Рабочие и электрозащитные характеристики заземляющих устройств

Правила устройства ЗУ в частных домах

Людей, живущих в загородных домах, часто тревожит вопрос, обязательно ли устанавливать в своем жилище заземляющие устройства. ПУЭ (правила устройства электроустановок) помогут получить ответ на него. Этот документ содержит информацию о защитной мере, которая считается обязательной. Изготовление заземляющей конструкции в частных домах значительно проще, чем в многоквартирных городских строениях.

Для установки заземления на загородном участке нужно выбрать такое место, которое находится недалеко от дома, и разместить устройство с дальнейшим подведением медной шины. В условиях города это сделать практически невозможно. Строительные нормативы не предусматривают надежных заземлителей около дома.

В таком случае нужно пользоваться заземлением, которое находится на питающих подстанциях на достаточной удаленности от жилых построек.

Монтаж защитного заземления

Особенностью установки электродов является отсутствие покрытия в виде диэлектрических антикоррозионных составов.

В этом случае допускается только нанесение лака на свариваемые участки.

Особые требования предъявляются также к проводнику, который протягивается от контура до электрической установки:

  • высокие показатели прочности;
  • гарантированная долговечность;
  • устойчивость к коррозийным изменениям.

В качестве проводников рекомендуется применять стальные ленты размерами 0,5х3,0 см или металлические стержни диаметром не менее 1,0 см. При незначительных нагрузках может также применяться традиционная катанка.

Рабочие и электрозащитные характеристики заземляющих устройств

Схема монтажа заземления

В соответствии с современными требованиями и стандартами, электрическая проводка внутри жилых зданий производится трёхжильными кабелями, в которых один из проводов является заземляющим. Защиту требуется подключать на участках от контура до корпуса эксплуатируемого электрического прибора.

Все электрические розетки и вилки приборов должны в обязательном порядке иметь специальные заземляющие контакты, подсоединяемые с корпусу.

Попадание фазы на прибор в условиях нарушения изолирующего слоя, сопровождается возникновением токовой утечки, в результате чего срабатывает УЗО или защитные автоматы.

Как действуют заземлители

Почему же ток уходит в землю по заземляющему контуру?

В качестве «подопытного» можно взять всё ту же стиральную машинку. Со временем любой провод может надломиться, потерять изоляцию или получить пробой на корпус из-за микротрещины. Рано или поздно ток начнёт попадать на металлическое основание прибора.

Если не трогать машинку, то человеку ничего не угрожает. Но стоит прикоснуться к корпусу, и, в случае отсутствия заземления, можно почувствовать всю мощь электричества на себе.

А всё дело в том, что несмотря на обувь и пол, человеческое тело имеет (хоть и малый) контакт с землёй. Следовательно, не имея заземляющего провода, ток будет проходить через человека и уходить в землю. А так как фазный провод имеет потенциал выше земельного, то тело становится отличным проводником с собственным сопротивлением. В итоге проходящий через нас ток вызывает те же физические свойства, что и в любом другом проводнике.

Бытовое заземление

Рабочие и электрозащитные характеристики заземляющих устройствЗаземление ванны в квартире

Большая часть несчастных случаев в бытовых условиях связана с касанием прибора, который имеет повреждение изоляции. Тело человека в данном случае является проводником тока. Электрические варочные плиты, стиральные и посудомоечные машины, радиаторы отопления, микроволновки, бойлеры, ПК, мойки для посуды – все это металлические конструкции, которые хорошо проводят ток и без заземления могут причинить вред здоровью.

Короткое замыкание – это соприкосновение фазного и нулевого провода в сети, что приводит к срабатыванию аварийной защиты и отключению прибора от питания. Чаще всего происходит не короткое замыкание, а утечка тока, который накапливается в корпусе бытового оборудования. Это может привести к поражению электричеством.

Для безопасности человека необходимо устанавливать розетки с заземляющими контактами. К розетке должен быть подведен трехжильный кабель. При двухжильной и трехжильной системе заземление оборудуется по-разному – от распределительной коробки или электрического щитка.

Чем они отличаются

Разницу между двумя этими видами сможет уловить только основательно изучивший их особенности человек. Для непрофессионала они с трудом различимы, поскольку чаще всего организуются с привлечением одних и тех же технических средств.

Отличия между рабочим заземлением и защитным заземлением проявляется не столько в технической части, сколько в том, для каких конкретных целей они организуются. В обоих случаях для обустройства ЗУ используются специальные приспособления (конструкции), способные отводить опасные токи на землю. И там и там потребуется присоединить корпуса приборов через толстую медную жилу к тому сооружению, которое выбрано для надежной защиты электрооборудования и людей.

Хорошо различимое отличие рабочего заземления от своего аналога состоит в следующем:

  1. функциональное заземление делается с целью защиты оборудования и приборов, подключенных к данной электрической сети, от выхода их из строя;
  2. для его реализации допускается использовать молниеотводы и распределенные системы выравнивания потенциалов, подключенные к местному заземляющему контуру;
  3. оно в меньшей мере, чем защитное, обеспечивает безопасность работающего на линии персонала и простых людей.

Хороший пример такой разницы – так называемые «переносные» или временные конструкции, применяемые исключительно для защиты работающих на отключенном оборудовании специалистов. К защите электроустановок они никакого отношения не имеют (последние отключены) и даже при случайной подаче в линию стороннего напряжения представляют угрозу лишь для человека. То есть это – чисто защитная мера.

Популярные статьи  Первый проект в eplan electric p8

Другим характерным отличием защитного заземления является обязательное присоединение к заземлителю все металлические части корпусов оборудования, то есть каркасы, рамы, стальные ограждения и тому подобное. Функцию самого заземлителя в этом случае могут выполнять как искусственно созданные конструкции, так и уже проложенные в земле стальные элементы коммуникаций (включая различные виды металлических труб и кабельных экранов).

К частям оборудования, подлежащим обязательному рабочему занулению и заземлению относятся:

  • Приводы всех без исключения электрических аппаратов.
  • Корпуса работающих на объекте электрических машин, а также понижающих трансформаторов, используемых для питания переносных светильников.
  • Обмотки измерительных преобразователей, относящихся к разряду вторичных.
  • Стальные остовы и корпуса передвижных (переносных) электрических приемников.
  • Все открытые части работающего в данный момент оборудования.

Во всех этих случаях при невозможности организации заземления для снижения опасности поражения людей согласно ПУЭ используют электроприемники, рассчитанные на напряжение не более, чем 42 Вольта.

Для чего делают несколько заземлителей

Электроустановку нельзя оснащать только одним заземлителем, поскольку почва является нелинейным проводником. Сопротивление земли находится в сильной зависимости от напряжения и площади контакта с воткнутыми штырями рабочего заземления. У одного заземлителя площадь контакта с почвой будет недостаточной, чтобы обеспечить бесперебойную работу электроустановки.

ли установить 2 заземлителя на расстоянии в несколько метров друг от друга, то появляется достаточная площадь контакта с землёй. Однако следует помнить, что разносить слишком далеко металлические части заземления нельзя, поскольку связь между ними прервётся. В итоге останется только два отдельно установленных в почву заземлителя, никак не связанных друг с другом. Оптимальное расстояние между двумя контурами заземления составляет 1-2 метра.

Принцип действия ЗУ

Ключевой принцип работы заземления заключен в том, чтобы снижать потенциал напряжения точки, которая соприкасается с токопроводящими частями, до того момента, пока это не станет безопасно для людей. Когда опасное напряжение попадает на поверхность оборудования, потенциал заземлителя, который находится ближе всего к нулю, должен быть перенесен в эту самую точку, что создает безопасные и комфортные условия для работы. По истечении времени автоматическое устройство, защищающее от утечек электричества, срабатывает. Линия питающего напряжения деактивируется, устраняя аварийную ситуацию.

Процесс изготовления заземляющих устройств требует соблюдения некоторых особых условий, которые обеспечат надежность и контакт частиц почвы с металлическими поверхностями. Повысить электропроводность можно, погрузив в грунт металлическую конструкцию заземления, а вокруг нее создать зону максимальной удельной проводимости. Добиться повышения этой проводимости можно непосредственным химическим воздействием на землю, например с помощью соли.

Все вышеперечисленные методы способны обеспечить надежное движение электричества в грунт по заземленному основанию защитных конструкций. Помимо того что обеспечивается преднамеренное слияние корпуса электрического оборудования с заземленным механизмом, представленный выше метод может быть использован в критических ситуациях замыкания фазы на почву.

Причины удара током

Человека может ударить электрическим током в самых обычных повседневных ситуациях:

  1. Во время работы стиральной машинки иногда можно почувствовать лёгкое пощипывание. Иногда удары могут быть значительно сильнее. Это и есть воздействие электричества на человека.
  2. Находясь в ванной и дотронувшись до металлических частей крана, можно ощутить слабое пощипывание и даже сильные мурашки внутри пальцев.

В обоих случаях незаземлённые предметы могут пропускать через себя ток, то есть заряженные частицы, которые, в зависимости от силы и напряжения, могут проявляться в виде покалывания или сильных ударов, сопровождающихся мышечными судорогами.

Вам это будет интересно Расчет сопротивления параллельного соединения резисторов

Понятно, что это крайне опасно — в крайних случаях от удара током возможны паралич и остановка сердца. Однако избежать подобных инцидентов можно достаточно просто — заземлив ванную или машинку. В таком случае ток, попавший на корпус, будет уходить по заземляющему проводнику в землю.

Защитное заземление

Дополнительная информация: Функцию заземлителя в этом случае могут выполнять и естественные ЗУ, под которыми понимаются уже проложенные в земле элементы строительных конструкций и коммуникаций.

Схема сети с заземленной нейтралью и защитным заземлением потребителя электроэнергии.

С помощью искусственных и естественных заземляющих конструкций удается предотвратить поражение человека током в ситуациях, когда корпус оборудования или бытового прибора случайно оказывается под напряжением. В этом случае срабатывает принцип шунтирования аварийной цепи более низким сопротивлением, по которому опасный ток «уходит» в землю.

Согласно этому рисунку через тело прикоснувшегося к корпусу человека протекает лишь малая доля общего тока, а большая его часть «стекает» в грунт через параллельную цепь.

Особенности конструкции

Рабочее заземление — это установленные в грунте металлические прутья. Они играют роль проводников электротока и способны отводить электричество вглубь на несколько метров. Такие железные штыри являются соединительными элементами между шиной заземления и клеммами электрического оборудования. В результате образуется металлическая связь.

Такая связь имеется в каждом жилом здании. С ее помощью соединяются верхушки заземлителей. Она заводится к вводному щитку и затем разводится по всем квартирам. Роль заземляющего проводника в этой конструкции играет шина или провод, площадь сечения которого — минимум 4 кв. мм.

Технические параметры устройств заземления в различных видах электрических установок

От 1000 Вольт при больших токах замыкания

В этом случае для наибольшего сопротивления заземляющих устройств требуется менее 0,5 Ом, однако этим не обеспечивается достаточное напряжение касания и шага токозамыкания 1-2 кА. Поэтому дополнительно выполняются следующие действия:

  • должно быть быстрое отключение на случай замыкания в землю;
  • выравниваются потенциалы по периметру территории местонахождения установки и в ее пределах. Для этого по всей площади от 50 см глубиной закладывают сетку, состоящую из проводников выравнивания для равномерного растекания тока. Продольные части укладываются параллельно осей электрооборудования на дистанции 80 — 100 см от его основания либо фундамента. Затем укладывают поперечные детали и шаг соединения до 6 м. Крайние части сетки, через которые уходит большое количество тока, укладывают глубже на 30-50 см.
  • Такое же выравнивание осуществляют рядом с входами на территорию электрической установки укладкой дополнительно нескольких полос с их постепенным заглублением — расстояние от заземлителя 100 и 200 см соответственно, а глубина закладки 100 и 150 см.
  • Дистанция от периметра контура до ограждения должно превышать 3 м, тогда ограждение можно не заземлять. Подходы, входы и въезды есть смысл делать в виде асфальтовых или гравийных покрытий, из-за их малой проводимости.
  • Чтобы избежать выноса за границы местонахождения потенциала, разрешается присоединять приемники вне территории установки к трансформаторам смонтированным в нее можно лишь при условии изоляции их нейтрали.
Популярные статьи  Емкость сферического конденсатора

Больше 1000 Вольт при небольших токах замыкания

Когда проводится значение R для таких установок, требуется менее 10 Ом. Рассчитать его можно с помощью формулы:

В качестве расчетного используется:

  • показатель тока сработки релейной защиты обязательно гарантирующей обесточивание замыкания на землю;
  • емкость предохранителей.

Необходимо превышение в 1,5 и 3 раза минимального эксплуатационного тока замыкания соответственно над уровнем срабатывания реле или номинальным током предохранителей.

До 1000 Вольт — нейтральный проводник заглушен в землю

Уровень сопротивления заземляющих устройств менее 4 Ом. Когда общая мощность источников и преобразователей напряжения не доходит больше 100 кВА, тогда достаточно уровеня менее 10 Ом.

Заземляемые детали делаются надежно связанными с проводниками заземления или нуля источника электричества.

На воздушных линиях этот контакт делается специально прокладываемым параллельно фазам проводом. В этом случае необходимо сделать повтор заземления нуля с интервалом 250 м, и обязательно в конечной точке линии. Для каждого повтора R меньше 10 Ом.

Если мощность всех источников и трансформаторов в сумме меньше 100 кВА, и для этой сети разрешено R главного ЗУ 10 Ом, то для повторных этот показатель необходим менее 30 Ом в количестве больше двух.

До 1000 Вольт — нейтраль в изоляции

Как в предыдущем пункте, требуется получить уровень R заземляющих устройств менее 4 Ом. Когда же сумма мощности генераторов и преобразователей до 100 кВА, показатель нужен меньше 10 Ом.

Наибольшее значение при касании может быть до 40 В. Из-за этого электробезопасность частей, которые могут оказаться под напряжением в таких сетях значительно выше.

Какой вариант предпочесть для частного дома

Как сделать ноль в частном доме

Главное – учитывать и помнить, чем один вид защиты отличается от другого.

Заземление предполагает использование отдельного контура.

Он надёжно соединяется с проводником, при помощи дополнительного проводника.

А вот основа зануления – наличие ноля и фазы, двух разновидностей проводников.

Это одно из важных отличий от такого явления, как защитное и рабочее заземление в электроустановках:

  • Нулевой провод будет присутствовать только оди при использовании стандартного однофазного 220-вольтного подключения, источником которого выступают столбы или трансформаторы.
  • Наличие связи с землёй тоже становится важным признаком.
  • Ноль играет роль нейтрали, когда речь идёт о трёхфазном питании.
  • Трансформаторные будки со столбами становятся местами, где и создаётся выход к земле.

Есть отличия и в вопросе по обеспечению безопасности:

  • При заземлении ток просто уходит в землю.
  • При занулении складываются разные обстоятельства, зависящие от обстановки, которая складывается в том или ином случае.
  • Короткое замыкание – главный результат, когда появляется пробой фазы. Так происходит в случае зануления. Срабатывает средство защитного отключения. Предохранители с большой вероятностью выходят из строя.
  • Для владельцев при таких обстоятельствах опасности нет никакой. Но до тех пор, пока соединение между землёй и нолём остаётся надёжной и стабильной.
  • Зануление – вариант с большей надёжностью, когда речь идёт о защите для приборов. Но заземлению нет альтернативы, когда речь идёт о снижении угрозы появления пожара и безопасности для людей. Нельзя заменять одно понятие на другое. Более того, запрещается объединять данные два способа на одном объекте.
  • Зануление подходит для жителей многоквартирных домов из-за того, что им сложно монтировать классический вариант заземления. На производстве актуальность этого метода так же не уменьшается со временем. Главное – обеспечить грамотную систему контроля.

Как работает защитное (функциональное) заземление

Рабочие и электрозащитные характеристики заземляющих устройств

Принцип действия функционального заземления заключается в снижении напряжения между корпусом, который в результате непредвиденной аварии оказался под током, и землёй до безопасной для человека величины.

Если корпус электроустановки, оказавшийся под током, не оснащён функциональным заземлением, то прикосновение человека к нему равносильно контакта с фазным проводом.

Если учесть, что сопротивление обуви человека, который дотронулся до электроустановки, и пола, на котором он стоит, ничтожно мала относительно земли, то ток может достигнуть опасной величины.

При правильной работы функционального заземления ток, проходящий через человека, будет безопасным. Напряжение во время прикосновения также будет незначительным. Основная часть электроэнергии будет уходить через заземляющий проводник в землю.

Конструкция заземления

Рабочее заземление представляет собой вбитые в землю железные штыри, играющие роль проводников, на глубину около 2-3 метров.

Такие металлические прутья соединяют заземлительные клеммы электрооборудования с шиной заземления, тем самым образуя металлосвязь.

Металлосвязь есть в каждом жилом доме. Это сварная железная конструкция, которая соединяет друг с другом верхние концы заземлителей. Её заводят к вводному щитку дома для дальнейшей разводки по квартирам.

В качестве заземляющего проводника используют шину или провод с сечением не менее 4 кв. мм, окрашенные в жёлтые и зелёные полосы. Кабель в основном используют для переноса функционального заземления от шины к шине.

Популярные статьи  Схема параллельного подключения лампочек в цепи

В целях безопасности проводится периодическая проверка электронного сопротивления металлической связи заземления. Оно измеряется от клеммы заземления электроустановки до наиболее удалённого от неё наземного контура заземления. Показатель сопротивления в любой части рабочего заземления не должен превышать 0,1 Ом.

Защита электроприборов

Для обеспечения необходимой защиты от поражения электрическим током применяются следующие защитные мероприятия:

  • установка защитных ограждений;
  • надежная изоляция всех токоведущих элементов;
  • защитные оболочки;
  • ограничение зоны досягаемости;
  • по возможности, использование малого напряжения.

На случай пробоев и изоляции и утечки напряжения на корпус электрооборудования применяются такие методы защиты, как заземление, выравнивание потенциалов, дополнительная изоляция токоведущих частей оборудования. В некоторых случаях требуется установка изолирующих (непроводящих электричество) помещений.

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

Применение естественных элементов заземления возможно только в том случае, если исключается возможность нанесения им какого-либо ущерба, вследствие протекания по ним электрического тока.

Молниезащита или особенности монтажа заземления

В отличие от искусственного электричества заземление при молниезащите имеет совершенно другие особенности. Однако, можно выделить и одно общее сходство среди всех , и это—использованные материалы и детали.

Рабочие и электрозащитные характеристики заземляющих устройств

Устройство контура заземления

Конструкция защитного заземления может состоять из разного вида металлических деталей, однако, к ним есть отдельное требование такое же важное, как и нормативы относительно правил установки. Например, очень важно, чтобы элементы заземления были использованы нужного размера, как указывается в нормах и ПУЭ, прутья должны иметь гладкую структуру с диаметром не менее 5 мм. Сам металл и основа сооружения должны быть устойчивыми к воздействиям окружающей среды, то есть лучше, если электродами будут стальные элементы ведь от этого зависит долговечность защитного заземления

Известно, что сталь практически не поддается коррозии и отлично проводит электрический ток к грунту. При установке контура, следует использовать метод кольцевого, фундаментального или глубинного монтажа

Сам металл и основа сооружения должны быть устойчивыми к воздействиям окружающей среды, то есть лучше, если электродами будут стальные элементы ведь от этого зависит долговечность защитного заземления. Известно, что сталь практически не поддается коррозии и отлично проводит электрический ток к грунту. При установке контура, следует использовать метод кольцевого, фундаментального или глубинного монтажа.

Кольцевой способ представляет собой крепление металла в виде замкнутого кольца, которое обустраивается вокруг всего здания, подвергающегося заземлению.
Фундаментальный тип используется еще в начале строительства, поэтому планировку подобного заземления продумывают заранее

Важно чтобы в дальнейшем из постройки выступали элементы, предназначенные для крепления к ним токоотводящих металлических проводников.
Глубинный метод не предусматривает строгих параметров при установке, однако приходиться руководствоваться типом почвы и ее структурой, отсюда и высчитывать оптимальную глубину залегания электродов. Доступность и простота монтажа—это большой плюс подобного способа.

Рабочие и электрозащитные характеристики заземляющих устройств

Линейные размеры при монтаже системы заземления

В нашей статье мы подробно разобрали для каких целей применяется защитное заземление и что из себя представляет назначение защитного заземления, следовательно, в заключение нужно выделить, что без подобного устройства в современных условиях нельзя обойтись.

Дополнительные функции заземления

Заземляющие устройства очень часто используются в качестве грозоотводов, защищая строения от ударов молнии. В случае если неподалеку расположена еще одна электрическая установка с мощностью не более 1 кВт, то заземляющую систему можно использовать общую. Такое решение помогает значительно снизить материальные траты на строительство других заземлений.

В такой ситуации нормальным будет сопротивление растекания тока с наименьшим значением. Вычислить его можно, используя значения минимального сопротивления для каждой электроустановки, которые помещены в один заземлитель. Брать при этом нужно минимальное значение.

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

Запрещено

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

Соединение с естественным заземлителем должно быть не менее чем в двух разных местах.

Контурные

При контурном заземлении обеспечивается выравнивание потенциалов в защищаемой зоне и уменьшается напряжение шага.

Выносные: групповые и одиночные

Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта. Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.

Широкое распространение в последнее время получили глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами, которые по долговечности и затратам на изготовление заземлителя существенно превосходят традиционные методы.

Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты

Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему

Подробную информацию о различных схемах зазелителей, способах расчета и консультации можно получить на сайте www.zandz.ru

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: