Практично на всіх об'єктах, пов'язаних з електрикою, необхідний захист людей від удару електричним струмом. Кожен знає, навіщо потрібне заземлення, але мало хто уявляє, як його правильно встановити, щоб воно повною мірою виконувало свої функції.
Якщо з'єднати з усі металеві частини обладнання, то при наведенні на них потенціалу електричний струм йтиме в ґрунт. Тоді при дотику до металу через людину пройде значно менший струм, який не становить небезпеки.
Як передається електроенергія споживачам?
Електроенергія надходить від джерела лініями електропередач спочатку на підстанції, а потім - споживачам. Для її передачі застосовуються три фазні дроти. Четвертим провідником є земля. В обмотки трансформатора підстанції з'єднуються за схемою "зірка". Загальна точка (нейтраль) із нульовим потенціалом заземляється. Це необхідно для нормальної роботи електроустаткування. Таке заземлення називається робочим, а чи не захисним.
У квартиру зазвичай подається напруга 220 між провідниками фази і нейтралі до загального електричного щитка. У приватний будинок введення може бути на 380 - три фази і нейтраль. Потім дроти розходяться до розеток та приладів освітлення по всіх приміщеннях. Тут також не слід забувати про те, навіщо потрібне заземлення. Для струмом разом із фазним та нейтральним провідниками прокладається ще один - заземлюючий.
Як захистити себе від удару електричним струмом?
Одним із способів, що виключає удар електричним струмом або значно зменшує його, є установка. Навіщо потрібен контур заземлення? Він необхідний для побутових приладів із металевими корпусами: пральних машин, електроплит, холодильників та ін.
При наведенні потенціалу на металеві корпуси домашнього обладнання струм повинен йти у землю. Але для цього спочатку необхідно зробити пристрій у вигляді металоконструкції, що створює електричний контакт із землею. Він може бути цілісним або складатися з струмопровідних елементів, занурених у землю.
Заземлення в розетці
Навіщо потрібне заземлення електроприладів за наявності металевих корпусів чи інших елементів? Це питання зрозуміле багатьом. На них може бути випадково подана напруга при руйнуванні ізоляції проводів або від короткого замикання, що становить небезпеку для людини в момент дотику.
Це також відноситься до металевих деталей світильників та люстр. У житловому будинку провідник заземлення перетином від 2,5 мм 2 прокладається від електрощита до кожної розетки. Навіщо потрібне заземлення в розетці? Це необхідно для підключення землі через контакт до побутового приладу. А якщо ні, то довелося б прокладати шину по всій квартирі і робити від неї з'єднання з корпусом кожного приладу, що не дуже естетично.
Заземлюючі контакти влаштовані так, що вони підключаються першими, коли вилка від шнура побутового приладу вставляється в розетку. Якщо розетки підключені шлейфом, заземлення підводиться окремо до кожної з них від розподільчої коробки.
Встановлення заземлення
Отже, навіщо потрібне заземлення в індивідуальному будинку? Його роблять у вигляді замкнутого контуру. Форма може бути будь-яка, але найменше матеріалів витрачається на трикутну. По периметру рівностороннього трикутника в землі викопується траншея на глибину 1 м, і у вершинах забиваються сталеві труби або куточки завдовжки 2,5 м. Для захисту від корозії краще використовувати матеріали з цинковим або мідним покриттям. Фарбувати електроди не можна. Можна лише покривати лаком місця зварювання.
Електроди мають виступати на 20 см від дна траншеї. Контур обварюється штрипсом, і від нього відводиться провідник, що заземлює, з такого ж матеріалу до будинку. На вільний кінець приварюється болт і робиться введення в електрощиток проводу РЕ перетином 6 мм 2 або більше. Омметром перевіряється величина електричного опору контуру. За вимогами ПУЕ для житлових будинків воно має бути не більше ніж 30 Ом.
Якщо показник перевищує належну межу, біля контуру забиваються додаткові куточки і робиться перемичка. Таким шляхом збільшують площу зіткнення конструкції з ґрунтом. Для зниження опору контуру провід від нього замінюють мідним, що володіє більшою провідністю. Після траншею засипається ґрунтом. Щебінь, відсів або будівельне сміття застосовувати для цього не допускається. Слід використовувати матеріал, що утримує воду: глину, торф, суглинок.
Вирівнювання потенціалів
Сьогодні навіть діти знають, навіщо потрібне заземлення. Важливо забезпечити зниження різниці потенціалів на поверхні землі, щоб на людину не діяли напруження дотику та крокове. На майданчику, розташованому над замкнутим контуром, потенціал змінюється плавно, а поза його спад спад різко. Щоб цього не відбувалося, зовні закопують горизонтальні сталеві смуги, з'єднані з електродами.
На вимоги ПУЕ виконується з міді. У продажу є спеціальні набори, але мають високу вартість. Для заземлювальних конструкцій приватних будинків зазвичай застосовують сталеві деталі.
Висновок
Підведемо підсумки. Отже, навіщо потрібно Перш за все це пов'язано із захистом людей від небезпечних ударів електричним струмом. Важливо правильно облаштувати заземлюючий контур та зробити необхідні підключення електроприладів. Від того, як виконано його монтаж, та обрані матеріали, залежить здоров'я та безпека мешканців.
У першій частині (теорія) я опишу термінологію, основні види заземлення (призначення) і вимоги, що пред'являються до заземлення.
У другій частині (практика) буде розповідь про традиційні рішення, що застосовуються при будівництві заземлювальних пристроїв, з перерахуванням переваг та недоліків цих рішень.
Третя частина (практика) у певному сенсі продовжить другу. У ній міститься опис нових технологій, що використовуються при будівництві заземлювальних пристроїв. Як і в другій частині, з перерахуванням переваг та недоліків цих технологій.
Якщо читач має теоретичні знання і цікавиться тільки практичною реалізацією - йому краще пропустити першу частину і почати читання з другої частини.
Якщо читач має необхідні знання і хоче познайомитися тільки з новинками - краще пропустити перші дві частини і відразу перейти до читання третьої.
Мій погляд на описані методи та рішення певною мірою однобокий. Прошу читача розуміти, що я не висуваю свій матеріал за всеосяжну об'єктивну працю і висловлюю в ньому свою точку зору, свій досвід.
Деяка частина тексту є компромісом між точністю та бажанням пояснити “людською мовою”, тому допущені спрощення, які можуть “різати слух” технічно підкованого читача.
1 частина. Заземлення
У цій частині я розповім про термінологію, про основні види заземлення та про якісні характеристики заземлювальних пристроїв.Збільшити площу контакту заземлювача з ґрунтом можна або збільшивши кількість електродів, з'єднавши їх разом (складивши площі кількох електродів), або збільшивши розмір електродів. При застосуванні вертикальних заземлювальних електродів останній спосіб дуже ефективний, якщо глибинні шари ґрунту мають нижчий електричний опір, ніж верхні.
В1.2. Електричний опір ґрунту (питомий)
Нагадаю: це величина, що визначає - як добре ґрунт проводить струм через себе. Чим менший опір матиме ґрунт, тим ефективніше/легше він “вбиратиме” в себе струм від заземлювача.Прикладами ґрунтів, що добре проводять струм, є солончаки або сильно зволожена глина. Ідеальне природне середовище для пропускання струму – морська вода.
Прикладом поганого для заземлення грунту є сухий пісок.
(Якщо цікаво, можна подивитися таблицю величин питомого опору ґрунтів, що використовуються у розрахунках заземлювальних пристроїв).
Повертаючись до першого фактора і способу зменшення опору заземлення у вигляді збільшення глибини електрода можна сказати, що на практиці більш ніж у 70% випадків ґрунт на глибині більше 5 метрів має в рази менший питомий електричний опір, ніж у поверхні, за рахунок більшої вологості та щільності . Часто зустрічаються ґрунтові води, які забезпечують ґрунту дуже низький опір. Заземлення в таких випадках виходить дуже якісним та надійним.
В 2. Існуючі норми опору заземлення
Оскільки ідеалу (нульового опору розтіканню) досягти неможливо, все електрообладнання та електронні пристрої створюються виходячи з деяких нормованих величин опору заземлення, наприклад, 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 і більше Ом.Для орієнтування наведу такі значення:
- для підстанції з напругою 110 кВ опір розтіканню струмів має бути не більше 0,5 Ом (ПВЕ 1.7.90)
- при підключенні телекомунікаційного обладнання, заземлення зазвичай повинно мати опір не більше 2 або 4 Ом
- для впевненого спрацювання газових розрядників у пристрої захисту повітряних ліній зв'язку(наприклад, локальна мережа на основі мідного кабелю або радіочастотний кабель) опір заземлення, до якого вони (розрядники) підключаються не більше 2 Ом. Зустрічаються екземпляри з вимогою 4 Ом.
- у джерела струму (наприклад, трансформаторної підстанції) опір заземлення має бути не більше 4 Ом при лінійній напрузі 380 В джерела трифазного струму або 220 В джерела однофазного струму (ПУЕ 1.7.101)
- у заземлення, що використовується для підключення блискавкоприймачів, опір має бути не більше 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
- для приватних будинків, з підключенням до електромережі 220 Вольт / 380 Вольт:
- при використанні системи TN-C-S необхідно мати локальне заземлення з рекомендованим опором не більше 30 Ом (орієнтуюсь на ПУЕ 1.7.103)
- при використанні системи TT (ізолювання заземлення від нейтралі джерела струму) та застосуванні пристрою захисного відключення (ПЗВ) зі струмом спрацьовування 100 мА необхідно мати локальне заземлення з опором не більше 500 Ом (ПУЕ 1.7.59)
У 3. Розрахунок опору заземлення
Для успішного проектування заземлювального пристрою, що має необхідний опір заземлення, застосовуються, як правило, типові конфігурації заземлювача та базові формули для розрахунків.p align="justify"> Конфігурація заземлювача зазвичай вибирається інженером на підставі його досвіду і можливості її (конфігурації) застосування на конкретному об'єкті.
Вибір формул розрахунку залежить від обраної конфігурації заземлювача.
Самі формули містять параметри цієї конфігурації (наприклад, кількість заземлюючих електродів, їх довжину, товщину) і параметри грунту конкретного об'єкта, де буде розміщуватися заземлювач. Наприклад, для одиночного вертикального електрода ця формула буде такою: 
Точність розрахунку зазвичай невисока і залежить знову ж таки від ґрунту - на практиці розбіжності практичних результатів зустрічається в майже 100% випадків. Це відбувається через його (грунт) великої неоднорідності: він змінюється не тільки за глибиною, а й за площею - утворюючи тривимірну структуру. Наявні формули розрахунку параметрів заземлення важко справляються з одномірною неоднорідністю грунту, а розрахунок у тривимірної структурі пов'язані з величезними обчислювальними потужностями і потребує вкрай високу підготовку оператора.
Крім того, для створення точної карти ґрунту необхідно зробити великий обсяг геологічних робіт (наприклад, для площі 10*10 метрів необхідно зробити та проаналізувати близько 100 шурфів завдовжки до 10 метрів), що спричиняє значне збільшення вартості проекту та найчастіше неможливо.
У світлі вищесказаного майже завжди розрахунок є обов'язковим, але орієнтовним заходом і зазвичай ведеться за принципом досягнення опору заземлення "не більше ніж". У формули підставляються усереднені значення питомого опору ґрунту, або їх максимальні величини. Це забезпечує “запас міцності” і практично виявляється у явно нижчих (нижче - отже краще) значеннях опору заземлення, ніж очікувалося під час проектування.
Будівництво заземлювачів
При будівництві заземлювачів найчастіше застосовуються вертикальні електроди, що заземлюють. Це пов'язано з тим, що горизонтальні електроди важко заглибити на велику глибину, а при малій глибині таких електродів - у них дуже сильно збільшується опір заземлення (погіршення основної характеристики) у зимовий період через замерзання верхнього шару ґрунту, що призводить до великого збільшення його питомої. електричного опору.)
Заземлювальні пристрої та системи зрівнювання електричних потенціалів в електроустановках, що містять устаткування обробки інформації (гуглити)
Теги: Додати теги
Переважна більшість домашніх електроприладів живиться від загальної будинкової мережі 220 Вольт, а значить потенційно небезпечна для здоров'я людини. Щоб унеможливити або максимально знизити ймовірність отримання електротравм, застосовується заземлення в приватному будинку – схема, що відводить в землю струм, який може виникнути на корпусах електроприладів через несправність електропроводки.
Серед різних можливостей зробити житло безпечним, особливе місце займає заземлення у приватному будинку: схема електромережі будь-якого сучасного будинку не буде затверджена, якщо в ній не буде передбачено підключення до контуру.
Схема влаштування заземлення приватного будинку
Існує кілька варіантів і схем заземлення приватного будинку плюс чіткі вимоги ПУЕ (правила пристрою електроустановок) – все це треба знати і розуміти, щоб електрика в будинку була безпечною.
Навіщо потрібне заземлення у приватному будинку: принцип дії
Заземлення у приватному будинку вважається важливою частиною системи електропостачання. Його монтують із такими цілями:
Захист мешканців будинку від ураження електрострумом (при торканні приладу з порушеною ізоляцією електропроводки);
Коректна робота сучасних електричних пристроїв;
Безпечна експлуатація газового обладнання;
Ефективна робота блискавкозахисту.
Принцип дії системи ґрунтується на елементарних законах фізики, які кажуть, що електричний струм завжди рухається у бік найменшого опору.
При пошкодженні ізоляції приладу струм виходить (замикається) на корпус. Така ситуація загрожує збоями у функціонуванні та поломкою, не кажучи про небезпеку для людини отримати чутливий розряд, випадково доторкнувшись рукою до поверхні.
Відео опис
Ємно та наочно схема заземлення приватного будинку, навіщо вона потрібна і якою має бути – показано в наступному відео:
За наявності заземлення струм розподіляється з урахуванням величини опору тіла та заземлювального контуру будинку (назад пропорційної залежності).
Ретельно продумане захисне заземлення утворює електричний ланцюг із опором, значно меншим, ніж опір людського тіла. Струм, що проходить через людину, не чинитиме небезпечного впливу, а основний заряд піде в ґрунт.
Проходження електричного струму через тіло людини в системі без заземлення та із заземленням
Головним елементом заземлення приватного будинку є контур заземлення – ПУЕ визначає його як металеві провідники та електроди-заземлювачі (стрижні або труби), заглиблені в ґрунт.
Внутрішня електропроводка за сучасними стандартами виконується трижильним проводом (фаза + нуль + заземлення). Проводи захисного заземлення з'єднують контур із електропристроями.
Щоб забезпечити безпеку при грозах, використовують призначені для цього пристрою розрядники, розраховані на великі величини струмів і напруг.
В даний час існують три системи заземлення електромережі, TN, TT та IT. Переважно в побуті використовується один із різновидів першого з них – TN-C, TN-S, TN-C-S.
Відео опис
Про різницю між системами TN та TT – на відео:
Розшифровка абревіатур
Перша буква говорить про спосіб заземлення джерела живлення, друга характеризує заземлення споживача.
T – джерело (споживач) заземлено;
I - струмопровідні частини джерела ізольовані від землі;
N – споживач приєднано до точки заземлення джерела (занулений).
С – провідники N (нульовий робітник) та РЕ (нульовий захисний) об'єднані в один загальний провідник PEN;
S – функції провідників N та РЕ розділені.
Підвиди системи TN (TN-C, TN-S, TN-C-S) різняться способом підключення провідників N і PE.
Системи заземлення в мережах змінного струму
Система TN-C
У цьому випадку один провідник (N і PE об'єднані протягом усього електромережі) виконує як робочі, так і захисні функції.
Такий спосіб організації системи повсюдно зустрічається у старому житловому фонді, він простий у виконанні та економічний. Але відсутність окремого захисного заземлення часто призводить до короткого замикання при аварійній ситуації (стрибках напруги). За сучасними нормами, які відображені у вимогах ПУЕ, система заземлення TN-C заборонена для нових споруд. При цьому немає обов'язкової вимоги модернізувати старі (якщо не робиться капітальний ремонт).
Система TN-S
Тут провідники N та PE розділені, напруги на корпусах електроприладів не з'являється. Система безпечна і добре захищає людину, домашнє електроустаткування та будівлю. Основний недолік – висока собівартість облаштування.
Система TN-C-S
Комбінована система. На виході від джерела живлення провідники N та PE об'єднані в одному провіднику. На вході до будівлі додається захисний провідник PE.
При вирішенні питання, яке заземлення краще для приватного будинку, слід звернутися до ПУЕ. Він рекомендує підсистему TN-C-S як основну більшість споживачів; вона проста в організації та надійніше за інших захищає від пожежі внаслідок короткого замикання.
На нашому сайті Ви можете знайти контакти будівельних компаній, які пропонують . Безпосередньо поспілкуватися з представниками можна, відвідавши виставку будинків «Малоповерхова Країна».
Відмінності системи TN-C-S
Елементи контуру, варіанти заземлення та необхідні матеріали
Системи захисного заземлення (заземлювальні пристрої) прийнято поділяти на такі елементи:
заземлювач (контур заземлення); зустрічається природний та штучний варіант;
заземлюючі провідники.
Відповідно до ПУЕ кращим буде використання природного заземлювача (металевий паркан чи трубопровід), якщо його опір відповідає встановленим нормам. Інакше можна використовувати штучний заземлювач. Для його спорудження потрібні:
Метал для заземлювача (труба, гладка арматура, сталевий куточок, прут, стрічка).
Провід із сталі, міді або алюмінію достатнього перерізу.
Кріпильний матеріал (металеві куточки, хомути, муфти).
Кріплення та ізоляція із пластику.
З чого складається модульно-штире заземлення
Контур заземлення заміського будинку можна організувати на основі модульно-штирьового способу. Система дуже стійка до корозії, при монтажі не використовується зварювання. Штирове заземлення збирається із сталевих стрижнів довжиною до 1,5 м із різьбовим з'єднанням. Обміднені (або з верхнім шаром з нержавіючої сталі) штирі забиваються в ґрунт вібромолотом (перфоратором) із спеціальною насадкою. Електроди (штирі) монтуються на більшу глибину, тому параметри контуру не залежать від сезонних змін. Комплект зазвичай купується у готовому вигляді в організації, яка займається установкою. Висока вартість такого контуру виправдана його довговічністю: термін експлуатації обіднених стрижнів досягає 30 років, з нержавіючої сталі – 50 років.
Комплект модульного заземлення
Контур із чорного металу
Така конструкція має обмежений термін служби (5-10 років, через корозію); з часом опір контуру значно погіршується. Допускається використання чорного металопрокату з антикорозійним покриттям, але слід звертати увагу, щоб таке покриття не було діелектриком.
Вимоги до опору заземлювального пристрою.
Заземлення для приватного будинку має сенс, якщо опір контуру мінімальний. У такому разі (коли опір людини набагато перевищує опір контуру) через тіло пройде невідчутний заряд, а потенціал, що залишився, піде в землю.
Опір визначається типом, кількістю та глибиною закладення заземлюючих елементів, а також властивостями ґрунту. Оптимальними вважається суглинні та глинисті ґрунти з вологістю 20-40%.
Щоб переконатися, що пристрій, що заземлює, виконує свої функції, проводиться вимірювання опору.
Відео опис
Як проводяться виміри – на відео:
Що робити при заміні старої проводки із заземленням TN-C
Більшість будинків старого житлового фонду встановлювалася двопровідна система електропостачання. Навіть якщо встановлювалося заземлення, воно виконувалося за схемою TN-C, яка використовує один-єдиний «нульовий» провідник для виконання двох завдань – робочої (для функціонування електроприладів та пристроїв) і захисної (для збереження обладнання електричних мереж).
По суті, така система надійно оберігає електричний ланцюг в цілому, але залишає практично без захисту побутові електроприлади, що запитуються, та їх власників. Крім того, у сиру погоду таке підключення може призводити до проскакування напруги навіть при захисному відключенні – з подібних причин відомі випадки летальних наслідків.
Схема поділу провідника PEN
Під час зведення нових будинків ця система не допускається; там, де вона збереглася, рекомендується по можливості переходити систему TN-C-S (на вході до будівлі провід PEN повторно заземляється з наступним поділом на PE та N). У разі аварійної ситуації провідник N від'єднується від мережі, уберігаючи побутові електроприлади та їх господарів від проблем.
Перехід на систему TN-C-S у будинках із зношеною електропроводкою виправданий міркуваннями безпеки.
Навіщо за наявності заземлення потрібно ПЗВ
ПЗВ (пристрій захисного відключення) є швидкодіючим вимикачем, що працює в парі з контуром заземлення і реагує на витік струму розривом ланцюга.
Схема без заземлення та ПЗВ
Коли ізоляція провідника порушується, фаза утворюється на металевому корпусі електричного приладу. Якщо струму нема куди піти далі, то при контакті людини з корпусом електроприладу, розряд піде через тіло. Наслідки залежатимуть від багатьох факторів і результати можуть бути різні – від переляку до перебоїв у роботі серця.
Без наявності заземлення фаза на поверхні приладу з пошкодженою проводкою залишатиметься, доки не вимкнеться вступний автомат.
ПЗВ у схемі без захисного провідника (TN-C)
У такій системі при порушенні ізоляції провідника ПЗВ відразу не спрацює, тому що не виникне струм витоку. Але як тільки людина торкнеться пошкодженого приладу, частина струму піде в тіло і ПЗВ спрацює.
Навіть без наявності заземлення Струм тече через тіло людини тільки протягом часу, необхідного для спрацьовування ПЗВ– Зазвичай це десяті частки секунди. Як результат - можливі хворобливі відчуття, але фатального результату швидше за все вдасться уникнути.
Схема із захисним провідником (TN-S та TN-C-S) та ПЗВ
Якщо електроприлад контактує з контуром заземлення та підключений через ПЗВ, то у разі замикання фазного провідника на металевий корпуселектроприладу, відразу ж з'являється витікструму (що йде в землю). ПЗВ спрацьовує та розриває ланцюг.
Газовий котел та ПЗВ
Насамперед треба розуміти, що заземлення газового котла у приватному будинку має виконуватися в обов'язковому порядку – винятків не існує.
Заземлення газового котла та встановлення ПЗВ виконуються одночасно. Це необхідна умова при підключенні газу до житлового будинку, тому що на корпусі газового котла під час роботи утворюється поверхнева напруга.
Заземлення газового котла в приватному будинку дозволить уникнути поломки дорогого електронного обладнання та запобігти спалаху, заподіяному статичною електрикою. Цей захід, враховуючи високу вибухонебезпечність газу, є додатковим захистом від пожежі.
Усі деталі газового котла заземлені обов'язково.
Які проводяться роботи під час монтажу заземлення
Весь процес створення заземлювального контуру поділяється на такі етапи:
Після визначення безпечної глибини конструкції (там, де ґрунт завжди вологий) викопується траншея.
Металеві стрижні (заземлювальні електроди) заглиблюються у ґрунт.
Збирається контур заземлення: стрижні, які у ряд чи формі фігури (зазвичай трикутник), з'єднують стрічкою чи трубами, зварюються послідовно.
Контур додатково приварюється до струмовідводу сталевою стрічкою.
Готовий заземлювач підключається до електрощита, траншея засипається.
При монтажі грамотні фахівці враховують деякі важливі нюанси:
Контур повинен розташовуватися нижче за лінію промерзання грунту. В іншому випадку, коли вода в землі перетвориться на лід, то ґрунт перестане проводити струм і заземлення не працюватиме.
Заземлюючі електроди не можна забарвлювати, оскільки шар фарби це діелектрик і контакту контуру із землею не буде.
Заземлення в приватному будинку, схема контуру
Висновок
Все, що стало звичним у повсякденному житті – холодильник, мікрохвильова піч, гідромасажна кабіна – не повинно нести небезпеку. Грамотно спроектоване заземлення в заміському будинку, коли контур системи та корпусу приладів є одним цілим, має забезпечувати безпечне електропостачання, без ризику для людей та їхнього оточення.
Захисне заземлення— це навмисне електричне з'єднання із землею або її еквівалентом металевих невідповідних частин, які можуть опинитися під напругою.
Ціль захисного заземлення- знизити до безпечної величини напругу щодо землі на металевих частинах обладнання, які не перебувають під напругою, але можуть опинитися під напругою внаслідок порушення ізоляції електроустановок. Внаслідок замикання на корпус заземленого обладнання знижується напруга дотику і, як наслідок, струм, що проходить через тіло людини, при його дотику до корпусів.
Застосовується також заземлення електрообладнання, будівель та споруд для захисту від дії атмосферної електрики.
Захисне заземлення застосовується у трифазних трипровідних мережах напругою до 1000 В із ізольованою нейтраллю, а в мережах напругою 1000 В і вище – з будь-яким режимом нейтралі.
Заземлювальний пристрій
Заземлювальний пристрій- це сукупність заземлювача і заземлюючих провідників, що з'єднують частини електроустановки, що заземлюються, із заземлювачем.
Розрізняють природні та штучні заземлювачі.
Для заземлювальних пристроїв у першу чергу повинні бути використані природні заземлювачі:
- водопровідні труби, прокладені землі;
- металеві конструкції будівель та споруд, що мають
- надійне поєднання із землею;
- металеві оболонки кабелів (крім алюмінієвих);
- обсадні труби артезіанських свердловин.
Забороняється як заземлювачі використовувати трубопроводи з горючими рідинами та газами, труби теплотрас.
Природні заземлювачі повинні мати приєднання до заземлювальної мережі не менше, ніж у двох різних місцях.
Як штучні заземлювачі застосовують:
- сталеві труби діаметром 3-5 см, товщиною стінок 3,5 мм,
- довжиною 2-3 м;
- смугову сталь завтовшки не менше 4 мм;
- кутову сталь завтовшки не менше 4 мм;
- пруткову сталь діаметром не менше 10 мм, довжиною до 10 м і більше.
Для штучних заземлювачів в агресивних ґрунтах (лужних, кислих та інших.), де вони піддаються посиленої корозії, застосовують мідь, омедненный чи оцинкований метал.
Як штучні заземлювачі не можна застосовувати алюмінієві оболонки кабелів, а також голі алюмінієві провідники, тому що в грунті вони окислюються, а окис алюмінію - це ізолятор.
Кожен окремий провідник, який перебуває в контакті із землею, називається одиночним заземлювачем, або електродім.Якщо заземлювач складається з кількох електродів, з'єднаних між собою паралельно, він називається груповим заземлювачем.
Для занурення у землю вертикальних електродів попередньо риють траншею глибиною 0,7-0,8 м, після чого забивають труби або куточки за допомогою механізмів. Сталеві стрижні діаметром 10-12 мм заглиблюють у землю з допомогою спеціального пристосування, а довші — з допомогою вібратора. Верхні кінці занурених у землю вертикальних електродів з'єднують сталевою смугою шляхом зварювання.
Пристрій захисного заземлення може бути здійснено двома способами: контурнимрозташуванням заземлюючих провідників та виносним.
При контурному розміщенні заземлювачів забезпечується вирівнювання потенціалів однофазного замикання на землю. Крім того, завдяки взаємному впливу заземлювачів зменшується напруга дотику і напруга кроку в зоні, що захищається. Виносні заземлення цими властивостями не мають. Зате при виносному способі розміщення є вибір місця для заглиблення заземлювачів.
У приміщеннях заземлювальні провідники слід розташовувати таким чином, щоб вони були доступні для огляду та надійно захищені від механічних пошкоджень. На підлозі приміщень заземлюючі провідники укладають у спеціальні канавки. У приміщеннях, де можливе виділення їдких пар і газів, а також з підвищеною вологістю провідники, що заземлюють, прокладають уздовж стін на скобах в 10 мм від стіни.
Кожен корпус електроустановки повинен бути приєднаний до заземлювача або до заземлюючої магістралі за допомогою окремого відгалуження. Послідовне включення кількох заземлюваних корпусів електроустановок до заземлюючого провідника забороняється.
Опір заземлювального пристрою є сумою опорів заземлювача щодо землі та заземлюючих провідників.
Опір заземлювача щодо землі є відношення напруги на заземлювачі до струму, що проходить через заземлювач у землю.
Розмір опору заземлювача залежить від питомого опору грунту, у якому заземлювач перебуває; типу розмірів та розташування елементів, з яких заземлювач виконаний; кількості та взаємного розташування електродів.
Величина опору заземлювачів може змінюватись у кілька разів залежно від пори року. Найбільший опір заземлювачі мають узимку при промерзанні ґрунту та в посушливий час.
Найбільше допустиме значення опору заземлення в установках до 1000 В: 10 Ом - при сумарній потужності генераторів і трансформаторів 100 кВА і менше, 4 Ом - у всіх інших випадках.
Зазначені норми обґрунтовуються допустимою величиною напруги дотику, яка в мережах до 1000 не повинна перевищувати 40 В.
В установках понад 1000 В допускається опір заземлення R 3<= 125/I 3 Ом, но не более 4 Ом или 10 Ом.
В установках понад 1000 В з великими струмами замикання на землю опір заземлювального пристрою не повинен перевищувати 0,5 Ом для забезпечення автоматичного відключення ділянки мережі у разі аварії.
Занулення та захисне відключення
Занулення— це навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих невідвідних частин, які можуть опинитися під напругою.
Нульовий захисний провідникпровідник, що з'єднує частини, що занулюються, з нейтральною точкою обмотки джерела струму або її еквівалентом.
Занулення застосовується у мережах напругою до 1000 В із заземленою нейтраллю. У разі пробою фази на металевий корпус електрообладнання виникає однофазне коротке замикання, що призводить до швидкого спрацьовування захисту і тим самим автоматичного відключення пошкодженої установки від мережі живлення. Такий захист є плавкі запобіжники або максимальні автомати, встановлені для захисту від коротких струмів замикань; магнітні пускачі з вбудованою тепловою зашитою; контактори з тепловим реле та інші прилади.
При проби фази на корпус струм йде шляхом «корпус - нульовий провід - обмотки трансформатора - фазний провід - запобіжники». З огляду на те, що опір при короткому замиканні мало, сила струму досягає великих величин і запобіжники спрацьовують.
Призначення нульового дроту в електричній мережі – забезпечити необхідну для відключення електроустановки величину струму короткого замикання шляхом створення для цього струму ланцюга з малим опором.
Нульовий провід повинен бути прокладений так, щоб унеможливити обрив; у нульовому дроті забороняється ставити запобіжники, вимикачі та інші прилади, здатні порушити його цілісність. Провідність нульового дроту повинна становити не менше 50% провідності фазного дроту. Як нульові захисні провідники застосовують голі або ізольовані провідники, сталеві смуги, алюмінієві оболонки кабелів, різні металоконструкції будівель та ін.
Контроль занулення електрообладнання провадиться при його прийманні в експлуатацію, а також періодично в процесі експлуатації. Один раз на п'ять років повинен проводитися вимір повного опору петлі «фаза-нуль» для найбільш віддалених, а також потужних електроприймачів, але не менше 10% їх загальної кількості.
Захисне відключенняє окремим випадком захисного занулення. На відміну від занулення, захисне відключення може застосовуватися в будь-яких мережах незалежно від прийнятого режиму нейтралі, величини напруги та наявності в них нульового дроту.
Захисне відключення – це система захисту, що автоматично відключає електроустановку при виникненні небезпеки ураження людини електричним струмом (при замиканні на землю, зниженні опору ізоляції, несправності заземлення або занулення). Захисне відключення застосовується в тому випадку, коли важко виконати заземлення або занулення, а також на додаток до них у деяких випадках.
Залежно від того, що є вхідною величиною, зміна якої реагує захисне відключення, виділяють такі схеми захисного відключення: на напругу корпусу щодо землі; на струм замикання землі; на напругу або струм нульової послідовності; на напругу фази щодо землі; на постійний та змінний оперативні струми; комбіновані.
Захисне відключення здійснюється за допомогою автоматичних вимикачів, забезпечених спеціальним реле захисного відключення. Час спрацьовування захисного відключення – не більше 0,2 с.
Заземлення електроустановок ділиться на два основні види - функціональне робоче та захисне. У деяких джерелах зустрічаються і додаткові види заземлень, такі як вимірювальне, контрольне, інструментальне та радіо.
Робоче чи функціональне заземлення
У розділі ПУЕ у параграфі № 1.7.30 наведено визначення робочого заземлення: «робочим називають заземлення однієї або кількох точок струмопровідних частин електроустановки, яке служить не з метою безпеки».
Таке заземлення має на увазі електричний контакт із ґрунтом. Воно потрібне для нормальної експлуатації електроустановки в штатному режимі.
Призначення функціонального заземлення
Для того щоб зрозуміти, що називається робочим заземленням, слід знати його основне призначення - усунення небезпеки удару струмом у разі зіткнення людини до корпусу електроустановки або її струмоведучих частин, які в даний момент знаходяться під напругою.
Такий захист застосовується в мережах із трифазною системою розподілу струму. Ізольована нейтраль необхідна електромережі, де напруга вбирається у 1 кВ. У мережах із напругою понад 1 кВ захисне заземлення допускається робити з будь-яким режимом нейтралі.
Як працює захисне (функціональне) заземлення
Принцип дії функціонального заземлення полягає у зниженні напруги між корпусом, який внаслідок непередбаченої аварії опинився під струмом, та землею до безпечної для людини величини.
Якщо корпус електроустановки, що опинився під струмом, не оснащений функціональним заземленням, то дотик людини до нього рівносильний контакту з фазним проводом.
Якщо врахувати, що опір взуття людини, яка торкнулася електроустановки, і статі, на якій вона стоїть, мізерно мала щодо землі, то струм може досягти небезпечної величини.
При правильній роботі функціонального заземлення струм, що проходить через людину, буде безпечним. Напруга під час дотику також буде незначною. Основна частина електроенергії йтиме через заземлюючий провідник у землю.
Відмінності між робочим та захисним заземленнями
Робоче та захисне заземлення відрізняється один від одного насамперед призначенням. Якщо перше необхідне для забезпечення правильної та безперебійної роботи електрообладнання, то друге служить для захисту людей від опалення. Якщо будівля обладнана громовідводом, такий тип заземлення захистить прилади від навантаження у разі удару блискавки.
Робоче заземлення електроустановок, у разі зіграє роль захисного, але основна її функція - забезпечення правильної безперебійної роботи електроустаткування.
У постійному вигляді функціональне заземлення застосовують лише на промислових об'єктах. У житлових будинках використовується провідник, що заземлює, який підводиться до розетки. Однак є побутові прилади в будинку, які таять у собі потенційну небезпеку для споживача, тому не зайвим буде заземлити їх, використовуючи
Домашні прилади, які потрібно підключити до робочого заземлення:
- Мікрохвильова піч.
- Духовка та плита, які працюють за рахунок електрики.
- Пральна машина.
- Системний блок персонального комп'ютера
Конструкція заземлення
Робоче заземлення є вбиті в землю залізні штирі, що грають роль провідників, на глибину близько 2-3 метрів.
Такі металеві прути з'єднують заземлювальні клеми електрообладнання з шиною заземлення, утворюючи тим самим металозв'язок.
Металосвязь є у кожному житловому будинку. Це зварна залізна конструкція, яка з'єднує один з одним верхні кінці заземлювачів. Її заводять до вступного щитка будинку для подальшого розведення по квартирах.
Як заземлюючий провідник використовують шину або провід з перетином не менше 4 кв. мм, пофарбовані в жовті та зелені смуги. Кабель переважно використовують для перенесення функціонального заземлення від шини до шини.
З метою безпеки проводиться періодична перевірка електронного опору металевого зв'язку заземлення. Воно вимірюється від клеми заземлення електроустановки до найвіддаленішого від неї наземного контуру заземлення. Показник опору у будь-якій частині робочого заземлення не повинен перевищувати 0,1 Ом.
Для чого роблять кілька заземлювачів
Електроустановку не можна оснащувати лише одним заземлювачем, оскільки ґрунт є нелінійним провідником. Опір землі знаходиться в сильній залежності від напруги та площі контакту з устромленими штирями робочого заземлення. В одного заземлювача площа контакту з ґрунтом буде недостатньою, щоб забезпечити безперебійну роботу електроустановки. Якщо встановити 2 заземлювача на відстані кілька метрів один від одного, то з'являється достатня площа контакту із землею. Однак слід пам'ятати, що розносити занадто далеко металеві частини заземлення не можна, оскільки зв'язок між ними перерветься. У результаті залишиться лише два окремо встановлених у ґрунт заземлювача, що ніяк не пов'язані один з одним. Оптимальна відстань між двома контурами заземлення становить 1-2 метри.
Як не можна здійснювати заземлення
Згідно з параграфом 1.7.110 ПУЕ, забороняється використовувати як робоче заземлення будь-які види трубопроводів. Крім того, заборонено виводити заземлювальний кабель назовні та підключати його до непідготовленого контактного майданчика на шині. Така заборона пояснюється тим, що кожен метал має власний індивідуальний потенціал. При дії зовнішніх факторів утворюється гальванічна пара, яка сприяє процесу електроерозії. Корозія може поширитися під оболонку заземлюючого дроту, що підвищує небезпеку його оплавлення під час подачі великих струмів на контур заземлення у разі аварії. Спеціальне захисне мастило запобігає руйнуванню металу, але діє воно лише в сухому приміщенні.
Також ПУЕ забороняє здійснювати почергове заземлення електроустановок один з одним, підключати більше одного кабелю на один майданчик шини, що заземлює. Якщо знехтувати такими правилами, то у разі аварії на одній установці вона створюватиме перешкоди в роботі сусіда. Таке явище називається електричною непорівнянністю. При неправильному підключенні робочого заземлення роботи з усунення недоліків є небезпечними для життя.
Вимоги до заземлюючих конструкцій
Щоб розібратися в тому, що називається робочим заземленням, а також які вимоги до таких конструкцій, слід знати, що для захисту людей від удару електричним струмом, напруга якого не перевищує 1000 В, необхідно заземлювати абсолютно всі металеві частини електроустаткування. Важливо, щоб усі конструкції, побудовані з метою заземлення, відповідали всім нормам безпеки, які пред'являються для забезпечення нормальної працездатності мереж та додаткових запобіжників від можливого навантаження.
Небезпека зіткнення з струмовідними частинами
При контакті людини з струмопровідними частинами електричного ланцюга або металевими конструкціями, які опинилися під напругою внаслідок порушення ізоляційного шару кабелю, можливе ураження електричним струмом. Отримана травма проявляється як опіку на шкірному покриві. Від такого удару людина може знепритомніти, можлива зупинка дихання і серця. Трапляються випадки, коли удар струму при малій напрузі призводить до смерті людини.
Запобіжні заходи від ураження струмом
Щоб максимально убезпечити людей від контакту з струмопровідними частинами електроустановки, а також із її металевими частинами, необхідно повністю ізолювати небезпечний об'єкт. Для цього встановлюють різні огородження навколо електроустановок.