Зачем заземлять корпус мощных электроприборов. Зачем нужно заземление – ликбез по электробезопасности. Зачем нужно заземление в частном доме: принцип действия
Каждый человек знаком с таким понятием как электричество, и каждый судит об этом по-разному и относится соответствующе. Многие воспринимают его как отдельный элемент, к примеру, холодильник, телевизор или выключатель, для других это в целом источник энергии. В любом случае электричество опасно для каждого человека, и поражение электрическим током может повлечь за собой серьезные последствия.
Организм каждого человека состоит из большого количества воды и солей, растворенных в ней, и это все говорит о том, что человек электропроводен.
То есть через человеческое тело с легкостью проходит ток. И тут уже стоит понимать, что чем выше сила тока, тем серьезнее могут быть последствия для человеческого тела, некоторые процессы в таком случае и вовсе могут привести к гибели. Отталкиваясь от этого, в процессе работы с электричеством многие инженеры делают защитные системы, которые и позволяют избежать поражения электричеством.
Многие наверняка слышали о таком слове, как заземление. Конечно, любой специалист знаком с термином, и знает его значение и уже понимает, какие работы стоит проводить в таком случае. Что касается среднестатистического человека, то для большинства это загадка, и на вопрос – зачем нужно заземление многие попросту не могут дать ответ.
Давайте же разберемся с этим вопросом по подробнее и как всегда для Вас дорогие читатели и гости сайта «Электрик в доме » я приготовил наглядную иллюстрацию.
Зачем нужно заземление в частном доме?
В любой ситуации, удар током это неприятно, но в некоторых ситуациях даже смертельно, так что стоит уделить должное внимание такому важному вопросу: зачем нужно заземление?
Если человек коснется оголенного проводника, находящегося под напряжением , то исход может быть разным. Конечно, опытным специалистам знакомо правило, если нет цепи то нет и тока, но на практике все происходит совершенно по-другому. Например, человек находится босыми ногами на мокрой земле, и по случайности или неосторожности хватается за оголенный провод. Данная ситуация создает цепь: трансформатор – провод – человек – земля – трансформатор. Обмотки трансформатора зачастую заземлены, а вот что касается земли, то это великолепный проводник.
В таком случае совсем не важно, босые ли ноги, мокрая или сухая поверхность под ними. Обувь это также проводник, бетонный пол или кафельная плитка, никаких гарантий даже слой гидроизоляции дать не может. По такой замкнутой цепи бродят электроны, и хорошо, если человек отцепился от провода, это счастье, но на практике все совсем не так, рука сжимается еще сильнее, и нет возможности убрать ее от провода. В целом картина просто ужасная, и ситуация хуже не придумаешь.
Любой электрик, по технике безопасности обязан носить не только диэлектрические перчатки, но и также изолированный инвентарь, лучше чтобы был диэлектрический коврик и ботинки. Это все выступает в качестве дополнительной защиты , и таким образом риск замкнутой цепи полностью исключается при случайном касании. То есть, если отсутствует замкнутая цепь, то нет никакого тока.
Защита от удара электрическим током
Перед тем как дать ответ на главный вопрос, зачем нужно заземление , нужно разобраться с конструкцией. Заземление - это кусок электрического провода определенного размера, где один конец присоединяется к электрооборудованию, а второй запускается под землю.
И вот именно монтаж заземляющего устройства дает возможность предотвратить поражение электрическим током или минимизировать его воздействие на человека. Также нередко возникает вопрос, для чего требуется контур заземления ? Он нужен для бытового электрического оборудования, выполненного из металла, это может быть:
- 1. Стиральная машина.
- 2. Холодильник.
- 3. Плита.
Наводя потенциал на корпус из металла, ток в обязательном порядке должен уходить в землю. Но в данном случае требуется создание устройства в виде металлической конструкции, которое создает контакт непосредственно с землей.
Таким образом, при наведении потенциала на электрический корпус бытового прибора электрический ток будет полностью уходить в землю, и для человека подобная ситуации не влечет никакой опасности. Разумеется, часть все равно пройдет через тело человека, но опять же, ситуация безопасна и никаких пагубных воздействий не будет.
В каких случаях необходимо заземление?
Так зачем нужно заземление? Для наглядности стоит рассмотреть несколько примеров:
1. К примеру, в квартире установлена посудомоечная машина. Но по какой-то причине в определенный момент на корпусе появилась фаза , и корпус не заземлен. Но нейтраль линии электропередачи, которая ведет к дому и дает электричество - заземлена, также под заземлением краны и батареи.
Если надеты резиновые тапочки, то при соприкосновении никаких неприятных ощущений и даже малейшего удара не будет. Но вот если нет обуви, и при этом человек еще и схватился за кран, а вторая рука расположена на корпусе, то он становится проводником электрического тока, который подается через корпус на человека, и далее в землю на нейтраль, и на подстанцию.
2. Если посудомоечная машина заземлена? Что произойдет в такой ситуации? Если по каким-то причинам на корпусе появится ноль, то ток сразу уйдет в грунт. Хоть человек босой, хоть в тапочках, ничего не произойдет, заземление сработало , никакого поражения электрическим током все целы и невредимы. Один недостаток, посудомоечную машину нужно будет ремонтировать, но все равно это будет дешевле и лучше.
3. В помещении поломалась стиральная машина, и корпус оборудования находится под напряжением . При соприкосновении с корпусом в таком случае человек получит удар током. Вот зачем нужно заземление, тогда ток уходит в землю и с человеком все хорошо.
Дело в том, что сопротивление человеческой кожи намного выше, чем сопротивление провода, и тогда ток идет по пути наименьшего сопротивления, попадает в землю, и человек остается в целостности. Это один из наиболее простых примеров, который и показывает, зачем нужно заземление в доме или другой постройке. Без такой системы риск получить удар электрическим током возрастает.
Стоит брать в расчет еще один момент, особенно для владельца частного дома это крайне важная информация. Даже если сооружение построено из натурального материала, количество электрической проводки остается тем же что и в многоэтажном жилом здании, но натуральный материал отлично воспламеняется. Именно исходя из этого, система заземления в частном доме может предотвратить возникновение неприятных ситуаций и пагубных последствий.
Наиболее страшным событием, которое может произойти – это пожар, он возникает вследствие короткого замыкания или выхода из строя электрооборудования. То есть если возникает сомнения и вопросы по поводу того, зачем нужно заземление в частном доме, нужно осознавать, что подобная система защищает не только от возгораний, но и предотвращает от удара электрическим током каждого члена семьи.
Ситуации могут быть довольно жуткими, но они являются наглядным примером того, к чему может привести халатность и пренебрежение техникой безопасности. Как видно, иногда последствия могут быть действительно самыми серьезными и пагубными.
Зачем нужно заземление в розетке
В современном мире обычная розетка используется каждый день и весьма активно, но не каждый человек знает, . В процессе эксплуатации любого электрооборудования может произойти пробой, таким образом, напряжение пройдет уже на корпус изделия. Исходя из этого, многие электрики рекомендуют делать заземление в розетке, так как в подобном случае можно избежать поражения электрическим током.
Также это затрагивает и металлические элементы осветительного оборудования. В частном доме заземляющий проводник прокладывается от каждой розетки, диаметра 2,5 миллиметра будет вполне достаточно.
Так зачем же требуется заземление в розетке? Это нужно для того чтобы подключить землю через ее контакт к бытовому оборудованию. В другом бы случае потребовалось прокладывать шину, и уже от нее соединяться с корпусом каждого отдельного бытового прибора, работающего от электрической сети.
Если на вилке того или иного прибора предусмотрено заземление , то лучше его сделать. Заземляющие контакты устроены таким образом, что они подключаются первыми. Если розетки подключаются шлейфом, то непосредственно от распределительной коробки проводится заземление к каждой из них.
Современные электрические щитки имеют специальное защитное устройство - УЗО, так что при срабатывании заземления розетка будет обесточена, и не произойдет ни возгорания, ни повреждения электрооборудования.
Необходимо ли заземлять ванную?
В ванной комнате электроприборы постоянно находятся в условиях высокой влажности. Это делает помещение одним из наиболее опасных для размещения бытовой техники. Абсолютно любое оборудование может стать причиной утечки электрического тока. И в такой ситуации, при соприкосновении с предметом могут быть самые серьезные последствия. И таким образом стоит понимать, зачем заземление в ванной комнате нужно проводить в первую очередь?
В целом, заземление электрооборудования это просто мера предосторожности , обязательная процедура для каждого человека. В современных помещениях данному вопросу даже на этапе строительства уделяют минимум внимания.
Ранее в качестве основного материала для трубопровода выступал металл, и вопрос с заземлением не возникал ни у кого. Все ванны подключались к трубопроводу так или иначе, и весь ток уходил под землю. На данный же момент стальные трубы практически не используются, и на смену им пришел пластик. Даже если сегодня установлена металлическая труба стоит перестраховаться, так как нет уверенности в том, что все соседи снизу также выбрали металл, а не пластик.
Также стоит отметить, что ранее даже обычная розетка в ванной комнате не размещалась, что уж говорить об электрооборудования. Сейчас же в помещеии имеется несколько бытовых приборов, питающихся от электрической сети, и любой из них может быть причиной появления напряжения на корпусе.
Заземление частного дома или квартиры. Многие задаются вопросом делать им заземление частного дома или можно обойтись и без него? Ответ однозначный — заземление частного дома необходимо, к тому же по ПУЭ при строительстве новых и капитальных ремонтов старых домов, заземление частного дома обязательно. Монтаж заземления частного дома, является важным этапом при монтаже системы электроснабжения вашего частного дома, коттеджа или квартиры. Грамотно спроектированное заземление частного дома — электробезопасность вашего дома, электроприборов, а главное здоровья и жизни.
Для начала обратимся к электротехнической литературе, в частности к Правилам Устройства Электроустановок, согласно п. 1.7.28 заземление частного дома:
«Это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.»
Не буду вдаваться в заумные формулировки учебников или спец. литературы, попробую объяснить для чего необходимо заземление частного дома простым доступным языком.
Если простыми словами, заземление частного дома — это соединение проводом корпуса оборудования и заземляющего контура. Заземление частного дома — это обычная меллоконструкция, смонтированная по заданным размерам, из определенных материалов и «спрятанная» в землю.
Заземление частного дома (металлоконструкция) при помощи медного провода, сечением не менее 10 кв.мм . или стальной пластины,
соединяется с , в котором заземляющий провод через клеммник, соединяется с заземляющими жилами кабелей, проложенных в дому или квартире к розеткам, светильникам и прочим электроприемникам.
Розетки, которые обязательно должны быть трехконтактными (фаза-ноль-земля), через специальный третий «заземляющий» контакт, соединяются вилкой с нашими бытовыми электроприборами.
То есть, получается следующий «маршрут» заземляющего проводника PE: электроприбор — вилка — розетка — клеммник в электрощите — заземляющий провод(шина) — контур заземления — земля.
Заземление частного дома делается, в первую очередь, для электробезопасности людей. Наверняка, многим знакома такая ситуация, когда прикоснувшись к старому холодильнику или стиральной машинке, несильно, но порой весьма ощутимо бьет током. Такое случается в старом жилом фонде, где заземление частного дома отсутствует, т.е. к розеткам подходит только два провода: фаза и ноль, без третьего защитного провода РЕ. Бьет током из-за плохой изоляции холодильника или стиральной машинки (повреждена изоляция электрического провода, двигателя, компрессора и т.д.), и на их корпусе появляется напряжение (потенциал). И когда вы касаетесь корпуса холодильника или стиральной машинки, например рукой, особенно, если она влажная, вы как раз и «заземляете» холодильник или стиральную машинку, и тогда небольшой ток «пробегает» через вас в «землю».
Если же в вашей электросети дома, коттеджа или квартиры, есть третий защитный провод РЕ, то при нарушении изоляции холодильника или машинки, ток будет «убегать» через него к контуру заземления. И когда вы дотронетесь корпуса электрооборудования, которое заземлено, но с плохой изоляцией, то вы ничего не почувствуете, потому что ток всегда «бежит» по пути наименьшего сопротивления. В нашем случае, сопротивление человека (примерно 1000 Ом ) будет намного больше, чем сопротивление самого защитного провода + сопротивление контура заземления, которое будет составлять примерно несколько десятков Ом.
Заземление частного дома необходимо и для защиты наших бытовых электроприборов. Человек часто является «носителем» статического заряда, который зависит от множества факторов, начиная от одежды до уровня влажности помещения, ток при этом очень маленький, но напряжение достигает нескольких тысяч вольт, способных повредить нежную электронику в электроприборах.
Но заземление частного дома не позволит этому случиться и «отведет» статическое электричество в землю. Также заземление частного дома не позволяет накапливаться статическому заряду до значительных величин уже на самих корпусах электроприборов, в этом случае, заряд постоянно «стекает» в землю.
Это простое и, надеюсь, понятное объяснение для чего необходимо заземление частного дома, коттеджа или квартиры. Электрический заряд, будь то повреждение изоляции электроприбора, или же накопленный статически, при заземлении постоянно «уходит» в землю, т.к. корпус электрооборудования и контур заземления частного дома, образно говоря, являются одним целым.
Как самому правильно смонтировать заземление частного дома, можно прочитать в отдельной статье « «.
Спасибо за внимание.
В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.
Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией - ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.
Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками - лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.
Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.
Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.
1 часть. Заземление
В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)
Напомню: это величина, определяющая - как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока - морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.
(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов , используемых в расчётах заземляющих устройств).
Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.
В2. Существующие нормы сопротивления заземления
Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.Для ориентирования приведу следующие значения:
- для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
- при подключении телекоммуникационного оборудования , заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
- для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
- у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
- у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников , сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
- для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
- при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
- при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
В3. Расчёт сопротивления заземления
Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.
Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:
Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта - на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади - образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.
В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже - значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.
Строительство заземлителей
При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов - у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.)
Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
Теги: Добавить метки
Электрическое соединение предмета из проводящего материала с землёй. Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.
Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадь контакта или проводимость среды - используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т.д. в России требования к заземлению и его устройство регламентируются .
Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.
Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.
Ошибки в устройстве заземления
Неправильные PE-проводники
Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника. В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта.
Объединение рабочего нуля и PE-проводника
Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токонесущими в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено). Неправильное разделение PEN-проводника
Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключенной к этой розетке, оказывается соединенным с рабочим нулем.
Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а следовательно, и на корпусе подключенного прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих 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.
Защитная функция заземления
Защитное действие заземления основано 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 ().
Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые сотые доли секунды - время срабатывания УЗО).
Работа заземления при неисправностях электрооборудования Типичный случай неисправности электрооборудования - попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции. 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=RGIF, 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 (0,010,3 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 (0,010,3 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.
Типы заземления
TN-C
Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля.
Несмотря на это, на сегодняшний день можно встретить данную в постройках стран бывшего СССР.
TN-S
На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разработана система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры.
Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Киргхофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току.
Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделений нулей происходит в середине линии, однако в случае обрыва нулевого провода до точки разделения корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.
Согласно нормам техники безопасности (ТБ) любое работающее электрооборудование должно быть надёжно защищено от возможности попадания опасного потенциала на его корпус. Для выполнения этого требования все металлические и электропроводящие части оборудования должны быть электрически связаны с землёй (заземлены). Так происходит защита человека, животных и электрических приборов от случайных утечек тока.
Назначение и контролируемые параметры
Основное назначение заземления – обеспечение надёжного соединения электропроводящих частей устройств и приборов с металлической конструкцией особой формы, имеющей надёжный контакт с грунтом. Профессионалы называют это сооружение заземлителем. Он представляет собой набор металлических заготовок (труб, отрезков арматуры или профилей), соединённых между собой методом сварки.
Надёжность функционирования такой системы зависит от общего сопротивления цепочки заземления, образуемой соединительными шинами и самой конструкцией заземлителя. Чем меньше значение этой величины – тем более безопасной будет эксплуатация оборудования или приборов, для которых предусматривается защита. В процессе подбором соответствующей формы конструкции стараются искусственно увеличить площадь контакта её элементов с землёй.
Того же эффекта удаётся достичь, если умышленно повысить процентное содержание солей в почвах, имеющих непосредственный контакт с металлическими частями заземлителя. Указанные меры способствуют снижению сопротивления стеканию тока в землю, что гарантирует надёжность работы всего контура заземления в целом.
С целью контроля значения этого показателя организуется техническое обслуживание заземляющих систем, предполагающее обязательный замер указанного параметра. При обнаружении значительных отклонений от требований ПУЭ производится изъятие и ремонт заземляющих устройств, по окончании которого сопротивление растеканию проверяется повторно . Подобные же действия предпринимаются и в тех случаях, когда необходимо повысить эффективность защиты особо опасных участков электрооборудования.
Принцип работы
Принцип действия заземления заключается в снижении потенциала оказавшейся под напряжением точки соприкосновения с токопроводящей частью до уровня, безопасного для человека. Фактически, в момент попадания опасного напряжения на корпус оборудования, близкий к нулю потенциал заземлителя переносится в эту точку и на какое-то время создаёт безопасные для работы условия.
За это время должно сработать автоматическое устройство защиты от утечек (УЗО) и окончательно отключить линию питающего напряжения, на которой возникла аварийная ситуация.
В процессе изготовления заземляющего устройства должны выполняться особые требования, обеспечивающие надёжный контакт металлических поверхностей с частицами почвы. Для повышения электропроводности вокруг погружаемой в землю металлической конструкции заземления создаётся зона с высокой удельной проводимостью. Проводимость повышается за счёт непосредственного химического воздействия на почву. Одним из вариантов такого воздействия является применение упоминавшейся ранее соли.
Все рассмотренные меры способствуют тому, что заземлённое основание защитной конструкции обеспечивает надёжное стекание тока в почву. Помимо преднамеренного соединения корпусов электрооборудования с заземлённой конструкцией, рассмотренный выше принцип реализуется и в ряде аварийных ситуаций, связанных с непосредственным замыканием фазы на землю.
Обустройство в частном доме
Отдельные владельцы загородного жилья нередко задаются вопросом о том, а нужно ли заземление в деревянном доме? Ответ на него можно найти в основных положениях действующих нормативов (в ПУЭ, например), где указанная защитная мера оговаривается как обязательная. Более того, оказывается, что изготовить надёжную заземляющую конструкцию в частном доме намного проще, чем в городском многоквартирном строении.
И действительно, для обустройства заземления в загородной местности достаточно выбрать неподалёку от дома удобное для размещения заземлителя место и подвести к нему медную шину.
Сделать это в городских условиях не представляется возможным, поскольку наличие надёжного заземлителя в границах дома не предусматривается строительными нормативами (СНиП). В указанной ситуации остаётся довольствоваться заземлением на стороне питающей подстанции, удалённой на значительные расстояния и не обеспечивающей по этой причине требуемой эффективности защиты.
Длительная эксплуатация электрооборудования в границах загородного дома без заземления чревата большими неприятностями для его хозяина. Опасность ситуации объясняется тем, что в любой момент возможно попадание высокого потенциала на металлические части бытовой техники (как правило, вследствие пробоя изоляции проводки).
Довольно часто в загородных хозяйствах используется силовое оборудование, работающее от трёхфазного источника питания, эффективное заземление питающих цепей которого считается обязательным.
Ремонт заземляющих устройств (ЗУ)
В процессе длительной эксплуатации заземления наблюдается коррозия отдельных узлов металлической конструкции и частичное отклонение электрических параметров от номинала. Чаще всего это случается по причине разрушения защитного покрытия заземления под воздействием грунтовых солей с последующим коррозийным разрушением самого металла.
Устройство заземления в таком состоянии уже непригодно к длительной эксплуатации в качестве снижающей опасный потенциал конструкции, поскольку сопротивление поражённых ржавчиной мест существенно возрастает. Одновременно с этим снижаются токи утечки на землю, вследствие чего заземляющий контур теряет часть своих защитных свойств.
Любой специалист в подобной ситуации вправе заявить, что такое устройство нуждается в капитальном ремонте, предполагающем замену его поражённых частей на новые детали. При этом возможен вариант, согласно которому часть разрушенных элементов заземления и мест сварки может быть восстановлена без их замены. Для этого необходимо проделать следующие операции:
Обратите внимание! При использовании химических методов очистки на поражённые места накладывается кусочек мягкой ткани, смоченный в специальном растворе, предназначенном для удаления следов коррозии.
По завершении ремонта вся конструкция заземляющего контура подвергается контрольному обследованию, в процессе которого производится измерение его электрического сопротивления. Для этих целей используются специальные контрольные устройства, называемые .
Область применения таких приборов распространяется не только на устройства заземления. С их помощью можно контролировать любые низкоомные цепи, а также с высокой точностью определять коэффициент удельного сопротивления грунта в точке заземления (ρ).
Техническое освидетельствование систем заземления
В целях контроля текущего состояния УЗ его конструкция периодически проверяется на предмет соответствия характеристик нормативным требованиям.
Указанная проверка предполагает проведение следующих операций:
В случае необходимости при испытаниях УЗ специалистами измеряется напряжение прикосновения и другие параметры распределительных заземляющих цепей.
Помимо этого, в комплект эксплуатируемого УЗ должен входить паспорт, в котором обязательно указывается дата ввода изделия в эксплуатацию, его рабочая схема, а также информация о текущем техническом состоянии системы.
Обратите внимание! Визуальное обследование открытых частей УЗ, как правило, проводится в соответствии с заранее утверждённым графиком ТО.
Для устройств, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности, а также подвергающихся постоянным механическим воздействиям периодичность проведения таких проверок должна оговариваться особо.
Подводя итоги всему сказанному, можно отметить следующую особенность работы конструкции заземления. С целью повышения эффективности защиты от поражения электричеством в питающих цепях обязательно наличие заземляющего устройства. Оно реагирует на малейшие утечки тока на землю через тело человека.
При этом связка «заземление плюс зануление» металлических корпусов приборов и оборудования позволяет достичь высокой эффективности защиты. Устройство заземления обеспечивает мгновенность отключения питания при случайном повреждении или пробое изоляции.