Для чего нужно заземление

Заземлители

1.7.109. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;

2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;

3) обсадные трубы буровых скважин;

4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.;

5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных и железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;

6) другие находящиеся в земле металлические конструкции сооружения;

7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

1.7.110. Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82.

Не следует использовать в качестве заземлителей железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряженной арматурой, однако это ограничение не распространяется на опоры ВЛ и опорные конструкции ОРУ.

Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций, приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность пользования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом.

1.7.111. Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными.

Искусственные заземлители не должны иметь окраски.

Материал и наименьшие размеры заземлителей должны соответствовать приведенным в табл.1.7.4.

1.7.112. Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ следует выбирать по условию термической стойкости при допустимой температуре нагрева 400 °С (кратковременный нагрев, соответствующий времени действия защиты и отключения выключателя).

В случае опасности коррозии заземляющих устройств следует выполнить одно из следующих мероприятий:

увеличить сечения заземлителей и заземляющих проводников с учетом расчетного срока их службы;

применить заземлители и заземляющие проводники с гальваническим покрытием или медные.

При этом следует учитывать возможное увеличение сопротивления заземляющих устройств, обусловленное коррозией.

Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.

Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т.п.

Измерение заземления

Чтобы убедиться, надежную ли защиту гарантирует выполненный самостоятельный контур заземления, необходимо замерить сопротивление металлосвязи и растекания тока в земле. У профессионалов для этого есть специальные приборы, а дилетантам придется где-то позаимствовать электронный измеритель заземлений или воспользоваться электроиндукционным ручным мегомметром, меггером.

Сопротивление растекания тоже считают меггером, но включенным на Ом, соблюдая полярность подключения. Обе процедуры выполняются элементарно: следует крутить ручку меггера и смотреть, какое значение показывает стрелка на шкале.

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:

• сначала обнаруженные следы ржавчины на металлических частях заземления тщательно очищаются посредством наждачной бумаги или химическим путём;
• вслед за этим очищенные от ржавчины места обезжириваются растворителем подходящего типа;
• после высыхания растворителя на поверхность металла наносится слой грунтовки ГФ-18;
• и в заключении, когда грунтовка полностью просохнет – подготовленные поверхности окрашиваются защитной эмалью чёрного цвета.

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 измерителями заземления (тип М416).

https://youtube.com/watch?v=mBGMmbyOqEs

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).

Что такое заземление, принцип действия и устройство

При создании электросети, в помещениях различного назначения, требуется создание защиты, которая предотвратит вероятное поражение током. Чтобы избежать этого выполняется устройство заземления. В соответствии с ПЭУ п.1.7.53 заземление выполняется в электрооборудовании с напряжением более 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

Шина заземления от ГРЩ к потребителю

Заземление – намеренное соединение нетоковедущих металлических частей электроустановок (которые могут оказаться под напряжением) с землей или ее эквивалентом. Данная защитная мера предназначена для исключения вероятности поражения человека электротоком при замыкании на корпус оборудования.

Принцип действия

Принцип работы защитного заземления заключается в:

• снижении разности потенциалов, между заземляемым элементом и другими токопроводящими предметами с естественным заземлением, до безопасного значения;
• отвод тока в случае непосредственного контакта заземляемого оборудования с фазным проводом. В грамотно спроектированной электросети возникновение тока утечки вызывает мгновенное срабатывание устройства защитного отключения (УЗО).

Схемы заземления в трехфазных сетях

Из вышесказанного следует, что заземление имеет большую эффективность при использовании в комплексе с УЗО.

Устройство заземления

Конструкция системы заземления состоит из заземлителя (проводящая часть, которая имеет непосредственный контакт с землей) и проводника, обеспечивающего контакт между заземлителем и нетоковедущими элементами электрооборудования. Обычно в качестве заземлителя используется стальной или медный (очень редко) стержень, в промышленности это как правило, сложная система, состоящая из нескольких элементов специальной формы.

Эффективность системы заземления во многом определяется величиной сопротивления защитного устройства, которую можно уменьшить, повышая полезную площадь заземлителей или увеличивая проводимость среды, для чего задействуется несколько стержней, повышается уровень солей в земле и т.п.

Заземляющее устройство это…

Выше мы рассмотрели в общих чертах, что такое защитное заземление. Однако стоит упомянуть, что используемые в системе заземлители различаются на естественные и искусственные.

В качестве устройств заземления в первую очередь предпочтительнее использовать такие естественные заземлители, как:

• трубы водоснабжения, находящиеся в грунте;
• металлоконструкции зданий и сооружений, имеющие надежный контакт с землей;
• обсадные трубы артезианских скважин;
• металлические оболочки кабелей (исключение составляет алюминий).

Вариант использования трубы в качестве естественного заземлителя

Естественные заземлители должны иметь соединение с защитной системой из двух и более разных точек.

В роли искусственного заземлителя может использоваться:

• стальная труба с толщиной стенок 3,5 мм и диаметром 30÷50 мм и длиной порядка 2÷3 м;
• стальные полосы и уголки толщиной от 4 мм;
• стальные пруты длиной до 10 и более метров и диаметром от 10 мм.

Использование металлических полос в качестве искусственного заземлителя

Для агрессивных почв необходимо использование искусственных заземлителей с высокой устойчивостью к коррозии и изготовленных из меди, оцинкованного или омедненного металла. Итак, мы разобрались с тем, что является определением понятия искусственного и естественного заземлителя, теперь же рассмотрим, когда применяется заземление.

Предлагаемое видео наглядно объясняет, что такое защитное заземление:

Правила заземления электродвигателя

Согласно действующим нормативам электродвигатели также подлежат обязательному защитному заземлению.

Во всех остальных случаях его обязательно нужно будет соединить специальной медной жилой с заземляющим контуром (фото ниже).

Схема заземления электродвигателя

В ПУЭ особо отмечается, что такое соединение должен иметь каждый электродвигатель, независимо от их количества в данном электрохозяйстве.

Болт заземления на корпусе электродвигателя

Болт заземления в клеммной коробке электродвигателя

Для грамотного обустройства ЗУ в подводящем силовом кабеле 380 Вольт должна быть предусмотрена отдельная (дополнительная) шина. Один ее конец подключается к «земляной» клемме распредкоробки электродвигателя, а второй – непосредственно к корпусу силового шкафа.

Сечение проводников, используемых при обустройстве заземления для электродвигателей должно соответствовать нормам, приведенным в ПУЭ (смотрите таблицу).

Таблица выбора сечения заземляющих проводников

Как сделать заземление своими руками

Прежде чем самостоятельно обустроить заземление своего загородного дома, рекомендуется изучить пошаговую инструкцию, как правильно сделать и установить конструкцию.

Выбор места установки контуров

В первую очередь на участке подбирают безопасное для жителей коттеджа место размещения контура заземления. При пробое электрической проводки срабатывает защита, и весь ток уходит на закопанные в землю электроды. В этот момент здесь находиться очень опасно.

Поэтому участок закладки системы подбирают там, где никто не ходит. Лучше сделать отвод за зданием возле забора, но расстояние от заземлителя до фундамента дома не должно превышать 1 м. Опасную зону дополнительно рекомендуется загородить небольшим деревянным заборчиком.

Начальные земляные работы

На выбранном участке размечают треугольник с равными сторонами по 3 м и снимают грунт на глубину 0,5 м. Ширина равна размеру штыковой лопаты. Это делается для облегчения сваривания металлической полоски со штырями.

От треугольника выкапывают траншею аналогичного заглубления до фундаментного основания жилого здания. В нее закладывают вывод для тока, который соединяет электрощит с заземляющим контуром.

Установка заземлителей

В готовую траншею закладывают заземляющую конструкцию. Для этого концы штырей предварительно затачивают болгаркой, затем забивают их в грунт на глубину 3 м по концам треугольника. Их верхние окончания должны располагаться на плоскости ямы.

Сварка

К выступающим концам забитых в землю электродов приваривают полоски из металла толщиной 4 мм и шириной 40 мм. В результате получается стальной треугольник, к которому приваривают длинную стальную полосу, пролегающую до фундамента жилого дома. Здесь осуществляют подключение заземляющей конструкции к проводникам, выходящим на щиток. Для этого к концу полоски на расстоянии 0,3-1 м от поверхности земли приваривают болт М8 (М10).

Обратная засыпка

После завершения сварочных работ траншею засыпают грунтом и тщательно утрамбовывают. Но предварительно на дно ямы заливают соляной раствор. Для его приготовления используют ведро воды и 2-3 пачки соли.

Проверка сопротивления

При самостоятельном обустройстве заземления многие владельцы загородных коттеджей интересуются, нужно ли покупать для проверки сопротивления системы специальный прибор. Такое устройство заводского изготовления стоит дорого. Если в дальнейшем его использование не планируется, рекомендуется сделать похожее приспособление своими руками с помощью обычной лампочки на 100 Вт и проводов.

Чтобы проверить, работает система или нет, самодельное устройство одним контактом подключают к фазе, другим – к контуру заземления. Если лампа горит ярко, значит, все монтажные работы сделаны правильно. Тусклый свет говорит о том, что между элементами конструкции слабый контакт.

Если лампочка не загорелась, значит, при сборке были допущены ошибки либо неправильно разработана схема.

Особенности схем заземления 220 и 380 В

Подключение в каждом из случаев особенное. Единственное, что остается неизменным – внешний контур. Конструкция может быть любой (замкнутой, линейной). А вот с момента ввода в дом нужно учитывать некоторые нюансы. То же касается устройства проводки. Напряжение в 220 Вольт требует двухпроводной линии. При этом один придется расщепить на «землю» и «нейтраль». Другой монтируется по изоляторам.

380 В – это электросеть, для которой используется четырехпроводная система. Одна из жил подлежит расщеплению, как и в предыдущем случае. Остальные монтируются через изоляторы, не контактируя между собой. Еще одна особенность такого способа монтажа – необходимость использования дополнительных средств защиты. Это УЗО и дифференциальные автоматы. К ним подводят «нейтральный» проводник.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

• TN-C;
• TN-S;
• TNC-S;
• TT.

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.

Можно ли выполнить подключение УЗО без заземления?

Использование такого защитного устройства имеет смысл практически всегда, даже тогда, когда схема подключения является простой двухпроводной с нулем и фазой. Чтобы более наглядно понять особенности функционирования такого устройства, выяснить все детали и самые интересные специфические моменты, нужно разобраться в этом вопросе максимально подробно. На основе этого можно делать самые адекватные выводы.

По большому счету можно рассматривать УЗО в качестве своеобразного «калькулятора». Его схема подключения, если не используется заземление, является весьма простой. Через изделие проходят фазовый, а также нулевой провод. Та нагрузка, которая поступает на них, отслеживается максимально тщательно, после чего производится сравнение.

Если вдруг проводка повреждается либо же в электрической сети потребителя начинает появляться утечка, то ток начинает уходить через поврежденную изоляцию. Величина данного тока, как правило, является очень маленькой. Это могут быть, например, десятки и сотни миллиампер. Однако, несмотря на несущественные параметры, ее может быть достаточно для нанесения существенного ущерба человеческому здоровью.

Устройство защитного отключения используется для выравнивания тока, который проходит через фазовый, а также нулевой провода. Если вдруг происходит отклонения величин тока, то в автоматическом порядке происходит размыкание контактов, из-за чего прерывается подача электричества к участку сети, который был поврежден. Теперь можно перейти от теории непосредственно к практике, то есть к понятной для всех бытовой ситуации.

Например, в доме в ванной комнате стоит стиральная машина. Электрическая проводка является двухпроводного типа, то есть с фазой и нулем, а заземления нет. Пока что не установлено и УЗО. Может в стиральной машинке повредиться фазный провод и изоляция. После этого провод может начать касаться металлического корпуса прибора, из-за чего он окажется под определенным напряжением.

Если человек дотронется до корпуса, он станет проводником. Поэтому через него начнет протекать электрический ток. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока человек не отпустит металлический корпус. Но до этого времени его наверняка потрясет и поколотит из-за воздействия со стороны тока. Наверняка человек будет надеяться и на защиту, которая сможет отключить поврежденный участок, но если нет УЗО, то и защиты нет. Поэтому стоит надеяться исключительно на собственную силу воли. В обратном случае человек просто может потерять сознание и упасть.

Если будет установлено УЗО, то в случае касания металлического корпуса, оказавшегося под напряжением, устройство мгновенно ощутит утечку тока и включится. Поэтому поврежденный участок практически сразу отключится.

Это получается из-за того, что в случае возникновения первых признаков «перекоса» тока на проводах, как фазном, так и нулевом, начинает работать автоматика. Она сразу оставляет стиральную машинку просто обесточенной. Вряд ли человек успеет даже ощутить легкую щекотку по телу. В таком случае человек наверняка больше озадачится характерному щелчку реле, находящегося в прихожей.

При это время, на протяжении которого человек будет ощущать ток, является настолько ничтожным, что у него вряд ли будет возможность и вовсе почувствовать воздействие электрического тока. В настоящее время без проблем можно найти в сети специальное видео, на котором представлено испытание современного УЗО. Там человек берется намерено за оголенный провод, подключенный непосредственно к устройству защитного отключения. После касания к проводу, происходит практически мгновенное включение УЗО. Из-за этого человек даже не ощутил никакого дискомфорта и неприятных ощущений.

Вряд ли кто-то не заметит ту пользу, которую приносит использование УЗО. В двухпроводной системе энергетического снабжения такие устройства должны использоваться в обязательном порядке в наиболее опасных участках электрической сети. В обратном случае возникают некоторые неприятные риски.

Известные системы заземления

Прежде чем охарактеризовать каждую из известных схем и систем контуров заземления, следует ознакомиться с основными обозначениями:

• Символ T обозначает параметры заземления на источнике питания. В данном случае речь идет о земле, ведь стержни располагаются в земле.
• Вторая буквенная маркировка N или T определяет показатели заземления корпусов бытовой техники.
• Существуют такие обозначения, как C и S, которые свидетельствуют о подвиде используемой системы.

Среди известных систем заземления контуров следует выделить следующие:

1. TN-C – представляет собой систему, для которой характерно совмещение нулевого и защитного проводников. Линия состоит из двухжильного или четырех жильного кабеля. Данная схема считается весьма неэффективной, и потому редко используется.
2. TN-S. Для данной схемы контура характерно разделение нулевого и защитного проводников. В подводящую линию входят либо трехжильные, либо пятижильные кабели.
3. Выделяют ещё один тип заземляющего контура TN-C-S, в котором и защитный, и нулевой проводник выполняют свои функции вместе лишь на определенном участке.

Система TT совершенно не соприкасается с источником электрической энергии, а заземление глухо оканчивается в пределах дома.

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:

1. Искусственное.
2. 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.