Работа с электроприборами, не подключенными к заземляющему контуру или заземленными с нарушением правил электробезопасности, может стать причиной несчастных случаев на производстве. Также это приводит к выходу из строя как самих электроустановок, так и сопутствующего защитного и измерительного оборудования. Правильно подключенное защитное заземление электроустановок обеспечит их защиту в случае выхода из строя изоляции токоведущих частей.
Общие сведения
Заземлением называется мероприятие по созданию контакта между корпусом электроустановки и землей, с целью защиты обслуживающего персонала и электроустановок. В случае правильного подключения системы заземления электроустановок, при пробое изоляции, большая часть тока уйдет по заземляющему контуру, который имеет меньшее сопротивление, чем другие элементы цепи.
Согласно правилам безопасности, электроустановки и другие приборы, которые подлежат заземлению, можно подключить к естественным заземлителям. В их качестве используют:
- имеющие непосредственный контакт с землей металлические каркасы помещений;
- металлическую защитную обмотку кабелей, закопанных в землю;
- проложенные в земле металлические трубы (за исключением трубопроводов с горючими смесями);
- железнодорожные рельсы.
Подключение таких конструкций к электроустановкам позволяет снизить затраты на оборудование заземления.
Важность сопротивления
Основным параметром эффективности заземления электроустановок является величина электрического сопротивления.
Согласно нормам ПУЭ (Правил Устройства Электроустановок) сопротивление заземлителя на жилых объектах с напряжением сети 220 и 380 Вольт, должно составлять не более чем 30 Ом.
Сопротивление промышленного оборудования (трансформаторных подстанций, генераторов, сварочного оборудования и других приборов) не более чем 4 Ом.
Чтобы достигнуть заданного в ПУЭ значения сопротивления, необходимо обеспечить заземляющее устройство высокой проводимостью. Для увеличения проводимости заземлителя в электроустановках и уменьшения его сопротивления необходимо выполнить одно из условий.
Во-первых, можно увеличить площадь соприкосновения заземляющего контура с землей. Достигается или увеличением площади металлической рамки заземлителя или помещением в грунт дополнительных стальных прутьев.
Во-вторых, можно повысить проводимость земли в месте установки заземлителя. Сопротивление повышается, если грунт поливать соляным раствором.
Еще один способ заключается в замене кабеля, идущего от корпуса электроприбора к контуру заземлителя, на кабель, имеющий большую токопроводимость.
Защита электроприборов
Для обеспечения необходимой защиты от поражения электрическим током применяются следующие защитные мероприятия:
- установка защитных ограждений;
- надежная изоляция всех токоведущих элементов;
- защитные оболочки;
- ограничение зоны досягаемости;
- по возможности, использование малого напряжения.
На случай пробоев и изоляции и утечки напряжения на корпус электрооборудования применяются такие методы защиты, как заземление, выравнивание потенциалов, дополнительная изоляция токоведущих частей оборудования. В некоторых случаях требуется установка изолирующих (непроводящих электричество) помещений.
В случаях, когда наряду с заземлением применяются другие меры защиты от поражения электрическим током, они не должны оказывать друг на друга негативного влияния и снижать эффективность защиты оборудования и персонала.
Применение естественных элементов заземления возможно только в том случае, если исключается возможность нанесения им какого-либо ущерба, вследствие протекания по ним электрического тока.
Требования к электробезопасности
Если различные виды электроустановок располагаются на смежной территории, следует использовать одно общее заземляющее устройство, отвечающее всем необходимым параметрам безопасности.
Заземляющее устройство, применяемое для защиты электрического оборудования имеющее одно или разное назначение, в обязательном порядке должно соответствовать правилам безопасности. Каждое требование, предъявляемое к устройству заземления электроустановок, должно соблюдаться.
Для соединения заземляющего контура различного электрического оборудования в одну общую заземляющую сеть, можно применять как естественные, так и искусственные заземляющие устройства.
Пиковое значение напряжения утечки и сопротивление заземляющей сети должно отвечать требованиям электробезопасности и обеспечивать надежную защиту при любых атмосферных явлениях, и в любое время года. При расчете сопротивления заземляющих устройств, следует учитывать параметры всех естественных и искусственных заземлителей.
Все элементы схемы заземления должны быть устойчивы к внешним механическим воздействиям, влиянию высокой температуры и любых атмосферных явлений.
Основные типы
Согласно ПУЭ (Правил Устройства Электроустановок) существуют система заземления ТN (включающая в себя группы TN-C, TN-S, TN-C-S), TT и IT.
Латинские буквы в обозначении имеют следующее значение:
- Т – источник питания соединен с землей;
- S – размыкание осуществляется разными проводниками;
- N – нейтраль;
- C – размыкаются одним проводником;
- I – изолированная токоведущая часть.
Зная, что означает каждая буква обозначения, можно определить устройство и принцип работы заземляющего устройства, к которому подключается электрооборудование.
Система ТN
Наиболее часто встречающаяся система защитного заземления. Главной ее особенностью служит наличие заземленной «наглухо» нейтрали питающей сети. Иными словами, нулевой выход питающей сети напрямую соединен с заземляющим контуром.
TN-C – данная система заземления широко применялась при постройке старых жилых помещений, а в наше время не используется при строительстве домов, так как является устаревшей и не отвечает всем стандартам безопасности. Такой вид заземления электроприборов применяется в трехфазных сетях с четырехжильным кабелем и однофазных сетях с кабелями имеющими две жилы. Главным недостатком данного типа, является отсутствие в кабелях защитной жилы заземления.
TN-S – система, часто используется для подключения зданий к электрической сети. Имеет наивысшую степень защиты, среди всех систем заземления. Нулевой и рабочий проводник, в этой системе, прокладываются отдельно друг от друга, при этом защитный проводник соединяется со всеми токоведущими частями зачищаемого оборудования. К недостаткам этого вида заземления модно отнести необходимость прокладки дополнительного кабеля.
TN-C-S – в этой системе, жила защитного проводника соединена с нейтральной рабочий жилой. Согласно правили электробезопасности, для системы TN-C-S требуется установка дополнительного заземления.
Система TT
Эта система широко применяется для обеспечения электробезопасности питающих подстанций и установок, имеющих отдельное заземляющее устройство. Часто используется для защиты отдельно стоящих помещений (гаражи, ларьки, ангары и другие сооружения).
Система IT
Источник питания в данной системе изолирован воздушной прослойкой или соединен элементом с большим сопротивлением, что позволяет существенно снизить ток утечки. Система заземления типа IT наиболее часто применяется в медицинских заведениях и лабораториях, для обеспечения корректной работы высокоточных, чувствительных к скачкам напряжения приборов.
Разница между заземлением и занулением
Заземление и зануление электроустановок – это схожие понятия, но имеющие одно отличие.
При использовании заземлителя защита обеспечивается снижением напряжения в токоведущей части. А при занулении защитное действие заключается в мгновенном отключении подачи напряжения в вышедшем из строя участке сети.
Обязательной является установка заземления во всех электроустановках, где нейтраль заизолирована. В том случае когда электроприбор имеет глухозаземленную нейтраль, а напряжение в рабочей сети до 1000 В, можно обойтись только одним занулением.
Правила расчета
Расчет защитного заземления необходимо производить для того, чтобы правильно определить параметры заземляющего контура, такие как его тип, форма, площадь, размеры, количество заземлителей и расстояние между ними. Все эти параметры, вместе со значением токопроводимости грунта, напрямую влияют на суммарное значение сопротивления системы заземления.
Расчет заземляющего устройства производится в обязательном порядке перед началом монтажа контура.
При расчете защитного заземления, обращают особое внимание на значение удельного сопротивления земли. Для расчетов необходимо принимать то его значение, которое соответствует наиболее неблагоприятным сезонным условиям.
Правила установки переносного вида
Переносное заземление устанавливается при временных работах по обслуживанию или ремонту электрооборудования. Монтаж защитного заземления разрешается осуществлять только после проверки на отсутствие напряжения в цепи.
Защитное заземление, предназначенное для защиты работающего на линии персонала от поражения током в случае ошибочного включения напряжения, в обязательном порядке устанавливается на все отключенные фазы, со всех сторон, с которых может быть подано напряжение.
Монтаж переносного заземления в электроустановках с напряжением более 1000 Вольт разрешается производить персоналу имеющему группу электробезопасности не ниже четвертой, а в установках до 1000 Вольт – не ниже третей.
Запрещается использовать в качестве заземляющих элементов детали, которые не предназначены для этого, также запрещается соединять элементы заземления методом скрутки.
Источник: EvoSnab.ru
500 А.
Глухозаземленная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформаторы тока и др.).
Изолированная нейтраль – нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.
Нулевой рабочий проводник электроустановок до 1000 В – проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, глухозаземленной средней точкой источника постоянного тока.
Нулевой защитный проводник электроустановок до 1000 В – проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока.
Отключение электроустановок при однофазных замыканиях на землю может осуществляться при помощи защитного отключения, которое выполняется в дополнение к заземлению (занулению). Если невозможно выполнить заземление (зануление) и обеспечить защитное отключение электроустановки или трудно выполнить по технологическим причинам, допускается обслуживание электрооборудования с изолирующих площадок. При этом должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к незаземленным частям электрооборудования и частям зданий или оборудования, имеющим соединение с землей.
На землю в целях обеспечения безопасности в электроустановках с большими токами замыкания должно быть выполнено выравнивание потенциала.
Рабочее заземление – присоединение к заземляющему устройству какой-либо точки электрической цепи, необходимое для обеспечения надлежащей работы установки в нормальных или аварийных условиях, что осуществляется непосредственно или через специальные аппараты (пробивные предохранители, разрядники и резисторы) называется.
На концах воздушных линий и ответвлений длиной более 200 м, а также вблизи вводов кабельных пли воздушных линий в помещения должны выполняться повторные заземления нулевого провода. Внутри помещений нулевой провод, имеющий повторное заземление, присоединяется к заземляющей сети у всех щитов, распределительных пунктов и щитков. Сопротивление заземляющих устройств всех повторных заземлений нулевого провода должно быть не более 5, 10, 20 Ом для напряжений 660, 380, 220 В.
Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 0,5 Ом в электроустановках напряжением выше 1000 В с глухозаземленной нейтралью с большими токами замыкания на землю.
Сопротивление в электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью с малыми токами замыкания на землю должно удовлетворять условию:
Rз ≤ /Iз,
гд е Uз = 250 В, если заземляющее устройство используется только для установок напряжением выше 1000 В; Uз = 125 В, если заземляющее устройство одновременно используется и для установок до 1000 В; Iз – расчетный ток замыкания на землю, А.
В случае если заземляющее устройство является общим для распределительных
Источник: StudFiles.net
Понятие заземления
Это система из металлоконструкций, обеспечивающая электрический контакт корпуса электроустановок с землей. Основным элементом является заземлитель, который может быть цельный или из соединяющихся между собой отдельных токопроводящих частей, на конечном этапе уходящих в грунт. Правила требуют, чтобы монтаж металлоконструкций выполнялся из стали или меди. На каждый вариант существует свой ГОСТ и требования ПУЭ.
На эффективность работы заземляющего устройства существенно влияет электрическое сопротивление.
Чтобы выполнить эти правила, величину сопротивления системы заземления можно регулировать. Для повышения проводимости заземляющего устройства используют несколько способов:
- увеличивают площадь соприкосновения металлоконструкций с грунтом, вбивая дополнительные колья;
- повышают проводимость самого грунта на участке, где размещен контур заземления, поливая его соляными растворами;
- меняют провод от щита к контуру на медный, который имеет более высокую проводимость.
Проводимость системы заземления зависит от многих факторов:
- состава грунта;
- влажности грунта;
- количества и глубины залегания электродов;
- материала металлоконструкций.
Практика показывает, что идеальные условия для эффективной работы защитного заземления создают следующие грунты:
- глина;
- суглинок;
- торф.
Особенно если этот грунт имеет высокую влажность.
Правила определяют, что провода и шины защитного заземления для электроустановок до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью обозначают маркировкой (РЕ), добавляя штрихованный знак с чередованием желтых и зеленых полос на концах проводов. Проводники рабочего нуля имеют голубой цвет изоляции и маркируются буквой (N). В схемах электроустановок, где рабочие нулевые провода используются как элемент защитного заземления, подключены на заземляющий контур, они имеют голубую окраску, маркировку (РЕN) с желтыми и зелеными штрихами на концах. Этот порядок цветов и маркировки определяет ГОСТ Р 50462. При монтаже конструкций используют правила для разных видов подключения защитного заземления электроустановок.
Виды и правила заземления электроустановок
ТN—C – такая конструкция заземления электроустановок была принята в Германии с 1913 года, эти правила остаются действующими на многих старых сооружениях. В этой схеме рабочий нулевой провод сети одновременно используется как РЕ-проводник. Недостатком этой системы оказалось высокое напряжение на корпусах электроустановок в случае обрыва РЕ-провода. Оно в 1,7 раза превышало фазное, что увеличивало угрозу поражения электрическим током обслуживающего персонала. Подобные схемы защитного заземления электроустановок часто встречаются в старых зданиях Европы и государств постсоветского пространства.
TN—S – новое устройство защиты электроустановок. Эти правила монтажа электропроводки были приняты в 1930 году. Они учитывали недостатки старой системы ТN-C. TN-S отличается тем, что от подстанции до корпуса электрооборудования прокладывался отдельный защитный нулевой провод. Здания оборудовались отдельным контуром заземления, к которому подключались все металлические корпуса бытовых электроприборов.
Защитное заземление этого вида способствовало созданию автоматов отключения цепи. В основу работы дифференциальных автоматических устройств заложены законы Киргофа. Его правила определяют: «ток, протекающий по фазному проводу, имеет равную величину току, который протекает по нулевому проводу». При обрыве нуля, даже незначительная разница токов управляет отключением автоматических устройств, исключая возникновения линейного напряжения на корпусах электроустановок.
Комбинированная система ТN — C – S разделяет рабочий нулевой провод и заземляющий не на подстанции, а на участке цепи в зданиях, где эксплуатируются электроустановки. Правила этой системы имеют существенный недостаток. При коротком замыкании или обрыве нуля на корпусе электроустановок возникает линейное напряжение.
В большинстве случаев в жилых, производственных и офисных зданиях, сооружениях используется защитное заземление с глухозаземленной нейтралью. Это означает, что рабочий нулевой провод подключается к заземлению. В пункте 1.7.4 ПУЭ определено: «Нейтральные (нулевые) провода трансформаторов или генераторов подключаются к заземляющему контуру».
Защитное заземление в групповых сетях
В частных, многоквартирных и многоэтажных офисных зданиях потребители имеют дело с электроснабжением от распределительных устройств, с которых электроэнергия поступает на розетки, осветительные приборы и другие приемники тока. В подъездах на каждой лестничной площадке установлено ВРУ (вводное распределительное устройство), от которого сеть разделяется на группы по квартирам и функциональному назначению:
- группа освещения;
- розеточная группа;
- группа для питания нагревательных приборов (бойлера, сплит системы или кухонной плиты).
Распределительное устройство разделяет группы по функциональному назначению или для электроснабжения отдельных помещений. Все они подключаются через защитные автоматические выключатели.
На основании требования ПУЭ (пункт 1.7.36) групповые линии выполняются трехпроводным кабелем с медными проводами:
- фазный провод с обозначением – L;
- провод рабочего ноля обозначается буквой – N, при монтаже используется проводник с синей или голубой изоляцией в кабеле;
- нулевой провод, защитное заземление обозначается – РЕ желто-зеленой окраски.
Для монтажа используются трехпроводные кабели, соответствующие требованиям, определяющим состав полихлорвинилового пластика изоляции на проводах:
- ГОСТ – 6323-79;
- ГОСТ – 53768 -2010.
Насыщенность цвета определяют ГОСТ – 20.57.406 и ГОСТ – 25018, но эти параметры не являются критичными, так как не влияют на качество изоляции.
В старых зданиях советской постройки проводка выполнена двухпроводным проводом с алюминиевой проволокой. Для надежной и безопасной эксплуатации современной бытовой техники от корпуса ВРУ до розеток, через распределительные коробки, прокладывается третий заземляющий провод. Рекомендуется при капитальном ремонте заменить всю старую проводку и установить новые розетки с контактом на защитный провод.
В щитке все провода, согласно своему назначению, крепятся на отдельные контактно-зажимные планки. Запрещается подключение проводов N на контактные шины РЕ другой группы и наоборот. Также не допускается подключение РЕ и N отдельных групп на общие контакты линий РЕ или N. В сущности, при контактах нулевого провода и провода защитного заземления работа цепи электроснабжения не нарушится. В конечном итоге через подстанцию и заземляющий контур они замыкаются, но может нарушиться расчетный баланс токовых нагрузок на защитные автоматы. Несоблюдение этого баланса приведет к незапланированному отключению на отдельных группах.
Практически, исходя из пункта 7.1.68 ПУЭ, все корпуса электроприборов в здании подлежат заземлению:
- токопроводящие металлические элементы светильников;
- корпуса кондиционеров, стиральных машин;
- утюги, электрические плиты и многие другие бытовые приборы.
Все современные производители электрооборудования учитывают эти требования. Любое современное устройство, потребляющее электроэнергию от стандартных промышленных сетей, производится со схемой подключения к трехпроводным розеткам. Одним проводом является защитное заземление (провод, который присоединяет корпус электроустановок к контуру заземления).
Контур для частного дома
Устройство металлоконструкций заземляющего контура собирается из различных элементов, это могут быть:
- стальной уголок;
- стальные полосы;
- металлические трубы.
- медные стержни и провод.
Наиболее подходящим материалом для монтажа считаются стальные оцинкованные полосы, трубы и уголки, соответствующие ГОСТ – 103-76. Производители изготавливают их разных размеров.
Размеры стальных оцинкованных шин
| Изделие | ГОСТ | Ширина | Толщина |
|---|---|---|---|
| Стальная оцинкованная шина | ГОСТ — 103-76 | 20 мм | 4 мм |
| Стальная оцинкованная шина | ГОСТ — 103-76 | 25 мм | 4 мм |
| Стальная оцинкованная шина | ГОСТ — 103-76 | 30 мм | 4 мм |
Такие полосы удобно прокладывать по стенам здания, соединяя контур и корпус распределительного щита. Полоса гибкая, устойчивая к коррозии и имеет хорошую проводимость. Это гарантирует, что устройство защиты будет работать эффективно.
Наиболее распространенная конструкция, когда контур на защитное устройство заземления имеет по периметру форму равнобедренного треугольника, стороны которого 1.2 м. В качестве вертикальных заземлителей применяют стальной уголок 40х40 или 45Х45 мм, толщиной не менее 4-5 мм, металлические трубы диаметром не менее 45 мм с толщиной стенок 4 мм и более. Можно использовать элементы трубопроводов, бывшие в употреблении, если металл еще не проржавел. Для того чтобы было удобно забивать уголок в грунт, нижний край обрезается болгаркой под конус. Длина вертикального заземлителя составляет от 2 до 3м. Допустимые размеры в зависимости от материала и формы элементов указаны в таблице 1.7.4 ПУЭ.
Забиваются уголки так, чтобы над поверхностью грунта осталось 15-20 см. На глубине 0.5 метра вертикальные заземлители по периметру соединяются стальной полосой 30-40 мм шириной и 5мм толщиной.
Контур размещается не далее чем на 10 метров от здания. Защитное устройство заземления соединяется с корпусом распределительного щита стальной пластиной 30 мм в ширину и не менее 2 мм толщиной, стальной круглой катанкой 5-8 мм в диаметре или медным проводом, сечение которого не мене 16 мм2. Такой провод крепится клеммой на заранее приваренный к контуру болт, и затягивается гайкой.
Требования ПУЭ (пункт 1.7.111) – защитное заземление может быть выполнено из медных элементов, это надежно. Продаются специальные наборы, «устройство медных заземляющих конструкций», но это дорогое удовольствие. Для большинства потребителей дешевле и проще выполнить требования, используя стальные детали.
Это могут быть:
- элементы металлических трубопроводов, проложенных под землей;
- экраны бронированных кабелей, кроме алюминиевых оболочек;
- рельсы железнодорожных неэлектрифицированных путей;
- железные конструкции арматуры фундаментов высотных железобетонных зданий и многие другие подземные металлические сооружения.
Неудобство этого варианта состоит в том, что для использования этих объектов (рельсов или трубопроводов) как защитное заземление, необходимо согласовать возможность подключения с владельцем конструкции. Иногда проще бывает установить собственный контур заземления, соблюдая все требования.
Молниезащита частного дома
ПУЭ и другие руководящие документы не обязывают владельца частного дома, чтобы у него стояла молниезащита. Мудрые владельцы в целях безопасности устанавливают эту конструкцию самостоятельно, руководствуясь требованиями ГОСТ — Р МЭК 62561.2-2014. Молниезащита включает в себя три основных элемента:
- Мониеприемник устанавливается на верхней точке крыши здания, принимает на себя электрический разряд молнии. Выполняется из стальной трубы Ø 30-50 мм, высотой до 2м. На верхнюю часть приваривается стальной наконечник круглого проката Ø 8мм.
- Заземляющее устройство обеспечивает растекание токов в грунте;
- Токопровод выполняется из того же материала, что и наконечник, он направляет ток электрического разряда от молниеприемника к контуру заземления.
Видео. Проверка заземления.
Исходя из перечисленной информации видно, что грамотно организовать процесс монтажа проводки, подключить защитное устройство заземления, учитывая требования ПУЭ, в частном доме можно самостоятельно. Для измерения сопротивления контура можно использовать мультиметр, предварительно установив его в режим измерения на Омы. Потом это делают специалисты энергоснабжающей организации или контрольно-измерительной лаборатории, они знают все требования и имеют нужное оборудование. При необходимости в предписании специалисты укажут недостатки и меры по их устранению. Порядок сдачи объекта в эксплуатацию однозначно определяет наличие протоколов измерений сопротивления на устройство заземления.
Источник: elquanta.ru