Назначение

Провод заземления предназначен для защиты  человека от поражения электротоком в нештатных ситуациях. К примеру, при пробое изоляции возникает электрический контакт между токоведущими элементами и корпусом прибора. В случае прикосновения человека к такому устройству электрический ток протечет через него на землю, что может привести к электротравме и даже к летальному исходу. Опасным для человека считается ток в 100 мА, из-за чего вероятность протекания тока необходимо свести к минимуму.

Схема протекания тока при электроударе
Рис. 1: Схема протекания тока при электроударе

Для исключения угрозы человеческой жизни в электроустановках устанавливается заземляющий провод. Посредством провода заземления обеспечивается электрическое соединение всех токопроводящих элементов, нормально не находящихся под каким-либо рабочим потенциалом, с контуром заземления. И  в случае возникновения потенциала на корпусе или других элементах заряд будет стекать через провод заземления, а при наличии защиты инициирует ее срабатывание.

Несмотря на то, что преимущественное большинство заземлителей устанавливается с целью защиты человека, существует и такая категория, которая предназначена для выполнения рабочих процессов. Поэтому все провода заземления, в соответствии с их назначением, условно можно подразделить на рабочие и защитные проводники. Следует отметить, что опасность электроудара существует не только при отсутствии заземляющего проводника, но и при его несоответствии предъявляемым требованиям.

Предъявляемые требования

Требования к заземляющему проводу предъявляются в соответствии с местными условиями, в которых эксплуатируются электроустановки. Также они могут отличаться в соответствии с поставленными задачами или режимом работы. Все требования можно разделить по таким параметрам проводов заземления:


  • Одножильный или многожильный – применяются в зависимости от конкретного оборудования. Так многожильные провода должны устанавливаться в тех местах, где требуется определенный уровень гибкости и заземление должно легко перемещаться (дверцы ячеек, испытательное оборудование и т.д.). Одножильные провода обеспечивают жесткую фиксацию и крепятся к корпусам стационарного оборудования.
  • Наличие или отсутствие изоляции – изоляционный слой требуется при открытой прокладке или по корпусам оборудования.
  • Отдельно проложенный или находящийся в составе цельного кабеля – при объединенной конструкции в однофазных системах должен выполняться трехжильным кабелем, а в трехфазных пятижильным. Если система уже смонтирована, то должен выполняется отдельным заземляющим проводником.
  • Материал токопроводящего элемента (медь, алюминий, сталь) – определяет удельное сопротивление самого проводника и его химическую устойчивость к различным воздействиям окружающей среды. Медные жилы являются наиболее устойчивыми к коррозии и обладают наименьшим удельным сопротивлением, за ними идут алюминиевые и стальные.

Важнейшим требованием к заземляющему контуру и подключаемым к нему проводнику является общее омическое сопротивление. Которое определяется и сечением провода заземления, и переходным сопротивлением между ножами контура и грунтом, и местами болтовых (клеммных) или сварных соединений в общей цепи. Общая величина сопротивления контура определяется п.1.7.101 – 1.7.103 ПУЭ в зависимости от линейного или фазного напряжения электроустановки и ее типа, данные параметры приведены в таблице ниже:


Таблица: величина сопротивления заземления

Тип заземляемой электроустановки Величина линейного напряжения Uл, В Величина фазного напряжения Uф, В Сопротивление заземлителя R, Ом не более
Места присоединения нейтралей генераторов, трансформаторов и других источников тока 660 380 2
380 220 4
220 127 8
Точки подключения, расположенные вблизи мест присоединения присоединения нейтралей генераторов, трансформаторов и других источников тока 660 380 15
380 220 30
220 127 60
Места повторных заземления ВЛ и питающих линий 660 380 15
380 220 30
220 127 60

Помимо медных проводов в соответствии с п.1.7.121 ПУЭ для заземления допускается использовать металлическую бронированную оболочку, применяемую для защиты от механических повреждений при прокладке кабеля, короба и лотки, если их размещение исключает возможность их повреждения, рельсы и балки в конструкции зданий и сооружений.

Но, согласно требований п.1.7.123 ПУЭ в качестве заземляющих проводников запрещено использовать металлические части газопроводов или труб водоснабжения, нагруженную арматуру железобетонных конструкций.

Маркировка и цвет

Маркировка проводов заземления обеспечивает им быструю узнаваемость и удобство в проведении монтажных работ. Так согласно требованиям п.1.1.29 ПУЭ проводники для заземления обладают как буквенной, так и цветовой маркировкой. Буквенное обозначение земли выполняется сочетанием латинских букв PE. Буквы предназначены для нанесения маркировки на соответствующих узлах схемы, концах кабеля и клеммах заземления.  Цветовое обозначение выполняется в виде желто-зеленого окраса, расположенного полосами по всей длине или другим сочетанием этих двух цветов, которое соответствует марке кабеля и стандартам производителя.


В зависимости от способа питания электропотребителей может применяться система, в которой защитный и нулевой проводник совмещены. Так как маркировка нулевого провода согласно того же п.1.1.29 ПУЭ выполняется  синим или голубым цветом и обозначаются буквой N, в таких системах электроснабжения, где нейтральный провод и заземление совмещены и выполняются единой линией, они обозначаются как PEN. В цветовом отношении совмещенный PEN проводник имеет сочетание синей и желто-зеленой изоляции.

Варианты цветовой маркировки провода заземления
Рис. 2: варианты цветовой маркировки провода заземления

Следует отметить, что вышеприведенный порядок цветовой маркировки не относится к шинам, так как в них желтый обозначает фазу A, зеленый – фазу B, красный – C. Нулевая шина может вообще не иметь окраса и эксплуатироваться в естественном виде. Шина PE окрашивается в черный цвет, а места наложения переносных заземлений организованны в виде оголенных участков металла.


Сечение провода заземления

Так как эффективность срабатывания защитного устройства и обеспечение безопасности человека напрямую зависит от такого параметра, как омическое сопротивление, провод заземления должен иметь соответствующее сечение, отвечающее рабочим параметрам проложенной линии или электроустановки. В связи с тем, что в отличии от фазной и нулевой шины, защитное заземление не должно длительно выдерживать нагрузку, его сечение может выполняться с отличными параметрами.

Пример кабеля с меньшим сечением PEN жилы
Рисунок 3: пример кабеля с меньшим сечением PEN жилы

Так сечение  PE проводника определяется в соответствии с п.1.7.126 ПУЭ, наиболее простым вариантом является вычисление величины исходя из площади фазных проводников:


  • Для фазного провода до 16мм2 сечение заземления должно быть таким же;
  • Для моделей от 16 до 35мм2 заземление может быть не менее 16мм2.
  • Для линий с сечением фазного провода от 35 мм2 и более заземляющий провод должен выбираться площадью не менее половины фазного.

Данный вариант является наиболее простым, но далеко не всегда целесообразно устанавливать проводник большого сечения на заземление, так как это влияет на общую стоимость кабельно-проводниковой продукции. В таких случаях допускается определить сечение расчетным путем:

Формула определения сечения провода заземления

Где:

  • S – площадь заземляющего провода;
  • I – величина тока короткого замыкания;
  • t – время срабатывания защитных устройств;
  • k  — коэффициент, определяемый материалами токоведущих и изолирующих элементов, температурой.

Подключение

Перед подключением необходимо обозначить основные выводы пяти или трехжильных проводов. Если вы только выполняете монтажные работы, то сможете самостоятельно определить какой провод куда подключить, в противном случае вам придется разбираться в уже существующей проводке. На практике, чтобы определить в  схеме подключения расположение всех видов проводов воспользуетесь их цветовым обозначением:

  • Фазные проводники – имеют самый разнообразный спектр (коричневые, красные, серые, фиолетовые и т.д.);
  • Заземляющие проводники – выполняются желто-зеленым цветом, некоторые изготовители применяют только ярко-зеленый окрас;
  • Нулевой проводник – синий или голубой.
Цветовое соответствие проводов
Рис. 4: цветовое соответствие проводов

Однако заметьте, что не все монтажники соблюдают стандартный порядок маркировки или сам провод может не соответствовать схеме питания, поэтому перед использованием заземляющего или фазного провода стоит предварительно их прозвонить.


Рис. 5. Пример подключения заземления
Рис. 5. Пример подключения заземления

Само подключение производится таким образом, чтобы обеспечить максимально надежный контакт с нулевым или близким к тому переходным сопротивлением. Поэтому наиболее приемлемыми является пайка, обжим или затяжка под гайку или наконечник.


Категорически запрещено выполнять электрическое соединение провода заземления скрутками и другими нетиповыми способами. Если происходит соединение медного и алюминиевого проводника, между ними обязательно устанавливается латунная прокладка или они обжимаются в гильзу. Далее провод заземления подключается от контура к корпусу оборудования, металлическим элементам для выравнивания потенциала или на соответствующий контакт розетки.

Источник: www.asutpp.ru

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.[2] 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.

Маркировка заземления

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.[3] 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).

Маркировка заземления

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.

Маркировка заземления

Источник: studfile.net

Маркировка заземления

Защитная функция заземления

  • 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.

Маркировка заземления

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.

Маркировка заземления

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).

Маркировка заземления

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

[1] пункт 1.1.29 ПУЭ
[2] пункты 1.7.122 и 1.7.123 ПУЭ
[3] 1.7.135 ПУЭ
[4] При других типах неисправностей заземление менее эффективно, поэтому они здесь не рассматриваются
[5] 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».

Источник: www.kipis.ru


Categories: Заземление

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector