Главная заземляющая шина – предназначение, устройство, монтаж

Вопросы и ответы

Для чего требуется заземление

Неосторожное обращение с электричеством может привести к повреждению электрооборудования с очень серьезными последствиями. Но подобные аварии могут происходить и из-за отказа техники — в случае нарушения целостности продуманных уровней защиты.

Безусловно, в конструкцию всех без исключения электротехнических устройств включены все необходимые средства изоляции и другие защитные устройства, основная цель которых – исключить контакт тела человека с токопроводящими частями.

Но бывает, что из-за износа оборудования, нарушения правил его эксплуатации или даже из-за производственного брака происходит пробой изоляции и высокое напряжение (чаще всего в жилом доме или квартире речь идет о фазовом 220 вольт) падает на токопроводящие части корпуса прибора.

И контакт с ним становится крайне опасным. Опасность особенно велика, если в непосредственной близости находятся металлические конструкции, имеющие, так сказать, естественное заземление. К ним относятся металлические трубы, открытые площадки с усилением строительных конструкций.

Если человек одновременно прикоснется к корпусу прибора, находящемуся под напряжением, и такому предмету, то цепь замкнется, и через тело пройдет ток, что может вызвать необратимые последствия.

Бывает, что опасное напряжение появляется даже там, где его не ждешь, например на водопроводных кранах. Без заземления это смертельная угроза!

Никогда не недооценивайте риск получения травм от бытового переменного напряжения!

Это такое вольнодумство в народе, что 220 вольт электросети, мол, не опасно. Ну а если встряхнуть в качестве предостережения, то впредь будете осторожнее…

Это коварнейшее заблуждение, и опасность быть пораженным таким током, к сожалению, уже не раз доказана потери человеческой жизни. О природе поражения электрическим током и его опасности — не поленитесь прочитать в отдельной публикации нашего портала.

Необходимо правильно представлять характер распространения электрического тока — он всегда идет кратчайшим путем по пути наименьшего сопротивления. То есть, чтобы обезопасить людей, необходимо предусмотреть на противоположной стороне такую ​​«дорожку» с минимальным сопротивлением и нулевым потенциалом, по которой гарантированно будет протекать ток в случае пробоя материи.

Чтобы такая защита действительно с гарантией сработала, помимо нулевого потенциала необходимо еще и низкое сопротивление — несоизмеримо меньшее по сравнению с электрическим сопротивлением человеческого тела.

Если принять сопротивление корпуса около 1000 Ом (это среднее значение, но оно может быть как больше, так и меньше), то при расчете заземлителей они работают со значениями всего 10÷30 Ом. Естественно, ток «предпочтет» уйти в землю, так как на этом пути практически не встретит сопротивления.

Безопасность такими действиями не достигается – наоборот, многократно возрастает вероятность получения серьезной электротравмы.

Здесь будет уместно важное замечание. Некоторые домовладельцы уверены, что для получения контура заземления в своей квартире достаточно использовать металлические трубы, например, системы отопления или водопровода.

Это серьезная ошибка, которая может привести к очень серьезным последствиям. Нет гарантии, что трубы имеют надежный контакт с землей и обеспечат минимальное сопротивление, указанное выше, — они могут быть окислены, то есть покрыты снаружи слоем ржавчины, заключены в защитные кожухи, помещены в воздуховоды и т.п. Да, ваще часто сейчас можно столкнуться с поломкой, при переходе на полипропиленовые или другие полимерные трубы.

Но если произойдет пробой изоляции, и фаза «выскочит» на корпус, нет гарантии, что она уйдет на землю вместе с электричеством. И ей легко «ходить» по металлическим трубам. И страшно представить, что в этот момент кто-то принимает ванну, моет руки или даже просто прикасается к трубе.

Поэтому трубы ни в коем случае нельзя считать главной причиной. Наоборот, сами они требуют подключения к общей системе через так называемую систему уравнивания потенциалов. Об этом будет сказано в свое время.

А пока подведем итог, еще раз кратко и лаконично, и сформулируем основные задачи систем заземления:

  • Они должны обеспечивать гарантированный отвод электрического потенциала, появившегося или накопившегося с токопроводящих частей, открытых для прикосновения человека, — для предотвращения поражения электрическим током при прикосновении.
  • Заземление предназначено для обеспечения правильной работы всех других защитных устройств — автоматических выключателей утечки на землю (ВДТ) или автоматических выключателей утечки на землю (УЗО).
  • Важнейшая задача – уравнять потенциалы всех опасных по токопроводности объектов в доме – газовых труб, водопроводных и отопительных сетей, вентиляционных систем, других деталей в строительных конструкциях, вплоть до армирования железобетонных стен.
  • Заземление успешно борется с накоплением статического электричества, которое тоже иногда может доставлять массу проблем.
  • Без качественного заземления сложно рассчитывать на длительную корректную работу современного оборудования, оснащенного импульсными блоками питания. Накопление потенциала на корпусах таких изделий — одна из самых частых причин их выхода из строя.

Так что систему заземления по праву можно назвать «многозадачной». Поэтому его нужно как-то подключить ко всем предметам и устройствам в доме, требующим защиты. Вот так вот. А главный «коллектор», откуда начинают свой путь защитные проводники, — это магистральный железнодорожный автобус.

Главная заземляющая шина – назначение, устройство и предъявляемые к ней требования

Определение и основные требования к главной заземляющей шине указаны в важнейших руководящих документах — Правилах устройства электроустановок (в действующем 7-м издании — ПУЭ 1.7.119. — 1.7.120.) и Правилах (СП 437.1325800.2018 «Низковольтные электроустановки зданий и сооружений. Правила проектирования средств защиты от поражения электрическим током, Глава 9).

Между ними нет особых противоречий — они оба основаны на действующем ГОСТе. А вот человеку, серьезно собирающемуся заниматься электротехникой, лучше изучить оба документа — в каждом есть свое «рациональное зерно».

Предназначение главной заземляющей шины

Итак, главная заземляющая шина является неотъемлемым элементом конструкции электроустановки, частью заземляющего узла. Основной целью является правильное электрическое соединение заземляющих и защитных проводов.

К нему можно подключить (в зависимости от функций общей схемы):

  • Основной заземлитель объекта проходит через заземлитель.
  • Защитный проводник — через него ГЗШ можно подключить к защитной шине вводно-распределительного узла (ВРУ).
  • Защитные и функциональные заземлители и проводники уравнивания потенциалов.
  • Проводники (перемычки), делят совмещенный защитный и нулевой проводник (PEN) на рабочий нуль N и защитную цепь PE — в отдельных системах заземления.

О нюансах подключения тех или иных проводников мы поговорим подробнее в другой раз.

Устройство и материал изготовления ГЗШ

Конструктивно главная шина заземления обычно представляет собой металлическую полосу определенного сечения, где предусмотрены соединения для проводов. Чаще всего это резьбовые (винтовые или болтовые) соединения. Важно, чтобы была обеспечена защита от ослабления резьбового соединения – посредством пружинных шайб или канавок.

Примером сборной главной шины заземления являются проводники с болтовым креплением.

Размеры и количество контактов определяются особенностями конкретного объекта, на котором монтируется система заземления. Для каждого из подключаемых проводов обязательно предусмотрен отдельный контакт – чтобы можно было подключать или отключать тот или иной проводник по отдельности. В этом случае подключение или отсоединение должно быть возможно только с использованием инструмента.

Материалом для изготовления ГЗШ в основном является медь (буквально, как в ПУЭ «как правило, должна быть медь…»). Однако допускается также использование стальных шин достаточного сечения. Но при этом стальное изделие обязательно должно иметь антикоррозийное покрытие металла, обеспечивающее надежный электрический контакт.

А вот что категорически запрещено, так это использование в качестве покрытия алюминиевых полос или профилей.

Место установки главной заземляющей шины

Правилами ПУЭ предусмотрено, что ГЗШ для электроустановок напряжением до 1 кВ должны располагаться внутри вводного блока, либо практикуется отдельная установка вблизи ВРУ, но при соблюдении определенных требований.

К ним относится обязательное ограничение доступа к ГЗШ для всех посторонних лиц, кроме обученных специалистов, занимающихся обслуживанием электроустановки. При этом расположение не должно создавать препятствий для проведения монтажных, профилактических, ремонтно-восстановительных работ. Это значит, что мастера должны создать комфортные условия, без помех.

В частности, рекомендуется отдельная установка крышки в местах, доступных только для квалифицированного персонала — это может быть, например, запираемый кабинет в многоквартирном доме.

Пример открытой установки магистральной шины на стене помещения. Обратите внимание: все провода, подключенные к нему, промаркированы.

Если покрышку необходимо разместить в местах, куда невозможно с гарантией ограничить доступ (например, общий подвал в здании или подъезд жилого дома), ее необходимо закрыть в ящике или шкафу, который запирается на замок ключ.

Интересно, что регламент, трактуя расположение палубы, прямо указывает на предпочтение ее отдельной установки вблизи ВРУ. А размещение внутри распределительного устройства считается допустимым.

Бывает, что в здание заводят несколько линий электропередач, например от разных подстанций. При таком варианте каждый ввод (ВРУ) организует свою ГЗШ. А если в здании есть встроенные подстанции, главные заземляющие шины должны быть возле каждой из них.

Но в любом случае все настилы при монтаже должны быть соединены между собой защитным проводником уравнивания потенциалов. Сечение этой жилы должно быть не менее половины сечения провода РЕ или ПЭН наиболее мощных входящих (или отходящих от встроенной подстанции) линий.

Часто при наличии нескольких вводов, рассчитанных на нагрузку (например, основных и резервных линий электропередач с переключением АВР), допустимо применение главной заземляющей шины из просечно-вытяжной (стальной или медной) полосы. Иногда этот автобус можно даже закольцевать по периметру здания (зданий).

Основная заземляющая шина, выполненная в виде протяженной стальной полосы на стене помещения — длина может быть до полного утепления. К этому допускается подключать несколько вводных устройств, но только в том случае, если они рассчитаны на одинаковую нагрузку.

Естественно, такой подход возможен только в уже рассмотренных выше случаях — когда полностью исключена возможность доступа посторонних лиц.

Еще один интересный нюанс.

В ПУЭ при рассмотрении места расположения основной заземляющей шины сказано, что в случае, если ГЗШ находится внутри вводного блока, функцию берет на себя защитная шина РЕ.

В СП, однако, есть несколько иная интерпретация этого. Там отмечено, что с помощью ГЗШ должно быть обеспечено электрическое соединение сторонних токопроводящих элементов в здании с открытыми токопроводящими элементами в электроустановке здания. А для этого защитная шина АСУ (ВУ) подключается к ГЗШ защитным проводником РЕ. Ну и тогда все РЕ-проводники всех распределительных и оконечных цепей должны быть подключены к защитной РЕ-шине.

Следует исходить из того, что оба варианта приемлемы.

ГЗШ, он же в роли защитной шины РЕ, находится в РУ. ПУЭ рекомендует именно этот вариант и он очень удобен.

Часто для основной шины защиты вообще предусматривают отдельный запираемый шкаф — там, где ее нельзя разместить внутри ВРУ из-за необходимых больших габаритов, но где нет возможности гарантировать ограничение доступа посторонних лиц.

Отдельный запираемый ящик для основного заземляющего рельса.

В эту коробку вводится провод от узла заземления, от вводной линии и от РЕ-проводников ГЗШ, расходящихся к распределительному щиту и к системам уравнивания потенциалов.

Международный знак земли

На ящике (ящике) в обязательном порядке должен быть нанесен правильный символ заземления.

Размеры главной заземляющей шины

Как мы уже видели, длина основной шины заземления особо не регулируется. На самом деле, он может даже закольцевать здание или комнату, если это необходимо.

А вот по ширине и толщине, и как следствие, по площади поперечного сечения требования достаточно жесткие. Все дело в том, что шина должна обеспечивать необходимую минимальную проводимость.

ПУЭ гласит, что площадь сечения шины должна быть не менее площади сечения РЕ- или PEN-проводника входящей питающей линии.

Вроде все просто, но есть нюансы. В частности, линии электропередач могут быть как медными, так и алюминиевыми. Алюминий, кстати — самый распространенный, из-за меньшей стоимости материала. А крышка, как мы помним, либо медная, либо стальная.

То есть простого геометрического преобразования площади прямоугольника в площадь круга здесь недостаточно. Необходимо точно сравнивать сечения по токонесущей способности.

Это особый метод расчета, который включает в себя несколько довольно громоздких формул. Подобрать оптимальное, достаточное сечение шины будет проще по таблицам максимальных длительных токов для алюминиевых и медных проводов разных сечений, конструкций и способов прокладки, предложенных ниже.

Таблица 1. Допустимые длительные токи в жилах кабелей и проводов с алюминиевой изоляцией

одноядерный двухъядерный деревянное ядро
при укладке
в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле
2,5 23 21 34 19 29
4 31 29 42 27 38
6 30 30 55 32 46
10 60 55 80 42 70
16 75 70 105 60 90
25 105 90 135 75 115
35 130 105 160 90 140
50 165 135 205 110 175
70 210 165 245 140 210
95 250 200 295 170 255
120 295 230 340 200 295
150 340 270 390 235 335
185 390 310 440 270 385
240 465

Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных алюминиевых кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут быть выбраны по таблице, как и для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Достаточно узнать из какого материала и какого сечения изготовлен РЕ или PEN проводник, чтобы оценить его текущие возможности.

Это значение послужит для входа во вторую таблицу, где все то же самое, но для медных проводов и кабелей.

Таблица 2. Допустимые длительные токи в жилах кабелей и проводов с медной изоляцией

одноядерный двухъядерный деревянное ядро
при укладке
в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле
1,5 23 19 33 19 27
2,5 30 27 44 25 38
4 41 38 55 35 49
6 50 50 70 42 60
10 80 70 105 55 90
16 100 90 135 75 115
25 140 115 175 95 150
35 170 140 210 120 180
50 215 175 265 145 225
70 270 215 320 180 275
95 325 260 385 220 330
120 385 300 445 260 385
150 440 350 505 305 435
185 510 405 570 350 500
240 605

Примечание. Токи в этой таблице относятся к проводам и кабелям с нейтральным сердечником и без него.

Возьмем пример.

Входящий провод к дому выполнен четырехжильным алюминиевым кабелем марки АПВБбШп(Г) 4×150-1. Кабельное соединение находится под землей.

Часто для ввода в здание применяют кабель алюминиевый четырехжильный АПВБбШп(Г) 4×150-1

Заходим в таблицу №1 и видим, что для такого сечения (150 мм²) для трехжильного заземляющего кабеля допустимый длительный ток составляет 335 ампер. Так как кабель у нас четырехжильный, используем коэффициент 0,92, указанный в примечании, и получаем 308 ампер.

Ближайшее (в сторону увеличения) значение тока находим в таблице №2 — и там же, в графе с трехжильным заземлителем. Это значение равно 330, что соответствует сечению медного кабеля 95 мм². Итак — вот минимальное сечение магистрального железнодорожного автобуса.

Рассчитать площадь сечения шины и выбрать подходящую несложно, особенно если перед глазами стандартные размеры продукции, выпускаемой промышленностью.

Таблица 3. Типоразмеры сечений изготавливаемых медных токопроводящих шин

3х15 4×30 5×20 6×30 8×30 10×10
3×20 4×40 5×25 6×50 8×40 10×20
3×25 4×50 5×30 6×60 8×50 10×30
Zx3O 4×60 5×40 6×80 8×60 10×40
3×40 4×80 5×50 6×100 8×80 10×50
3х50 5×60 8×100 10×60
3×60 5×80 10×80
3×80 5×100 10×100
5×125 10×120
10×160

Например, для ГЗШ в нашем примере подходят медные шины 3х40 и более, 4х30 и более, 5х20 и более. Толщина 6 мм и выше вряд ли будет разумным решением — пустая трата денег.

При выборе размеров сборных шин следует учитывать еще один момент – размеры винтовых или болтовых соединений и подключаемых к ним контактов. Недопустимо, чтобы головки винтов, болтов, гаек и даже шайб соприкасались с поверхностью металлической полосы, неважно снизу или сверху, слева или справа.

Они должны быть до тех пор, пока не будет покрыта вся площадь. Точно такое же требование и к концевым ушам – они должны «участвовать» в соприкосновении всей площадью своей рабочей поверхности.

Каждая соединительная «розетка» на основной шине заземления должна использоваться только для одного контакта. Контактные части (шайбы, болты, гайки, зажимы на проводниках) не должны выступать за поверхность ошиновки.

Есть более простой способ подобрать сечение медной шины. Расчеты уже произведены, даже более точно, чем предлагалось выше, и результаты приведены в таблице. В нем указаны наиболее распространенные стандартные сечения шинопровода и максимальные токи, которые он может выдерживать в течение длительного времени.

Обратите внимание, что есть две колонки показателей силы тока — для переменного (AC) и постоянного (DC). Правда, эти параметры практически одинаковы для покрышек малого и среднего сечения.

Только для справки — также указана масса шины длиной 1 метр и 4 метра.

Таблица №4. Стандартные сечения медных стержней и максимальные длительные токи, которые они могут выдерживать

Переменный ток (переменная) ДК (постоянный) за 1 метр на 4 метра
Шинопровод медный 15*3 210 210 0,4 1,61
Пруток медный 20×3 275 275 0,54 2.14
Пруток медный 25×3 340 340 0,67 2,68
Пруток медный 30×4 475 475 1,07 4.29
Пруток медный 40×4 625 625 1,43 5,71
Пруток медный 40×5 700 705 1/79 7.14
Пруток медный 50×5 860 870 2,23 8,93
Пруток медный 50×6 955 960 2,68 10,72
Пруток медный 60×6 1125 1145 3,22 12,86
Пруток медный 60×8 1320 1345 4.29 17.14
Пруток медный 60×10 1475 1525 5,36 21.43
Пруток медный 80×6 1480 1510 4.29 17.14
Пруток медный 80×8 1690 1755 г 5,72 22,86
Пруток медный 80×10 1900 г 1990 г 7.15 28.58
Пруток медный 100×6 1810 г 1875 г 5,36 21.43
Пруток медный 100×8 2080 2180 7.15 28.58
Пруток медный 100×10 2310 2470 8,93 35,72
Медный пруток 120×8 2400 2600 8,57 34,29
Пруток медный 120×10 2650 2950 10,72 42,86

Если в целях экономии или при невозможности купить медную шину решено использовать стальную шину, размер сечения можно взять из приведенной ниже таблицы.

Таблица №5 Стандартные сечения стальных настилов и максимальные длительные токи, которые они могут выдерживать

16×2,5 55/70
20×2,5 60/90
25 х 2,5 75/110
20×3 65/100
25×3 80/120
30×3 95/140
40×3 125/190
50×3 155/230
60×3 185/280
70×3 215/320
75×3 230/345
80×3 245/365
90×3 275/410
100×3 305/460
20×4 70/115
22×4 75/125
25×4 85/140
30×4 100/165
40×4 130/220
50×4 165/270
60×4 195/325
70×4 225/375
80×4 260/430
90×4 290/480
100×4 325/535

В столбце «максимальный ток» значения переменного и постоянного тока разделены косой чертой.

Иногда невозможно рассчитать размер сборной шины по части PE или PEN вводного линейного проводника — в некоторых системах заземления они просто отсутствуют. Как быть?

Ответ на этот вопрос содержится в инструкциях по устройству электрических сетей. В частности, действует технический циркуляр № 6/2004 «О реализации системы основного уравнивания потенциалов на вводе в здание». И как мы уже говорили, СКУП всегда подключается напрямую к основной шине заземления.

По этому циркуляру площадь сечения ГЗШ можно оценить по сечению фазного провода. Ничего сложного — просто воспользуйтесь таблицей:

Таблица №6 Определение минимального сечения главной заземляющей шины по сечению фазного провода

до 16 мм² включительно похож на С
от 16 мм² до 35 мм² включительно 16 мм²
от 35 мм² до 400 мм² включительно 0,5 с
от 400 мм² до 800 мм² включительно 200 мм²
более 800 мм² 0,25 с

Есть определенное противоречие — при соблюдении рекомендаций циркуляра шина может получиться меньше, чем по требованиям ПУЭ. С одной стороны, это выгодно чисто финансово – покупка покрышки обойдется дешевле. Но с другой стороны, откуда вам знать, на какой руководящий документ будет ссылаться инспектор при приемке готовой электроустановки.

Так что, наверное, лучше следовать рекомендациям ПУЭ — при таком подходе размеры шин обязательно попадут под правила, сформулированные циркуляром.

Теперь, собственно, пора переходить к правилам установки главной заземляющей шины, к взаимному расположению подключаемых к ней проводов, к нюансам ее применения в основных и дополнительных системах уравнивания потенциалов, защитного заземления РЕ, и даже о возможной связи со схемой молниезащиты здания.

Тем не менее пока ограничимся той информацией, которая уже была представлена, так как без необходимых знаний, например о различных системах заземления, практикуемых при передаче электроэнергии на ВРУ, это будет пустой разговор. Подробное знакомство с системами заземления, а также с системами уравнивания потенциалов обязательно требует своего подробного анализа.

Наконец, еще один важный нюанс, без которого невозможен качественный электромонтаж, в том числе вводных устройств с главной шиной заземления. Речь идет о цветовой маркировке проводников, используемых в схеме. Цвета изоляции берутся вовсе не из личных предпочтений — есть международные стандарты, которых нужно придерживаться.

Но зато насколько проще последующее знакомство с такими собранными установками — особенно если мастер-электрик не поленился, а еще и дал проводникам соответствующие метки, однозначно определяющие назначение того или иного провода.

Читайте также: Зарядное устройство для шуруповерта (схема): как сделать своими руками, принцип работы

Раскрыть каталог и схемы

тип форма (рисунок) Нет м ток А элементы на схеме Размеры ВхШхГ мм
Обозначение Имя
Ящик ГЗШ-10-1-10   340 ЧП Наземная шина; 3×25 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-10-3-10 625 ЧП Наземная шина; 4×40 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-10-3-20   625 ЧП Наземная шина; 4×40 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-10-4-10 860/870 ЧП Наземная шина; 5×50 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-10-5-10 1475/1525 ЧП Наземная шина; 50×10 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-10-2-10 475 ЧП Наземная шина; 4×30 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-21-1-20 340 ЧП Шина заземления: 3×25 20 соединений 395 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-21-2-20 475 ЧП Наземная шина; 4×30 10 соединений 395 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-21-4-20 860/870 ЧП Наземная шина; 5×50 20 соединений 395 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-21-5-20 1475/1525 ЧП Наземная шина; 50×10 10 соединений 395 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-8 -01-8 340 ЧП Наземная шина; 3×25 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-8-02-8 475 ЧП Наземная шина; 4×30 10 соединений 265 х 310 х 120
Ящик ГЗШ-8 -03-8 625 ЧП Наземная шина; 4x 40 10 соединений 265 х 310 х 120
Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector