Функциональное заземление ПУЭ

Функциональное заземление ПУЭ

Работа с электроприборами, не подключенными к контуру заземления или заземленными с нарушением правил электробезопасности, может привести к несчастным случаям на производстве.

Это также приводит к выходу из строя как самих электроустановок, так и связанных с ними защитно-измерительных устройств.

Правильно выполненное защитное заземление электроустановок обеспечит их защиту при нарушении изоляции токоведущих частей.

Общие сведения

Заземление – мероприятие по созданию контакта между корпусом электроустановки и землей, для защиты обслуживающего персонала и электроустановок.

При правильном подключении системы заземления электроустановок большая часть тока при нарушении изоляции будет проходить через контур заземления, сопротивление которого меньше, чем у других элементов цепи.

Согласно правилам техники безопасности электроустановки и другие устройства, подлежащие заземлению, могут подключаться к естественным заземлителям. Они используются как:

• иметь непосредственный контакт с металлическими каркасами земли в помещениях;
• металлическая защитная обмотка кабелей, заглубленных в землю;
• металлические трубы, проложенные в земле (за исключением трубопроводов с горючими смесями);
• железнодорожные пути.

Подключение таких конструкций к электроустановкам позволяет снизить затраты на заземляющее оборудование.

Важность сопротивления

Основным параметром эффективности заземления электроустановок является величина электрического сопротивления.

По нормам ПУЭ (правил устройства электроустановок) сопротивление заземляющего электрода в бытовых установках с напряжением сети 220 и 380 вольт не должно быть более 30 Ом.

Сопротивление промышленного оборудования (трансформаторных подстанций, генераторов, сварочного оборудования и других устройств) не более 4 Ом.

Для достижения значения сопротивления, указанного в ПУЭ, необходимо предусмотреть заземляющее устройство с высокой проводимостью.

Для увеличения проводимости заземлителя в электроустановках и уменьшения сопротивления необходимо выполнение одного из условий.

Во-первых, можно увеличить площадь контакта контура заземления с землей. Достигается это либо увеличением площади металлического каркаса заземлителя, либо размещением в земле большего количества стальных стержней.

Во-вторых, можно увеличить электропроводность земли в месте установки системы заземлителей. Сопротивление увеличивается, если почву орошают соленой водой.

Другой способ – заменить кабель, идущий от корпуса электроприбора к контуру заземления, кабелем с большей проводимостью тока.

Защита электроприборов

Для обеспечения необходимой защиты от поражения электрическим током применяются следующие меры защиты:

• установка защитных ограждений;
• надежная изоляция всех токоведущих элементов;
• защитная оболочка;
• ограниченный диапазон;
• если возможно, используйте низкое напряжение.

При пробое и изоляции и утечке напряжения на корпус электрооборудования применяются такие способы защиты, как заземление, уравнивание потенциалов, дополнительная изоляция токоведущих частей оборудования. В некоторых случаях требуется установка изолирующих (не проводящих ток) помещений.

В тех случаях, когда совместно с заземлением применяются другие меры защиты от поражения электрическим током, они не должны оказывать отрицательного влияния друг на друга и снижать эффективность защиты оборудования и персонала.

Использование естественных заземляющих элементов возможно только в том случае, если исключена возможность причинения им повреждений вследствие протекания через них электрического тока.

Требования к электробезопасности

Если на соседней территории расположены электроустановки разного типа, следует применять общее заземляющее устройство, отвечающее всем необходимым параметрам безопасности.

Заземляющее устройство, применяемое для защиты электрооборудования одинакового или разного назначения, должно обязательно соответствовать правилам техники безопасности. Необходимо соблюдать все требования к заземляющему устройству электроустановок.

Для присоединения контура заземления различного электрооборудования к одной общей сети заземления могут применяться как естественные, так и искусственные заземляющие устройства.

Пиковое значение напряжения утечки и сопротивления заземляющей сети должны соответствовать требованиям электробезопасности и обеспечивать надежную защиту при любых погодных условиях и в любое время года. При расчете сопротивления заземляющих устройств следует учитывать параметры всех естественных и искусственных заземлителей.

Все элементы в цепи заземления должны быть устойчивы к внешним механическим воздействиям, высокой температуре и любым атмосферным явлениям.

Основные типы

Согласно ПУЭ (правилам устройства электроустановок) существует система заземления ТН (в которую входят группы ТН-С, ТН-С, ТН-КС), ТТ и ИТ. Латинские буквы в обозначении имеют следующее значение:

• Т — источник питания подключен к земле;
• S — открытие осуществляется разными проводниками;
• Н — нейтральный;
• С — открытый с лидером;
• I — изолированная токоведущая часть.

Зная, что означает каждая буква обозначения, можно определить устройство и принцип работы заземляющего устройства, к которому подключается электрооборудование.

Система ТN

Самая распространенная система защитного заземления. Основной особенностью является наличие «наглухо» заземленной нейтрали питающей сети. Другими словами, нейтральный вывод питающей сети напрямую подключается к контуру заземления.

TN-C – эта система заземления широко применялась при строительстве старых жилых помещений, а сегодня в строительстве домов не используется, так как устарела и не соответствует всем нормам безопасности.

Этот вид заземления электроприборов применяется в трехфазных сетях с четырехжильным кабелем и однофазных сетях с двухжильным кабелем.

Основным недостатком этого типа является отсутствие в кабелях защитной жилы заземления.

TN-S — это система, которая часто используется для подключения зданий к электрической сети. Имеет самую высокую степень защиты среди всех систем заземления.

Нулевой и рабочий проводники в этой системе прокладываются отдельно друг от друга, а защитный проводник подключается ко всем токоведущим частям зачищаемого оборудования.

TN-CS — в этой системе защитный провод подключается к нулевому рабочему проводу. Согласно правилам электробезопасности, система TN-CS требует установки дополнительного заземления.

Система TT

Эта система широко применяется для обеспечения электробезопасности электростанций и установок с отдельным заземлителем. Часто используется для защиты отдельных помещений (гаражей, сараев, ангаров и других сооружений).

Система IT

Источник тока в этой системе изолирован воздушным зазором или соединен с высокоомным элементом, что позволяет значительно снизить ток утечки.

Система заземления типа IT чаще всего используется в медицинских учреждениях и лабораториях для обеспечения правильной работы высокоточных чувствительных устройств к поражению электрическим током.

Цели заземления

Защитное заземление требуется для защиты людей от поражения электрическим током для оборудования с напряжением питания 42 В переменного тока или 110 В постоянного тока, за исключением взрывоопасных зон. Но в то же время защитное заземление часто приводит к увеличению уровня помех в АСУТП.

Электрические сети с изолированной нейтралью применяют во избежание перебоев в электроснабжении потребителя при единичном повреждении изоляции, так как при пробое изоляции на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью срабатывает защита и прекращается подача питания в сеть .

Сигнальная земля служит для упрощения электрической схемы и удешевления устройств и систем промышленной автоматики.

В зависимости от назначения приложения сигнальные площадки можно разделить на основные и экранные. Опорная земля используется для опорной и передачи сигналов в электронной схеме, а экранная земля используется для заземления экранов.

Экранная земля применяется для заземления экранов кабелей, экранирующих перегородок, приборных ящиков, а также для снятия статических зарядов с трущихся деталей на конвейерных лентах, ремнях электропривода.

Функциональное заземление ПУЭ — Пожарная безопасность

При построении структурированных кабельных систем (СКС), сетей передачи данных и ЛВС, а также других объектов информационных технологий у многих электриков естественно возникают вопросы по проектированию заземления. Чтобы избежать неопределенности в этих вопросах, введем основные понятия и определения в рамках данной области знаний.

В соответствии с международными и российскими нормами существует два основных класса заземления: защитное и функциональное заземление. Также можно использовать терминологию (рабочее или информационное заземление).

На основании этих факторов заземляющие стержни или проводники маркируются как PE — защитное заземление и FE — функциональное заземление.

Воспользуемся основным нормативным документом для инженера-электрика, а именно «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ п.1.7.29): Защитное заземление выполняется только в целях электробезопасности.

При работе с электроприборами персонал должен быть надежно защищен от токов низкой частоты и большой амплитуды, представляющих серьезную опасность для здоровья и жизни любого человека.

А вот заземление, которое мы называем информативным (функциональным), обеспечивает работу самой электроустановки. Это означает, что такое заземление не выполняется для электробезопасности установки. При разработке таких систем можно исходить из положений EIC, пункт 1.7.30.

Проектировщик должен знать, что нельзя использовать только информационное заземление, без применения защитного заземления. Функциональное заземление работает с высокочастотными и малоамплитудными токами и его задачей является обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) и защита от электромагнитных помех.

Низкоамплитудные радиочастотные токи напрямую не угрожают жизни человека, но могут влиять на качество связи, например в СКС.

При определении задач КЭ рекомендуем руководствоваться ГОСТ Р 50571.22-2000 п.3.14(707.2), в котором описаны лишь способы проектирования заземления систем обработки информации и связи.

Конструкторы обычно предъявляют жесткие требования, где на корпусе заземленного устройства не должно быть даже малейшего электрического потенциала. Именно это условие является залогом нормального функционирования средств связи или информационных технологий.

Как выполнить функциональное заземление на объекте?

Для этого необходимо использовать блок функционального заземления вместе с функциональными проводниками, служащими для подключения электроприемников к главной заземляющей шине. При этом согласно ГОСТ 50.571-4-44-2011 п. 444.5.1.

К этой шине должны быть присоединены все проводники с защитным и функциональным заземлением, а заземляющие проводники аналогичного назначения соединяются друг с другом.

Такие меры необходимы для того, чтобы они не мешали друг другу, приводя к опасному повышению напряжения, риску повреждения оборудования и риску поражения электрическим током. Если следовать положениям ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 548.3.

1, то можно реализовать такое схемное решение: объединяем функциональный и защитный проводники (соответственно FE и PE) в специальный проводник (PEF проводник). А затем подключим его к ГЗШ, так называемой главной шине заземления электроустановки.

В системе TN-S допускается использовать РЕ-проводник цепи питания аппаратуры обработки информации для функционального заземления.

Читайте также: Как проложить проводку в кабель-канале и установить розетки и выключатели

Требования к информационному заземлению

Заземление КЭ обычно описывается требованиями, установленными в эксплуатационной документации производителя продукции (паспорт, технические условия, технические регламенты и т.п.) или в ведомственных нормативных документах.

Например, для изделий и систем информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), бывших средств ВТИ, будем использовать положения нормативного документа СН 512-78 («Технические требования к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники»).

На основании приведенной там инструкции делаем вывод, что сопротивление заземления такого оборудования не должно превышать 1 Ом.

Но если проектировать заземление для чувствительного медицинского оборудования, то это значение будет не более 2 Ом. («Справочник по проектированию объектов здравоохранения к СНиП 2.08.02-89»). Здесь используется так называемая схема «лучевого заземления», с FE (низкоомным) заземляющим проводником, что приводит к работе без электрических помех всего комплекса ИКТ.

В некоторых случаях также можно использовать модульную систему глубинных заземлителей. Вводим понятие электромагнитной совместимости (ЭМС) оборудования, и для этого идем в ГОСТ Р 50397-92 (МЭК-50-161-90).

ЭМС оборудования обычно рассматривается как способность оборудования эффективно функционировать в заданной электромагнитной среде и не создавать недопустимых помех электромагнитного характера другим устройствам и энергосистеме. И далее с этих позиций попытаемся выяснить причинно-следственную связь между КЭ — заземлением, ЭМС и безопасностью ИКТ.

Причины распространения функционального заземления

Первая причина В 90-х гг. С ростом распространения вычислительной техники, мощность которой постоянно возрастала, возникла необходимость обеспечения надежной работы в сетях TN-C.

На рис. 1 представлена ​​схема рабочего заземления с использованием PEN-проводника (комбинированная нейтраль рабочего N и нейтраль защитного PE):

Информация передается по линии связи между двумя компьютерами. Начнем с заземления тела. Заземление, выполненное PEN-проводником, по которому протекают рабочие токи, приводит к возникновению разности потенциалов между корпусами прибора.

Получается, что при работе оборудования с большими реактивными токами в линию связи вносятся разность потенциалов, пульсации, гармонические и высокочастотные помехи.

Решением проблемы стало локальное использование отдельно функционирующей системы заземления, обеспечивавшей стабильную работу компьютеров. Стоит отметить, что стоимость перехода на «пятипроводную» систему TN-S была значительно выше.

Вторая причина. Распространению функционального заземления способствовало и неудовлетворительное состояние защитного заземления в электроустановках. При доставке «чувствительного» электронного оборудования заказчик должен был создать отдельную причину.

Третья причина. Появление специфических и жестких требований к информационной безопасности, специальным лабораториям и другим подобным объектам также привело к распространению ФЭ.

Информационное заземление

При построении структурированных кабельных систем (СКС), сетей передачи данных и ЛВС, а также других объектов информационных технологий у многих электриков естественно возникают вопросы по проектированию заземления.

Чтобы избежать неопределенности в этих вопросах, введем основные понятия и определения в рамках данной области знаний. В соответствии с международными и российскими нормами существует два основных класса заземления: защитное и функциональное заземление.

Также можно использовать терминологию (рабочее или информационное заземление). На основании этих факторов заземляющие стержни или проводники маркируются как PE — защитное заземление и FE — функциональное заземление.

Воспользуемся основным нормативным документом для инженера-электрика, а именно «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ п.1.7.29): Защитное заземление выполняется только в целях электробезопасности.

При работе с электроприборами персонал должен быть надежно защищен от токов низкой частоты и большой амплитуды, представляющих серьезную опасность для здоровья и жизни любого человека.

Для чего нужно заземление оборудования обработки информации

Когда речь заходит о заземлении, мы обычно связываем тему с защитным заземлением, предназначенным для защиты человека от опасного электрического потенциала, случайно появляющегося на корпусе электрооборудования.

С помощью защитных проводников РЕ и заземляющей шины их оболочки соединяются с заземлителем, что обеспечивает протекание потенциала через заземляющий контур в землю. Однако существует еще один класс заземления, не имеющий ничего общего с защитным заземлением, — это так называемое функциональное (рабочее или информационное) заземление.

Основная роль, отведенная функциональному заземлению, заключается в обеспечении электромагнитной совместимости электрооборудования, работающего в информационных технологиях, связанных с обработкой и передачей данных.

В отличие от защитного заземления, предназначенного для защиты человека от низкочастотных напряжений большой амплитуды, информационное заземление защищает оборудование от высокочастотных помех, амплитуда которых не представляет угрозы для человека.

Однако помехи влияют, например, на качество передачи информации; без функционального заземления вероятна технологическая утечка конфиденциальной информации.

Учитывая, что применение функционального заземления (ФЗ) не отменяет защитного, которое должно присутствовать во всех электроустановках, его осуществляют путем организации отдельного заземляющего контура, причем проводник функционального заземления должен иметь электрическую связь с защищаемым объекты, на которых используются специальные шины и заземляющие проводники FE.

Особенности организации функционального заземления

При проектировании систем функционального заземления необходимо учитывать требования, предъявляемые к ней технической документацией радиоэлектронной аппаратуры, для которой она предназначена, в частности значение сопротивления функционального заземления.

Например, для электронных устройств систем информационно-коммуникационных технологий значение сопротивления заземляющего электрода не должно превышать 1 Ом, а для высокочувствительного медицинского оборудования оно может достигать 2 Ом.

Для обеспечения основного требования — электробезопасности для систем заземления TN-S защитное и функциональное заземления должны входить в систему уравнивания потенциалов и образовывать общую электрическую цепь.

Для этого защитные проводники PE и FE объединяют и присоединяют к главной заземляющей шине, при этом токопровод PE используется в качестве защитного, а независимый функциональный проводник FE подключается к независимым заземлителям с малым сопротивлением. При таком решении система уравнивания потенциалов будет одновременно:

• защищает персонал от поражения электрическим током;
• повышает помехоустойчивость электронных схем;
• повышает информационную безопасность систем.

В некоторых случаях требуется самостоятельное выполнение функционального заземления, примером тому могут быть медицинские учреждения с высокочувствительным оборудованием. В таких ситуациях заземлители разных систем заземления должны быть разнесены не менее чем на 20 метров друг от друга, чтобы исключить взаимное влияние.

В распределительных шкафах функциональные заземляющие шины FE изолированы от самого шкафа, а шкаф соединяется с заземляющей рейкой PE.

С применением модульных (штыревых) заземлителей можно создавать глубокое заземление глубиной в десятки метров с сопротивлением в доли Ома. Это решение позволяет использовать один общий заземлитель, который является защитным заземлением и по параметрам удовлетворяет функциональному заземлению.

Измерение качества электроэнергии

Любые электроприборы и оборудование предназначены для работы в определенных условиях. Все компоненты обеспечивают характеристики, способные обеспечить оптимальную полезность и производительность для определенных параметров входящего потока.