Назначение и принцип действия защитного заземления

Содержание

Что такое заземление и для чего оно предназначено?

Назначение и принцип действия защитного заземления
Электричество – лучший друг и злейший враг человека. Безусловно, сейчас представить без него жизнь практически невозможно. К сожалению, не обошлось и без плохих моментов, таких как поражение электрическим током.

Вас может ударить током, если вы коснетесь не только оголенной токоведущей части, но и безобидного с виду корпуса электроприбора. В этой статье мы постараемся объяснить простым языком, что такое заземление и для чего оно предназначено.

Кроме того мы рассмотрим, что такое дифавтомат и УЗО и для чего их используют.

Определение понятия

Если сказать кратко и простыми словами, то:

Заземление – это устройство, которое защищает человека от поражения электрическим током, если всё электрооборудование соединено с землей. В аварийной ситуации опасное напряжение «стекает» на землю.

Защита – основное назначение заземления. Оно заключается в подключении дополнительного, третьего заземляющего проводника в проводку, который соединен с таким устройством, как заземлитель. Он, в свою очередь, имеет хороший контакт с землей.

Заземление бывает рабочим и защитным по назначению. Рабочее нужно для нормального функционирования электроустановки, защитное нужно для обеспечения электробезопасности (предотвращения поражения электрическим током).

Обычно заземление (заземлитель) выглядит как три электрических прута вбитых в землю, на одинаковом расстоянии друг от друга, расположенных в углах равностороннего треугольника. Эти пруты соединены между собой металлической полосой. Вы могли видеть такие пруты около домов и сооружений.

Также вы могли заметить, что на стенах многих зданий внутри или снаружи закреплены металлические полосы, иногда выкрашенные желтыми и зелеными чередующимися полосами – это заземляющая шина, она тоже соединена с заземлителем. Заземляющая шина нужна для того, чтобы не тянуть от каждой электроустановки заземляющий провод.

Третий проводник обычно соединяется с корпусом электрических приборов, обеспечивая защиту от появления на нем опасного напряжения. В кабелях он обычно имеет меньшее сечение, чем соседние «рабочие» жилы и другой цвет изоляции – желто-зеленый.

О том, какие виды заземления бывают, вы можете узнать из нашей отдельной статьи: https://samelectrik.ru/osnovnye-tipy-sistem-zazemlenija.html

Требования к заземлению

Требования к защитному заземляющему контуру заключаются в следующем:

  1. Заземлены должны быть все электроустановки, в том числе металлические дверцы электрошкафов и щитов.
  2. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом в электроустановках с заземляющей нейтралью.
  3. Необходимо использовать системы уравнивания потенциалов.

Мы разобрались что такое заземление, теперь поговорим о том для чего оно нужно.

Почему человека бьёт током

Рассмотрим две типовых ситуации, когда вас бьет током:

  1. Стиральная машинка исправно выполняла свою работы, а когда вы захотели её отключить – почувствовали, что её корпус «щипает» вас. Или еще хуже, когда вы к ней прикоснулись – вас серьезно «дёрнуло».
  2. Вы решили принять ванну, включили воду, взявшись за кран, вы почувствовали такое же действие электричества – пощипывание или сильный удар.

И та и другая ситуация решается подключением заземления к корпусам приборов и всех металлических частей в ванной комнате и установкой УЗО или дифференциального автомата на вводе электроэнергии в дом или на группу потребителей.

Как работает заземление

Для начала разберемся, почему на корпусе стиральной машинки или другого электрооборудования появилось опасное напряжение. Всё достаточно просто – изоляция проводников по какой-то причине испортилась или повредилась и поврежденный участок касается металлического корпуса какой-то из деталей оборудования.

Если у вас нет заземления или зануления корпус поврежденного устройства для электрической цепи ничего собой не представляет, пока вы его не коснетесь, конечно. Вы подходите к прибору, стоите на полу, пол имеет хоть и слабый, но какой-то контакт с землей. При прикосновении к корпусу ток начинает протекать через вас в землю. Для протекания тока нужна разность потенциалов, а потенциал фазного провода всегда больше потенциала земли. Получается, что вы замыкаете фазный провод на землю своим телом.

Для человека опасны даже такие маленькие значения как 50 мА – такой ток может привести к фибрилляции желудочков сердца и смерти.

Так вот принцип работы заземления заключается в следующем: к заземлителю подключаются корпуса всех электроприборов, дополнительно устанавливается УЗО. В случае возникновения опасного напряжения на корпусе заземление всегда притягивает опасный потенциал к безопасному потенциалу земли и напряжение «стекает» на заземление.

Для чего применяются УЗО и дифавтоматы

Простое заземление устройств – это хорошо, но еще лучше обеспечить дополнительную защиту. Для этого придумали устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы.

Дифавтомат – это устройство, которое в своём корпусе объединяет УЗО и обычный автоматический выключатель, так вы сэкономите место в электрощите.

УЗО – реагирует только на токи утечки. Принцип его работы такой: оно сравнивает количество тока через фазный и через нулевой провод, если часть тока утекла на землю, то оно моментально реагирует, отключая цепь. Их отличают по чувствительности от 10 до 500 мА. Чем чувствительнее УЗО, тем чаще оно будет срабатывать, даже при незначительных утечках, но не стоит устанавливать слишком грубое УЗО для дома.

Принцип работы защищенной цепи простым языком:

Когда на корпус заземленного электрооборудования попадает фаза, между фазным проводом и корпусом начинает протекать ток. Тогда УЗО замечает, что по фазному проводу прошел ток, часть тока куда-то делать и по нулевому проводу вернулся меньший ток, после чего эта цепь обестачивается. Так вы защищены от удара током.

Если установить УЗО в двухпроводной электроцепи без заземляющего проводника и где-то появится возможность утечки тока, оно сработает только после того как вы коснетесь этого места и ток утечет на землю через вас. В таком случае вы тоже будете в безопасности.

Также рекомендуем просмотреть видео, на котором более подробно рассказывается, для чего нужно заземление электроприборов:

Это и все, что мы хотели рассказать касаемо данного вопроса. Теперь вы знаете, что такое заземление, когда и как оно устанавливается и для чего служит. Надеемся, информация была изложена для вас понятно и доступно!

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-zazemlenie-i-dlya-chego-ono-prednaznacheno.html

Защитное заземление — устройство, принцип работы, виды, расчет и схемы

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

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

Назначение и устройство защитного заземления

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

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

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

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

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

Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

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

  1. Образование электрической цепи, обладающей низким сопротивлением, при коротком замыкании. Электрический ток беспроблемно пойдет по этой магистрали. Реализуется обеспечение электрической безопасности пользователя. При случайном прикосновении человека к бытовому прибору во время пробития фазы на корпусе устройства не будет потенциально опасного напряжения.
  2. Обеспечение защиты от индукционных токов. Проявляться такие типы токов могут вследствие прямого удара молнии, при этом образуется электромагнитная и электростатическая индукция.
Читайте также  Акт проверки сопротивления изоляции и заземления

Учитывая значимость названных выше принципов действия системы, защитное заземление широко применяется в:

  1. Электрической сети напряжением менее 1 кВт:
  • с переменным током трех трехфазных проводников с изоляцией нейтрали;
  • с переменным током двух однофазных проводников, которые изолированы от земли;
  • с постоянным током двух проводников при наличии изоляции обмотки источника тока.
  1. Электросети напряжением свыше 1 кВт. Возможен любой режим точек обмоток источника питания постоянного и переменного тока.

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

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

Классификация заземляющих устройств

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

  1. Естественные заземляющие устройства. Такие заземлители могут быть представлены посредством:
  • объектов сторонних проводящих частей, которые имеют прямой контакт с грунтом;
  • объектов, контактирующих с почвой через специальную промежуточную токопроводящую среду.

Самыми распространенными конструкциями такого типа заземлителей выступают:

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

Подключать элементы этой категории заземлителей необходимо минимум в двух местах.

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

  1. Искусственные заземлители. Подразумевается специальное производство таких конструкций. В качестве материалов для искусственного создания защиты применяют:
  • определенного размера стальные трубы;
  • сталь полосовую толщиной свыше 4 мм;
  • сталь прутковую.

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

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

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.

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

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

Выполняются расчеты на основании таких данных:

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

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

Принцип расчета сопротивления заземлителей

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

К примеру, необходимо определить сопротивление заземления для электрооборудования напряжением свыше 1 кВт, с изолированной нейтралью. В соответствии с профильными данными документации ПУЭ 1.7.96, необходимо воспользоваться формулой R≤250/I, где:

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

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

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

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

Схемы заземления дома

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

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

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

  1. Схема TN-C-S. При организации защитного заземления объекта по данной схеме, предусмотрена реализация следующих моментов:
    • роль защитного и нулевого (рабочего) проводника выполняет один кабель (PEN);
    • локализация — участок электросети от трансформатора и до ГЗШ (главной заземляющей шины). Уже на ГЗШ провод PEN разделяется на рабочий нулевой (N) и защитный (PE). Цифрой 1 на картинке обозначено заземление источника, а цифрой 2 – заземляемый объект (дом).Важно! При выборе схемы TN-C-S в качестве основы производства заземляющих работ важно учесть наличие глухозаземленной нейтрали. Получается, что ГЗШ дома соединяется с заземлением самого трансформатора, питающего объект.
    • Схема TT. Прежде чем применить эту схему, необходимо аргументировать отказ от использования TN-C-S системы. Предусмотрена обязательная реализация нормативных требований, установленных к системе TT, а именно:

    • производится независимое подключение элементов, исключается соединение с нейтралью трансформатора;
    • заземлитель всех корпусов электрооборудования дома не зависит от аналогичного элемента источника питания;
    • в электрической проводке дома обязательно применяется УЗО (устройство защитного отключения).

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

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

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

Заземление — важный элемент обеспечения пожарной безопасности здания и электробезопасности его жильцов. Начинать работы по его созданию, руководствуясь лишь общими понятиями определения, что такое защитное заземление, не стоит.

Нужно изучить теоретические и практические особенности устройства электрозащитной системы, разбираться в производстве расчетов ее параметров и уметь произвести измерение величины ее сопротивления после монтажа.

При отсутствии навыков и необходимого оборудования следует доверить выполнение такой работы профильным специалистам.

Защитное заземление — устройство, принцип работы, виды, расчет и схемы

Источник: https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/sistema-zashhitnogo-zazemleniya.html

Защитное заземление — назначение, принцип действия и монтаж

Защитное заземление относится к категории специальных работ, производимых с целью преднамеренного электрического подсоединения не токоведущих металлов, оказывающихся под высоким напряжением, к грунту или его эффективным эквивалентам.

Что это такое?

Итак, что называется защитным заземлением. Традиционно процесс заземления представляет собой объединение любой точки электросети или оборудования, а также электрических установок с устройствами заземляющего типа. Данный вид устройств является совокупностью одного или сразу нескольких эффективных заземляющих элементов и специальных проводников, пригодных для заземления.

Защитные заземлители в виде одного элемента или совокупности проводящих частей, чаще всего прибывают в стандартном электрическом контакте с грунтом. К важным конструкционным особенностям заземлителя относится количество проводящих частей, их длина и тип размещения электродов, что рассчитывается в зависимости от предъявляемых к заземлителю требований и способностей земли выполнять защиту от электрического тока.

Читайте также  Как сделать заземление в хрущёвке

Заземление частного дома

Применяемые в настоящее время защитные заземлители бывают не только естественными, но и искусственного типа. Первый вариант является наиболее распространенным, и чаще всего бывает представлен:

  • водопроводными трубами, проложенными в грунтах;
  • конструкциями построек из металла, имеющих достаточное соединение с грунтом;
  • кабельными оболочками из металла, за исключением алюминиевых проводов;
  • обсадными трубами, установленными внутри артезианских скважин.

Категорически нельзя применять для заземления трубопроводные системы, заполненные газом или любой горючей жидкостью, а также трубы, применяемые на тепловых трассах.

Заземлитель естественного типа подсоединяется к сети заземления минимум в паре мест.

Все используемые на сегодняшний день искусственные защитные заземлители могут быть представлены:

  • стальными трубами, диаметр которых составляет 30-50 мм при толщине стенок в 3,5 мм и длине 200-300 см;
  • стальными полосами, имеющими толщину в 0,4 см и более;
  • стальным уголком толщиной в 0,4 см и более;
  • стальными прутами, имеющими диаметр в 1 см и более, при длине около 10-11 м.

Следует отметить, что применение искусственных заземлителей в грунтах агрессивного типа, включая излишне кислые или щелочные почвы, сопровождается коррозийными изменениями металлов. Именно поэтому заземлители в таких почвах должны быть представлены медью, омедненными или оцинкованными элементами.

При выборе искусственного заземлителя нужно избегать использования алюминиевых кабельных оболочек и голых алюминиевых проводников, потому что под воздействием почвы происходит окисление.

Назначение

Рассмотрим, для каких целей применяется защитное заземление. На сегодняшний день, к основным сферам применения традиционной системы защитного заземления относятся:

  • использование электрических установок с напряжением не выше 1 тыс. V, внутри сети с заизолированной централью токового источника;
  • использование электрических установок с напряжением свыше 1 тыс. V, внутри сетей с заизолированной или глухо-заземленной централью токового источника.

Общая схема молниезащиты дома

Согласно установленным нормативам ГОСТ-12.1.030-8, защитным заземлением должны обладать все электрические установки в условиях:

  • номинальных показателей напряжения, равного 380 V или больше;
  • переменных токовых величин, равных показателям 440 V или больше;
  • любого постоянного тока.

Обязательным является эффективное защитное заземление всех металлических элементов электрической установки или оборудования, которые доступны для людей, а также не обладают другими видами надежной защиты.

Особое внимание уделяется защитному заземлению при номинальном напряжении в пределах 42-380 V, переменных показателей — в диапазоне 110-440 V и при постоянном токе, если работы осуществляются в зоне повышенной опасности.

Применение защитных заземляющих схем предупреждает поражение человека электрическим током в результате случайного прикосновения к электроприборам.

Принцип действия

Главным действием является снижение показателей напряжения при прикосновении к корпусу электрических приборов до безопасных для жизни и здоровья величин, что обуславливается малым сопротивлением заземлителя.

Таким образом, основное защитное воздействие системы заземления базируется на паре принципов, представленных:

  • Снижением до безопасных показателей разности потенциалов, которые возникают между подлежащим заземлению токопроводящим прибором и токопроводящими предметами, обладающими естественным типом заземления.
  • Токоотводом утечки в результате контакта токопроводящего предмета, подлежащего заземлению и фазной жилы кабеля. Грамотно спроектированная система при проявлении токовой утечки вызывает немедленное срабатывание устройств защиты или УЗО.

Системы, имеющие глухо-заземлённую нейтраль, характеризуются стандартным срабатыванием предохранителя в результате попадания фазного потенциала на поверхность с заземлением.

Принципиальная схема заземления

Как показывает практика, наибольшую эффективность система заземления показывает исключительно в комплексе с установкой УЗО-приборов. При таких условиях значительные нарушения в изоляции потенциала на заземлённом предмете не превышают безопасные величины.

Нужно помнить, что только правильно составленная схема подключения устройства защитного отключения и заземления позволяет выполнить отключение неисправного участка в сети за максимально короткое время.

Устройство защитного заземления

Главный элемент представлен заземляющим контуром, состоящим из электродов металлического типа, которые размещаются внутри земли.

Чаще всего электроды являются стержнями, уголками, трубами или листами, которые рассеивают токовые величины, а показатели эффективности такого процесса напрямую зависят от качественных характеристик грунта и климатических особенностей.

Заземление в линию

Прежде чем приступить к самостоятельному обустройству эффективной системы заземления, требуется правильно определиться с параметрами электрической проводимости грунта и уровнем сопротивления:

  • для глинистых грунтов — 20 Ом х М;
  • для песчаных грунтов — 10-60 Ом х М;
  • для садового грунта — 40 Ом х М;
  • для гравийного грунта — 300 Ом х М.

Правильное устройство заземления является необходимым условием при использовании сетей электрического снабжения, включая частные домовладения и квартиры.

Заземление треугольник

Такая не слишком сложная система безопасного пользования электричеством позволяет предотвратить поражение током.

Подсоединение корпуса к заземлителю может осуществляться при помощи стального провода с сечением в 2,4 см. Внутри грунта элементы соединяются стальной шиной с сечением 5,0-12,0 см, а также медным проводом с сечением в 2,5 см.

Следует отличать механизм защитного заземления от защитного зануления, так как в первом случае выполняется подсоединение корпуса и других деталей оборудования к выбранным вариантам заземлителя.

Монтаж защитного заземления

В процессе самостоятельного монтажа системы защитного заземления, на треугольном контуре надежно фиксируется проводник заземляющего типа.

Особенностью установки электродов является отсутствие покрытия в виде диэлектрических антикоррозионных составов.

В этом случае допускается только нанесение лака на свариваемые участки.

Особые требования предъявляются также к проводнику, который протягивается от контура до электрической установки:

  • высокие показатели прочности;
  • гарантированная долговечность;
  • устойчивость к коррозийным изменениям.

В качестве проводников рекомендуется применять стальные ленты размерами 0,5х3,0 см или металлические стержни диаметром не менее 1,0 см. При незначительных нагрузках может также применяться традиционная катанка.

Схема монтажа заземления

В соответствии с современными требованиями и стандартами, электрическая проводка внутри жилых зданий производится трёхжильными кабелями, в которых один из проводов является заземляющим. Защиту требуется подключать на участках от контура до корпуса эксплуатируемого электрического прибора.

Все электрические розетки и вилки приборов должны в обязательном порядке иметь специальные заземляющие контакты, подсоединяемые с корпусу.

Попадание фазы на прибор в условиях нарушения изолирующего слоя, сопровождается возникновением токовой утечки, в результате чего срабатывает УЗО или защитные автоматы.

на тему

Источник: https://proprovoda.ru/provodka/zazemlenie/zashhitnoe.html

Назначение и устройство защитного контура заземления

Защитное заземление используется для того, чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током при прикосновении не только к токонесущим элементам, но и корпусу или другим деталям электрических установок. Это может произойти в случае короткого замыкания, когда металлические элементы электроустановки находятся под напряжением 220В, и даже корпус любого бытового прибора может оказаться для человека смертельным.

Основной принцип работы заземления – обеспечение соприкосновения деталей, которые не несут в себе ток, с землей или подобными ей по свойствам материалами (к примеру, каменным углем или другими эквивалентами по ГОСТу), благодаря чему потенциал тока снижается до безопасного уровня.

Чтобы это работало, в земле необходимо разместить металлическую деталь – заземлитель, а к нему должен вести провод, соединяющий заземлитель непосредственно с самой электрической установкой.

Кроме того, существует еще одна функция заземления – некоторым приборам он помогает снизить уровень помех. Принцип этого действия заключается в том, что высокочастотный ток уходит в землю, тем самым прибор (пример – мощный электродвигатель) не создает помех окружающим электроустановкам.

Если действие заземления направлено именно на улучшение качества работы электрооборудования, на повышение терминов его эксплуатации, то подобная система называется рабочим заземлением.

Рабочее заземление согласно требованиям по госту применяется на трансформаторах и электрогенераторах, крупных электростанциях, к нему также относят заземление громоотводов и молниеотводов.

Существует два типа заземления:

  • естественное;
  • искусственное.

К тому или иному виду можно отнести заземление прибора по характеру его заземлителей. К естественным заземлителям можно отнести привычные подземные металлоконструкции, исполняющие по требованию двойную функцию.

Это могут быть обыкновенные водопроводные трубы (если только они не транспортируют горючие жидкости или газы), металлоконструкции, которые являются фундаментом здания (к примеру, сваи) и т.д. Все остальные способы заземления относятся к искусственным (установка специальных металлических стержней и др.).

Стоит отметить, что монтаж защитного заземления может осуществлять только специалист-электрик, который будет учитывать не только необходимые параметры напряжения, но и сопротивление грунтов, и другие немаловажные факторы.

Когда от заземлителя электричество попадает в землю, небольшое количество тока распространяется вокруг него и может нанести вред человеку, оказавшемуся поблизости. Эта окружность вокруг металлического заземлителя называется радиус поражения. Обычно сила тока стоящему на земле не приносит больших повреждений (на это влияет уровень сопротивления грунта и изначальная сила тока), исключение составляет случай, когда человек оказывается поблизости громоотвода.

В случае если человек оказался непосредственно в радиусе поражения электрического тока, напряжение которого не очень велико, передвигаться следует как можно более мелкими шажками, желательно не отрывая ноги от земли. Это и называется принципом шагового напряжения. Таким образом, действие на организм человека будет наименьшим.

Читайте также  Заземление в частном доме своими руками 220в

Различают два типа заземляющих устройств относительно их расположенности относительно самого электроприбора:

Особенность выносного заземлителя в том, что он находится за пределами площадки, на которой расположена сама электроустановка. Контурное заземление проходит по периметру зоны размещения электроустановки (т.е. по контуру), а, возможно, и внутри. Действие самих заземлителей от этого практически не меняется, они все равно обеспечивают высокий уровень безопасности, если сооружены согласно требованиям.

Для того чтобы посчитать, какое количество заземлителей вам понадобится и на каком расстоянии их расположить, придется произвести расчет защитного заземления. Сопротивление растекания тока от 1 элемента заземления металлического стержня рассчитывается по такой формуле:

Для расчетов по этой формуле нужно знать длину и диаметр стержня-заземлителя, удельное сопротивление грунта (которое можно найти по таблице, зная, в какую землю вы будете погружать заземлители) и расстояние от земли от середины стержня.

Этот пример наглядно показывает, как самому определить, сколько стержней надо будет использовать для того, чтобы заземлить электроприбор. Полученное значение нужно округлить до ближайшего целого в большую сторону.

Также есть схема, по которой рассчитывается сопротивление тока для горизонтальных заземлителей. Для этого необходимо знать длину и ширину самих металлоконструкций, коэффициент сезонности и коэффициент спроса. Если горизонтальные стержни расположены по контуру, то длина каждого равна расстоянию между ними L=a.

Если вы самостоятельно решили определить контур для будущего заземления, то лучше всего подойдут контуры геометрических фигур. В зависимости от площадки, которая у вас имеется, можно выбрать контур квадрата, прямоугольника или прямой линии. Но самой оптимальной формой для периметра заземления считается треугольник. Для частного дома равносторонний треугольник – чрезвычайно удобный контур, потому что он позволяет току равномерно растекаться во все стороны и не экранировать.

Для того чтобы точно узнать значение сопротивления контура вашего заземляющего механизма, проще всего использовать специальный электроприбор. Он показывает уровень не только контурного сопротивления, но и поможет без справочной информации узнать сопротивление грунта при самодельном заземлении на частной территории.

Стандарты ГОСТа по электробезопасности

Статья ГОСТ 12.1.030-81 четко регламентирует правила соблюдения электробезопасности в сетях с различным напряжением (до 1000 В и более 1000 В), с постоянным или переменным током. Рекомендуется соблюдать принцип безопасности абсолютно для любых электроустановок, они все должны быть либо заземлены, либо занулены.

Согласно требованиям ГОСТа в первую очередь заземлителями должны выступать естественные подземные конструкции, но при этом необходим контроль того, чтобы они были прочными, химически и термически устойчивыми, могли обеспечить необходимую защиту в любое время года.

Все переносные и ручные заземлительные установки должны также находиться под контролем, и проходить необходимую проверку.

Для сетей, в которых напряжение достигает более 1000 В с изолированной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства по ГОСТу не может быть более чем R=250/L где L – максимальная сила тока. Если же удельное сопротивление земли больше чем 500 Ом, то в формулу вводится дополнительный повышающий коэффициент.

Исходя из «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», записанных в требованиях ГОСТа, все заземляющие устройства проходят контрольную проверку при первичном монтаже, а также в процессе эксплуатации через определенный промежуток времени, чтобы убедиться, что они соответствуют нормам безопасности.

Заземление и зануление

Защитное заземление и зануление в электроустановках — это похожие процессы, которые несут в себе одну и ту же функцию, но осуществляются немного по-разному. Обе эти схемы используются для того, чтобы обезопасить пользователя электроприборов от поражения током. При заземлении провод от установки должен соединяться с землей, а при занулении – с нулевым проводом.

Схема защитного заземления и зануления

Нулевыми проводниками могут служить:

  1. Естественные конструкции – трубопроводы, металлические сваи, производственные стальные элементы.
  2. Отдельная жила из многожильного кабеля или провода.
  3. Специальный отдельный проводник.
  4. Алюминиевая кабельная оболочка.

Заземление электроустановок в быту

Даже в обычном жилом доме существует ряд установок, которые обязательно требуют заземления. К ним относятся:

  • электрощитки;
  • электрические шкафы;
  • металлические корпуса бытовых электроприборов;
  • металлокорпуса электрического оборудования.

Согласно ГОСТу во всех жилых домах защитное заземление обеспечивает безопасность основных электроустановок, а также, естественно, имеет свой собственный заземлитель источник внешнего питания дома — трансформатор. Эти требования предъявляются и ко всем новостройкам, которые не могут быть сданы в эксплуатацию без проверки уровня электробезопасности.

У бытовых приборов, которые сделаны по современному образцу, в вилке уже имеется три проводка, один из которых связан непосредственно с корпусом. Такой же третий проводок предусмотрен и в розетках.

Благодаря этому, обычному человеку не стоит беспокоиться о безопасности при подключении мелких электроприборов, они зануляются без вмешательства извне и при коротком замыкании не несут в себе угрозы.

Крупные бытовые электроприборы вроде стиральных машин или электроводонагревателей рекомендуется устанавливать специалисту, который ознакомлен с требованиями по ГОСТу защитного заземления либо зануления.

Есть два типа сетей, которые можно встретить в современных домах. Это однофазная и трехфазная. Каждая из них имеет 1 нулевой защитный проводник, 1 рабочий ноль и 1 или 3 соответственно фазовых провода. В современных постройках уже есть зануление, либо заземление всех основных электроустановок, но в старых жилых постройках этого не предусмотрено, поэтому жильцам необходимо самим озаботиться этим процессом.

Как самостоятельно сделать заземление в квартире (доме)

Если вы живете в старой постройке или хотите обезопасить свой частный дом или коттедж, рассмотрите в качестве альтернативы несколько схем заземления.

Один из способов – использовать вместо заземления зануление. Для этого необходимо присоединить корпус к нейтрали (нулевому проводнику). По этому принципу при резком появлении напряжении на корпусе произойдет короткое замыкание нуля и фазы, за счет чего напряжение сильно повысится, и сработают предохранители (автоматы защиты).

Подобная схема может быть опасна, если ею занимается не профессионал, который может элементарно перепутать фазу с нулем. Также при обрыве нулевого провода все корпуса электроприборов окажутся под напряжением, что сделает их потенциально опасными.

Также, если вы используете трехфазные электроприборы, которые не нуждаются в нулевом проводнике, то можно применить схему, именуемую в международной терминологии как IT. Ее особенность в том, что каждый электроприбор должен иметь свой собственный заземлитель. Альтернативой ей являются стандартные схемы TT и TN-С-S. Их механизм прописан согласно гостовским требованиям, которые можно найти в интернете или специальной литературе.

Переносные конструкции защитного заземления

Во многих ситуациях необходимо придерживаться дополнительной безопасности при ведении работ рядом с электроустановками. Не смотря даже на то, что общее напряжение может быть отключено, заземлить отдельные конструкции желательно, если вам необходимо работать непосредственно с ними.

Стационарное устройство защитного заземления может дать сбой, и возникнет напряжение в элементах, с которыми работает мастер. Чтобы этого не произошло, используются мобильные переносные заземлители. Они могут занулить внезапно возникшее напряжение, тем самым обезопасив людей, работающих на отдельных элементах электроустановок.

Такая электробезопасность должна соблюдаться на всех крупных промышленных предприятиях, заводах, электростанциях.

Переносная заземляющая установка

Переносных заземляющих установок встречается несколько видов в зависимости от формы и предназначения:

  • штанговые переносные конструкции;
  • бесштанговые переносные конструкции;
  • штанговые переносные конструкции с металлическими звеньями.

Чаще всего переносные защитные механизмы используются для проведения ремонтно-монтажных работ на воздушных линиях или распределительных электроустановках. Принцип их действия заключается в том, что они состоят из трех основных элементов: токопроводящей детали, контактной и собственно изолирующего элемента (их может быть несколько).

К подобным переносным конструкциям применяются очень высокие требования, ведь от их качества непосредственно зависит жизнь человек. Во-первых, они должны быть крепкими, чтобы зажимы, которые крепятся к проводам или контактам, не соскакивали и не ломались от манипуляций электромонтажников. Во-вторых, все элементы переносной установки должны быть сделаны из высокоустойчивых материалов, которые не расплавятся от напряжения при коротком замыкании.

Можно сделать вывод, что для всего электрооборудования (от крупномасштабного, питающего целые районы электричеством, до мелкой бытовой техники) используют системы защитного заземления или зануления.

Назначение защитного заземления – свести риск поражения людей током к минимуму или уменьшить силу напряжения до безопасного уровня.

Если соблюдены все основные требования по монтажу этих конструкций, то человеку не грозит быть пораженным высоким напряжением при коротком замыкании, утечке тока или повреждении электропроводки.

Источник: http://energomir.biz/elektrichestvo/zazemlenie-molniezashhita/zashhitnoe-zazemlenie.html

Понравилась статья? Поделить с друзьями: