Заземление и приземление. Слова однокоренные. Приземление обозначает стыковку с поверхностью. Заземление – термин из сферы электроприборов и связанного с ними. Остается проанализировать какова связь с землей.
Что такое заземление
Если обсуждается связь электрооборудования с почвой, возможно, речь о заземлении. Иногда, на поверхности приборов скапливается разряд. Среди причин – нарушение поверхности проводов. Сквозь прохудившуюся изоляцию ток с техники переходит на тела прикасающихся к нему людей, животных.
Плоть становится проводником на пути электронов к земле. Зная сие, люди предлагают напряжению иной путь. Провожатым делают провод, уходящий от аппаратуры в почву. Сопротивление кожи току выше, чем у металла.
Получив выбор, высвободившийся ток переходит на сплавы. Почва, куда они ведут, отлично поглощает энергию. Особенно хорошо ток «растекается» в водоносных слоях земли.
Придумал, как сделать заземление Бенджамин Франклин. Ему принадлежит идея громоотвода. Изначально, американец прикрепил металлический прут к машинному кондуктору.
Заряд с последнего начал плавно стекать по шпилю, подобно тому, как перед грозой ток спускается по мачтам судов и шпилям церквей. Франклин был уверен в электрической природе молнии и догадался, что при высоком потенциале поля, часть электронов из него могут оттягивать на себя проводники.
Общий заряд уменьшается. Вместо искровой молнии рождается коронный разряд, тот самый стекающий и лишь слегка лучащийся. Такой не способен воспламенить окружающие предметы и опалить плоть.
Получается, с практической точки зрения контур заземления– это защита здоровья и материального имущества. Подробнее о роли отвода тока в почву расскажем в следующей главе.
Зачем нужно заземление
Если описывать ток, то это субстанция без запаха, вкуса и цвета. Прикасаясь к предмету под напряжением, человек может не знать об опасности. Искрить начинает лишь в случае короткого замыкания. Оно происходит при соединении точек электрической цепи с разными электронными потенциалами.
«Молчаливое» заземление призвано уберегать от столь же незаметного напряжения. Потенциал земли уравнивается с потенциалом корпуса электрического прибора. Однако, полностью отвести ток в землю удается лишь при низком сопротивлении на участке цепи.
Альтернативой заземлению служит зануление. Его провод подводится к трансформаторной нейтрали подстанции. При попадании фазы на прибор, происходит замыкание. Оно служит толчком к срабатыванию в сети предохранителей.
Прибор автоматически отключается. То есть, зануление дает людям сигнал о неисправностях, но напряжение остается на корпусах приборов. Нужно починить сеть, лишь потом возвращаться к эксплуатации оборудования. Актуально для промышленных объектов. Дома заземлениелучше.
Зануление еще именуют рабочим заземлением. Руководствуются не столько вопросами безопасного труда, сколько подстраховкой на случай аварии. Нужно обеспечить возможность работы оборудования в экстремальных условиях.
Обычное же заземление именуют защитным. Его главная роль – спасти жизни и здоровье людей. Для удара током, кстати, мало прикоснуться к аппарату под напряжением. Нужна электрическая цепь.
В ней 3 участника – прибор, тело и земля. Если человек, к примеру, зависнет в воздухе, цепь не сложится и удар током минует. Но, как сетовала героиня повести Островского «Гроза»: — «Почему люди не летают?»
В первой главе указывалось, что еще лучше земли ток вбирает вода. Смертельными, обычно, становятся электрические дуги, формирующиеся через тело человека в мокрую почву, лужу.
Достаточно вспомнить сцены из фильмов с опусканием в воду руки с включенным феном. В общем, заземление приборов особенно важно во влажных помещениях, площадях с риском затопления.
Способность разных грунтов столь же по-разному «воспринимать» ток – это сопротивление заземления. Земля противодействует растеканию по ней электронов. Есть рамки этого противодействия. Для частных коттеджей и дач рекомендовано сопротивление в 30 Ом. На газопроводах и молниеотводах достаточно 10-ти Ом, а на телекоммуникациях – 2-4-ех.
Третьим типом заземления признан тот самый громоотвод, созданный Бенджамином Франклином. Отсутствие защиты на бытовых и промышленных приборах редко приводит к пожарам.
Температура в месте напряжения невысока. Дабы началось возгорание, нужна искра и легковоспламеняющиеся газы в воздухе. Совпадают факторы редко. При ударе же молнии точка взаимодействия с ней раскаляется до 30000 градусов. 1/5 пожаров на личных усадьбах – итог попадания небесного разряда.
Такова статистика. Поэтому, заземление в частном доме необходимо и на приборах, и на крыше в виде металлического шпиля. Как установить его, и сделать защиту на электроаппаратуре, поведаем далее.
Как сделать заземление своими руками
Шпиль громоотвода, обычно, представляет стальной стержень шириной сантиметр и длиной около 2,5 метров. Это приемник тока. Устанавливают его в верхней точке крыши. Известно, что молнии притягивают именно высотные объекты.
От приемника по стенам дома спускают катанку. Это провод заземленияс круглым и широким сечением. Ведут катанку поодаль от окон и дверей. Сам заземлитель делают общим с бытовыми приборами жилища.
Иначе говоря, провода-проводники из дома и с крыши ведут к одному контуру, зарытому в грунт. Достаточно рамы из 3-ех электродов. Так называют проводники 1-го типа в контакте с ионным проводником.
Электроды для контура заземления должны быть «голыми», то есть без антикоррозийными диэлектриками. Ограничиваются лаком в местах сварки.
Нужно учесть постепенное истончение стали под действием коррозии. Поэтому, электроды берут с запасом в сечении. Есть минимальные требования. Так, ширина оцинкованного прута должна быть 6 миллиметров и больше. Минимум для прутов из черного металла – сантиметр.
Электроды в заземляющем контуре соединяют лентой из стали. Такую именуют трипсом. С электродами его сваривают. Можно сделать заземление своими руками. Важно увести контур на метр от стен и на 5 метров от пешеходных тропинок и крыльца дома.
Соответственно, удобно уводить проводники на задние стены строения и скаты крыши. Впрочем, бывают дома с несколькими входами. Важно удалить контур на 5 метров от каждого.
В частных домах удобно делать систему естественного заземления. Оно заключается в использовании для проведения тока уже имеющихся в строении элементов. По фундаменту, к примеру, напряжение может провести арматура. В общем, можно сэкономить на покупке провода и сохранить естественный вид здания. Провод, кстати, именуют искусственным заземлителем.
В многоквартирном доме система заземления подводится к щиткам. Они должны входит в контур системы. Соединение с ним происходит через шину заземления. К ней подведено много проводников. Шина позволяет выровнять потенциалы сети.
Делают элемент из железа. По сути, медь и алюминий подойдут лучше, но дороги и есть риск вырезания металла с целью сдачи в пункты приема. Сделать шину можно даже из золота, что тоже нелогично при наличии дешевого и не интересующего сборщиков сплавов железа.
Заземляющий провод, хоть в квартире, хоть в доме, должен входит в основную проводку совпадать по сечению с фазной жилой в разводке по дому. Таков стандарт. Соответственно, проводка делается трехжильной.
Одна «жила» в ней – ноль, вторая – фаза, а третья – заземление. Розетка сним снабжена контактами. Они подведены к корпусу. Его включение автоматически «запускает» не только бег тока, но и работу заземлителя.
Износ изоляции ведет не только к коротким замыканиям. На них реагируют автоматы защиты. Чаще из системы «утекают» малые токи. На них настроено УЗО. Аббревиатура расшифровывается как «устройство защитного отключения». Однако, направляют излишки тока оба прибора в заземляющий провод, а тот уводит напряжение в грунт.
Кроме стационарного заземления бывает переносное. Его используют, как правило, на предприятиях во время отключения от тока участков сети вблизи электроустановок. Есть риск ошибочной подачи напряжения или появления наведенного тока. Под последним понимается некое перекидывание электронов с соседней линии, которая остается проводящей.
Переносное заземление– это таскаемый с собой проводник, желательно, из меди. У нее сопротивление минимально. Провод подсоединяется к токоведущей линии. Предварительно ее обесточивают. Второй конец переносного проводника подсоединяется к заземлителям. Речь хоть об естественных, хоть об искусственных отводах потока электронов.
Какой инструмент пригодится
Для искусственных заземлителей берут стальные пруты, уголки и трубы. Последние могут быть как круглого, так и прямоугольного сечения. Подойдет и бетон. У него есть электропроводный тип. Использование бетона выгодно с точки зрения устойчивости материала к коррозии.
В землю электроды загоняются кувалдой. С заводскими наборами работают отбойниками. Для соединения штырей берут латунные резьбовые муфты. Соединение проводящего провода с электродом идет через зажим. Берут стальной.
Снизить сопротивление на стыках помогает специальная паста. Она есть в электротехнических магазинах. Сваривают конструкцию, естественно, сварочным аппаратом или по старинке паяльником. Стремянка во время монтажа тоже пригождается.
Не забываем и про стальную, медную муфту, если делаем заземление в многоквартирном доме. В общем, точный набор инвентаря зависит от типа строения, его этажности, мощности сети.
Заземление
Началоформы
Конецформы
Предупреждение:статья носит чисто информативныйхарактер и не является нормативнымдокументом. При выполнении работ,связанных с электричеством, следуетруководствоваться Правилами устройстваэлектроустановок (ПУЭ).
Определения
Заземление— это преднамеренное соединениенетоковедущих элементов оборудования,которые в результате пробоя изоляциимогут оказаться под напряжением, сземлёй. Заземление состоит из заземлителя(проводящей части или совокупностисоединенных между собой проводящихчастей, находящихся в электрическомконтакте с землей непосредственно иличерез промежуточную проводящую среду)и заземляющего проводника, соединяющегозаземляемое устройство с заземлителем.Заземлитель может быть простымметаллическим стержнем (чаще всегостальным, реже медным) или сложнымкомплексом элементов специальной формы.Качество заземления определяетсязначением электрического сопротивленияцепи заземления, которое можно снизить,увеличивая площадь контакта илипроводимость среды — используя множествостержней, повышая содержание солей вземле и т.д. Как правило, электрическоесопротивление заземления нормируется.Главныйзаземляющий зажим.Длясведения к минимуму электромагнитныхпомех и обеспечения электробезопасностизаземление следует выполнять с минимальнымколичеством замкнутых контуров.Обеспечение этого условия возможно привыполнении так называемого главногозаземляющего зажима (ГЗЗ), или шины.Главный заземляющий зажим должен бытьрасположен как можно ближе к входнымкабелям питания и связи и соединен сзаземлителем (заземлителями) проводникомнаименьшей длины.Такое расположениеГЗЗ обеспечивает наилучшее выравниваниепотенциалов и ограничивает наведенноенапряжение от индустриальных помех,грозовых и коммутационных перенапряжений,приходящее извне по экранам кабелейсвязи, броне силовых кабелей, трубопроводами антенным вводам. К ГЗЗ (шине) должныбыть присоединены:
заземляющие проводники;
защитные проводники;
проводники главной системы уравнивания потенциалов;
проводники рабочего заземления (если оно необходимо).
Сглавным заземляющим зажимом (шиной)должны быть соединены заземлителизащитного и рабочего (технологического,логического и т. п.) заземления, заземлителимолниезащиты и др. Подробно правила итребования устройства ГЗЗ изложены вПУЭ.Открытаятокопроводящая часть– доступная прикосновению проводящаячасть электроустановки, нормально ненаходящаяся под напряжением, но котораяможет оказаться под напряжением приповреждении основной изоляции. К открытымпроводящим частям относятся металлическиекорпуса электрооборудования.Токоведущаячасть–электропроводящая часть электроустановки,находящаяся в процессе ее работы подрабочим напряжением.Косвенноеприкосновение– электрический контакт людей и животныхс открытыми проводящими частями,оказавшимися под напряжением приповреждении изоляции. То есть этоприкосновение к металлическому корпусуэлектрооборудования при пробое изоляциина корпус.
Обозначения
Проводникизащитного заземления во всехэлектроустановках, а также нулевыезащитные проводники в электроустановкахнапряжением до 1 кВ с глухозаземленнойнейтралью, в том числе шины, должны иметьбуквенное обозначение РЕи цветовое обозначение чередующимисяпродольными или поперечными полосамиодинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм)желтого и зеленого цветов. Нулевыерабочие (нейтральные) проводникиобозначаются буквой Nи голубым цветом. Совмещенные нулевыезащитные и нулевые рабочие проводникидолжны иметь буквенное обозначение PENи цветовое обозначение: голубой цветпо всей длине и желто-зеленые полосы наконцах.Графические символы,используемые для обозначения проводниковна схемах:
Обозначениезаземления:
Буквенныеобозначения системы заземления
Перваябуква в обозначении системы заземленияопределяет характер заземления источникапитания:T–непосредственное соединения нейтралиисточника питания с землёй;I–все токоведущие части изолированы отземли.Втораябуква определяет характер заземленияоткрытых проводящих частей электроустановкиздания:T– непосредственная связь открытыхпроводящих частей электроустановкиздания с землёй, независимо от характерасвязи источника питания с землёй;N– непосредственная связь открытыхпроводящих частей электроустановкиздания с точкой заземления источникапитания.Буквы,следующие через чёрточку за N, определяютхарактер этой связи – функциональныйспособ устройства нулевого защитногои нулевого рабочего проводников:S– функции нулевого защитного PE и нулевогорабочего N проводников обеспечиваютсяраздельными проводниками;C– функции нулевого защитного и нулевогорабочего проводников обеспечиваетсяодним общим проводником PEN.
Ошибкив устройстве заземления
НеправильныеPE-проводникиИногда в качестве заземлителяиспользуют водопроводные трубы илитрубы отопления, однако их нельзяиспользовать в качестве заземляющегопроводника. В водопроводе могут бытьнепроводящие вставки (например,пластиковые трубы), электрическийконтакт между трубами может быть нарушениз-за коррозии, и, наконец, частьтрубопровода может быть разобрана дляремонта.
Объединениерабочего нуля и PE-проводникаДругим часто встречающимся нарушениемявляется объединение рабочего нуля иPE-проводника за точкой их разделения(если она есть) по ходу распределенияэнергии. Такое нарушение может привестик появлению довольно значительных токовпо PE-проводнику (который не должен бытьтоковедущим в нормальном состоянии), атакже к ложным срабатываниям устройствазащитного отключения (если оноустановлено).
Неправильноеразделение PEN-проводникаКрайне опасным является следующийспособ «создания» PE-проводника: прямов розетке определяется рабочий нулевойпроводник и ставится перемычка междуним и PE-контактом розетки. Таким образом,PE-проводник нагрузки, подключенной кэтой розетке, оказывается соединеннымс рабочим нулем.Опасность даннойсхемы в том, что на заземляющем контактерозетки, а, следовательно, и на корпусеподключенного прибора появится фазныйпотенциал, при выполнении любого изследующих условий:
Разрыв (рассоединение, перегорание и т.д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);
Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.
Защитнаяфункция заземления
Принципзащитного действияЗащитное действие заземленияосновано на двух принципах:
Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения — УЗО).
Такимобразом, заземление наиболее эффективнотолько в комплексе с использованиемУЗО. В этом случае при большинственарушений изоляции потенциал назаземленных предметах не превыситопасных величин. Более того, неисправныйучасток сети будет отключен в течениеочень короткого времени (десятые-сотыедоли секунды — время срабатывания УЗО).Работазаземления при неисправностяхэлектрооборудованияТипичный случай неисправностиэлектрооборудования — попадание фазногонапряжения на металлический корпусприбора вследствие нарушения изоляции.Следует отметить, что современныеэлектроприборы, имеющие импульсныйисточник вторичного электропитания, иснабжённые трёх-полюсной вилкой (такиекак системный блок ПЭВМ), при отсутствиизаземления имеют опасный потенциал накорпусе, даже когда они полностьюисправны.В зависимости от того,какие защитные мероприятия реализованы,возможны следующие варианты:
Корпус не заземлен, УЗО отсутствует (наиболее опасный вариант). Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.
Корпус заземлен, УЗО отсутствует. Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземленном корпусе составит Umax=RG IF, где RG − сопротивление заземлителя, IF − ток, при котором срабатывает предохранитель, защищающий эту цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт.
Корпус не заземлен, УЗО установлено.Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это не будет обнаружено до тех пор, пока не возникнет путь для прохождения тока утечки. В худшем случае утечка произойдет через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети с неисправностью, как только возникла утечка. Человек получит лишь кратковременный удар током (0,01÷0,3 секунды — время срабатывания УЗО), как правило, не причиняющий вреда здоровью.
Корпус заземлен, УЗО установлено.Это наиболее безопасный вариант, поскольку два защитных мероприятия взаимно дополняют друг друга. При попадании фазного напряжения на заземленный проводник ток течет с фазного проводника через нарушение изоляции в заземляющий проводник и далее в землю. УЗО немедленно обнаруживает эту утечку, даже если та весьма незначительна (обычно порог чувствительности УЗО составляет 10 мА или 30 мА), и быстро (0,01÷0,3 секунды) отключает участок сети с неисправностью. Помимо этого, если ток утечки достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то может также сработать и предохранитель. Какое именно защитное устройство (УЗО или предохранитель) отключит цепь — зависит от их быстродействия и тока утечки. Возможно также срабатывание обоих устройств.
Разновидностисистем заземления
ВРоссии требования к заземлению и егоустройство регламентируются Правиламиустройства электроустановок (ПУЭ).Классификация типов систем заземленияприводится в качестве основной изхарактеристик питающей электрическойсети. ГОСТ Р 50571.2 рассматривает следующиесистемы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
СистемаTNНейтраль источника глухо заземлена,корпусы электрооборудования присоединенык нейтральному проводу. Режим TN можетбыть трех видов: TN-C, TN-S, TN-C-S.СистемаTN-CСистема TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложенанемецким концерном АЭГ (AEG, AllgemeineElektricitäts-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий нольи PE-проводник (Protection Earth) в этой системесовмещены в один провод. Самым большимнедостатком было образование линейногонапряжения (в 1,732 раза выше фазного) накорпусах электроустановок при аварийномобрыве нуля. Несмотря на это, на сегодняшнийдень можно встретить данную системузаземления в постройках стран бывшегоСССР.СистемаTN-SНа замену условно опасной системыTN-C в 1930-х была разработана система TN-S(фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный нольв которой разделялись прямо на подстанции,а заземлитель представлял собой довольносложную конструкцию металлическойарматуры. Таким образом, при обрыверабочего нуля в середине линии, корпусаэлектроустановок не получали линейногонапряжения. Позже такая система заземленияпозволила разработать дифференциальныеавтоматы и срабатывающие на утечку токаавтоматы, способные почувствоватьнезначительный ток. Их работа и по сейдень основывается на законах Кирхгофа,согласно которым текущий по фазномупроводу ток должен быть численно равнымтекущему по рабочему нулю току.Такжеможно наблюдать систему TN-C-S, гдеразделение нулей происходит в серединелинии, однако в случае обрыва нулевогопровода до точки разделения корпусаокажутся под линейным напряжением, чтобудет представлять угрозу для жизнипри касании.СистемаTN-C-SВ системе TN-C-S трансформаторнаяподстанция имеет непосредственнуюсвязь токоведущих частей с землёй. Всеоткрытые проводящие части электроустановкиздания имеют непосредственную связь сточкой заземления трансформаторнойподстанции. Для обеспечения этой связина участке трансформаторная подстанция– электроустановки здания применяетсясовмещенный нулевой защитный и рабочийпроводник (PEN), в основной частиэлектрической цепи – отдельный нулевойзащитный проводник (PE).
СистемаTTВ системе TT трансформаторная подстанцияимеет непосредственную связь токоведущихчастей с землёй. Все открытые проводящиечасти электроустановки здания имеютнепосредственную связь с землёй череззаземлитель, электрически не зависимыйот заземлителя нейтрали трансформаторнойподстанции.СистемаITНейтраль источника изолирована илизаземлена через приборы или устройства,имеющие большое сопротивление, корпусаэлектрооборудования глухо заземлены.Система IT применяется, как правило, вэлектроустановках зданий и сооруженийспециального назначения.
ВЫВОДЫ
Вкачестве общих рекомендаций для выборатой или иной сети можно указать следующее:1. Сети ТN-C и ТN-C-S не следует использоватьиз-за низкого уровня электро- ипожаробезопасности, а также возможностизначительных электромагнитных возмущений.2. Сети TN-S рекомендуются для статичных(не подверженных изменениям) установок,когда сеть проектируется «раз и навсегда».3. Сети ТТ следует использовать длявременных, расширяемых и изменяемыхэлектроустановок.4. Сети IT следуетиспользовать в тех случаях, когдабесперебойность электроснабженияявляется крайне необходимой.Возможныварианты, когда в одной и той же сетиследует использовать два или три режима.Например, когда вся сеть получает питаниепо сети TN-S, а часть ее через разделительныйтрансформатор по сети IT.Резюмируяизложенное выше, отметим, что ни одиниз способов заземления нейтрали иоткрытых проводящих частей не являетсяуниверсальным. В каждом конкретномслучае необходимо проводить экономическоесравнение и исходить из критериев:электробезопасности, пожаробезопасности,уровня бесперебойности электроснабжения,технологии производства, электромагнитнойсовместимости, наличия квалифицированногоперсонала, возможности последующегорасширения и изменения сети.
ПРИМЕЧАНИЯ
Пункт 1.1.29 ПУЭ пункты 1.7.122 и 1.7.123 ПУЭ 1.7.135 ПУЭ При других типахнеисправностей заземление менееэффективно, поэтому они здесь нерассматриваются В схеме импульсногоисточника вторичного электропитанияприсутствуют входные проходные илиобычные конденсаторы, включенные какмежду питающими проводниками, так и (вслучае наличия металлического корпусаи трёхполюсной вилки) между каждымпитающим проводником и корпусом прибора,в этом случае они представляют делительнапряжения, сообщающий корпусу потенциал,примерно равный половине напряженияпитания. Этот потенциал обычноприсутствует, даже когда прибор выключенимеющимися у него средствами. В наличиипотенциала на корпусе можно убедитьсяс помощью неонового пробника.
Встатье использованы материалы изВикипедии,и сайта журнала «НовостиЭлектротехники».
Добого времени суток, читатели.
Давно читаю ресурс, хорошая штука. Решил привнести и я немного ясности в нашу жизнь, а именно — в простую, казалось бы, вещь — заземление.
Заземление — 2 вида по функционированию
1.
Электропроводяшие части корпуса оборудования (шкафы, etc.) соединены с нулем. Это, как правильно подсказывают, называется «занулением». Работает таким образом: корпус оборудования соединен с нулем и при попадании фазы на корпус происходит КЗ и вышибает автомат. Никто не пострадал.
2.
Если есть контур заземления, то электропроводящие части корпуса оборудования и etc., к которым может прикоснуться человек (и любой читатель этого топика), соединены с этим контуром. Как работает? Ток не «утекает» и не «впитывается» в землю, не утекает в среднюю точку обмоток трансформатора, с ним мало чего происходит. При пробое на корпус все, в т.ч. и контур здания становится под тем же напряжением, что и корпус. Контур соединен и с землей (той, по которой ходим), а значит, человека не ударит током — в цепи уравнены потенциалы. Все становится под фазой.Почему не довольствоваться одними лишь автоматами? Да потому, что время срабатывания не равно нулю у любого суперавтомата. Земля действует быстрее любого УЗО!
Про молниезащиту
Немаловажную роль в этом играет заземление (не буду писать слово «грамотно выполненное по всем ГОСТ» — топик рассчитан на простое понимание основы заземления, а не на изучение нормативов). Здесь цепь выглядит по-другому: в облаках скапливается потенциал по отношению к земле и при достижении определенной величины он разрядится (а вот здесь — да, ток уходит в землю, выравнивая потенциалы неба и земли, ибо такая цепь). Через проводящие материалы. Здесь важно, чтобы не через людей и оборудование. Делают молниеотводы, и их подключают к контуру. Толстыми железяками, чтобы уменьшить сопротивление, чтобы максимум тока потекло через наименьшее сопротивление. Но все равно — на протяженные провода и кабели ток наведется — и не мало вольт. Ток с вольтами могут пожечь все. Здесь помогают УЗИПы. Там стоят разрядники, которые при срабатывании на возросшее напряжение/ток замыкают все жилы кабеля на землю.
Такой вот краткий топик основ.
Которое называется электрическим током, обеспечивает комфортное существование современному человеку. Без него не работают производственные и строительные мощности, медицинские приборы в больницах, нет уюта в жилище, простаивает городской и междугородный транспорт. Но электричество является слугой человека только в случае полнейшего контроля, если же заряженные электроны смогут найти другой путь, то последствия окажутся плачевными. Для предупреждения непредсказуемых ситуаций применяют специальные меры, главное — понять, в чем разница. Заземление и зануление защищают человека от удара током.
Направленное движение электронов осуществляется по пути наименьшего сопротивления. Чтобы избежать прохождения тока через человеческое тело, ему предлагается другое направление с наименьшими потерями, которое обеспечивает заземление или зануление. В чем разница между ними, предстоит разобраться.
Заземление
Заземление представляет собой один проводник или составленную из них группу, находящуюся в соприкосновении с землей. С его помощью выполняется сброс поступающего на металлический корпус агрегатов напряжения по пути нулевого сопротивления, т.е. к земле.
Такое электрическое заземление и зануление электрооборудования в промышленности актуально и для бытовых приборов со стальными наружными частями. Прикосновение человека к корпусу холодильника или стиральной машины, оказавшегося под напряжением, не вызовет поражения электрическим током. С этой целью используются специальные розетки с заземляющим контактом.
Принцип работы УЗО
Для безопасной работы промышленного и бытового оборудования применяют , используют приборы автоматических дифференциальных выключателей. Их работа основана на сравнении входящего по фазному проводу электрического тока и выходящего из квартиры по нулевому проводнику.
Нормальный режим работы электрической цепи показывает одинаковые значения тока в названых участках, потоки направлены в противоположных направлениях. Для того чтобы они и далее уравновешивали свои действия, обеспечивали сбалансированную работу приборов, выполняют устройство и монтаж заземления и зануления.
Пробой в любом участке изоляции приводит к протеканию тока, направляющегося к земле, через поврежденное место с обходом рабочего нулевого проводника. В УЗО показывается дисбаланс силы тока, прибор автоматически выключает контакты и напряжение исчезает во всей рабочей схеме.
Для каждого отдельного эксплуатационного условия предусмотрены различные установки для отключения УЗО, обычно диапазон наладки составляет от 10 до 300 миллиампер. Устройство срабатывает быстро, время отключения составляет секунды.
Работа заземляющего устройства
Чтобы присоединить к корпусу бытового или промышленного оборудования применяется РЕ-проводник, который из щитка выводится по отдельной линии со специальным выходом. Конструкция обеспечивает соединение корпуса с землей, в чем и заключается назначение заземления. Отличие заземления от зануления состоит в том, что в начальный момент при подсоединении вилки к розетке рабочий ноль и фаза не коммутированы в оборудовании. Взаимодействие исчезает в последнюю минуту, когда размыкается контакт. Таким образом, заземление корпуса имеет надежное и постоянное действие.
Два пути устройства заземления
Системы защиты и отвода напряжения подразделяют на:
- искусственные:
- естественные.
Искусственные заземления предназначены непосредственно для защиты оборудования и человека. Для их устройства требуются горизонтальные и вертикальные стальные металлические продольные элементы (часто применяют трубы с диаметром до 5 см или уголки № 40 или № 60 длиной от 2,5 до 5 м). Тем самым отличается зануление и заземление. Разница состоит в том, что для выполнения качественного зануления требуется специалист.
Естественные заземлители используются в случае их ближайшего расположения рядом с объектом или жилым домом. В качестве защиты служат находящиеся в грунте трубопроводы, выполненные из металла. Нельзя использовать для защитной цели магистрали с горючими газами, жидкостями и тех трубопроводов, наружные стенки которых обработаны антикоррозионным покрытием.
Естественные объекты служат не только защите электроприборов, но и выполняют свое основное предназначение. К недостаткам такого подключения относится доступ к трубопроводам достаточного широкого круга лиц из соседних служб и ведомств, что создает опасность нарушения целостности соединения.
Зануление
Помимо заземления, в некоторых случаях используют зануление, нужно различать, в чем разница. Заземление и зануление отводят напряжение, только делают это разными способами. Второй метод является электрическим соединением корпуса, в нормальном состоянии не под напряжением, и выводом однофазного источника электричества, нулевым проводом генератора или трансформатора, источником постоянного тока в его средней точке. При занулении напряжение с корпуса сбрасывается на специальный распределительный щиток или трансформаторную будку.
Зануление используется в случаях непредвиденных скачков напряжения или пробоя изоляции корпуса промышленных или бытовых приборов. Происходит короткое замыкание, ведущее к перегоранию предохранителей и мгновенному автоматическому выключению, в этом заключается разница между заземлением и занулением.
Принцип зануления
Переменные трехфазные цепи используют нулевой проводник для различных целей. Для обеспечения электрической безопасности с его помощью получают эффект короткого замыкания и возникшего на корпусе напряжения с фазным потенциалом в критических ситуациях. При этом появляется ток, превышающий номинальный показатель автоматического выключателя и контакт прекращается.
Устройство зануления
Чем отличается заземление от зануления, видно и на примере подключения. Корпус отдельным проводом соединяется с нулем на Для этого в розетке соединяют третью жилу электрического кабеля с предусмотренной для этого клеммой в розетке. У этого метода есть недостаток, который заключается в том, что для автоматического отключения нужен ток, по размеру больший, чем заданные установки. Если в нормальном режиме отключающее устройство обеспечивает работу прибора с силой тока в 16 Ампер, то малые пробои тока продолжают утекать без отключения.
После этого становится понятно, какая разница между заземлением и занулением. Человеческое тело при воздействии силы тока в 50 миллиампер может не выдержать и наступит остановка сердца. Зануление от таких показателей тока может не защитить, так как его функция заключается в создании нагрузок, достаточных для отключения контактов.
Заземление и зануление, в чем разница?
Между этими двумя способами существуют отличия:
- при заземлении избыточный ток и возникшее на корпусе напряжение отводятся непосредственно в землю, а при занулении сбрасываются на ноль в щитке;
- заземление является более эффективным способам в вопросе защиты человека от поражения электрическим током;
- при использовании заземления безопасность получается за счет резкого уменьшения напряжения, а применение зануления обеспечивает выключение участка линии, в которой случился пробой на корпус;
- при выполнении зануления, чтобы правильно определить нулевые точки и выбрать метод защиты потребуется помощь специалиста электрика, а сделать заземление, собрать контур и углубить его в землю может любой домашний мастер-умелец.
Заземление является системой отвода напряжения через находящийся в земле треугольник из металлического профиля, сваренного в местах соединения. Правильно устроенный контур дает надежную защиту, но при этом должны соблюдаться все правила. В зависимости от требующегося эффекта выбирается заземление и зануление электроустановок. Отличие зануления в том, что все элементы прибора, которые в нормальном режиме не находятся под током, подсоединяются к нулевому проводу. Случайное касание фазы к зануленным деталям прибора приводит к резкому скачку тока и отключению оборудования.
Сопротивление нейтрального нулевого провода в любом случае меньше этого же показателя контура в земле, поэтому при занулении возникает короткое замыкание, которое в принципе невозможно при использовании земляного треугольника. После сравнения работы двух систем становится понятно, в чем разница. Заземление и зануление отличаются по способу защиты, так как велика вероятность отгорания со временем нейтрального провода, за чем нужно постоянно следить. Зануление применяется очень часто в многоэтажных домах, так как не всегда есть возможность устроить надежное и полноценное заземление.
Заземление не зависит от фазности приборов, тогда как для устройства зануления необходимы определенные условия подключения. В большинстве случаев первый способ превалирует на предприятиях, где по требованиям техники безопасности предусматривается повышенная безопасность. Но и в быту в последнее время часто устраивается контур для сброса возникающего излишнего напряжения непосредственно в землю, это является более безопасным методом.
Защита при заземлении касается непосредственно электрической цепи, после пробоя изоляции за счет перетекания тока в землю значительно снижается напряжение, но сеть продолжает действовать. При занулении полностью отключается участок линии.
Заземление в большинстве случаев используют в линиях с устроенной изолированной нейтралью в системах IT и ТТ в трехфазных сетях с напряжением до 1 тыс. вольт или свыше этого показателя для систем с нейтралью в любом режиме. Применение зануления рекомендовано для линий с заземленным глухо нейтральным проводом в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с имеющимися в наличии N, PE, PEN проводниками, это показывает в чем разница. Заземление и зануление, несмотря на отличия, являются системами защиты человека и приборов.
Полезные термины электротехники
Для понимания некоторых принципов, по которым выполняются защитные зануление, заземление и отключение следует знать определения:
Глухозаземленная нейтраль представляет собой нулевой провод от генератора или трансформатора, непосредственно подключенный к заземляющему контуру.
Ею может служить вывод от источника переменного тока в однофазной сети или полюсная точка источника постоянного тока в двухфазных магистралях, как и средний выход в трехфазных сетях постоянного напряжения.
Изолированная нейтраль представляет собой нулевой провод генератора или трансформатора, не соединенный с заземляющим контуром или контактирующий с ним через сильное поле сопротивления от сигнализационных устройств, защитных приборов, измерительных реле и других приспособлений.
Принятые обозначения в сети
Все электрические установки с присутствующими в них проводниками заземления и нулевыми проводами в обязательном порядке подлежат маркировке. Обозначения наносятся на шины в виде буквенного обозначения РЕ с переменно чередующимися поперечными или продольными одинаковыми полосками зеленого или желтого цвета. Нейтральные нулевые проводники маркируются голубой литерой N, так обозначается заземление и зануление. Описание для защитного и рабочего нуля заключается в проставлении буквенного обозначения PEN и окрашивании в голубой тон по всей протяженности с зелено-желтыми наконечниками.
Буквенные обозначения
Первые литеры в пояснении к системе обозначают выбранный характер заземляющего устройства:
- Т — соединение источника питания непосредственно с землей;
- I — все токоведущие детали изолированы от земли.
Вторая буква служит для описания токопроводящих частей относительно подсоединения к земле:
- Т говорит об обязательном заземлении всех открытых деталей под напряжением, независимо от вида связи с грунтом;
- N — обозначает, что защита открытых частей под током осуществляется через глухозаземленную нейтраль от источника питания непосредственно.
Буквы, стоящие через тире от N, сообщают о характере этой связи, определяют метод обустройства нулевого защитного и рабочего проводников:
- S — защита РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполнена раздельными проводами;
- С — для защитного и рабочего нуля применяется один провод.
Виды защитных систем
Классификация систем является основной характеристикой, по которой устраивается защитное заземление и зануление. Общие технические сведения описаны в третьей части ГОСТ Р 50571.2-94. В соответствии с ней заземление выполняется по схемам IT, TN-C-S, TN-C, TN-S.
Система TN-C разработана в Германии в начале 20 века. В ней предусмотрено объединение в одном кабеле рабочего нулевого провода и РЕ-проводника. Недостатком является то, что при отгорании нуля или возникшем другом нарушении соединения на корпусах оборудования появляется напряжение. Несмотря на это система применяется в некоторых электрических установках до нашего времени.
Системы TN-C-S и TN-S разработаны взамен неудачной схемы заземления TN-C. Во второй схеме защиты два вида нулевых провода разделялись прямо от щитка, а контур являлся сложной металлической конструкцией. Эта схема получилась удачной, так как при отсоединении нулевого провода на кожухе электроустановки не появлялось линейное напряжение.
Система TN-C-S отличается тем, что разделение нулевых проводов выполняется не сразу от трансформатора, а примерно на середине магистрали. Это не было удачным решением, так как если обрыв нуля случится до точки разделения, то электрический ток на корпусе будет представлять угрозу для жизни.
Схема подсоединения по системе ТТ обеспечивает непосредственную связь деталей под напряжением с землей, при этом все открытые части электроустановки с присутствием тока связаны с грунтовым контуром через заземлитель, который не зависит от нейтрального провода генератора или трансформатора.
По системе IT выполняется защита агрегата, устраивается заземление и зануление. В чем разница такого подсоединения от предыдущей схемы? В этом случае передача излишнего напряжения с корпуса и открытых деталей происходит в землю, а нейтраль источника, изолированая от грунта, заземляется посредством приборов с большим сопротивлением. Эта схема устраивается в специальном электрическом оборудовании, в котором должна быть повышенная безопасность и стабильность, например, в лечебных учреждениях.
Виды систем зануления
Система зануления PNG является простой в конструкции, в ней нулевой и защитный проводники совмещаются на всей протяженности. Именно для совмещенного провода применяется указанная аббревиатура. К недостаткам относят повышенные требования к слаженному взаимодействию потенциалов и проводникового сечения. Система успешно используется для зануления асинхронных агрегатов.
Не разрешается выполнять защиту по такой схеме в групповых однофазных и распределительных сетях. Запрещается совмещение и замена функций нулевого и защитного кабелей в однофазной цепи постоянного тока. В них применяется дополнительный с маркировкой ПУЭ-7.
Есть более совершенная система зануления для электроустановок, питающихся от однофазной сети. В ней совмещенный общий проводник PEN присоединяется к в источнике тока. Разделение на N и РЕ проводники происходит в месте разветвления магистрали на однофазных потребителей, например, в подъездном щите многоквартирного жилища.
В заключение следует отметить, что защита потребителей от поражения током и порчи электрических бытовых приборов при скачках напряжения является главной задачей энергообеспечения. Чем отличается заземление от зануления, объясняется просто, понятие не требует специальных знаний. Но в любом случае меры по поддержанию безопасности бытовых электроприборов или промышленного оборудования должны осуществляться постоянно и на должном уровне.
Заземлением называется электрическое соединение электропроводных составляющих оборудования с землёй. Оно состоит из заземлителя и соединённого с ним проводника. На рисунке ниже изображена классическая схема его подключения.
Схема подключения заземления в частном доме
Красным цветом обозначена фаза, синим – нейтраль. Они идут со столба от главной электросети, соответственно к шинам L и N. Чёрным цветом обозначен заземляющий провод, подключённый между заземлителем и шиной РЕ щитка. Они заходят в щиток, из которого производится разводка по дому.
Виды
В зависимости от того, зачем нужно заземление, его различают по видам:
- Рабочее. В промышленности заземляются точки токоведущих частей электроустановок для создания нормальных условий работы. Электробезопасность здесь не является целью. Рабочее заземление предназначено для функционирования электрооборудования в аварийном режиме, когда происходит пробой на корпус или повреждение изоляции. Так заземляют нейтраль генератора или трансформатора.
Рабочее заземление делается напрямую с заземлителем или через дополнительные аппараты (реакторы, сопротивления, разрядники).
- Защитное. Заземление предназначено для защиты человека, чтобы его не поразил электрический ток. Тело проводит электрический ток и обладает большим сопротивлением. Удар током происходит не только в результате прикосновения к токопроводящим элементам. При этом ещё должна образоваться электрическая цепь. Она создаётся между землёй, в которую человек упирается ногами, и оголённым проводником, находящимся под напряжением, с которым происходит контакт.
Чем выше влажность поверхности земли, тем больше будет ток проходить через тело, что представляет значительную опасность.
- От молний. В месте удара молний температура достигает 30 тыс. градусов, что угрожает жизни людей и сохранности строений. Как показывает статистика, 20% пожаров в частных домах происходит из-за попадания молний. Поэтому необходимо устанавливать на зданиях молниеотводы.
Система защиты
Система защиты включает 3 части:
- Молниеприёмник – ловит удар и передаёт ток дальше. Представляет собой круглый стержень диаметром не менее 10 мм и длиной от 250 мм. Его располагают на крыше, на большой высоте, где существует максимальная вероятность попадания разряда.
Радиус зоны защиты у основания стержня определяется по формуле:
r = 1,732∙h, где
h – разница высот между верхними точками дома и молниеотвода.
Следует также учитывать конусную форму защищаемого пространства.
- Токоотвод – служит для передачи тока от молниеприёмника к заземлителю. Для него используют катанку диаметром 6 мм, которую приваривают к молниеприёмнику, после чего спускают по стене к заземлителю с максимальным удалением от окон и дверей. Токоотвод не допускается изгибать, чтобы в этом месте не возник искровой разряд. Его изготавливают как можно короче.
- Заземлитель молниезащиты и бытовой техники делают общим. Наиболее распространено устройство в виде контура из трёх электродов, забитых в грунт и связанных между собой стальным штрипсом, методом сварки. Заземлитель располагается на расстоянии более 1 м от стен и более 5 м от крыльца, пешеходных дорожек и проходов.
Система молниезащиты для частного дома
Естественное заземление
Для создания заземления удобно применять металлические части строений и конструкций, контактирующие с грунтом. Это может быть арматура фундамента, подземные трубопроводы или кабельные оболочки, наземные коммуникации (рельсовые пути). Всё это можно использовать только в тех случаях, когда будут удовлетворяться все требования, предъявляемые к заземлителям. Преимуществом способа является значительная экономия средств и отсутствие необходимости в эксплуатации устройств.
Часто в качестве заземлителя используют фундаменты, но для этого должны выполняться определённые условия:
- влажность окружающего грунта не ниже 3%;
- отсутствие агрессивной среды, способствующей возникновению коррозии;
- арматура не находится под воздействием механического напряжения;
- все детали металлических конструкций составляют неразрывную электрическую цепь, для чего в места разрывов приваривают перемычки сечением не ниже 100 мм 2 ;
- наличие в бетоне закладных деталей из металла, с которыми можно соединить заземляющий проводник.
Защитное заземление
Главным элементом является заземляющий контур, состоящий из расположенных в грунте металлических электродов. Они представляют собой стержни, уголки, трубы или листы длиной не менее 2,5 м. Их главная задача заключается в рассеивании тока в грунте, эффективность которого зависит от состава грунта и климата.
При установке заземления необходимо знать, из чего состоит грунт. Это может быть глина, песок, земля и т. д.
Каждый компонент обладает своей электрической проводимостью, от которой зависит, как правильно спроектировать заземление. Глина имеет сопротивление 20 Ом*М, песок – 10-60 Ом*м (в зависимости от влажности), садовая земля – 40 Ом*М, гравий – 300 Ом*М.
К контуру присоединяется заземляющий проводник.
Контур заземления в виде треугольника
Электроды не допускается покрывать диэлектрическими антикоррозионными составами. Можно только наносить лак на места сварки.
Требования к проводнику от контура до электроустановки – это прочность и стойкость к коррозии. Проводниками могут служить ленты из стали размером 5х30 мм и стержни диаметром от 10 мм. В связи с небольшой нагрузкой, для дачи подойдёт катанка диаметром 6 мм.
По современным стандартам или в частном доме выполняется трёхжильным проводом, где один из них является фазой, другой – нулём, а третий – заземляющим. Защита подключается между контуром и корпусами электроприборов. Розетки и вилки снабжаются заземляющими контактами, соединённые с корпусом прибора, при включении которого, кроме электричества подключается заземление.
При попадании фазы на корпус, из-за износа изоляции возникает ток утечки, поступающий к контуру и рассеивающийся в грунте. На малые токи срабатывает УЗО, а на короткое замыкание – защитные автоматы. В обоих случаях ток с корпуса электроприбора проходит через защитный проводник, обозначаемый РЕ, на контур и растекается в грунте.
Чем выше электротехнические характеристики заземлителя, тем в большей степени он защищает человека от удара током.
Для частного домостроения, сопротивление контура защитного заземления в разных условиях составляет:
- защитное – от напряжения сети на 220В или 380В – 30 Ом (система TN-C-S);
- газопровод в дом – 10 Ом;
- молниезащита – 10 Ом;
- оборудование телекоммуникаций – 2 или 4 Ом.
Системы заземления электроустановок
Системы защитного заземления зависят от таких характеристик источника питания, как изолированная или глухозаземлённая нейтраль. Их всего три:
- Система TN содержит глухозаземлённую нейтраль, с подключением к ней металлических частей электроустановки.
Как выглядит система TN
В зависимости от способов использования нулевого рабочего (N) и защитного (PE) проводников в системе образуются подгруппы:
- TN-C – совмещение проводников PE и N в одном проводе по всей длине сети к потребителю (старая советская схема, которая сейчас не применяется);
- TN-C-S – совмещение проводников PE и N в одном проводе от трансформаторной подстанции с их разделением на входе в распределительный щит. Для этой системы требуется дополнительное заземление.
- TN-S – разделение нулевого и защитного проводов по всему протяжению сети (самая безопасная схема).
- Система IT с изолированной или соединённой через резонансное сопротивление нейтралью. Здесь не токопроводящие металлические части электрооборудования имеют отдельное заземление.
Как выглядит система IT
Система IT применяется в учреждениях, где функционирует особо чувствительное оборудование.
- Система ТТ с глухозаземленной нейтралью, а потребители имеют отдельное защитное заземление (в основном – модульно-штыревое), не соединённое с нулевым проводом N.
Как выглядит TT
Видео. Виды заземления
Заземление необходимо во всех сетях электроснабжения, в том числе в частных домах и квартирах. Прежде всего – это система безопасности при пользовании электричеством.