Защитное заземление: назначение, принцип действия, схема, монтаж

Защитное заземление

Защитное заземление выполняют путем соединения с землей всех нетоковедущих металлических частей оборудования (элементов, через которые в нормальных условиях эксплуатации не протекают электрические токи).

Это могут быть шкафы, стеллажи, кровати и так далее
Целью защитного заземления является минимизация риска поражения электрическим током при прикосновении персонала к оборудованию во время короткого замыкания (КЗ).

В случае короткого замыкания на нетоковедущих частях оборудования может возникнуть большой электрический потенциал (по отношению к земле). Если человек прикоснется к этим частям, его тело может оказаться под воздействием электрического тока.

Во избежание этого все нетоковедущие части оборудования подключаются к системе заземления. Таким образом, все аварийные токи будут направляться через заземляющее устройство в землю.

Функции и отличия

Заземление имеет широкий спектр назначения, и основным принципом защитного заземления является отвод электрического тока на землю с металлических поверхностей электроприборов. Подумайте, для каких целей используется защитное заземление и чем оно отличается от обычного заземления ?

Основная функция обычного, так называемого рабочего заземления, заключается в защите электроприборов от нестабильной работы и неисправностей, а также в предотвращении аварийных ситуаций, например коротких замыканий.

Основной функцией ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ является защита человека в аварийных ситуациях, когда велика вероятность поражения электрическим током от контакта с металлическими частями электроприборов.

Кроме того, этот тип соединения бывает:

• соответствует нормам ПУЭ (правилам устройства электроустановок);
• уменьшает помехи при работе электрооборудования;
• является отличной молниезащитой здания.

В современном доме/квартире просто необходимо провести работы по прокладке кабеля заземления и подключить его к обычному «контуру заземления». Это связано с тем, что современные бытовые приборы имеют серьезные показатели тока, они способны потреблять большое количество энергии, а их корпусные детали, как правило, выполнены из металлов, которые, как известно, хорошо проводят электричество.

Отсутствие заземляющего контура грозит серьезными последствиями, особенно при установке такого оборудования, как:

• стиральные машины;
• холодильник;
• электрическая плитка;
• водонагреватели и бойлеры;
• микроволны.

Прямое подключение по такой схеме позволяет избежать появления высокого напряжения на поверхностях этих электроприборов и снижает количество помех, возникающих при работе этого оборудования.

Принцип действия ЗУ

Ключевой принцип заземления заключается в снижении потенциала напряжения до точки соприкосновения с токопроводящими частями до тех пор, пока оно не станет безопасным для людей. При попадании опасного напряжения на поверхность оборудования потенциал заземлителя, близкий к нулю, должен быть передан именно в эту точку, создавая безопасную и комфортную рабочую среду.

По истечении времени срабатывает автоматическое устройство, защищающее от утечек тока. Линия питающего напряжения отключена, что исключает аварийную ситуацию.

Процесс производства заземляющих устройств требует соблюдения некоторых специальных условий, которые обеспечат надежность и контакт между частицами грунта и металлическими поверхностями. Увеличить электрическую проводимость можно заглублением в землю металлической заземляющей конструкции, создав вокруг нее зону максимальной удельной проводимости.

Добиться повышения этой проводимости можно прямым химическим воздействием на грунт, например с помощью соли.

Все вышеперечисленные способы способны обеспечить надежное перемещение электроэнергии в грунт по заземленному днищу защитных сооружений. В дополнение к преднамеренному сплавлению корпуса электрооборудования с заземленным механизмом, представленный выше метод может использоваться в критических ситуациях замыкания фазы на землю.

Дополнительные функции заземления

Заземляющие устройства очень часто используются в качестве молниеотводов и защищают здания от ударов молнии. Если поблизости расположена другая электроустановка мощностью не более 1 кВт, можно использовать общую систему заземления. Такое решение позволяет значительно сократить материальные затраты на устройство других заземлителей.

В такой ситуации сопротивление растеканию тока с наименьшим значением будет нормальным. Его можно рассчитать, используя минимальные значения сопротивления для каждой электроустановки, в которую помещен заземлитель. В этом случае необходимо брать минимальное значение.

Рабочее заземление – что это?

При устройстве рабочих площадок точки электрических цепей соединяют с заземлителями. Рабочее заземление строится с помощью специальных устройств, таких как разрядник, плавкий предохранитель или резистор.

Правила устройства ЗУ в частных домах

Людей, проживающих в загородных домах, часто волнует вопрос, нужно ли устанавливать в своем доме заземляющие устройства. ПУЭ (Правила устройства электроустановок) помогут вам получить ответ на этот вопрос. В этом документе содержится информация о защитных мерах, которые считаются обязательными. Изготовление заземляющей конструкции в частных домах намного проще, чем в городских многоквартирных домах.

Для установки заземления на загородном участке нужно выбрать место, которое находится недалеко от дома, и разместить устройство с дополнительным подключением медной шины. В условиях города это сделать практически невозможно. Строительные нормы не обеспечивают надежного заземления вблизи дома.

В этом случае необходимо использовать заземление, которое находится на подстанциях на достаточном расстоянии от жилых домов.

Ремонт

При длительной эксплуатации зарядного устройства отдельные элементы металлической конструкции могут подвергаться коррозии, а его электрические параметры могут частично отклоняться от номинальных значений. Происходит это потому, что разрушается защитное покрытие ЗУ, на которое пагубно влияет молотая соль, что приводит к коррозионному разрушению металла.

В неисправном состоянии механизм приходит в негодность, не способствуя снижению опасного потенциала конструкции, за счет того, что проржавевшие места могут оказывать значительное сопротивление. Параллельно с этим можно уменьшить утечку тока в землю, в результате чего контур заземления постепенно теряет свои защитные свойства.

Любой специалист в этом случае должен быть проинформирован о том, что механизм должен пройти капитальный ремонт, где все пострадавшие детали будут заменены новыми деталями. Возможен и такой результат, при котором сломанные элементы и места сварки будут восстановлены без предварительной замены. Для этого необходимы следующие операции:

• очистить все металлические части основания от обнаруженных следов ржавчины с помощью химического вмешательства или наждачной бумаги;
• те же зачищенные места обезжирить растворителем, предназначенным именно для таких целей;
• после высыхания растворителя покрыть металлическую поверхность слоем грунтовки ГФ-18;
• дождитесь высыхания грунтовки и покрасьте подготовленную поверхность черной эмалью для дополнительной защиты.

Техническая проверка систем заземления

Для наблюдения за текущим состоянием механизма необходимо время от времени проверять его конструкцию и соответствие характеристик установленным требованиям к заземляющим устройствам. Процедура проверки должна включать следующие этапы:

• визуально осмотрите открытые участки механизма;
• внимательно осмотрите контакты между отдельными частями заземления шлейфа;
• измерить активное сопротивление;
• выборочно осмотрите части, находящиеся в земле, вскройте почву в этих местах.

При необходимости в ходе испытаний специалисты могут измерить параметры распределительной цепи заземления и контактное напряжение. В комплекте обязательно должен быть технический паспорт узла заземления с информацией о дате начала эксплуатации ЗУ, графиком работы и информацией о текущем состоянии системы.

Конструкция заземления

Рабочие заземлители представляют собой вбитые в землю железные штыри, играющие роль проводников, на глубину примерно 2-3 метра.

Такие металлические стержни соединяют клеммы заземления электрооборудования с шиной заземления, образуя таким образом металлическую связь.

Во всех жилых домах имеется металлическое соединение. Это сварная железная конструкция, соединяющая верхние концы заземлителей друг с другом. Ее подводят к вводному щитку дома для дальнейшей разводки по квартирам.

В качестве заземляющей жилы используется шина или кабель сечением не менее 4 квадратных метров и т.п., окрашенные в желтые и зеленые полосы. Кабель в основном используется для передачи функционального заземления от шины к шине.

Из соображений безопасности периодически проверяется электронное сопротивление металлического заземления. Измеряется от клеммы заземления электроустановки до наиболее удаленного от нее контура заземления. Сопротивление на любом участке рабочей земли не должно превышать 0,1 Ом.

Для чего делают несколько заземлителей

Электроустановка не может быть оборудована только одним заземляющим проводником, так как заземление является нелинейным проводником. Сопротивление заземления сильно зависит от напряжения и площади контакта со вставленными контактами рабочего заземления. Для одного заземлителя площадь контакта с землей будет недостаточной для обеспечения бесперебойной работы электроустановки.

Если установить 2 заземлителя на расстоянии нескольких метров друг от друга, появится достаточная площадь контакта с землей. Однако следует помнить, что слишком далеко разносить металлические части грунта нельзя, так как связь между ними будет прервана.

В результате останется только два отдельно установленных в земле заземлителя, никак не связанных друг с другом. Оптимальное расстояние между двумя контурами заземления составляет 1-2 метра.

Читайте также: Что лучше скрытая спираль или дисковый нагреватель: особенности и сравнение

Как нельзя осуществлять заземление

Согласно п. 1.7.110 ПУЭ запрещается использовать любой вид трубопровода в качестве рабочего места. Кроме того, запрещается выводить заземляющий кабель наружу и подключать его к неподготовленной контактной площадке на шине. Такой запрет объясняется тем, что каждый металл имеет свой индивидуальный потенциал.

Под воздействием внешних факторов образуются гальванические пары, способствующие электроэрозионному процессу. Коррозия может распространяться под оболочкой заземляющего провода, увеличивая риск расплавления при подаче на контур заземления больших токов в случае аварии. Специальная защитная смазка предотвращает разрушение металла, но работает только в сухом помещении.

ПУЭ также запрещает чередование заземления электроустановок друг с другом, а также подключение более одного кабеля к одной заземляющей шине. Пренебрежение такими правилами в случае аварии на установке будет мешать работе соседа. Это явление называется электрической несовместимостью. При неправильном подключении рабочего заземления работы по устранению неисправности опасны для жизни.

Требования к заземляющим конструкциям

Чтобы понять, что называется рабочим заземлением, а также какие требования предъявляются к таким конструкциям, следует знать, что для защиты людей от поражения электрическим током, если напряжение не превышает 1000 В, необходимо заземлить абсолютно все металлические части электрическое оборудование.

Важно, чтобы все конструкции, возводимые для заземления, соответствовали всем нормам безопасности, необходимым для обеспечения нормальной работы сетей и дополнительных мер защиты от возможных перегрузок.

Опасность соприкосновения с токоведущими частями

При соприкосновении человека с токоведущими частями электрической цепи или с металлическими конструкциями, находящимися под напряжением в результате нарушения изоляционного слоя кабеля, возможен удар электрическим током.

Возникшее повреждение проявляется в виде ожога на коже. От такого удара человек может потерять сознание, возможна остановка дыхания и сердца. Известны случаи, когда поражение электрическим током при низком напряжении приводит к смерти человека.

Контролируемые параметры ЗУ

Надежная работа всего механизма зависит от полного сопротивления цепи заземления. Он, в свою очередь, формируется за счет соединительных шин и конструкции самой системы заземлителей. Уменьшение значения этой величины подразумевает безопасную работу устройств и всего оборудования, для которого требуется защита.

Процесс устройства контуров заземления осуществляется за счет выбора соответствующих форм конструкций, за счет чего искусственно увеличивается площадь взаимодействия основных элементов с грунтом. Заземляющие устройства также измеряются.

Того же результата можно добиться, специально увеличив процент содержания солей в земле, непосредственно контактирующей с металлической частью заземлителя. Этот способ снизит сопротивление потоку электричества в почву, что повысит уровень надежности функционирования схемы механизма.

Для проверки значения всех показателей необходимо организовать обслуживание системы заземления, провести испытания заземляющих устройств. Они предполагают наличие обязательного измерения этих параметров. При обнаружении существенных отклонений от требований ПУЭ необходимо осмотреть заземляющее устройство, отремонтировать его, а затем еще раз проверить сопротивление заземления.

Особенность работы заземления

В результате всего вышеизложенного можно с полной уверенностью говорить о следующей функции во всей работе заземляющего механизма. Для повышения эффективности и уровня защиты от поражения электрическим током в коммутационных цепях важно использовать заземляющее устройство. Он способен реагировать даже на малейшую утечку тока в землю, используя в качестве проводника тело человека.

Грозозащитный разрядник включает четыре основные части: молниезащитный разрядник, непосредственно воспринимающий удар молнии; токоотвод, соединяющий молниеотвод с заземлителем; заземлитель

Назначение и устройство защитного заземления

Этот тип заземляющего устройства устанавливается для защиты человека от поражения электрическим током при замыкании электрической цепи по разным причинам. Наиболее частой причиной поражения электрическим током является замыкание фазы на нетоковедущие элементы в электроустановке.

Функциональный тип чаще используется для защиты производственных помещений. С помощью исправных заземляющих устройств достигается надежная работа оборудования электроустановки. Эффективность как рабочего, так и защитного устройства напрямую зависит от правильного выбора конфигурации заземляющих элементов и точной проводки.

Основным элементом системы является контур заземления. Он состоит из металлических заземлителей (электродов). От способности этих заземлителей рассеивать ток зависит функциональность всей системы. Монтировать заземляющие элементы необходимо с учетом множества факторов, напрямую влияющих на главный показатель эффективности заземлителей — величину их сопротивления.

Заземляющая цепь в квартирах и частных домах

Не все знают, что при использовании той же микроволновой печи без подключения к «земле» возникает большое количество помех, негативно влияющих на организм человека. А когда дело доходит до установки стиральной машины, такие предохранительные «схемы» актуальны, так как при поломке устройства и появлении протечек риск поражения человека электрическим током возрастает в разы!

Поэтому у большинства устройств этого класса часто на корпусе или в инструкции имеется отметка о необходимости подключения цепи заземления, часто без указания типа заземления. Лучше еще раз перестраховаться и подключить такое оборудование через отдельную клемму на корпусе, особенно если способ заземления не указан.

Современные бытовые приборы, очевидно, рассчитаны на работу с розетками, имеющими «заземление», но розетки, устанавливаемые в домах, далеко не всегда подключаются к этой розетке. Особенно это касается старых зданий без модернизированной электропроводки.

Это связано с тем, что при строительстве зданий (до 1998 года) действовали совершенно другие ГОСТы, нормы и правила проведения электрических цепей, а у населения не было мощного электрооборудования, требующего отдельного заземления.

Но позже ситуация изменилась и в распределительных щитах появились заземлители. В частных домах ситуация несколько иная, заземляющий контур может быть установлен, а может и вовсе отсутствовать, все зависит от того, позаботился ли собственник или строительная компания о монтаже электропроводки, отвечающей всем необходимым нормам, или нет.

Виды заземлений

Электропроводка и заземление в зданиях могут быть нескольких видов:

• тип TN-C (глухая заземленная нейтраль), подача напряжения по двум проводам — ​​один из которых нулевой, а другой — под напряжением, ЗАЗЕМЛЕНИЕ ОТКЛЮЧЕНО, его прокладка обязательна (возможна только в частном доме);
• тип TN-S (с использованием трехжильного кабеля) — ЗАЗЕМЛЕНИЕ ПРИСУТСТВУЕТ, возможно необходимо подключение с заземлением в помещении;
• типа TN-CS (используется пятижильный кабель — 3 жилы фаза, 4 жилы — нейтраль, 5 жил — защитное заземление, подключение к собственной шине в экранировании), ЗАЗЕМЛЕНИЕ ПРИСУТСТВУЕТ, возможно потребуется подключение провода с заземлением в комната.

Основным отличием систем TN-C от систем TN-S (TN-CS) является наличие в системе TN-S (TN-CS) отдельного провода заземления, в то время как архаичные системы TN-C не имеют отдельного заземления, то делается вместе с нулем.

Отсутствует заземление, что делать

Если дом старый и проводка не модернизировалась, то в электрической цепи такого здания нет заземляющего канала. В такой ситуации невозможно создать защиту металлических поверхностей приборов от электрического тока. Но на этот случай еще есть способ защиты электрических цепей в аварийных ситуациях, например коротком замыкании, он называется НОЛЬ.

Каковы различия? Если при защитном заземлении металлические поверхности защищаются и ток отводится в землю через общую шину, то при заземлении заземляющего канала устройства или розетки этот канал подключается к нулю (нулевой жиле провода).

Основное отличие состоит в том, что в схеме сброса в аварийной ситуации устройство, поверхности которого срабатывают из-за «пробая» изоляции, отключается от сети. Так что зануление не защищает полностью от поражения электрическим током, но минимизирует воздействие на человека за счет немедленного отключения электричества.

Если нет возможности установить заземление в многоквартирном доме из-за применения электропроводки типа TN-C, следует использовать метод заземления. Если есть возможность проложить новую современную проводку, например, в частном доме, необходимо провести работы по созданию защитного контура заземления.

Заземляем сами

При прокладке контура заземляющей защиты в первую очередь необходимо выбрать тип контура, по которому будут выполняться работы. Опытные мастера рекомендуют выбирать схему типа TN-CS. Его самым большим преимуществом является то, что оборудование имеет прямой контакт с землей.

Контакт между нейтралью и землей осуществляется проводником, а на входе в щит они разделены на 2 отдельных. Эта схема обеспечивает надежную защиту, поэтому нет необходимости устанавливать УЗО, достаточно только простых автоматов.

Однако согласно ПУЭ обязательным является выполнение требований по механической защите общей нейтрали и заземления (PEN), а также создание дополнительных резервных заземлений на опорах на расстоянии 200 м или 100 м.

создать контур защитного заземления довольно просто, если следовать приведенным ниже правилам. В первую очередь для составления схемы необходимо выбрать схему защитного заземления, их существует несколько видов, наиболее надежные и удачные:

• закрытые (изготавливаются, как правило, в виде треугольника);
• линейный.

В замкнутой схеме все заземляющие проводники закапываются в землю, размещаются на одной глубине и соединяются металлической перемычкой. Основное преимущество – удобство использования в случае поломки (от коррозии или других воздействий) металлической перемычки.

В линейной цепи проводники расположены в линию и соединены перемычкой последовательно друг с другом. Эта схема немного проще в изготовлении, но у нее есть один недостаток — при повреждении перемычки вся система выходит из строя.