Что такое заземление для чего его применяют. Что такое заземление и для чего оно предназначено? Виды систем искусственного заземления
Для того чтобы произошел «удар», нужно создать электрическую цепь. В случае, когда используется розетка без заземления, ток поступает в прибор, накапливается в нем и переходит к человеку, как только тот касается его. Человек в данном случае является проводником, так как стоит на полу. Ток проходит через тело и далее уходит в пол. В лучшем случае, пострадавший почувствует неприятные ощущения, а в худшем – отправиться в карете скорой помощи в больницу.
Как обезопасить себя от удара током?
Когда в доме много электрических приборов, люди не всегда используют только заземленные розетки. Торопясь, они забывают о важности заземления или вовсе не знают, есть ли оно в их квартире, и просто втыкают вилку в ту розетку, которая оказалась ближе. Постоянно используя для работы металлического электрического прибора розетку без заземления, есть высокий риск того, что в нем накопится статическое напряжение и человек получит удар током. Чтобы избежать этого, нужно установить дома розетки с заземляющими контактами в каждой комнате. Конечно, риск не исчезнет совсем, ведь, невозможно быть полностью уверенным в качестве розеток, но все же станет меньше.Те люди, у кого дома есть большая кухонная плита и стиральная машина автомат, должны дополнительно заземлить приборы. Сделать это достаточно просто, требуется взять специальный провод, присоединить его к корпусу прибора и направить в землю. В частных домах это легко можно осуществить, а вот в квартире могут возникнуть проблемы с тем, куда же направить этот заземляющий провод.
В связи с тем, что смерть от удара током, давно перестала быть редкостью, большинство застройщиков, перед тем, как сдать дом в эксплуатацию, оборудуют электросеть специальными приборами защитного отключения. Его работа заключается в том, что, при возникновении утечки тока, он отключает всю квартиру от электричества, тем самым спасая жителей от смертельной травмы. На сегодняшний день, это самая эффективная защита от удара током. Установить такую систему может каждый, для этого достаточно обратиться в соответствующую фирму.
Розетка с заземлением в вашем доме не только защищает от возможного поражения электрическим током. Наличие заземления делает более стабильной работу сложных бытовых устройств: стиральной машины, компьютера, видео и аудиоаппаратуры.
Внешне с заземлением отличается от обычной присутствием встроенных заземляющих скоб, изготовленных из металла. В мировой практике используется множество вариантов конструкций розеток с заземлением, однако в России был выбран именно этот вариант, со скобами. Выбор обусловлен конструкцией, в которой при подключении штепселя сначала входят в контакт клеммы (скобы), предназначенные для заземления, лишь потом – фазовые. Такой тип устройства носит название Shuko, или тип F (СЕЕ 7/4).
Зачем нужно заземление
Под этим термином в электротехнике подразумевают соединение токоведущих элементов электроустановок, электроприборов с землей. Главная задача заземления – защита от удара электротоком. При ее наличии электрический потенциал уходит в землю, защищая человека. Для обеспечения процесса используют несложные устройства. Чаще всего это стержень из металла, вкопанный на глубину минимум 2 метра. Иногда закапывают несколько стержней, соединенных промеж себя, - качество заземления тем выше, чем больше общая площадь контакта с почвой.
Существует и еще одно понятие – соединение с « ». Здесь имеется в виду контакт корпуса электрооборудования (к примеру, распределительного щитка, электроинструмента стационарного типа) с «нулем» проводки. Подобная операция необходима для защиты от замыкания электрооборудования. В идеальном варианте «ноль», «земля» соединены.
Особенности монтажа розетки с заземлением
Устанавливается такая розетка по аналогии с традиционным устройством подключения, но с учетом наличия трех, а не двух контактов. Один из важных моментов при монтаже – расцветка проводов. Провод, изначально предназначенный для подсоединения заземления, всегда имеет желто-зеленую окраску. Провод под нулевой контакт – сине-голубой. Фазовый провод может иметь разный цвет, но в любом случае он будет отличаться от нуля и заземления. Все же рекомендуется проверять правильность подключения тестером.
При обустройстве заземления в частном (загородном) жилье сложностей обычно не возникает, но в многоэтажном доме проблемы возникнуть могут. Здесь есть 2 варианта подключения заземления. В первом случае можно провести провод к корпусу щитка на лестничной площадке (он должен быть заземлен). Второй вариант – соединение заземляющего провода и «нулевого». Такой вариант делает возможным подключение УЗО, дифференциальных автоматов.
Заземление частного дома или квартиры. Многие задаются вопросом делать им заземление частного дома или можно обойтись и без него? Ответ однозначный — заземление частного дома необходимо, к тому же по ПУЭ при строительстве новых и капитальных ремонтов старых домов, заземление частного дома обязательно. Монтаж заземления частного дома, является важным этапом при монтаже системы электроснабжения вашего частного дома, коттеджа или квартиры. Грамотно спроектированное заземление частного дома — электробезопасность вашего дома, электроприборов, а главное здоровья и жизни.
Для начала обратимся к электротехнической литературе, в частности к Правилам Устройства Электроустановок, согласно п. 1.7.28 заземление частного дома:
«Это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.»
Не буду вдаваться в заумные формулировки учебников или спец. литературы, попробую объяснить для чего необходимо заземление частного дома простым доступным языком.
Если простыми словами, заземление частного дома — это соединение проводом корпуса оборудования и заземляющего контура. Заземление частного дома — это обычная меллоконструкция, смонтированная по заданным размерам, из определенных материалов и «спрятанная» в землю.
Заземление частного дома (металлоконструкция) при помощи медного провода, сечением не менее 10 кв.мм . или стальной пластины,
соединяется с , в котором заземляющий провод через клеммник, соединяется с заземляющими жилами кабелей, проложенных в дому или квартире к розеткам, светильникам и прочим электроприемникам.
Розетки, которые обязательно должны быть трехконтактными (фаза-ноль-земля), через специальный третий «заземляющий» контакт, соединяются вилкой с нашими бытовыми электроприборами.
То есть, получается следующий «маршрут» заземляющего проводника PE: электроприбор — вилка — розетка — клеммник в электрощите — заземляющий провод(шина) — контур заземления — земля.
Заземление частного дома делается, в первую очередь, для электробезопасности людей. Наверняка, многим знакома такая ситуация, когда прикоснувшись к старому холодильнику или стиральной машинке, несильно, но порой весьма ощутимо бьет током. Такое случается в старом жилом фонде, где заземление частного дома отсутствует, т.е. к розеткам подходит только два провода: фаза и ноль, без третьего защитного провода РЕ. Бьет током из-за плохой изоляции холодильника или стиральной машинки (повреждена изоляция электрического провода, двигателя, компрессора и т.д.), и на их корпусе появляется напряжение (потенциал). И когда вы касаетесь корпуса холодильника или стиральной машинки, например рукой, особенно, если она влажная, вы как раз и «заземляете» холодильник или стиральную машинку, и тогда небольшой ток «пробегает» через вас в «землю».
Если же в вашей электросети дома, коттеджа или квартиры, есть третий защитный провод РЕ, то при нарушении изоляции холодильника или машинки, ток будет «убегать» через него к контуру заземления. И когда вы дотронетесь корпуса электрооборудования, которое заземлено, но с плохой изоляцией, то вы ничего не почувствуете, потому что ток всегда «бежит» по пути наименьшего сопротивления. В нашем случае, сопротивление человека (примерно 1000 Ом ) будет намного больше, чем сопротивление самого защитного провода + сопротивление контура заземления, которое будет составлять примерно несколько десятков Ом.
Заземление частного дома необходимо и для защиты наших бытовых электроприборов. Человек часто является «носителем» статического заряда, который зависит от множества факторов, начиная от одежды до уровня влажности помещения, ток при этом очень маленький, но напряжение достигает нескольких тысяч вольт, способных повредить нежную электронику в электроприборах.
Но заземление частного дома не позволит этому случиться и «отведет» статическое электричество в землю. Также заземление частного дома не позволяет накапливаться статическому заряду до значительных величин уже на самих корпусах электроприборов, в этом случае, заряд постоянно «стекает» в землю.
Это простое и, надеюсь, понятное объяснение для чего необходимо заземление частного дома, коттеджа или квартиры. Электрический заряд, будь то повреждение изоляции электроприбора, или же накопленный статически, при заземлении постоянно «уходит» в землю, т.к. корпус электрооборудования и контур заземления частного дома, образно говоря, являются одним целым.
Как самому правильно смонтировать заземление частного дома, можно прочитать в отдельной статье « «.
Спасибо за внимание.
То, что некоторые бытовые приборы нужно заземлять , знает практически каждый. Но вот какие именно надо, а что заземления не требует? Отопительный котел точно надо - мастер в процессе пусковых работ требует. А стиральную машинку или пылесос, мясорубку или микроволновку? Вроде нет. Или надо? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо сперва понять, что собой представляет заземление и для чего оно вообще нужно.
Что такое ток утечки и чем он опасен
Все электроприборы приводятся в действие напряжением той или иной величины. Плеер, к примеру, работает от трех вольт, фары автомобиля - от 12-ти. Бытовые приборы требуют напряжения в 220 вольт . Низкое напряжение для человека безопасно, но начиная с 36 вольт и выше оно уже представляет угрозу. Всем известно, что в бытовую розетку вилкой или скрепкой лазить нельзя - может убить. А именно в эту розетку вы и подключаете практически все бытовые электроприборы.
Если эти устройства исправны, то их эксплуатация абсолютно безопасна. А теперь представьте, что от вибрации где-то в недрах стиральной машины перетерлась изоляция на питающем проводе и оголенный металл коснулся металлического же кожуха прибора. Произошло попадание сетевого напряжения на этот самый кожух. Пока ничего серьезного не замечается - агрегат стирает, лампочки мигают. Но стоит вам коснуться корпуса машинки, как ток устремляется к вам , а через вас в землю. Вы попали под опасное для жизни напряжение со всеми вытекающими последствиями. Такая же неприятность может случиться и в том случае, если внутрь электроприбора случайно попадет вода, которая, как известно, проводит электрический ток*.
*Фактически ток утечки является более широким понятием. Ток может «утекать» не только через тело человека и необязательно в землю. В данной ситуации это несущественно.
Можно ли защититься от тока утечки
Можно ли защититься от тока утечки через тело, который может появиться в любой момент? Хуже всего то, что предсказать такую ситуацию невозможно - напряжение на кожухе прибора может появиться в любую секунду. Пролитая на кофеварку или мясорубку вода, вибрации, электрический пробой некачественной изоляции, выход из строя элементов электросхемы - все это непредсказуемо и одновременно смертельно опасно. Выход один - создать такую систему защиты, которая будет начеку постоянно. И подобная система существует, а имя ей - заземление.
Для чего служит заземление и где его взять
Самый простой и надежный вариант защиты от тока утечки - электрическое соединение металлического корпуса прибора с землей. В этом случае, как только на кожухе электроприбора появится напряжение, оно тут же уйдет в землю. Если ток утечки невелик, то даже неисправное оборудование будет продолжать работать, не представляя угрозы человеку. Такие ситуации не редкость при эксплуатации большинства бытовых приборов, но вы об этом даже не подозреваете. Если же пробой изоляции серьезный, то слишком большой ток утечки заставит сработать защитный автомат в электрощите или пережжет пробки. Но в любом случае неисправное, но заземленное оборудование не будет представлять для жизни ни малейшей угрозы.
Если кожух электроприбора заземлен, то попавшее на него напряжение «стечет» в землю по защитному проводу
Теперь пора рассмотреть типы заземлений. Их два:
- Искусственное.
- Естественное.
Искусственное заземление
Подобный тип защиты появляется как результат выполнения специальных операций, направленных именно для создания заземления. К примеру, в землю вкапываются металлические конструкции и создается контур. При этом никаких других функций, кроме надежного электрического контакта с землей, этот контур не несет. Такие системы создаются практически возле каждого промышленного предприятия, многоквартирного дома или электроподстанции. Их не видно, но они однозначно есть.
Естественное заземление
В таких конструкциях электрический контакт с землей проявляется как побочный эффект. Водопроводные трубы, к примеру, лежат в земле. Металлический забор или железный фонарный столб вкопан в землю. Основное назначение всех этих конструкций вроде бы иное, но они могут выполнять и функции заземления.
Вполне понятно, что естественное заземление не будет обладать такой надежностью, как искусственное. Водопроводную трубу может распилить сосед снизу или «выкорчевать» из траншеи работники водоканала во время планового ремонта. Если трасса водоснабжения лежит в желобах, то в сухую погоду контакт с землей, который еще вчера был вроде неплохим, может пропасть. Металлический забор или фонарный столб могут демонтировать работники ДЭУ или тот же сосед.
Искусственное же заземление , в отличие от естественного, выполняется специально для обеспечения безопасности или создания нулевой точки для питания оборудования. Его делают специалисты, вооруженные знаниями электротехники и соответствующим инструментом. Кроме того, поскольку искусственный контур обычно скрыт в земле и ни для чего другого не предназначен, шансы, что его демонтируют, минимальны. Сантехникам он не нужен, соседи о нем не знают, а электрики, своими руками выкапывающие контур заземления без принятия специальных мер, еще не родились.
Из вышесказанного вполне очевидно, что для обеспечения полной безопасности необходимо использовать искусственное заземление. Естественное годится лишь в том случае, если вы на 100% уверены, что расположенный в вашем огороде столб не собьет пьяный водитель, а водопроводные трубы являются вашей частной собственностью, лежат в голой земле и на вашей территории.
Как заземлить электроприбор
Итак, вы приобрели стиральную машину или газовый котел отопления. Как их заземлить? Прежде всего нужно найти само заземление.
Где найти готовое заземление
Как было сказано выше, практически все многоквартирные дома имеют свой собственный контур . На этот контур подключен корпус главного распределительного щита и, что самое важное, каждый распределительный подъездный щит. Даже у жильцов девятого этажа контур буквально под дверью - этажный металлический щиток с электросчетчиками.
Если вы заглянете внутрь такого щита (только заглянете, а не полазите там пассатижами!), то наверняка увидите множество проводов, прикрученных при помощи болтов прямо к корпусу щитка. Вот оно, заземление! Если к такому болту подключить кожух того же котла, то этот кожух будет надежно защищен от появления на нем напряжения, а значит, эксплуатация устройства будет полностью безопасна даже при появлении в нем неисправности.
Несколько хуже обстоят дела у владельцев частных домов, где штатного контура может и не быть. Здесь два варианта - создать контур искусственно или воспользоваться естественным. Про второй тип вы читали выше и подключаться к нему или не стоит - ваш выбор. Надежнее, конечно, сделать контур заземления самостоятельно, тем более что это совсем несложно. Но если вы все-таки решили использовать естественное заземление, то правильно подключиться к нему поможет вот это фото:
Как сделать заземление своими руками
Для изготовления простейшего контура вам понадобится массивный металлический предмет. Это может быть старая мятая бочка, большая толстостенная кастрюля (не эмалированная), рама от велосипеда, сваренные между собой обрезки арматуры и пр. Прежде всего к этому предмету, который будет исполнять роль контура, необходимо надежно прикрепить токопровод длиной в пару метров.
Для его изготовления подойдет толстая железная проволока (к примеру, «катанка») диаметром 8 мм и выше. Можно взять длинную арматуру, трубу, уголок, железную полосу. При помощи сварки или болта с гайкой прикрепите проволоку к будущему контуру. От надежности и долговечности этого соединения будет зависеть надежность заземления в целом. Чтобы соединение не ржавело, покрасьте его любой краской или залейте битумом.
Теперь пора заняться физическим трудом. Берете лопату и выкапываете яму таких размеров, чтобы в нее вошла ваша бочка, рама или то, что вы выбрали в качестве контура. Глубина ямы - не менее 1,5 м, а для песчаной почвы - 2,5 м. Укладываете в нее ваш контур, а токопровод выводите наружу. Осталось зарыть яму, плотно утрамбовать землю и для лучшего электрического контакта полить ее водой, как обычное дерево. Контур заземления готов. Вы ведь не забыли на выступающей части токопровода просверлить отверстие под болт?
Как подключить электроприбор к заземлению
В зависимости от конструкции электроприбора используются два метода подключения заземления:
- Под специальный технологический зажим.
- При помощи специальной вилки.
Первый вариант применяется в стационарных конструкциях, то есть в тех, которые вы не сможете переносить. Газовый котел, электротитан, токарный станок и т. п. Для этого подобное оборудование имеет специальный болт с соответствующим обозначением:
Такое соединение надежно, наглядно, долговечно. Но как быть, скажем, с микроволновой печью или компьютером? Ведь их нередко переставляют с места на место, а для этого придется не только постоянно крутить болты, но и таскать по дому заземляющий кабель. Конструкторы бытовой техники совместно с энергетиками решили этот вопрос просто и изящно. Взгляните на современную розетку и вилку:
Вы наверняка не раз обращали внимание на контакты, обозначенные стрелками. Для чего они? Это третий контакт , к которому в розетке подключено заземление, а в вилке - корпус прибора. Вставляя вилку в розетку, вы не только подаете напряжение на мясорубку или стиральную машинку, но и заземляете их!
В отличие от обычных вилки и розетки эти имеют по три провода:
- 1, 2 - питающие;
- 3 - заземляющий.
Такая конструкция разъемов позволяет легко и безопасно пользоваться переносными электроприборами, совершенно не заботясь об их заземлении. Но, естественно, только в том случае, если ваши розетки во всем доме будут иметь заземляющий провод.
Итак, для чего нужно заземление в розетке? Для того же, что и обычно - для безопасности. Но пользоваться им, согласитесь, гораздо удобнее.
Почему некоторые электрические приборы не имеют вилки с заземлением? Ответ прост - они в нем не нуждаются. Если корпус, скажем, калорифера или фена для волос выполнен из пластика, то даже при пробое изоляции под напряжение вы попасть не сможете, не разобрав сам прибор. Не требуют заземления и многие электроинструменты. К примеру, очень широко распространены электродрели и шлифмашинки, снабженные обычной вилкой. Сюда же относятся и паяльники. В них электробезопасность обеспечивается двойной изоляцией.
#s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }
Согласно нормам техники безопасности (ТБ) любое работающее электрооборудование должно быть надёжно защищено от возможности попадания опасного потенциала на его корпус. Для выполнения этого требования все металлические и электропроводящие части оборудования должны быть электрически связаны с землёй (заземлены). Так происходит защита человека, животных и электрических приборов от случайных утечек тока.
Назначение и контролируемые параметры
Основное назначение заземления – обеспечение надёжного соединения электропроводящих частей устройств и приборов с металлической конструкцией особой формы, имеющей надёжный контакт с грунтом. Профессионалы называют это сооружение заземлителем. Он представляет собой набор металлических заготовок (труб, отрезков арматуры или профилей), соединённых между собой методом сварки.
Надёжность функционирования такой системы зависит от общего сопротивления цепочки заземления, образуемой соединительными шинами и самой конструкцией заземлителя. Чем меньше значение этой величины – тем более безопасной будет эксплуатация оборудования или приборов, для которых предусматривается защита. В процессе подбором соответствующей формы конструкции стараются искусственно увеличить площадь контакта её элементов с землёй.
Того же эффекта удаётся достичь, если умышленно повысить процентное содержание солей в почвах, имеющих непосредственный контакт с металлическими частями заземлителя. Указанные меры способствуют снижению сопротивления стеканию тока в землю, что гарантирует надёжность работы всего контура заземления в целом.
С целью контроля значения этого показателя организуется техническое обслуживание заземляющих систем, предполагающее обязательный замер указанного параметра. При обнаружении значительных отклонений от требований ПУЭ производится изъятие и ремонт заземляющих устройств, по окончании которого сопротивление растеканию проверяется повторно . Подобные же действия предпринимаются и в тех случаях, когда необходимо повысить эффективность защиты особо опасных участков электрооборудования.
Принцип работы
Принцип действия заземления заключается в снижении потенциала оказавшейся под напряжением точки соприкосновения с токопроводящей частью до уровня, безопасного для человека. Фактически, в момент попадания опасного напряжения на корпус оборудования, близкий к нулю потенциал заземлителя переносится в эту точку и на какое-то время создаёт безопасные для работы условия.
За это время должно сработать автоматическое устройство защиты от утечек (УЗО) и окончательно отключить линию питающего напряжения, на которой возникла аварийная ситуация.
В процессе изготовления заземляющего устройства должны выполняться особые требования, обеспечивающие надёжный контакт металлических поверхностей с частицами почвы. Для повышения электропроводности вокруг погружаемой в землю металлической конструкции заземления создаётся зона с высокой удельной проводимостью. Проводимость повышается за счёт непосредственного химического воздействия на почву. Одним из вариантов такого воздействия является применение упоминавшейся ранее соли.
Все рассмотренные меры способствуют тому, что заземлённое основание защитной конструкции обеспечивает надёжное стекание тока в почву. Помимо преднамеренного соединения корпусов электрооборудования с заземлённой конструкцией, рассмотренный выше принцип реализуется и в ряде аварийных ситуаций, связанных с непосредственным замыканием фазы на землю.
Обустройство в частном доме
Отдельные владельцы загородного жилья нередко задаются вопросом о том, а нужно ли заземление в деревянном доме? Ответ на него можно найти в основных положениях действующих нормативов (в ПУЭ, например), где указанная защитная мера оговаривается как обязательная. Более того, оказывается, что изготовить надёжную заземляющую конструкцию в частном доме намного проще, чем в городском многоквартирном строении.
И действительно, для обустройства заземления в загородной местности достаточно выбрать неподалёку от дома удобное для размещения заземлителя место и подвести к нему медную шину.
Сделать это в городских условиях не представляется возможным, поскольку наличие надёжного заземлителя в границах дома не предусматривается строительными нормативами (СНиП). В указанной ситуации остаётся довольствоваться заземлением на стороне питающей подстанции, удалённой на значительные расстояния и не обеспечивающей по этой причине требуемой эффективности защиты.
Длительная эксплуатация электрооборудования в границах загородного дома без заземления чревата большими неприятностями для его хозяина. Опасность ситуации объясняется тем, что в любой момент возможно попадание высокого потенциала на металлические части бытовой техники (как правило, вследствие пробоя изоляции проводки).
Довольно часто в загородных хозяйствах используется силовое оборудование, работающее от трёхфазного источника питания, эффективное заземление питающих цепей которого считается обязательным.
Ремонт заземляющих устройств (ЗУ)
В процессе длительной эксплуатации заземления наблюдается коррозия отдельных узлов металлической конструкции и частичное отклонение электрических параметров от номинала. Чаще всего это случается по причине разрушения защитного покрытия заземления под воздействием грунтовых солей с последующим коррозийным разрушением самого металла.
Устройство заземления в таком состоянии уже непригодно к длительной эксплуатации в качестве снижающей опасный потенциал конструкции, поскольку сопротивление поражённых ржавчиной мест существенно возрастает. Одновременно с этим снижаются токи утечки на землю, вследствие чего заземляющий контур теряет часть своих защитных свойств.
Любой специалист в подобной ситуации вправе заявить, что такое устройство нуждается в капитальном ремонте, предполагающем замену его поражённых частей на новые детали. При этом возможен вариант, согласно которому часть разрушенных элементов заземления и мест сварки может быть восстановлена без их замены. Для этого необходимо проделать следующие операции:
Обратите внимание! При использовании химических методов очистки на поражённые места накладывается кусочек мягкой ткани, смоченный в специальном растворе, предназначенном для удаления следов коррозии.
По завершении ремонта вся конструкция заземляющего контура подвергается контрольному обследованию, в процессе которого производится измерение его электрического сопротивления. Для этих целей используются специальные контрольные устройства, называемые .
Область применения таких приборов распространяется не только на устройства заземления. С их помощью можно контролировать любые низкоомные цепи, а также с высокой точностью определять коэффициент удельного сопротивления грунта в точке заземления (ρ).
Техническое освидетельствование систем заземления
В целях контроля текущего состояния УЗ его конструкция периодически проверяется на предмет соответствия характеристик нормативным требованиям.
Указанная проверка предполагает проведение следующих операций:
В случае необходимости при испытаниях УЗ специалистами измеряется напряжение прикосновения и другие параметры распределительных заземляющих цепей.
Помимо этого, в комплект эксплуатируемого УЗ должен входить паспорт, в котором обязательно указывается дата ввода изделия в эксплуатацию, его рабочая схема, а также информация о текущем техническом состоянии системы.
Обратите внимание! Визуальное обследование открытых частей УЗ, как правило, проводится в соответствии с заранее утверждённым графиком ТО.
Для устройств, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности, а также подвергающихся постоянным механическим воздействиям периодичность проведения таких проверок должна оговариваться особо.
Подводя итоги всему сказанному, можно отметить следующую особенность работы конструкции заземления. С целью повышения эффективности защиты от поражения электричеством в питающих цепях обязательно наличие заземляющего устройства. Оно реагирует на малейшие утечки тока на землю через тело человека.
При этом связка «заземление плюс зануление» металлических корпусов приборов и оборудования позволяет достичь высокой эффективности защиты. Устройство заземления обеспечивает мгновенность отключения питания при случайном повреждении или пробое изоляции.
Электрическое соединение предмета из проводящего материала с землёй. Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.
Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадь контакта или проводимость среды - используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т.д. в России требования к заземлению и его устройство регламентируются .
Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.
Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.
Ошибки в устройстве заземления
Неправильные PE-проводники
Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника. В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта.
Объединение рабочего нуля и PE-проводника
Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токонесущими в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено). Неправильное разделение PEN-проводника
Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключенной к этой розетке, оказывается соединенным с рабочим нулем.
Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а следовательно, и на корпусе подключенного прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:
- Разрыв (рассоединение, перегорание и т.д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);
- Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.
Защитная функция заземления
Защитное действие заземления основано на двух принципах:
Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств ().
Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые сотые доли секунды - время срабатывания УЗО).
Работа заземления при неисправностях электрооборудования Типичный случай неисправности электрооборудования - попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции. В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:
Корпус не заземлен, УЗО отсутствует (наиболее опасный вариант). Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.
Корпус заземлен, УЗО отсутствует. Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземленном корпусе составит Umax=RGIF, 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 (0,010,3 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 (0,010,3 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.
Типы заземления
TN-C
Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-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 в постройках стран бывшего СССР.
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 Киргхофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.
Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделений 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.
