько вариантов выполнения защиты электрооборудования путем зануления металлического корпуса устройства. В этой статье мы рассмотрим два следующих основных способа зануления любой техники, подключенных к трехфазной и однофазной сети подачи электроэнергии.

  1. Трехфазная сеть. Для такого подключения схема довольно проста и выполнить ее не составит труда любому человеку знакомому с основами электротехники. В этом варианте нулевой провод N и защитная линия PE объединены в одну общую шину под названием PEN. Такой метод зануления получил наименование системы TN-C. Для его реализации необходимо строго соблюдать повышенные требования к уравниванию электрических потенциалов, а также к площади сечения объединенного проводника PEN. Для сетей с подачей электроэнергии по однофазной схеме использование системы TN-C категорически запрещено правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
  2. Однофазная сеть. Для реализации защитного зануления в однофазных сетях существует способ по системе TN-C-S. При этом методе проводник N объединяется с линией PE только на ограниченном участке сети подачи электроэнергии, начинающимся рядом с основным источником питания. Система TN-C-S хороша для однофазных сетей, но ее ни в коем случае нельзя применять при занулении электрооборудования, работающего в трехфазных сетях электрификации.

Любая система защитного зануления может быть использована только в сетях как однофазных, так и трехфазных, с переменным напряжением не более 1 кВ, к тому же сеть в обязательном порядке должна иметь наглухо заземленную нейтраль. После выполнения работ по защите электрооборудования необходимо выполнить проверку и расчет системы зануления, который следует доверить только специалисту, так как эта процедура предполагает использование специальных приборов. В результате произведенных замеров определяется сопротивление петли нейтраль-фаза, которое должно иметь минимальное значение.

После этого, согласно закону Ома, по которому I=U/R, вычисляется ток КЗ (короткого замыкания) при попадании фазы сети на металлический корпус прибора. Значение этого параметра должно быть на некоторую величину больше, чем порог срабатывания автоматических систем обесточивания электроразводки. В противном случае их нужно менять на устройства с меньшим значением порога срабатывания или выполнять мероприятия по снижению величины сопротивления петли нейтраль-фаза. При расчете тока КЗ следует применять увеличивающий коэффициент надежности Кн, который всегда больше единицы.

Зелёная молниезащита (грозоизоляторы)

Зелёная молниезащита ZANDZ (безопасная) — это принципиально отличный от традиционного метод защиты объектов не только от прямых ударов молнии, но и от вторичных поражающих факторов.

Фундаментальная разница в работе зелёной молниезащиты и традиционных (или активных) молниеприёмников, заключается в изоляции объекта от молнии, недопущении образования разряда.

Это позволяет избежать наиболее опасного и труднопобедимого врага чувствительного электронного оборудования и легковоспламеняющихся материалов — электромагнитной волны от молниевого канала, молниеприёмников и токоотводов (вторичный поражающий фактор молнии).

Зелёная молниезащита — это лучший вариант для объектов, на которых одна искра может привести к катастрофе, потере продукции и долговременному простою.

Работа заземления совместно с УЗО

Защитное заземление является основной защитой от поражения электрическим током. Но одной меры предосторожности не всегда может быть достаточно. Для дополнительной защиты в цепь устанавливается устройство защитного отключения (УЗО). Если объяснять техническим языком, то УЗО – это коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического отключения от сети поврежденного прибора при появлении тока утечки.

Будет интересно➡ Правила безопасности при работе с электричеством

Когда внутри электроприбора (будь до стиральная машина, бойлер, компьютер и т.п) происходит повреждение изоляция и фаза попадает на заземленный корпус, ток начинает стекать в землю. На протекание этого тока реагирует УЗО, которое мгновенно срабатывает и отключает поврежденный прибор, тем самым оставляя цепь без напряжения. По внешнему виду и принципу работы УЗО похоже на обычный автомат. Только автомат защищает саму электрическую цепь от больших токов, а УЗО человека от попадания под напряжение.


Работа заземления совместно с УЗО.

Если прибор не заземлить

О каких возможных авариях идет речь и что необходимо заземлять? Опасное напряжение в случае поломки прибора может попасть на его корпус. Что опасного может произойти, если корпус не заземлен? Если в этих условиях человек соприкоснется с корпусом прибора (к примеру речь может идти о стиральной машине), то его ударит током, потому что тело человека имеет конечное электрическое сопротивление, а через пол и через окружающие предметы он так или иначе соединен с нулевым проводом сети (который как правило заземлен — глухозаземленная нейтраль).

А поскольку ток стремится замкнуть цепь, то он (ток), стремясь к нулевому проводу (и к земле) потечет через человека — это и есть поражение электрическим током, которое может оказаться смертельно опасным. Поэтому для защиты от подобных неприятностей корпуса электрических приборов заземляют — соединяют с землей через заземлитель.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

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

  1. 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.
  2. 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:

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

Схема электросети с изолированной нейтралью
Схема электросети с изолированной нейтралью

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.

Что даст заземление прибора

Теперь, когда корпус прибора соединен с заземлителем как и нейтраль, если напряжение фазы попадет на корпус, то сразу наступит короткое замыкание в цепи фаза-ноль. Это приведет к срабатыванию автоматического выключателя прежде, чем кто-либо из людей успеет соприкоснуться с оказавшимся под опасным напряжением корпусом прибора. Такова защитная функция заземления.

Читайте также:  Расчет мощности трехфазной сети: по току, напряжению, сопротивлению

Комментарий эксперта

Лагутин Виталий Сергеевич

Лагутин Виталий Сергеевич

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Кроме того, как отмечалось выше, сопротивление заземлителя минимально, оно составляет доли Ома, а это значит, что даже при задержке срабатывания защитного автомата, потенциал на корпусе прибора будет практически равным потенциалу заземлителя, то есть земли. И если человек стоит на земле, то его током уже не ударит.

Источники

  • https://rentps3.ru/montazh/chto-nazyvaetsya-zazemleniem.html
  • https://principraboty.ru/princip-raboty-zazemleniya/
  • https://grand-electro.ru/elektroprovodka/ustroystvo-princip-raboty-i-shemy-zaschitnogo-zazemleniya.html
  • https://uk-parkovaya.ru/secrets/safety/zasitnoe-zazemlenie-princip-raboty-i-shemy.html
  • https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/sistema-zashhitnogo-zazemleniya.html

[свернуть]

Related Posts