Защитное заземление: принцип работы и схемы. Что такое заземление простыми словами Заземление в электрической цепи

С помощью создания электрического соединения металлических конструкций промышленного и бытового оборудования с землей повышают безопасность в процессе его эксплуатации. Такой метод используется для предотвращения поражения человека электрическим током при возникновении аварийных ситуаций.

На рисунке ниже отображены основные принципы функционирования защитной системы. Даже при использовании качественных автоматических устройств, скорость их отключения будет недостаточной, чтобы полностью исключить возможность поражения человека электрическим током. При наличии заземления будет образована цепь с меньшим сопротивлением. Это снизит вредные воздействия на организм человека до безопасного уровня.

Защитное заземление – необходимый элемент безопасности, предотвращающий поражение электротоком

Принцип работы

Обычно его устанавливают для защиты при возникновении короткого замыкания. Если фазный проводник отсоединится и прикоснется к металлическому шасси установки, то корпус окажется под напряжением.

Правильно созданное защитное заземление образует электрическую цепь, имеющую низкое сопротивление. Именно этот путь является наиболее благоприятным для электрического тока, поэтому случайное прикосновение человека к корпусу не будет опасным (рис. выше).

Надо отметить, что такое устройство одновременно будет выполнять несколько важных функций:

1. Оно обеспечит защиту и в том случае, когда потенциально опасное напряжение на корпусе образовано не коротким замыканием, а индукционными токами. Такие ситуации возможны в установках с высоким напряжением и там, где допустимо воздействие излучения СВЧ.
2. При использовании глухозаземленной нейтрали и некоторых других схем подключения в цепи питания при коротком замыкании возникнут продолжительные и большие по амплитуде импульсы, достаточные для срабатывания автоматов, отключающих напряжение.
3. Если заземленное оборудование подвергнется удару молнии, то такой проводник обеспечит определенную защиту от повреждений.

По этой формуле рассчитывают сопротивление проводника защитной цепи между основной шиной и распределительным щитком: 50 х СЦФН/ НН. СЦФН – сопротивление в цепи ноль-фаза; НН – напряжение номинальное в вольтах.

Чтобы не ошибаться с терминологией, надо понимать действительное значение следующих названий:

• Рабочим называют заземление, которое выполняет функции второго проводника. Его используют для электрического питания установок, решения иных задач.
• Упомянутая выше защита от молнии не является целевым предназначением. Для обеспечения безопасности при грозах применяют специально предназначенные для этого устройства. Они рассчитываются на относительно большие величины токов и напряжений.

Схемы подключения

Чтобы выбрать оптимальный вариант необходимо знать, для каких целей применяется защитное заземление в конкретном случае. Ниже рассмотрены разные системы, их особенности, преимущества и недостатки.

Тип TN, с глухозаземленной нейтралью. По этой схеме подключается промышленное и бытовое оборудование, работающее в сетях с напряжением до и выше 1000 V. Нейтраль генератора (трансформатора) источника питания подключается к заземлителю. Устройства потребителей, а точнее корпуса, экраны, шасси, подсоединяют к общему проводнику.

Если электрическая схема создана в соответствии с международными стандартами, то по надписям можно понять следующее. Латинской буквой «N» обозначают «нулевой» проводник, который используется для работы оборудования. Его так и называют, функциональным. «PE» – проводник, использующийся для создания защитной цепи. Буквами «PEN» обозначают проводник, предназначенный для решения функциональных и защитных задач.

Чаще всего используют следующие схемы. Их наименования отличаются буквой, которую через дефис добавляют к «TN».

Схемы подключения

Наиболее часто используемые схемы подключения

Достаточно высокие риски возникают при использовании воздушных линий электропередач. Они могут быть повреждены ураганом, иными негативными внешними воздействиями. Для обеспечения высокого уровня безопасности применяют схему TT.

Глухозаземленную нейтраль подсоединяют к генератору. Передача энергии осуществляется по четырем проводам. У потребителя устанавливают автономную систему заземления, к которой подключаются корпуса оборудования.

Виды

Чтобы сопротивление было минимальным, желательно сократить длину защитного проводника. Это обеспечивают с помощью создания заземляющего контура по периметру объекта.

Выносные системы применяют при оснащении установок, которые работают с питающим напряжением до 1 000 V.

Заземлители разделяют также на искусственные и естественные. Это распределение по группам условно, так как в обоих случаях используются металлические части конструкций, находящиеся в земле:

• В первом – их создают специально, для системы заземления. Такой подход позволяет точно рассчитать сопротивление, размеры отдельных частей, иные важные параметры.

Естественный заземлитель – металлическая часть конструкции, находящейся в земле

• Второй вариант предусматривает подсоединение к металлическим частям конструкции здания, арматуре фундаментных блоков. Он экономичнее, так как для защиты применяются некоторые готовые детали. Однако надо учитывать, что для подключения оборудования понадобится прокладка соответствующих линий, которые будут иметь определенное нормативами сопротивление. Недостатком является относительная доступность обычному персоналу.

Для заземления используют проводники из меди, черной и оцинкованной стали. Сечения и другие характеристики изделий подбираются с учетом электрических параметров установки и условий ее эксплуатации.

В частности, имеет значение уровень влажности. При расчете проверяют удельное сопротивление и другие особенности грунтов.

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

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

Назначение и устройство защитного заземления

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

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

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

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

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

Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

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

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.

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

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

Классификация заземляющих устройств

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

1. Естественные заземляющие устройства. Такие заземлители могут быть представлены посредством:

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

Самыми распространенными конструкциями такого типа заземлителей выступают:

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

Подключать элементы этой категории заземлителей необходимо минимум в двух местах.

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

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

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

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

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

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.

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

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

Выполняются расчеты на основании таких данных:

1. Описание характеристик конкретного электрического оборудования: тип установки; основные структурные элементы прибора; рабочее напряжение; возможные варианты, позволяющие осуществить заземление нейтралей как трансформирующих, так и генерирующих устройств.
2. Конфигурация заземлителей. Такие данные необходимы для определения оптимальной глубины погружения электродов.
3. Информация о проведенных исследованиях по измерению удельного сопротивления грунта на конкретной территории. Дополнительно учитываются климатические сведения зоны, на которой обустраивается система.
4. Информация о пригодных естественных элементах заземления, которые можно использовать в работе. Необходимы данные о реальных значениях растекания токов у этих объектов. Получить их можно путем специальных измерений.
5. Результат стандартного вычисления точных показателей расчетного замыкания тока на почве.
6. Расчетные значения нормативной стандартизации допустимых характеристик напряжений по ПУЭ.
7. Показатели сопротивления сезонного промерзания слоя грунта, в период высыхания и промерзания. Учет таких значений необходим для расчета заземляющих элементов, которые располагаются в однородной среде. Применяются специальные стандартизированные коэффициенты.
8. При необходимости монтажа сложной группы заземлителей, состоящей из нескольких элементов, необходимы сведения всех потенциалов, которые будут наведены на монтируемые электроды. Для этого нужны данные о значениях сопротивления всех слоев грунта.

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

Принцип расчета сопротивления заземлителей

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

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

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

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

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

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

Схемы заземления дома

Одним из основных элементов, необходимых для обеспечения электрической и пожарной безопасности объекта, является защитное заземление, поэтому закономерно, что грамотное технологическое производство такой системы – первостепенная задача. Добиться необходимого результата решения этой задачи невозможно без правильного выбора схематического варианта соединения и подключения заземляющих элементов.

Помните! Каждый элемент, при помощи которого реализуется защитное заземление, имеет схематическое обозначение. Для того чтобы выбрать оптимальный вариант схематического обоснования подключения такой системы, человеку нужно разбираться как в буквенных, графических, так и в цветовых .

Чаще на практике применяются два вида подключения - схемы TN-C-S и TT. Отличия в проектировании схем:

Цифрой 1 на картинке обозначено заземление источника; цифрой 2 - дом, а 3 - это само устройство заземления дома.

Важно! В схеме TT полностью отсутствует организация защиты пользователя при утечке тока во время повреждения изоляции. Следовательно, монтировать УЗО для электрической проводки, реализованной по ТТ схеме, - обязательно.

В связи со значительным затруднением производства заземляющих работ по схеме TT, большинство объектов заземляются посредством TN-C-S системы.

Заземление - важный элемент обеспечения пожарной безопасности здания и электробезопасности его жильцов. Начинать работы по его созданию, руководствуясь лишь общими понятиями определения, что такое защитное заземление, не стоит. Нужно изучить теоретические и практические особенности устройства электрозащитной системы, разбираться в производстве расчетов ее параметров и уметь произвести измерение величины ее сопротивления после монтажа. При отсутствии навыков и необходимого оборудования следует доверить выполнение такой работы профильным специалистам.

Заземлением называется электрическое соединение электропроводных составляющих оборудования с землёй. Оно состоит из заземлителя и соединённого с ним проводника. На рисунке ниже изображена классическая схема его подключения.

Схема подключения заземления в частном доме

Красным цветом обозначена фаза, синим – нейтраль. Они идут со столба от главной электросети, соответственно к шинам L и N. Чёрным цветом обозначен заземляющий провод, подключённый между заземлителем и шиной РЕ щитка. Они заходят в щиток, из которого производится разводка по дому.

Виды

В зависимости от того, зачем нужно заземление, его различают по видам:

1. Рабочее. В промышленности заземляются точки токоведущих частей электроустановок для создания нормальных условий работы. Электробезопасность здесь не является целью. Рабочее заземление предназначено для функционирования электрооборудования в аварийном режиме, когда происходит пробой на корпус или повреждение изоляции. Так заземляют нейтраль генератора или трансформатора.

Рабочее заземление делается напрямую с заземлителем или через дополнительные аппараты (реакторы, сопротивления, разрядники).

1. Защитное. Заземление предназначено для защиты человека, чтобы его не поразил электрический ток. Тело проводит электрический ток и обладает большим сопротивлением. Удар током происходит не только в результате прикосновения к токопроводящим элементам. При этом ещё должна образоваться электрическая цепь. Она создаётся между землёй, в которую человек упирается ногами, и оголённым проводником, находящимся под напряжением, с которым происходит контакт.

Чем выше влажность поверхности земли, тем больше будет ток проходить через тело, что представляет значительную опасность.

1. От молний. В месте удара молний температура достигает 30 тыс. градусов, что угрожает жизни людей и сохранности строений. Как показывает статистика, 20% пожаров в частных домах происходит из-за попадания молний. Поэтому необходимо устанавливать на зданиях молниеотводы.

Система защиты

Система защиты включает 3 части:

• Молниеприёмник – ловит удар и передаёт ток дальше. Представляет собой круглый стержень диаметром не менее 10 мм и длиной от 250 мм. Его располагают на крыше, на большой высоте, где существует максимальная вероятность попадания разряда.

Радиус зоны защиты у основания стержня определяется по формуле:

r = 1,732∙h, где

h – разница высот между верхними точками дома и молниеотвода.

Следует также учитывать конусную форму защищаемого пространства.

1. Токоотвод – служит для передачи тока от молниеприёмника к заземлителю. Для него используют катанку диаметром 6 мм, которую приваривают к молниеприёмнику, после чего спускают по стене к заземлителю с максимальным удалением от окон и дверей. Токоотвод не допускается изгибать, чтобы в этом месте не возник искровой разряд. Его изготавливают как можно короче.
2. Заземлитель молниезащиты и бытовой техники делают общим. Наиболее распространено устройство в виде контура из трёх электродов, забитых в грунт и связанных между собой стальным штрипсом, методом сварки. Заземлитель располагается на расстоянии более 1 м от стен и более 5 м от крыльца, пешеходных дорожек и проходов.

Система молниезащиты для частного дома

Естественное заземление

Для создания заземления удобно применять металлические части строений и конструкций, контактирующие с грунтом. Это может быть арматура фундамента, подземные трубопроводы или кабельные оболочки, наземные коммуникации (рельсовые пути). Всё это можно использовать только в тех случаях, когда будут удовлетворяться все требования, предъявляемые к заземлителям. Преимуществом способа является значительная экономия средств и отсутствие необходимости в эксплуатации устройств.

Часто в качестве заземлителя используют фундаменты, но для этого должны выполняться определённые условия:

• влажность окружающего грунта не ниже 3%;
• отсутствие агрессивной среды, способствующей возникновению коррозии;
• арматура не находится под воздействием механического напряжения;
• все детали металлических конструкций составляют неразрывную электрическую цепь, для чего в места разрывов приваривают перемычки сечением не ниже 100 мм 2 ;
• наличие в бетоне закладных деталей из металла, с которыми можно соединить заземляющий проводник.

Защитное заземление

Главным элементом является заземляющий контур, состоящий из расположенных в грунте металлических электродов. Они представляют собой стержни, уголки, трубы или листы длиной не менее 2,5 м. Их главная задача заключается в рассеивании тока в грунте, эффективность которого зависит от состава грунта и климата.

При установке заземления необходимо знать, из чего состоит грунт. Это может быть глина, песок, земля и т. д.

Каждый компонент обладает своей электрической проводимостью, от которой зависит, как правильно спроектировать заземление. Глина имеет сопротивление 20 Ом*М, песок – 10-60 Ом*м (в зависимости от влажности), садовая земля – 40 Ом*М, гравий – 300 Ом*М.

К контуру присоединяется заземляющий проводник.

Контур заземления в виде треугольника

Электроды не допускается покрывать диэлектрическими антикоррозионными составами. Можно только наносить лак на места сварки.

Требования к проводнику от контура до электроустановки – это прочность и стойкость к коррозии. Проводниками могут служить ленты из стали размером 5х30 мм и стержни диаметром от 10 мм. В связи с небольшой нагрузкой, для дачи подойдёт катанка диаметром 6 мм.

По современным стандартам электропроводка в квартире или в частном доме выполняется трёхжильным проводом, где один из них является фазой, другой – нулём, а третий – заземляющим. Защита подключается между контуром и корпусами электроприборов. Розетки и вилки снабжаются заземляющими контактами, соединённые с корпусом прибора, при включении которого, кроме электричества подключается заземление.

При попадании фазы на корпус, из-за износа изоляции возникает ток утечки, поступающий к контуру и рассеивающийся в грунте. На малые токи срабатывает УЗО, а на короткое замыкание – защитные автоматы. В обоих случаях ток с корпуса электроприбора проходит через защитный проводник, обозначаемый РЕ, на контур и растекается в грунте.

Чем выше электротехнические характеристики заземлителя, тем в большей степени он защищает человека от удара током.

Для частного домостроения, сопротивление контура защитного заземления в разных условиях составляет:

• защитное – от напряжения сети на 220В или 380В – 30 Ом (система TN-C-S);
• газопровод в дом – 10 Ом;
• молниезащита – 10 Ом;
• оборудование телекоммуникаций – 2 или 4 Ом.

Системы заземления электроустановок

Системы защитного заземления зависят от таких характеристик источника питания, как изолированная или глухозаземлённая нейтраль. Их всего три:

1. Система TN содержит глухозаземлённую нейтраль, с подключением к ней металлических частей электроустановки.

Как выглядит система TN

В зависимости от способов использования нулевого рабочего (N ) и защитного (PE ) проводников в системе образуются подгруппы:

• TN-C – совмещение проводников PE и N в одном проводе по всей длине сети к потребителю (старая советская схема, которая сейчас не применяется);
• TN-C-S – совмещение проводников PE и N в одном проводе от трансформаторной подстанции с их разделением на входе в распределительный щит. Для этой системы требуется дополнительное заземление.
• TN-S – разделение нулевого и защитного проводов по всему протяжению сети (самая безопасная схема).

1. Система IT с изолированной или соединённой через резонансное сопротивление нейтралью. Здесь не токопроводящие металлические части электрооборудования имеют отдельное заземление.

Как выглядит система IT

Система IT применяется в учреждениях, где функционирует особо чувствительное оборудование.

1. Система ТТ с глухозаземленной нейтралью, а потребители имеют отдельное защитное заземление (в основном – модульно-штыревое), не соединённое с нулевым проводом N.

Как выглядит TT

Видео. Виды заземления

Заземление необходимо во всех сетях электроснабжения, в том числе в частных домах и квартирах. Прежде всего – это система безопасности при пользовании электричеством.

Наличие заземляющего контакта в современных электророзетках стало привычным делом. Ему соответствует контакт на вилке любого электроприбора. Попробуем разобраться, зачем нужно заземление.

Что такое заземление

Заземлением называют подключение токопроводящих элементов, в норме не пребывающих под напряжением, к заземлителю - заглубленной в грунт металлической конструкции с низким электрическим сопротивлением. В качестве упомянутых токопроводящих элементов могут выступать металлический корпус электроустановки, рабочие органы машин или бытовых приборов и т.д.

Также заземляют экранирующие оплетки электрических кабелей.

Для чего нужно заземление

• функциональное;
• для молниезащиты.

Защитное обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановок.

Функциональное используется для работы прибора или схемы - играет ту же роль, что и нулевой проводник в электросети.

В системах молниезащиты заземлитель подключается к молниеприемнику.

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. 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».

Наглядная демонстрация 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. Ее используют трояко:

• для засыпки нового реагента;
• для заливки воды (провоцирует химическую реакцию в засушливый период).

Другой современный вариант заземлителя - . 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.

Электролитический и модульный заземлители стоят дорого, потому их традиционные аналоги остаются востребованными. Штыри в такой конструкции располагают по-разному:

• в вершинах равностороннего треугольника рядом с объектом;
• по углам объекта;
• по периметру объекта.

Число стержней и расстояние между ними определяются расчетом.

Сопротивление заземлителя периодически проверяют. Максимально допустимая величина - 30 Ом.

Совокупная защита заземляющих устройств и предохранителей

Заземление не только отводит опасный ток, но при наличии аппарата защиты вызывает отключение аварийного оборудования. При контакте фазного проводника с заземленным корпусом сеть работает в режиме, близком к короткому замыканию (КЗ), сопровождающемся резким увеличением силы тока в цепи. На это реагирует выключатель автоматический (ВА), обязательно устанавливаемый на вводе электрической линии на объект.

Правда, подобное возможно лишь при очень низком сопротивлении заземлителя, что бывает крайне редко. В большинстве случаев вероятность отключения ВА довольно низкая. К примеру, при сопротивлении заземлителя в 10 Ом ток в цепи составит I = 220 / 10 = 22 А. Автоматы, согласно требованиям ГОСТ, выдерживают в течение часа ток, в 1,42 раза превышающий номинальное значение. То есть автомат на 16 А при силе тока в 22 А не отключится в течение почти 60-ти мин (16 * 1,42 = 22,72 А).

Схема заземления

Более надежный автомат защиты - или . Этот прибор сравнивает токи в фазном и нулевом проводниках и при обнаружении разницы, свидетельствующей об утечке, разъединяет цепь. По чувствительности, то есть минимальной величине утечки тока, вызывающей срабатывание, УЗО делятся на несколько категорий:

1. Защищающие от поражения электротоком: 10 мА – устанавливаются в помещениях с высокой влажностью и 30 мА – в сухих.
2. Противопожарные – на 100, 300 и 500 мА.

Противопожарные УЗО применяют на объектах, где короткое замыкание может вызвать пожар. Ими защищают участки сети, где поражение током практически исключено, например, цепи освещения.

Не являются взаимозаменяемыми. ВА защищает от коротких замыканий и перегрузок, УЗО - от поражения электротоком. В идеале ввод и каждая группа потребителей должны быть защищены и ВА, и УЗО.

Заземленное неэлектрическое оборудование

К заземлителю подключаются и конструкции, никак с электричеством не связанные:

1. Ограждения и прочие конструкции на эстакадах и галереях, в которых при разряде молнии на близком расстоянии наводится опасная разность потенциалов. То же может произойти с трубопроводом или емкостью, содержащими горючее вещество. Из-за наведенного напряжения возможно искрение с последующим взрывом, потому такие конструкции также заземляют.
2. Изделия, в которых в процессе эксплуатации накапливается статический заряд. В основном это трубопроводы и емкости: статическое электричество образуется из-за трения частиц транспортируемой среды. По этой причине ограничивают скорость подачи топлива в авиалайнеры.
3. Трубопроводы значительной протяженности. В соответствии с законом электромагнитной индукции, в таких трубопроводах при изменении магнитного поля Земли, а оно всегда нестабильно под действием солнечного ветра, образуются так называемые блуждающие токи. Потому их подключают с определенным шагом к заземлителям.

Отличие от зануления

Занулением называют подключение токопроводящих частей электроустановки к глухозаземленной нейтрали источника тока (к нулевой жиле). Ее сопротивление намного меньше сопротивления заземлителя. Потому при замыкании фазы на зануленный корпус устройства гарантированно возникает ток КЗ, приводящий к срабатыванию автоматического выключателя.

В наиболее распространенной системе заземления типа TN одновременно осуществляется и заземление, и зануление.

Подключение к нулевой жиле осуществляется выше УЗО. Иначе токи в фазном и нулевом проводниках после замыкания фазы на корпус останутся равными и аппарат защиты не сработает.

О системах заземления

Применяют несколько систем заземления, обозначаемых комбинацией букв. Буквы имеют следующее значение:

• I: изолированный проводник;
• N: имеется подключение к глухозаземленной нейтрали;
• Т: имеется подключение к заземляющему проводу.

Основных видов систем заземления три:

1. Тип IT - система с изолированным нейтральным проводом. В данной системе изолирован от нейтрали либо контактирует с ней через резистор с высоким номиналом или воздушный промежуток. В жилых домах не применяется. Предназначена для подключения приборов, предъявляющих особые требования к безопасности и стабильности. В основном используется в лабораториях и лечебных учреждениях.
2. Тип TT - система с независимыми заземлителями. Оптимальный вариант . Предусматривает использование двух заземлителей – для источника электротока и металлических элементов системы, не имеющих защиты. Провод заземления (РЕ) в этой системе независим, а его работоспособность на участке между оборудованием и трансформатором улучшена. Возможны сложности при подборе диаметра для собственного заземлителя. Этот недостаток компенсируется путем устройства системы защитного отключения.
3. Тип TN. Провод заземления в такой системе совмещен с нейтралью, потому при пробое фазы на корпус происходит КЗ и автомат разъединяет цепь. Этим обеспечивается высокий уровень безопасности.

Различные системы заземления

Системы TN получили наибольшее распространение. Есть три их подвида:

1. TN-S: вариант с нулевым и разделенным рабочим проводником. С целью повышения безопасности вместо одного нулевого провода применяется два: один используется как защитный, второй - как нейтральный с подключением к глухозаземленной нейтрали. Такая система обеспечивает наилучшую защиту от поражения током.
2. TN и TN-C-S: вариант с PEN-проводом и парой нулей. К оборудованию подключается нулевой провод, расщепленный на жилы PE и N.
3. В TN-C-S после разделения устанавливается второй заземлитель, чем обеспечивается бесперебойная работа системы.

Достоинства системы TN:

• устройство довольно простое;
• осуществляется защита от разрядов молнии;
• для защиты проводки достаточно установить автоматы от замыкания.

Недостатки:

• существует вероятность перегорания нуля снаружи с последующим пробоем металлических корпусов оборудования;
• требуется оборудование для уравнивания потенциалов.

Система TN мало подходит для сельских населенных пунктов.

От правильности организации заземления подчас зависят жизни людей. Под организацией подразумевается не только устройство, но и своевременный контроль сопротивления заземлителя. Из-за окисления или изменения параметров грунта оно может оказаться завышенным, вследствие чего защитный эффект заземления будет утрачен.

Защитное заземление -- это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека, путём преднамеренного соединения с землёй корпуса и нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Системы заземления могут быть естественными и искусственными.

Что такое заземление и зачем оно нужно?

Заземляющие устройства представляют собой преднамеренное соединение проводниками электрического типа различных точек электросети.

Назначение заземления заключается в предотвращении воздействия электрического тока на человека. Ещё одно назначение защитного заземления -- отведение напряжения с корпуса электроустановки через устройство заземления на землю.

Основная цель применения заземления -- снижение уровня потенциала между точкой, которая заземляется и землёй. Тем самым понижается сила тока до наименьшего уровня и уменьшается количество поражающих факторов при соприкосновении с деталями электрических приборов и установок, в которых произошел пробой на корпус.

Что такое нейтраль?

Нейтраль -- это нулевой защитный проводник, который соединяет между собой нейтрали электроустановок в трехфазных сетях электрического тока. Сфера использования -- зануление электроустановок.

Понижающая подстанция, где находится трансформаторная установка, оснащена своим контуром заземления. Этот контур состоит из стальной шины и прутов, закопанных специальным образом в землю. К источникам потребления в электрощиток от подстанции проложен кабель, имеющий 4 жилы. Когда потребителю электроэнергии нужно питание от цепи трехфазного типа, то все 4 жилы должны быть подключены. Когда к жилам подключается разная нагрузка, в системе происходит смещение нейтрали, чтобы предотвратить это смещение, используется нулевой проводник. Он помогает симметрично распределить нагрузку на все фазы.

Что такое PE и PEN проводники?

PEN-проводник -- это проводник, совмещающий в себе функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Он идет от подстанции и разделяется на PE и N проводники, непосредственно у потребителя.

PE-проводник -- это защитное заземление, которое мы используем, например, в квартире в розетке с заземлением. PE-проводник используется для заземления устройств, установок и приборов, где уровень напряжения не превышает 1 кВ.

Данный тип заземления используется только для гарантии безопасности. Такое заземление обеспечивает непрерывное соединение всех открытых и внешних деталей. Механизм обеспечивает стекание тока на землю, которое появилось вследствии попадания электрического тока на корпус какого-либо устройства.

PEN-проводник (объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника) применяется при использовании системы заземления типа TN-C.

Виды систем искусственного заземления

В классификации систем заземления есть естественные и искусственные типы заземления.

Системы заземления искусственного типа:

• TN-S;
• TN-C;
• TNC-S;

Виды заземления -- расшифровка названия:

• T -- заземление;
• N -- подсоединение проводника к нейтрали;
• I -изолирование;
• C -- объединение опций функционального и нулевого провода защитного типа;
• S -- раздельное использование проводов.

Многих людей интересует вопрос о том, что называют рабочим заземлением. По-другому его называют функциональным. Ответ на данный вопрос даёт пункт 1.7.30 ПУЭ. Это заземлерие точек токоведущих частей электрической установки. Применяется для обеспечения функционирования электрических приборов или установок, а не в защитных целях.

Также многих волнует вопрос о том, а что такое защитное заземление. Это процесс заземления устройств с целью обеспечения электробезопасности.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

• TN-C;
• TN-S;
• TNC-S;

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система -- система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

• заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
• внешние проводящие части устройства;
• проводник нейтрального типа;
• совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название -- Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

Недостатки:

• возрастает вероятность получения удара током;
• возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
• высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
• такая система защищает только от короткого замыкания.

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 -- это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

Конструкция:

1. PN -- нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
2. PE -- глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.

Преимущества:

• легкость монтажа;
• низкая стоимость покупки и содержания системы;
• высокая степень электробезопасности;
• не требуется создание контура;
• возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

Достоинства:

• простое устройство защитного механизма от попадания молний;
• наличие защиты от короткого замыкания.

Минусы использования:

• слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
• возможность появления фазного напряжения;
• высокая стоимость монтажа и содержания;
• напряжение не может быть отключено автоматикой;
• отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

• 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
• 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.

Преимущества TT:

• высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
• защита от КЗ;
• возможность использования на электроустановках высокого напряжения.

Недостатки:

• сложное устройство защиты от молний;
• невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Системы с изолированной нейтралью

В ходе передачи и распределения электрического тока на потребителей применяется трехфазная система. Это дает возможность обеспечить симметричность и равномерное распределение нагрузки по току.

Такое устройство создает режим, предусматривающий использование трансформаторной будки и генераторов. Их нейтральные точки не оснащены контуром заземления.

Изолированный тип нейтрали применяется в схеме питания при соединении вторичных обмоток трансформаторных установок по схеме треугольника и при отсутствии питания во время аварийный ситуаций. Такая сеть представляет собой замещающую цепь.

Изолированная нейтраль способствует пробиванию изоляционного покрытия при коротком замыкании и возникновению короткого замыкания на других фазах.

Система IT

Система IT с напряжением до 1000 В обеспечивает заземление через высокий уровень сопротивления и оснащена нейтралью источника питания.

Все внешние элементы электроустановки, которые выполнены из материалов, проводящих ток, заземляются. Среди преимуществ можно выделить невысокие показатели утечки тока во время однофазного КЗ электрической сети. Установка с таким механизмом может функционировать долгое время даже при аварийных ситуациях. Между потенциалами отсутствует разность.

Недостаток: защита от тока не срабатывает при замыкании на землю. Во время работы в режиме однофазного КЗ возрастает вероятность поражения током при прикосновении ко второй фазе установки.