Определение и объяснение для чего же нужно заземление. Для чего нужно заземление и зачем оно в розетке На чем основано заземление

Подавляющее большинство домашних электроприборов питается от общей домовой сети 220 Вольт, а значит, потенциально опасна для здоровья человека. Чтобы исключить или максимально снизить вероятность получения электротравм, применяется заземление в частном доме – схема, отводящая в землю ток, который может возникнуть на корпусах электроприборов вследствие неисправности электропроводки.

Среди различных возможностей сделать жилье безопасным, особое место занимает заземление в частном доме: схема электросети любого современного дома не будет утверждена, если в ней не будет предусмотрено подключения к заземляющему контуру.

Схема устройства заземления частного дома

Существует несколько вариантов и схем заземления частного дома, плюс четкие требования ПУЭ (правила устройства электроустановок) – все это надо знать и понимать, чтобы электричество в доме было безопасным.

Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия

Заземление в частном доме считается важной частью системы электроснабжения. Его монтируют с такими целями:

Защита обитателей дома от поражения электротоком (при касании прибора с нарушенной изоляцией электропроводки);

Корректная работа современных электрических устройств;

Безопасная эксплуатация газового оборудования;

Эффективная работа молниезащиты.

Принцип действия системы основан на элементарных законах физики, которые говорят, что электрический ток всегда движется в сторону наименьшего сопротивления.

При повреждении изоляции прибора ток выходит (замыкается) на корпус. Такая ситуация чревата сбоями в функционировании и поломкой, не говоря об опасности для человека получить чувствительный разряд, случайно дотронувшись рукой до поверхности.

Видео описание

Ёмко и наглядно схема заземления частного дома, зачем она нужна и какой должна быть – показаны в следующем видео:

При наличии заземления ток распределяется с учетом величины сопротивления тела и заземляющего контура дома (в обратно пропорциональной зависимости).

Тщательно продуманное защитное заземление образует электрическую цепь с сопротивлением, значительно меньшим, чем сопротивление человеческого тела. Ток, проходящий через человека, не окажет опасного воздействия, а основной заряд уйдёт в грунт.

Прохождение электрического тока через тело человека в системе без заземления и с заземлением

Главным элементом заземления частного дома служит контур заземления – ПУЭ определяет его как металлические проводники и электроды-заземлители (стержни или трубы), заглубленные в грунт.

Внутренняя электропроводка по современным стандартам выполняется трехжильным проводом (фаза + ноль + заземление). Провода защитного заземления соединяют контур с электроустройствами.

Чтобы обеспечить безопасность при грозах, используют предназначенные для этого устройства - разрядники, рассчитанные на большие величины токов и напряжений.

В настоящее время существуют три системы заземления электросети, TN, TT и IT. Преимущественно в быту используется одна из разновидностей первой из них – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Видео описание

Про разницу между системами TN и TT – на видео:

Расшифровка аббревиатур

Первая буква говорит о способе заземления источника питания, вторая характеризует заземление потребителя.

T – источник (потребитель) заземлен;

I – токоведущие части источника изолированы от земли;

N – потребитель присоединен к точке заземления источника (занулен).

С – проводники N (нулевой рабочий) и РЕ (нулевой защитный) объединены в один общий проводник PEN;

S – функции проводников N и РЕ разделены.

Подвиды системы TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) различаются по способу подключения проводников N и PE.

Системы заземления в сетях переменного тока

Система TN-C

В этом случае один проводник (N и PE объединены на всем протяжении электросети) исполняет как рабочие, так и защитные функции.

Такой способ организации системы повсеместно встречается в старом жилом фонде, он прост в исполнении и экономичен. Но отсутствие отдельного защитного заземления часто приводит к короткому замыканию при аварийной ситуации (скачках напряжения). По современным нормам, отраженным в требованиях ПУЭ, система заземления TN-C запрещена для новых построек. При этом нет обязательного требования модернизировать старые (если не делается капитальный ремонт).

Система TN-S

Здесь проводники N и PE разделены, напряжения на корпусах электроприборов не появляется. Система безопасна и хорошо защищает человека, домашнее электрооборудование и здание. Основной недостаток – высокая себестоимость обустройства.

Система TN-C-S

Комбинированная система. На выходе от источника питания проводники N и PE объединены в одном проводнике. На входе в здание добавляется защитный проводник PE.

При решении вопроса, какое заземление лучше для частного дома, следует обратиться к своду ПУЭ. Он рекомендует подсистему TN-C-S как основную для большинства потребителей; она проста в организации и надежнее других защищает от пожара вследствие короткого замыкания.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Отличия системы TN-C-S

Элементы контура, варианты заземления и необходимые материалы

Системы защитного заземления (заземляющие устройства) принято делить на следующие элементы:

заземлитель (контур заземления); встречается естественный и искусственный вариант;

заземляющие проводники.

Согласно ПУЭ предпочтительным будет использование естественного заземлителя (металлический забор или трубопровод), если его сопротивление соответствует установленным нормам. В противном случае разрешено использовать искусственный заземлитель. Для его сооружения необходимы:

Металл для заземлителя (труба, гладкая арматура, стальной уголок, прут, лента).

Провод из стали, меди или алюминия достаточного сечения.

Крепежный материал (металлические уголки, хомуты, муфты).

Крепления и изоляция из пластика.

Из чего состоит модульно-штыревое заземление

Контур заземления загородного дома можно организовать на основе модульно-штыревого способа. Система крайне устойчива к коррозии, при монтаже не используется сварка. Штыревое заземление собирается из стальных стержней длиной до 1,5 м с резьбовым соединением. Омеднённые (или с верхним слоем из нержавеющей стали) штыри забиваются в грунт вибромолотом (перфоратором) со специальной насадкой. Электроды (штыри) монтируются на большую глубину, поэтому параметры контура не зависят от сезонных изменений. Комплект обычно приобретается в готовом виде у организации, которая занимается установкой. Высокая стоимость такого контура оправдана его долговечностью: срок эксплуатации омеднённых стержней достигает 30 лет, из нержавеющей стали – 50 лет.

Комплект модульного заземления

Контур из черного металла

Такая конструкция имеет ограниченный срок службы (5-10 лет, из-за коррозии); с течением времени сопротивление контура значительно ухудшается. Допускается использование черного металлопроката с антикоррозионным покрытием, но надо обращать внимание, чтобы такое покрытие не было диэлектриком.

Требования к сопротивлению заземляющего устройства.

Заземление для частного дома имеет смысл, если сопротивление контура минимально. В таком случае (когда сопротивление человека намного превышает сопротивление контура) через тело пройдет неощутимый заряд, а оставшийся потенциал уйдет в землю.

Сопротивление определяется типом, количеством и глубиной заложения заземляющих элементов, а также свойствами грунта. Оптимальными считается суглинистые и глинистые почвы с влажностью 20-40%.

Чтобы убедиться, что заземляющее устройство выполняет свои функции, проводится измерение сопротивления.

Видео описание

Как проводятся измерения – на видео:

Что делать при замене старой проводки с заземлением TN-C

В большинстве домов старого жилого фонда устанавливалась двухпроводная система электроснабжения. Даже если устанавливалось заземление, то оно выполнялось по схеме TN-C, которая использует один-единственный «нулевой» проводник для исполнения двух задач – рабочей (для функционирования электроприборов и устройств) и защитной (для сохранения оборудования электрических сетей).

По сути, такая система надежно оберегает электрическую цепь в целом, но оставляет практически без защиты запитываемые бытовые электроприборы и их владельцев. Кроме того, в сырую погоду такое подключение может приводить к проскакиванию напряжений даже при защитном отключении – по подобным причинам известны случаи летальных исходов.

Схема разделения проводника PEN

При возведении новых домов эта система не допускается; там, где она сохранилась, рекомендуется по возможности переходить систему TN-C-S (на входе в здание провод PEN повторно заземляется с последующим разделением на PE и N). При аварийной ситуации проводник N отсоединяется от сети, уберегая бытовые электроприборы и их хозяев от проблем.

Переход на систему TN-C-S в домах с изношенной электропроводкой оправдан соображениями безопасности.

Зачем при наличии заземления нужно УЗО

УЗО (устройство защитного отключения) представляет собой быстродействующий выключатель, работающий в паре с контуром заземления и реагирующий на утечку тока разрывом цепи.

Схема без заземления и УЗО

Когда изоляция проводника нарушается, фаза появляется на металлическом корпусе электрического прибора. Если току некуда уйти дальше, то при контакте человека с корпусом электроприбора, разряд пойдет через тело. Последствия будут зависеть от множества факторов и результаты могут быть разные – от испуга до перебоев в работе сердца.

Без наличия заземления фаза на поверхности прибора с поврежденной проводкой будет оставаться, пока не выключится вводной автомат .

УЗО в схеме без защитного проводника (TN-C)

В такой системе при нарушении изоляции проводника УЗО сразу не сработает, так как не возникнет ток утечки. Но как только человек прикоснется к поврежденному прибору, то часть тока уйдет в тело и УЗО сработает.

Даже без наличия заземления ток будет течь через тело человека только в течение времени, необходимого для срабатывания УЗО – обычно это десятые доли секунды. Как итог – возможны болезненные ощущения, но фатального исхода скорее всего удастся избежать.

Схема с защитным проводником (TN-S и TN-C-S) и УЗО

Если электроприбор контактирует с контуром заземления и подключен через УЗО, то в случае замыкания фазного проводника на металлический корпус электроприбора, сразу же появляется утечка тока (который уходит в землю). УЗО срабатывает и разрывает цепь.

Газовый котел и УЗО

В первую очередь надо понимать, что заземление газового котла в частном доме должно выполняться в обязательном порядке - исключений не существует.

Заземление газового котла и установка УЗО выполняются одновременно. Это необходимое условие при подключении газа к жилому дому, так как на корпусе газового котла во время работы образуется поверхностное напряжение.

Заземление газового котла в частном доме позволит избежать поломки дорогостоящего электронного оборудования и предотвратить возгорание, причиненное статическим электричеством. Эта мера, учитывая высокую взрывоопасность газа, служит дополнительной защитой от пожара.

Все детали газового котла заземлены в обязательном порядке

Какие проводятся работы при монтаже заземления

Весь процесс создания заземляющего контура делится на следующие этапы:

После определения безопасной глубины конструкции (там, где грунт всегда влажный) выкапывается траншея.

Металлические стержни (заземляющие электроды) заглубляются в грунт.

Собирается контур заземления: стержни, расположенные в ряд или в форме фигуры (обычно треугольник), соединяют лентой или трубами, свариваются последовательно.

Контур дополнительно приваривается к токоотводу стальной лентой.

Готовый заземлитель подключается к электрощиту, траншея засыпается.

При монтаже, грамотные специалисты учитывают некоторые важные нюансы:

Контур должен располагаться ниже линии промерзания грунта. В противном случае, когда вода в земле превратится в лед, то грунт перестанет проводить ток и заземление не будет работать.

Заземляющие электроды нельзя окрашивать, так как слой краски это диэлектрик и контакта контура с землей не будет.

Заземление в частном доме, схема контура

Заключение

Все, что стало привычным в повседневной жизни – холодильник, СВЧ-печь, гидромассажная кабина – не должно нести опасность. Грамотно спроектированное заземление в загородном доме, когда контур системы и корпуса приборов являются одним целым, должно обеспечивать безопасное электроснабжение, без риска для людей и их окружения.

Что такое заземление простыми словами и для чего оно нужною

Некоторые производители пишут в руководстве по эксплуатации на свою технику, что для работы с техникой необходимо провести заземление.

Также установку заземления требуют при возведении дома. Что такое заземление, для чего оно нужно, и можно ли без него обойтись, читайте ниже.

Что такое заземление

Заземление – это способ перевода электрического или электростатического заряда в землю или в специальное, обнуляющее заряд, устройство. В большинстве домов и квартир электропроводка однофазная (переменный ток), то есть состоит из положительного и отрицательного заряда.

Это значит, что, при скачке напряжения он поменяет направление. В результате заряд перейдет на технику, а не уйдет из системы. Током ударит, если дотронуться до какого-либо электроприбора, подключенного к сети. При этом высока вероятность выхода из строя всей техники в доме, подключенной к электросети.

По сути, заземление это металлическая пластина или провод, который используют для отвода «лишнего» электричества от дома в место, где оно никому не причинит вреда. К заземлителям также относят громоотводы.

В отличие от простого заземления, громоотвод необходимо устанавливать на высоких башнях и столбах, так как такие объекты испытывают очень сильное электростатическое воздействие, что делает их очень привлекательными для молний.

Как сделать заземление своими руками

Заземление должно производиться на этапе строительства. Это обязательное правило прописано в ГОСТах и СНиП и ПУЭ . Обычно функцию заземления выполняет железный каркас железобетонных блоков. Но если используют другие материалы при возведении фундамента, то заземление придется делать отдельно. Для этого от места, где установлен щиток, выкапывают траншею.

В траншею укладывают провод или металлическую пластину толщиной не менее 6 мм . Затем в траншею, на расстоянии 80-70 см друг от друга вбивают толстые арматурные пруты, высотой 1-1,5 метра. Их соединяют между собой пластинами, которые либо прикручивают, либо приваривают к ним.

Пластины и распределительный щиток закрепляют с помощью медного провода. Пруты должны выступать из земли на 10-15 см. Пластина подсоединяется на распределительном щитке к шине с помощью медного кабеля и болтов.

Прямую конструкцию можно использовать, но она имеет один недостаток. В случае пробоя электрической системы дома, штыри окажутся под высоким напряжением и если к ним прикоснуться, будет сильный удар током. Поэтому чаще всего используют треугольный вид заземления с отводом. Он позволяет отвести заземлитель в другое место и оградить его.

Сваренный из пластин треугольник приваривают к толстым арматурным прутам и отводящей пластине, которую укладывают в заранее выкопанную для этого траншею. Отводящую пластину присоединяют к распределительному щитку таким же способом, как и при прямом заземлителе. Существуют и другие схемы заземления, но они мало чем отличаются от предыдущих двух.

Что будет, если не сделать заземления

Работа по заземлению требует немалых физических усилий и времени. Естественно возникает вопрос, для чего столько усилий. Какие последствия в случае, если не проводить работы по заземлению, насколько это опасно, чтобы так напрягаться.

Многие не делают заземление в доме или квартире по одной простой причине. Пробои в электропроводке – явление редкое. Даже если оно случилось, чтобы ток бил сильно, пробой должен быть очень большим. А так, легкое пощипывание электрического тока еще никого не убивало, тем более, если человек при этом не контактирует напрямую или через проводник с землей, то электрический ток также не ощущается.

Также риск выхода из строя бытовой электротехники не так велик.

По большому счету, заземление — это скорее требование технического стандарта , а не необходимости. Во многих старых домах заземление просто отсутствует и еще никого в таких домах током не убило. Требование заземления – это чаще всего требование производителей бытовой электротехники, особенно такой, которая сделана из металла, а не из пластика.

Как определить есть ли в доме заземление

Если нет возможности определить визуально есть ли в доме или квартире заземление, то есть нигде не видно ни подсоединения к системе заземления, ни штырей заземлителя, то проверить, его можно несколькими способами.

Первый – это использовать специальное оборудование . Однако, им надо уметь пользоваться, к тому же, оно стоит немалых денег. Но есть еще один способ проверить, есть ли в доме заземление, но он работает только в том случае, если в системе есть пробой, что очень важно.

Делается он так: в одну руку берется телефон, убедитесь, что он работает. А другую кладете на отопительную батарею или любой другой металлический предмет. Главное, чтобы при этом вы стояли босиком на полу. Если почувствовали легкое покалывание от электричества – значит в доме отсутствует заземление.

Каждый человек знаком с таким понятием как электричество, и каждый судит об этом по-разному и относится соответствующе. Многие воспринимают его как отдельный элемент, к примеру, холодильник, телевизор или выключатель, для других это в целом источник энергии. В любом случае электричество опасно для каждого человека, и поражение электрическим током может повлечь за собой серьезные последствия.

Организм каждого человека состоит из большого количества воды и солей, растворенных в ней, и это все говорит о том, что человек электропроводен.

То есть через человеческое тело с легкостью проходит ток. И тут уже стоит понимать, что чем выше сила тока, тем серьезнее могут быть последствия для человеческого тела, некоторые процессы в таком случае и вовсе могут привести к гибели. Отталкиваясь от этого, в процессе работы с электричеством многие инженеры делают защитные системы, которые и позволяют избежать поражения электричеством.

Многие наверняка слышали о таком слове, как заземление. Конечно, любой специалист знаком с термином, и знает его значение и уже понимает, какие работы стоит проводить в таком случае. Что касается среднестатистического человека, то для большинства это загадка, и на вопрос – зачем нужно заземление многие попросту не могут дать ответ.

Давайте же разберемся с этим вопросом по подробнее и как всегда для Вас дорогие читатели и гости сайта «Электрик в доме » я приготовил наглядную иллюстрацию.

Зачем нужно заземление в частном доме?

В любой ситуации, удар током это неприятно, но в некоторых ситуациях даже смертельно, так что стоит уделить должное внимание такому важному вопросу: зачем нужно заземление?

Если человек коснется оголенного проводника, находящегося под напряжением , то исход может быть разным. Конечно, опытным специалистам знакомо правило, если нет цепи то нет и тока, но на практике все происходит совершенно по-другому. Например, человек находится босыми ногами на мокрой земле, и по случайности или неосторожности хватается за оголенный провод. Данная ситуация создает цепь: трансформатор – провод – человек – земля – трансформатор. Обмотки трансформатора зачастую заземлены, а вот что касается земли, то это великолепный проводник.

В таком случае совсем не важно, босые ли ноги, мокрая или сухая поверхность под ними. Обувь это также проводник, бетонный пол или кафельная плитка, никаких гарантий даже слой гидроизоляции дать не может. По такой замкнутой цепи бродят электроны, и хорошо, если человек отцепился от провода, это счастье, но на практике все совсем не так, рука сжимается еще сильнее, и нет возможности убрать ее от провода. В целом картина просто ужасная, и ситуация хуже не придумаешь.

Любой электрик, по технике безопасности обязан носить не только диэлектрические перчатки, но и также изолированный инвентарь, лучше чтобы был диэлектрический коврик и ботинки. Это все выступает в качестве дополнительной защиты , и таким образом риск замкнутой цепи полностью исключается при случайном касании. То есть, если отсутствует замкнутая цепь, то нет никакого тока.

Защита от удара электрическим током

Перед тем как дать ответ на главный вопрос, зачем нужно заземление , нужно разобраться с конструкцией. Заземление - это кусок электрического провода определенного размера, где один конец присоединяется к электрооборудованию, а второй запускается под землю.

И вот именно монтаж заземляющего устройства дает возможность предотвратить поражение электрическим током или минимизировать его воздействие на человека. Также нередко возникает вопрос, для чего требуется контур заземления ? Он нужен для бытового электрического оборудования, выполненного из металла, это может быть:

1. 1. Стиральная машина.
2. 2. Холодильник.
3. 3. Плита.

Наводя потенциал на корпус из металла, ток в обязательном порядке должен уходить в землю. Но в данном случае требуется создание устройства в виде металлической конструкции, которое создает контакт непосредственно с землей.

Таким образом, при наведении потенциала на электрический корпус бытового прибора электрический ток будет полностью уходить в землю, и для человека подобная ситуации не влечет никакой опасности. Разумеется, часть все равно пройдет через тело человека, но опять же, ситуация безопасна и никаких пагубных воздействий не будет.

В каких случаях необходимо заземление?

Так зачем нужно заземление? Для наглядности стоит рассмотреть несколько примеров:

1. К примеру, в квартире установлена посудомоечная машина. Но по какой-то причине в определенный момент на корпусе появилась фаза , и корпус не заземлен. Но нейтраль линии электропередачи, которая ведет к дому и дает электричество - заземлена, также под заземлением краны и батареи.

Если надеты резиновые тапочки, то при соприкосновении никаких неприятных ощущений и даже малейшего удара не будет. Но вот если нет обуви, и при этом человек еще и схватился за кран, а вторая рука расположена на корпусе, то он становится проводником электрического тока, который подается через корпус на человека, и далее в землю на нейтраль, и на подстанцию.

2. Если посудомоечная машина заземлена? Что произойдет в такой ситуации? Если по каким-то причинам на корпусе появится ноль, то ток сразу уйдет в грунт. Хоть человек босой, хоть в тапочках, ничего не произойдет, заземление сработало , никакого поражения электрическим током все целы и невредимы. Один недостаток, посудомоечную машину нужно будет ремонтировать, но все равно это будет дешевле и лучше.

3. В помещении поломалась стиральная машина, и корпус оборудования находится под напряжением . При соприкосновении с корпусом в таком случае человек получит удар током. Вот зачем нужно заземление, тогда ток уходит в землю и с человеком все хорошо.

Дело в том, что сопротивление человеческой кожи намного выше, чем сопротивление провода, и тогда ток идет по пути наименьшего сопротивления, попадает в землю, и человек остается в целостности. Это один из наиболее простых примеров, который и показывает, зачем нужно заземление в доме или другой постройке. Без такой системы риск получить удар электрическим током возрастает.

Стоит брать в расчет еще один момент, особенно для владельца частного дома это крайне важная информация. Даже если сооружение построено из натурального материала, количество электрической проводки остается тем же что и в многоэтажном жилом здании, но натуральный материал отлично воспламеняется. Именно исходя из этого, система заземления в частном доме может предотвратить возникновение неприятных ситуаций и пагубных последствий.

Наиболее страшным событием, которое может произойти – это пожар, он возникает вследствие короткого замыкания или выхода из строя электрооборудования. То есть если возникает сомнения и вопросы по поводу того, зачем нужно заземление в частном доме, нужно осознавать, что подобная система защищает не только от возгораний, но и предотвращает от удара электрическим током каждого члена семьи.

Ситуации могут быть довольно жуткими, но они являются наглядным примером того, к чему может привести халатность и пренебрежение техникой безопасности. Как видно, иногда последствия могут быть действительно самыми серьезными и пагубными.

Зачем нужно заземление в розетке

В современном мире обычная розетка используется каждый день и весьма активно, но не каждый человек знает, . В процессе эксплуатации любого электрооборудования может произойти пробой, таким образом, напряжение пройдет уже на корпус изделия. Исходя из этого, многие электрики рекомендуют делать заземление в розетке, так как в подобном случае можно избежать поражения электрическим током.

Также это затрагивает и металлические элементы осветительного оборудования. В частном доме заземляющий проводник прокладывается от каждой розетки, диаметра 2,5 миллиметра будет вполне достаточно.

Так зачем же требуется заземление в розетке? Это нужно для того чтобы подключить землю через ее контакт к бытовому оборудованию. В другом бы случае потребовалось прокладывать шину, и уже от нее соединяться с корпусом каждого отдельного бытового прибора, работающего от электрической сети.

Если на вилке того или иного прибора предусмотрено заземление , то лучше его сделать. Заземляющие контакты устроены таким образом, что они подключаются первыми. Если розетки подключаются шлейфом, то непосредственно от распределительной коробки проводится заземление к каждой из них.

Современные электрические щитки имеют специальное защитное устройство - УЗО, так что при срабатывании заземления розетка будет обесточена, и не произойдет ни возгорания, ни повреждения электрооборудования.

Необходимо ли заземлять ванную?

В ванной комнате электроприборы постоянно находятся в условиях высокой влажности. Это делает помещение одним из наиболее опасных для размещения бытовой техники. Абсолютно любое оборудование может стать причиной утечки электрического тока. И в такой ситуации, при соприкосновении с предметом могут быть самые серьезные последствия. И таким образом стоит понимать, зачем заземление в ванной комнате нужно проводить в первую очередь?

В целом, заземление электрооборудования это просто мера предосторожности , обязательная процедура для каждого человека. В современных помещениях данному вопросу даже на этапе строительства уделяют минимум внимания.

Ранее в качестве основного материала для трубопровода выступал металл, и вопрос с заземлением не возникал ни у кого. Все ванны подключались к трубопроводу так или иначе, и весь ток уходил под землю. На данный же момент стальные трубы практически не используются, и на смену им пришел пластик. Даже если сегодня установлена металлическая труба стоит перестраховаться, так как нет уверенности в том, что все соседи снизу также выбрали металл, а не пластик.

Также стоит отметить, что ранее даже обычная розетка в ванной комнате не размещалась, что уж говорить об электрооборудования. Сейчас же в помещеии имеется несколько бытовых приборов, питающихся от электрической сети, и любой из них может быть причиной появления напряжения на корпусе.

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией - ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками - лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока - морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов , используемых в расчётах заземляющих устройств).

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Для ориентирования приведу следующие значения:

• для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
• при подключении телекоммуникационного оборудования , заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
• для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
• у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
• у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников , сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
• для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
  • при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
  • при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)

В3. Расчёт сопротивления заземления

Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта - на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади - образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже - значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

Строительство заземлителей

Теги: Добавить метки

Защитное заземление – это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека. 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 людей. 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.