Что такое заземление?

Зануление

Зануление — соединение металлических нетоковедущих частей электрического прибора или устройства с нулевым проводом (нейтралью) питающей трёхфазной электрической сети. Применяется для защиты от поражения током при замыкании фазы на эти металлические нетоковедущие части.

Принцип действия основан на возникновении короткого замыкания при пробое фазы на вышеупомянутую часть прибора или устройства, что приводит к срабатыванию системы защиты (автоматического выключателя или перегоранию плавких предохранителей).

Практическое применение

Зануление — основная мера защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.

Принцип работы зануления

При пробое фазной цепи электроприбора на зануленный корпус фактически происходит короткое замыкание «фаза-ноль». Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые быстро отключают линию, в которую включен неисправный прибор. Кроме того, если в этой линии установлено УЗО, то оно так же срабатывает, но не от большой величины силы тока, а потому, что сила тока в фазном проводе становится неравна силе тока в нулевом рабочем проводе, так как бо́льшая часть тока имеет место в цепи защитного зануления мимо УЗО. Если на этой линии установлены и УЗО и АВ, то сработают либо они оба, либо что-то одно, в зависимости от их быстродействия и величины тока замыкания. ПУЭ регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для сети 220/380В оно не должно превышать 0,4 с. Зануление осуществляется по определенным правилам, специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке — это, например, третья жила провода или кабеля.

Схема зануления сети с глухозаземленной нейтралью

  1. Болт присоединения заземления или зануления
  2. Защитный аппарат
  3. Светильник
  4. Однофазный электроприемник
  5. Выключатель
  6. Повторное заземление

Что такое заземление?

Иногда ошибочно считают, что заземление на отдельный контур, не связанный с нулевым проводом сети лучше, потому что при этом нет сопротивления длинного PEN-проводника от электроустановки потребителя до заземлителя КТП. Такое мнение ошибочно, потому что сопротивление заземления, особенно кустарного, гораздо больше сопротивления даже длинного провода. И при замыкании фазы на заземленный таким образом корпус электроприбора ток замыкания из-за большого сопротивления местного заземления может оказаться недостаточным для срабатывания АВ или предохранителя, защищающего эту линию. В таком случае корпус прибора будет находиться под опасным потенциалом. Кроме того, даже если применить АВ небольшого номинала, срабатывающий от тока замыкания на землю, все равно обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения поврежденной линии практически нереально. Поэтому раньше, до начала массового применения УЗО, заземление корпусов электроприемников без их зануления (то есть заземление по системе ТТ) вообще не допускалось.

ПУЭ-6, 1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

Теперь, согласно ПУЭ-7, заземление корпусов электроприемников без их зануления допускается, но только при обязательном применении УЗО.

Зачем нужно заземление?

Заземление – устройство, предохраняющее человека от поражения электрическим током. Благодаря использованию различных заземляющих приспособлений удается избежать жертв на производстве и в быту. Собственно в этом его основное предназначение. Но чтобы правильно воспользоваться заземлением необходимо для начала понять, что это такое и как оно работает. 

Что такое заземление?

Итак, что из себя представляет заземление? Конструктивно это чаще всего обычный кусок провода, который одним концом соединён с корпусом электрического аппарата, а другим концом с землей, откуда собственно и название. Заземление также может присутствовать в вилке современного электроинструмента,  там его роль такая же – при повреждении инструмента заземление предохраняет человека от удара электрическим током.

Существует множество различных систем заземления таких как TN-C, TN-S, TN-C-S и другие, собственно, обычному человеку, не имеющего электротехнического образования вовсе не обязательно вникать в данные вещи настолько глубоко, поэтому мы движемся дальше.

Как работает заземление

Суть заземления проста – служить проводником. Допустим, случилась аварийная ситуация – сломалась стиральная машина. При этом замкнуло обмотку электродвигателя (или что-нибудь еще) и корпус машинки оказался под напряжением. Человек ничего не подозревая может коснуться корпуса, после чего его ударит током. Для того чтобы этого не произошло, стиральную машину заземляют.

Тогда если человек коснётся корпуса, то ток пройдет не через него, а через заземление. А произойдёт так потому, что кожа человека имеет сопротивление порядка нескольких кило Ом, а сопротивление заземляющего проводника не более 5-10 Ом, что в тысячу раз меньше чем сопротивление кожи человека.

Выходит, что току в тысячу раз проще пройти по проводу и уйти землю, чем пройти через человека.  

В чем разница между заземлением и занулением

Если говорить простым языком, то зануление это соединение корпуса приемника электроэнергии с нулем. Ноль – это провод, имеющий нулевой потенциал и идущий из трансформатора. Зануление работает так: если на корпус приемника попадает провод под напряжением, то он через корпус замыкается на ноль, что вызывает короткое замыкание. Защита автоматически срабатывает и отключает питание.

Зануление это прием который используется только на производстве и по своим защитным свойствам гораздо хуже заземления. К сожалению, во многих старых домах не существует возможности защитить проводку квартиры с помощью заземления и прибегают занулению, что крайне не безопасно.

Популярные статьи  Могут ли сгореть приборы, если кабель сечением 4 к. м. нагружается мощность в 6-7 кВт?

Вот мы вкратце и ответили на вопрос “зачем нужно заземление?”. Надеемся материал оказался вам полезен! Удачи!  

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.79 (100 Голоса)

Заземление и закон Ома

Электричество (электрический ток) — это направленное движение электрически заряженных частиц. Для электричества нужен источник питания и замкнутая цепь. В нашем случае будем рассматривать распределительный трансформатор. Он дает проводам напряжение. Напряжение — это разность электрических потенциалов. Разность потенциалов может быть как минимум между двумя точками. И в бытовой электрической сети разность потенциалов между фазой и нейтралью (нулевой рабочий проводник) 220 Вольт. Фаза имеет потенциал 220 В, а нулевой провод имеет потенциал 0 относительно источника питания и фазного провода.

Итак, мы выделили напряжение, фазный и нулевой проводник. С этими понятиями наверно знаком каждый. Нам осталось только рассмотреть сопротивление и силу тока. Сила тока — это величина, равная отношению количества заряда, проходящего через поперечное сечение проводника, к времени его прохождения. Измеряется в Амперах. Вспомним закон Ома:

Сила тока в участке цепи прямо пропорционально напряжению на концах этого участка и обратно пропорционально сопротивлению этого участка.
I = U / R, где I — сила тока; U — напряжение; R — сопротивление.

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.

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.

Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.

Заземление защитное и другие меры при косвенном прикосновении

В правилах защиты электроустановок написано, что для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

  • Защитное заземление.
  • Автоматическое отключение питания.
  • Уравнивание потенциалов.
  • Выравнивание потенциалов.
  • Двойная или усиленная изоляция.
  • Сверхнизкое (малое) напряжение.
  • Защитное электрическое разделение цепей.
  • Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Как видим, есть такое понятие, как защитное заземление при косвенном прикосновении. Остальные меры защиты, кроме автоматического отключения питания, в данной теме нас не интересуют. А помимо защитного заземления, есть и рабочее заземление.

Поэтому на данном этапе определимся с терминологией:

  • Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
  • Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
  • Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
  • Косвенное прикосновение — электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Как сделать заземление правильно в доме

Как правило для подачи в частный дом электричества применяется система ТТ, в такой системе заземляющий провод PE подключается к контуру заземления, и больше никуда. При такой системе, необходимо делать качественной контур заземления, чтобы в случае замыкания КЗ на землю, ток короткого замыкания был достаточен для срабатывания автомата защиты. Рассмотрим, как сделать заземление правильно в частном доме.

Контур состоит из заземлителей и металлической обвязки. Заземлители делаются из металлических штырей 2-3 метров длинной, они полностью входят в землю. Эти штыри и распределительный щит в доме соединяются металлической обвязкой. Для изготовления штырей могут применяться металлические трубы, уголки, пруты. Арматуру использовать нельзя, так как она быстрее ржавеет и теряет заземляющие свойства. Между собой штыри удобно соединять металлической полосой. Существует принципиально две схемы контура заземления:

  • Линейная схема заземляющего контура, заземлители уложены в ряд и соединяются последовательно.
  • Схема с замкнутым контуром, например треугольные и квадратные, в этом случае все штыри заземления образуют замкнутый круг. Такая схема более надежна и оптимальна. Если позволяет территория возле дома, то используйте её. Самой оптимально схемой будет треугольник, расстояние между штырями должно быть одинаковым от 1 м до 1,5 м.

Организацию заземления в частном доме можно разделить на три этапа работ, на монтаж контура заземлителей в земле, подключение контура к электрическому щитку и проверку работы заземления.

ЭТАП1

  • Отмечаем территорию под контур треугольника, в направлении к строению выкапываем траншею глубиной 70 см.
  • В углах треугольника в землю вбиваются металлические уголки или трубы на глубину ниже уровня промерзания, около 2,3 метров. Концы штырей забивают так, чтобы после засыпания грунтом над ними было еще около 50 см почвы.
  • Затем эти концы соединяются методом сварки металлическими полосами, тем самым образую замкнутый контур в виде равнобедренного треугольника.
  • Затем приваривается к контуру металлическая полоса, идущая к дому. На её конце, на стене дома, привариваем болт, к которому будет закрепляться заземляющий провод от шины в электро-щитке.
  • Сварочные швы красятся битумной краской или мастикой, для защиты от коррозии.
  • Засыпаем грунтом траншею, и красим для защиты от коррозии земляную шину, которая выступает из земли.

ЭТАП2

Для подключения земляной шины к щитку лучше использовать медный провод желтого цвета, сечением не меньше 10 кв.мм.

К щиту медный провод крепится на корпус также винтовым соединением. Если дверца щита не заземлена, то заземлите её еще одним проводом.

Совет! Заранее подберите шины заземления в щитке с нужным количеством отверстий для разных линий, так как крепить два провода в одну точку запрещается.

Популярные статьи  Можно ли локально решить проблему слабого напряжения в доме, если подходящая трехфазная ЛЭП сильно изношена?

ЭТАП3

Проверьте работоспособность выполненного защитного. Лучше проводить такую проверку раз в 3 года, для вашей безопасности. Проверка проводится омметром. Может показаться, что проверить ваш контур можно при подключении обыкновенной лампочки к фазе и контуру и она будет гореть, но это ошибочно из-за низкого электропотребления.

Сопротивление контура заземления не должно быть более 4 Ом. Советую пригласить электрика и быть уверенным в том что ваш контур заземления работает корректно.

Технология заземления

Предпочтение при организации защиты отдается естественным заземлителям. Не допускается использование алюминия (кабельные оболочки, неизолированные провода), поскольку этот материал подвергается окислению в грунте, а окись — отличный изолятор.

Если нет естественных заземлительных элементов, изготавливают искусственные. Электроды (прутки, полосы, уголки или трубы) устанавливают по вертикали в грунт на глубину 2,5–3 метра. Причем верхний конец штыря должен быть выше уровня земли на 60–70 сантиметров. Установленные штыри соединяют между собой стальной полоской (толщина не меньше 4 миллиметров).

Электрод должен соответствовать определенным параметрам:

  • диаметр трубы — 30–50 мм и толщина стенок — 3,5 мм;
  • диаметр стержня — 10–123 мм;
  • толщина угловой стали — от 4 мм.

Если систему устанавливают в агрессивной среде (кислые или щелочные почвы), в качестве конструкционного материала выбирают медь или оцинковку.

В помещениях проводку для заземления прокладывают в виде магистралей. Ее располагают таким образом, чтобы она была доступна для контроля, но при этом защищена от повреждений механического характера. Если в помещении происходит выделение едких газов, проводку прокладывают по стенам с использованием скоб.

Заглянем в теорию

Рассмотрим пример – схема заземления с одиночным вертикальным заземлителем, забитым в землю. С ним соединён металлический корпус электроприбора, где произошло короткое замыкание – фаза соединилась с корпусом. При этом исходные условия: замыкание «металл – на металл», без учёта сторонних факторов, поэтому сопротивлением в точке контакта можно пренебречь. Сопротивление заземляющего проводника от прибора до земли тоже не учитываем, так как оно незначительное, когда используется достаточно большое сечение.

Далее при условии, что грунт вокруг заземлителя считаем однородным во всех направлениях, то и ток будет уходить в землю одинаково в этих же направлениях. При этом наибольшая плотность тока будет у самого заземлителя. Чем дальше от заземлителя, тем больше уменьшается его плотность. В итоге получается, что на пути тока сопротивление его движению с увеличением расстояния от заземлителя всё более уменьшается, потому что он проходит через постоянно увеличивающееся «сечение» проводника – земли. И напряжение, которое снижается на пути этого тока по закону Ома: самое большое на самом заземлителе, а при удалении плавно убывает. А на каком-то расстоянии от заземлителя напряжение станет пренебрежимо мало – приблизится к 0. Точка с таким напряжением – точка нулевого потенциала. По сути эта точка нулевого потенциала и есть та самая земля, с которой связан корпус электроприбора.

Сопротивление заземляющего устройства, это не электрическое сопротивление его металла – оно низкое, это не сопротивление между металлом штыря и землёй – при соблюдении определённых условий оно тоже небольшое. Это сопротивление земли между штырём и точкой нулевого потенциала.

Всё это отображается формулой Rз : Uф / Iкз. То есть – сопротивление заземляющего устройства будет равно фазовому напряжению, пришедшему на корпус, поделённому на ток короткого замыкания. На этой формуле всё и завязано.

Но параметров сопротивления одиночного заземлителя скорее всего будет недостаточно, чтоб организовать контур заземления, соответствующий требованиям ПУЭ. Как всё привести в соответствие? Площадь заземляющего электрода имеет решающее значение, поэтому самое очевидное решение – нужно забить рядом ещё один электрод. Но если забить их в непосредственной близости, то ток растекается, как и прежде, ничего не меняется. Для того чтоб поменять конфигурацию растекания нужно разнести заземляющие электроды подальше друг от друга. В этом случае получается разделение тока между ними – он стекает с каждого из них.

Однако существует зона, где они пересекаются. Получается, что это не простое параллельное соединение двух сопротивлений, за исключением примеров, когда заземлители очень далеко друг от друга. Но это очень непрактично, для реального устройства заземления потребуются огромные площади. Поэтому при расчётах удаления заземляющих электродов используют поправочные коэффициенты, которые учитывают их взаимное влияние – коэффициент экранирования.

Чтобы ещё уменьшить сопротивление контура заземления, нужно увеличить глубину погружения электрода, то есть увеличить его длину. Ведь чем длиннее заземлитель, тем больше площадь, способствующая растеканию тока. Этот эффект широко используется при изготовлении омеднённых штырей для комплектов заземления. Они забиваются в землю друг за другом соединяясь резьбовыми муфтами в единый электрод. При этом достигается нужная для параметров заземления глубина.

Соединяя электроды заземления горизонтальной связью, ещё снижается общее сопротивление заземляющего устройства

Влияние связи тоже учитывается, также принимаются во внимание, что её экранируют вертикальные электроды

Получается система из нескольких элементов, зависящих друг от друга:

Расстояние между вертикальными заземлителями. Их количество

Важно, на какую глубину они забиты. Форма – прут, труба, уголок

Это разная площадь прилегания к земле. Форма и длина горизонтальной связи.. То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно

Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин

То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно. Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин.

Почему человека бьет током

Для того чтобы ответить на поставленный вопрос потребуется ознакомиться с неисправностями, периодически возникающими в действующем электрооборудовании. Дело в том, что в процессе его длительной эксплуатации возможно разрушение изоляции и появление контакта оголенного провода силового питания с корпусом электроустановки.

Если у эксплуатируемого оборудования нет заземления – это угрожает работающему с ним оператору ударом тока (фото слева). Подобный эффект возникает при случайном соприкосновении тела человека с токопроводящими частями стиральной машины или ванны, например.

Популярные статьи  Почему в комнате произошел хлопок и вырубило свет?

Монтаж контура заземления

ПУЭ и другие нормативы регламентируют и порядок монтажа электродов. При соблюдении правил заземлитель прослужит положенный срок.

Земляные работы

На месте монтажа роют яму глубиной 0,7 м. Часто в целях экономии используют траншею, вырытую для прокладки кабеля от ЛЭП к дому.

Установка конструкции

Дальше действуют в такой последовательности:

  1. Заглубляют в дно выемки вертикальные электроды.
  2. Приваривают горизонтальные перемычки так, чтобы они лежали на дне выемки.
  3. Сбивают окалину со швов, заодно проверяя ударами молотка их качество.
  4. Покрывают места соединений битумом и обматывают смоляной лентой с половинным нахлестом, а если грунт относится к агрессивным – в 2 слоя.
  5. Подсоединяют к одному из электродов заземляющую жилу.
  6. Производят обратную засыпку выемки грунтом без мусора и камней, трамбуя его послойно.

Если провод не имеет изоляции, его обматывают смоляной лентой на 300 мм ниже поверхности земли и на 200 выше.

Стержни погружают в грунт забивкой, вдавливанием или ввертыванием (круглого сечения). Используют копер или установку ПЗД-12.

После монтажа конструкции оформляют акт на скрытые работы со схематическим чертежом, показывающим привязку электродов к видимым стационарным ориентирам на поверхности.

Ввод в дом

Заземляющие проводники вводят в дом не менее, чем в 2 местах. Вдоль стен их прокладывают на высоте 0,4-0,6 м от пола, от других поверхностей отступают 50-100 см. Шаг крепежных элементов – 0,6-1 м.

Прилегание к стене допускается только в сухих помещениях и в условиях отсутствия химически активной среды. В остальных случаях используют опоры, обеспечивающие наличие зазора между проводником и конструкцией.

Если в роли заземляющего проводника выступает полоса, ее пристреливают дюбелями, используя строительно-монтажный пистолет. При наличии в конструкциях здания закладных ее можно приварить к ним.

Проверка и контроль

Даже самые сложные методики расчета сопротивления растеканию не способны учесть всех факторов и точно предсказать его значение. Поэтому после устройства системы ее резистивность проверяют специальными омметрами с низким входным сопротивлением, например М-416 или Ф-4103.

Эти работы выполняет лицензированная организация, по их результатам составляют акт. Он является основанием для ввода системы в эксплуатацию. Со временем сопротивление растеканию может вырасти.

Этому способствуют:

  • коррозия основного металла и сварных швов;
  • изменение состава грунта;
  • снижение влажности, например из-за изменения характера течения грунтовых вод после земляных, мелиоративных или иных работ.

Поэтому нужно периодически приглашать специалистов для замера резистивности контура. Для частного дома рекомендуемый временной интервал составляет 3 года.

Устройство защитных токовых отводов при работе с трехфазным электрическим оборудованием

Коммутация трехфазных потребителей электроэнергии отличается от подключения обычной бытовой электротехники, поэтому устройство защитных систем осуществляется иным способом. При этом не нужно путать нулевой или заземляющий провод, участвующий в системе управления, то есть, задействованный в схему пуска и остановки агрегата, с защитным проводником, предназначенным для отведения опасного разряда на землю.

Оформление, разводка, подключение электрооборудования

Работы производятся в несколько этапов:

  1. По периметру помещения обустраивается отдельная линия (трасса), выполненная из узкой металлической полосы 40х3 мм или медного провода сечением 16 мм.кв.
  2. На ней в скрытом месте монтируется шина (желательно медная) с контактными приспособлениями (шпильками или отверстиями для болтовых соединений). Допускается использование металлической шины, но в этом случае приваривание шпилек – обязательное условие.
  3. Эта линия соединяется с контуром заземления или зануления, выведенным отдельным проводом от распределительного щита и имеющим надежную связь с землей либо прямую, либо через рабочий ноль
  4. Корпуса всех потребителей (трехфазных электродвигателей) через медный провод соединяются с описанной шиной.

При возникновении короткого замыкания от утечки напряжения из-за нарушения изоляции или «пробития» одной из фаз на корпус заземленного электрооборудования, ток сразу будет уходить в землю по пути наименьшего сопротивления, то есть через соединенную с рабочим нулем или землей жилу. Это сохранит человека от поражения электротоком при касании корпуса прибора.

Устройство зануления допускается только в случае отсутствия возможности коммутации с земляным контуром. Во всех иных случаях правильным считается только защитное заземление.

Что такое заземление?Агрегат через медный провод соединен с шиной, смонтированной от заземляющей трассы

Обязательное использование дополнительных защитных устройств

Описанные заземляющие и зануляющие системы эффективны при возникновении значительных утечек или коротких замыканий на корпус электроприборов. Однако для достижения полной безопасности при обслуживании оборудования необходимо применение дополнительных средств защиты, обеспечивающих разрыв электрической цепи при возникновении нарушений их работы.

На производственных предприятиях это могут быть блоки автоматики (контроля изоляции БКИ или максимальной токовой защиты). Но наиболее распространенными средствами, как на производстве, так и в быту, являются автоматические выключатели и устройства защитного отключения, которые:

  • обеспечат обесточивание электрической цепи в случае возникновения неполадок;
  • защитят пользователя от поражения электрическим током;
  • предохранят технику от возгорания.

Такие приборы могут иметь исполнение для однофазных или трехфазных систем. Они бывают:

  • однополюсные – устанавливаются на одну из линий (ноль, фаза);
  • двухполюсные – устанавливаются на оба провода электропроводки;
  • многополюсные (три и более) – используются при трехфазном напряжении.

Автоматический выключатель производит отключение при превышении токовой нагрузки номинального значения, указанного на корпусе прибора. УЗО контролирует состояние электросети и срабатывает при появлении самых незначительных утечек тока.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: