Немного теории
Чтобы действовать максимально эффективно, необходимо знать некоторую терминологию. Так, глухозаземленная нейтраль — общая точка обмоток для электрического оборудования, которая присоединяется к заземлителю напрямую или с использованием малого сопротивления.
Важно знать следующую информацию:
- Основных схем для подключения нейтрали оборудования насчитывается пять. Здесь электрические приборы подключают в звезду (начала обмотки присоединяют к фазным проводам).
- В областях соединения обмоток потенциал будет равен нулю при идеальных условиях, как и у почвы. Из-за этого заземление нейтрального кабеля необходимо производить с использованием шины.
- Нулевой провод — тот, что подключен к нейтрали. Как правило, его принято обозначать буквой N.
- Нулевой защитный проводник заземления обозначается символом РЕ. Его подсоединяют к земле и непосредственно к оборудованию, благодаря чему оказывается возможным получение нулевого потенциала.
Существует три основных типа подключения:
- TN-S. К нейтрали соединяют нулевой рабочий проводник и кабель защитного заземления, которые не соединяются до конечного потребителя.
- TN-C. Заземляющий проводник и нейтраль соединяются в одной области, образовав сплошной проводник. Такой тип обозначают символом REN.
- TN-C-S. Совмещает в себе два предыдущих. Для подключения к нейтрали используется один проводник, который впоследствии разделяется на два — зануления и заземления.
В сетях выше тысячи, требующих специальных знаний, применяется тип IT с применением изолированной нейтрали.
Требования к заземлителям
Главные требования к проводам-заземлителям зависят от места для их подключения. Так, проводы могут быть использованы как для непередвижных, так и передвижных электрических конструкций и приборов.
Следует обратить внимание, что основные требования к продукции, предназначенной для подключения этих типов установок, серьезно различаются. Перед непосредственным проведением работ их необходимо тщательно изучить и произвести все требуемые измерения.
В противном случае техника может выйти из строя, а сами механизмы будут представлять потенциальную опасность для жизни человека.
Требования к переносным заземлениям
Переносные заземления должны соответствовать совсем другим требованиям, поскольку применяются к передвижным механизмам для обеспечения безопасных условий эксплуатации и работы.
Основные правила их использования выглядят следующим образом:
- Данный тип проводников не оснащается изоляцией. Это необходимо, чтобы можно было легко обнаружить возможные механические повреждения или убедиться в их полной целостности. К устройствам контур заземления прикрепляется при помощи струбцины. Ее присоединение к заземлителю производится с использованием сварки.
- Материал для проводника — медь. Такая продукция должна быть многожильной, а ее отдельные проводки — содержать не более пяти процентов брака.
- Сечение данных заземлений должно быть не менее 16 квадратных мм, если применяется для механизмов с напряжением меньше 1000 В, и не менее 25 квадратных миллиметров, если больше.
Перед наложением заземления необходимо провести зачистку металлической поверхности. Можно достигнуть максимально доступного качества. Проверить его обычными способами достаточно сложно, поэтому чаще всего выполняют только экспериментальным путем.
Зачем нужно заземление
Бойлеры также заземляют через розетки, а еще отдельным проводом делают заземление на корпус — на случай, если бак потечет. В большинство бойлеров встроено устройство защитного отключения — УЗО, которое отключит нагреватель при утечке тока. Заземление в этом случае отведет остатки напряжения.
В бане заземление особенно необходимо, так как вода — хороший проводник тока. Иногда при монтаже проводки в бане хозяева применяют не специальный, а обычный электрический кабель, его изоляция плавится от высоких температур. Оголившийся кабель может передать напряжение на разлившуюся воду или, например, через воду на металлическую печь.
Схемы заземления
Системы заземления различаются по типам и способам подключения нулевого проводника.
Если от опоры на улице в дом идут два провода, то один из них — это L, фаза, а второй — PEN, защитный и рабочий ноль. Фазный провод обычно белого цвета, нулевой — синего. В трехфазной сети будет четыре провода: три фазы и PEN-проводник.
Если проводов от опоры к дому три в однофазной или пять в трехфазной сети, то защитных проводников два: N — функциональный, или рабочий, ноль (провод синего цвета) и PE — защитный ноль, провод желто-зеленого цвета.
Система TN-C. Рабочий ноль N и PE-проводник в этой системе совмещены в один провод. Рабочий ноль N подключен к контуру заземления рядом с трансформаторной подстанцией.
При TN-C в банях и влажных помещениях дома электроприборы нужно заземлять отдельно. То есть, например, ставить розетку с заземляющим контактом для стиральной машины и от этой розетки прокладывать отдельный провод на вкопанный в грунт контур заземления.
❗️ Схему TN-C считают небезопасной и почти не используют.
Система TN-C-S. На пути от трансформаторной подстанции до ввода в здание нулевой рабочий N и защитный проводник PE совмещены. На вводе в здание PEN разделяется на отдельный нулевой N и защитный проводник PE. В щитке шина заземления и нулевая шина объединяются перемычкой.
Главный недостаток системы в том, что она не защищена от обрыва или отгорания нуля на пути от подстанции к вводу в дом. Это особенно опасно на старых сетях, когда по столбам идет не один СИП-кабель, где все жилы перекручены, а несколько отдельных проводов.
Система TN-S. Это модификация системы TN-C-S. В ней рабочий N и защитный PE ноль разделили еще на подстанции. В трехфазной сети на всем участке линии пять проводов, к дому подходит тоже пять: три фазы, ноль и земля.
Система TT. Это, возможно, самая популярная система для заземления частных домов. В дом при трехфазном вводе приходит четыре провода: три фазы и рабочий ноль. В самом доме устраивают независимую от подстанции систему заземления: в грунт забивают штыри, провод от них выводят на шину заземления в щитке. С ней соединяют корпуса приборов. Таким образом, при применении системы ТТ заземление дома и подстанции никак не соединено.
При организации схемы ТТ обязательно используют устройства защитного отключения — УЗО. Ставят вводное УЗО с уставкой — пороговым значением силы тока, при котором УЗО срабатывает, — 100—300 мА. Это так называемое противопожарное УЗО, которое защищает от утечки тока. На линии электроприборов ставят УЗО на 10—30 мА. УЗО обязательно совмещают с автоматическими выключателями, которые защищают линию от короткого замыкания и перегрева.
Устройство контура заземления
При коротком замыкании или утечке тока напряжение уходит с электроприбора в контур заземления. Контур — это, как правило, металлический треугольник, который закапывают в грунт рядом с домом. Контур заземления нужно делать только при системе TT.
Элементы контура заземления
Вот из чего состоит система заземления частного дома:
- Вертикальные .
- Металлические полосы или горизонтальные заземлители, которые соединяют .
- Заземляющий проводник — линия от контура заземления до электрощитка.
Контур заземления нельзя делать из подручных конструкций, например проходящих в земле металлических водопроводных труб. Это небезопасно, а еще такие трубы быстрее ржавеют и разрушаются.
Заземляющий электрод. В качестве электродов обычно берут металлический прут диаметром не менее 18 мм или металлические уголки 50 × 50 мм. Уголки заостряют на концах, чтобы их удобнее было забивать в грунт. Типовая длина прута или уголков — три метра. Этого достаточно для большинства грунтов.
Наилучшие показатели сопротивления у электродов из меди. Электроды из обычной арматуры, наоборот, неэффективны в контуре заземления. Для обвязки электродов используют стальные полосы.
Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле
МатериалПрофиль сеченияДиаметр, ммПлощадь поперечного сечения, ммТолщина стенки, ммЧерная стальКруглый для вертикальных заземлителей16——Круглый для горизонтальных заземлителей10——Прямоугольный—1004Угловой—1004Трубный32—3,5Оцинкованная стальКруглый для вертикальных заземлителей12——Круглый для горизонтальных заземлителей10——Прямоугольный—753Трубный25—2МедьКруглый12——Прямоугольный—502Трубный20—2Канат многопроволочный1,8 (диаметр каждой проволоки)35—
Чтобы предотвратить образование ржавчины на стальных полосах, используют антикоррозионные составы. Сварные соединения контура обрабатывают битумной мастикой или смолой.
Виды контуров заземления
Геометрия контура заземления зависит в основном от удобства монтажа. Это может быть треугольник, квадрат, любая другая геометрическая фигура или забитые в линию стержни.
Треугольник. Это самый распространенный вариант контура заземления. В землю забиваются три стержня. В идеале расстояние между ними должно быть не меньше трех метров, но в зависимости от места на участке делают и меньше. Должен получиться равносторонний треугольник.
Линейный контур. Контур заземления в виде линии применяют там, где нет места для треугольника. Линейный контур удобно закопать вдоль забора или стены дома. Количество электродов может быть любым: чем больше, тем лучше показатели сопротивления контура.
Расчет заземления
Чтобы контур заземления правильно работал, перед его монтажом нужно сделать расчет. Неверно рассчитанный контур будет плохо отводить ток или вообще не будет выполнять свою функцию — получится, что все элементы заземления сделаны, но ничего не работает.
Сопротивление грунта. Чем ниже сопротивление грунта, тем лучше заземлитель будет отводить ток. Например, в торфянике сопротивление минимально: напряжение уйдет в землю, даже если контур не сильно заглублен или не выдержаны рекомендуемые расстояния между электродами.
Гравий или шлак обладают большим сопротивлением: забитый в них контур может вовсе не работать.
Сопротивления грунтов
Тип грунтаПримерное сопротивление, Ом·мПГС, влажный песокСмесь глины и пескаЧерноземГлинаСадовая земляСуглинок с золой и пепломТорф
Если грунт «жесткий», применяют ряд мер, чтобы заземлитель работал:
- Разбавляют почву. Контур заземления закапывают не грунтом, а смесью золы и пепла. Иногда рекомендуют использовать раствор поваренной соли, но так делать не стоит: соль провоцирует коррозию.
- Забивают штыри электродов поглубже, чтобы достичь почвы другого состава. Например, берут 6 электродов по 1,5 метра, которые друг за другом забивают в одну точку. По мере продвижения вглубь их приваривают или соединяют муфтами, если электроды сделаны на заводе.
Размеры и расстояния для заземляющих электродов. Чтобы рассчитать расстояние между стержнями электродов, берут длину стержня и умножают на коэффициент 2,2. Например, при длине стержня в три метра расстояние между ними должно быть: 2,2 × 3 = 6,6 м. На практике такие расстояние не всегда удается выдержать из-за нехватки места на участке. Электроды, забитые на меньшее расстояние, также будут работать. Но ухудшится эффективность контура заземления, уменьшится сопротивление растеканию.
Снизить сопротивление контура можно установкой дополнительных электродов. Однако монтировать их вблизи от существующих бесполезно. Ток будет стекать с двух электродов на один и тот же участок. Поэтому заземлители нужно разносить: например, изменить геометрию контура и сделать вместо треугольника квадрат или линию с пятью электродами.
Правила и требования к контуру заземления
Глубина забивания штырей. Штыри-заземлители должны уходить в грунт ниже глубины промерзания как минимум на 60—100 см.
Например, в Архангельске грунт промерзает зимой на 1,8 м. Штыри нужно забивать минимум на 2,8 м. Глубина также зависит от типа грунта: чем его сопротивление хуже, тем глубже должны быть штыри.
Если молниезащиту и внутреннее заземление дома объединяют, в грунте делают один контур, а не два. По сути, это две отдельные системы. Молниеотвод работает как заземлитель для внешнего сверхмощного напряжения — удара молнии. Молниеотвод собирают из толстых прутков, которые не сгорят, если по ним пропускать ток в несколько тысяч ампер. Заземление в доме работает только с бытовым напряжением, для него используют провод того же сечения, что идет в розетки.
На вводе в щиток ставят устройство защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП. Оно гарантирует, что импульс молнии от молниеотвода через объединенный контур не пройдет в дом.
Хорошие УЗИП для стандартного в частном доме трехфазного ввода стоят не менее 9000 Р.
УЗИП часто ставят и при раздельных контурах заземлений. В том числе если нет молниеотвода. Так делают, чтобы спасти проводку, в случае если молния попадет в уличные провода или в землю рядом с домом.
При объединении обе системы заземления включают в систему уравнивания потенциалов — СУП. В такой системе все металлические части конструкций дома и все металлические коммуникации подводят проводами к главной шине заземления. То есть тянут отдельный провод заземления, например, от ванной. Еще один провод — от газовой трубы, еще один — от металлического короба вентиляции и так далее.
Если СУП нет, при ударе молнии возникнет разница потенциалов и пробой между элементами молниезащиты и металлическими конструкциями. Например, молния ударит в трос-молниеприемник на крыше, а на чердаке — кабель освещения под напряжением. Если нет СУП, из-за разницы потенциалов между тросом и кабелем начнет искрить, несмотря на то, что их разделяет крыша. Может начаться пожар.
Как сделать монтаж контура заземления
Выбор места. Контур заземления делают недалеко от дома: как правило, не дальше двух метров. Это позволит сэкономить на длине проводника, соединяющего контур со щитком. Лучше выбирать влажное место: рядом с прудом, в низине или у огорода. Влага даст лучший контакт штырей с грунтом. Если дом стоит на сваях или ленточном фундаменте, допускается делать контур прямо под домом.
Еще смотрят на тип грунта. Бывает, при строительстве делали выборку, привезли много песка и около дома песчаная почва. А чуть дальше — глина или чернозем. В таком случае контур делают на большем расстоянии от дома в более подходящей почве.
Земляные работы. Последовательность земляных работ:
- Выкопать траншею в виде треугольника, линии или другой конфигурации. Это делают или обычной лопатой.
- Подготовить штыри. Нижний край штырей заострить — спилить угол болгаркой. Если предстоит забивать кувалдой, приварить платформу к верхней точке штыря. По ней будет удобно бить.
- Забить заземлители до необходимой глубины. Это удобнее и быстрее, чем копать лопатой или использовать мощный перфоратор со специальной насадкой. Штыри должны торчать из земли не менее чем на 20 см, чтобы потом можно было приварить металлические полосы.
Нельзя готовить «колодцы» для заземлителей при помощи мотобура или других инструментов. Штыри должны заходить в грунт плотно и без зазоров, только так контур будет нормально работать.
Монтаж конструкции. Последовательность действий при монтаже:
- Обварить заземлители металлической полосой, еще одну полосу подвести к вводу в дом. В каком месте она будет присоединена к контуру, не имеет значения: обычно полосу приваривают в ближайшей к дому точке. Сварные швы должны быть аккуратными.
- Обработать сварные швы антикоррозионным составом, грунтовкой, битумной мастикой или смолой.
- Засыпать траншею грунтом или смесью суглинка, золы и пепла.
Ввод в дом. Полосу от контура нужно вывести на цоколь здания и закрепить на ней болт 10 мм. С его помощью соединить полосу с заземляющим проводником — кабелем желто-зеленого цвета. Кабель должен быть проложен в щиток к главной шине заземления.
Проверять сопротивление контура заземления лучше летом или зимой, когда грунт имеет наибольшее сопротивление.
Проверка контура в идеале проводится электролабораторией. Эта услуга стоит от 3000 Р. Чем дальше дом от офиса электротехнической компании, тем будет дороже. Электролаборатории работают в основном на предприятиях, и может случиться, что фирма откажется ехать на частный заказ или надолго отложит выезд. Измерение занимает не более 30 минут. Хозяину дома выдают протокол, где указано сопротивление контура заземления в омах.
Проверить контур заземления можно самостоятельно, если удастся достать советские измерители сопротивления МС-08 или М-416.
Работа приборов основана на пропускании тока через пробные электроды. Это металлические колышки, которые временно втыкаются в грунт на расстоянии 20—30 м от контура. Колышки-электроды вместе с контуром образуют треугольник. При подаче напряжения прибор определит сопротивление контура.
Что лучше — купить готовый комплект заземления или сделать самостоятельно
Можно купить готовый комплект заземления. Его преимущество — быстрота установки. В большинстве случаев ничего не нужно будет варить, все соединения делаются при помощи заводского крепежа.
Еще считается, что заводские электроды более надежны, меньше гниют в земле, так как покрыты спецсоставами в промышленных условиях, — заводы применяют гальваническое омеднение.
Стоимость готовых комплектов. Заводские модульные комплекты заземления для частного дома стоят от 7000 Р. Хороший комплект с шестиметровыми медными электродами обойдется примерно в 10 000 Р.
Если делать все самостоятельно, получится сэкономить.
Заземление своими руками
МатериалСтоимостьУголок стальной 50 × 50 × 5 мм, 6 м, 3 шт. 1782 Полоса металлическая, 40 × 4 см, 12 м936 Провод ПуГВ 10 К, 10 м710 Итого3428
Заземляющее устройство
Система заземления представляет собой совокупность заземляющего контура и проводников, позволяющих безопасно отвести ток в грунт. Существует два типа заземлителей — естественные и искусственные. Естественные заземлители представляют собой металлические конструкции, основное предназначение которых не связано с обеспечением электробезопасности. Согласно ПУЭ, к естественным заземлителям относятся:
- Каркасы сооружений (из железобетона или чистого металла), имеющие контакт с почвой.
- Водопроводные трубы, находящиеся под землей. Запрещено использовать для заземления нефте- и газопроводы, а также любые другие трубопроводы, предназначенные для транспортировки горючих веществ.
- Опоры ЛЭП.
- Нетоковедущие железнодорожные пути (только при условии наличия сварных соединений между рельсами).
Искусственный заземлитель — это конструкция, сооруженная специально для защиты от тока. В качестве искусственных заземляющих устройств используют:
- неокрашенные металлические пруты (минимальный диаметр — 10 миллиметров);
- стальной уголок (толщиной от 4 миллиметров);
- листы стали (толщина — от 4 миллиметров и сечение в разрезе — свыше 48 квадратных миллиметров).
Для сооружения искусственных заземлительных систем пруты закапывают или вбивают в почву. Длина электрода не должна быть меньше 2,5 метров. После установки проводников в землю, их сваривают между собой. Надземная часть заземлительного контура должна находиться на определенном расстоянии от земли (не менее 50 сантиметров).
Обратите внимание! Согласно требованиям Правил устройства электроустановок, контур должен иметь, по крайней мере, два соединения с проводниками.
По предназначению оборудование принято делить на две разновидности — защитную и рабочую. Защитные заземлительные устройства обеспечивают безопасность жильцов или персонала и предотвращают риск поражения тока из-за случайного касания корпуса электрической установки.
Защитное заземление обустраивается для:
- всего электрооборудования и машин, не установленных на глухозаземленных опорах;
- электрических шкафов, металлических коробов распредщитов;
- трубопроводов с силовыми кабелями;
- оплеток силовых кабелей.
Рабочие заземлительные устройства применяют в случаях, когда, несмотря на повреждение изоляционного слоя и последовавшего за этим пробоя на корпус, необходима бесперебойная работа оборудования. К примеру, рабочим заземлением оснащают нули трансформаторов и электрогенераторов. Также рабочим считается заземление молниеотводов.
Обратите внимание! По нормативам ПУЭ заземление электрических сетей с номиналом напряжения 42 вольта (при переменном токе) или 110 вольт (при постоянном токе) осуществляется в обязательном порядке.
Маркировка заземлительных систем
Заземлительные устройства отличаются схемой соединения и количеством проводников. Выделяют такие системы:
- TN-C;
- TN-C-S;
- TT;
- IT.
В названии заземления первая буква указывает на разновидность источника питания:
- T — нейтраль источника электропитания стыкуется с грунтом;
- I — токоведущие элементы не контактируют с землей.
Вторая буква информирует о способе заземления открытых токопроводящих элементов электрической установки:
- N — прямой контакт с местом заземления источника питания;
- T — непосредственная связь с грунтом.
Буквы после дефиса сообщают информацию о методе обустройства защитного проводника (PE) и нуля:
- C — задачи проводников выполняются одним проводником PEN;
- S — функции проводников выполняются несколькими проводящими устройствами.
Система заземления TN-C
Заземление электроустановок типа TN-C применяется в трехфазных четырехпроводных и однофазных двухпроводных электросетях. Чаще всего подобные заземлительные системы встречаются в сооружениях старой постройки. Преимущества TN-С состоят в простоте и доступности системы. Однако уровень безопасности системы оставляет желать лучшего. Поэтому в современных зданиях TN-C не используется.
Система заземления TN-C-S
Защитное заземление электроустановок TN-C-S чаще всего применяется при проведении реконструкций старых электросетей с объединенными рабочими и защитными проводниками на вводе. Таким образом, чтобы установить в здании систему TN-C-S, в нем должно существовать более старое заземление — TN-C-S. Усовершенствованная система также отличается простотой установки и эксплуатации, но при этом более надежна.
Система заземления TN-S
В TN-S рабочие и нулевые проводники располагаются по отдельности. При этом нуль (PE) объединяет все токоведущие элементы электрической установки. Во избежание повторного заземления обустраивают трансформаторную подстанцию с основным заземлением. Достоинствами TN-S считаются небольшая длина проводника от кабельного входа в установку до системы заземления, а также низкая вероятность электромагнитных помех.
Система заземления TT
Данный тип заземления характерен тем, что все токоведущие компоненты имеют непосредственный контакт с землей. При этом заземлители установки электрически не связаны с заземлителем нейтрали электроподстанции.
Система заземления IT
Характерная особенность заземления IT — изолированность нейтрали от грунта или ее заземления через элементы с высоким сопротивлением. В результате такого решения удается значительно уменьшить воздействие тока утечки на корпус. IT применяют в строениях, работающих в условиях жестких требований по электробезопасности.
Правила заземления электродвигателя
По установленным нормативам электрические двигатели подлежат обязательному заземлению. Данное требование не распространяется на ситуации, когда корпус электродвигателя смонтирован на металлической основе, имеющей контакт с грунтом через металлические элементы или заземляющий проводник. Во всех других ситуациях корпус двигателя соединяют проводником с заземлительным контуром.
Все электрические устройства должны иметь выделенные соединения с контуром заземления. Последовательное объединение двигателей с контуром не допускается, поскольку при нарушении любого из соединений вся цепь потеряет функциональность.
Чтобы правильно установить защитный заземлитель, понадобится дополнительный заземляющий элемент в силовом кабеле. Один конец проводника присоединяют к клеммной коробке электрического двигателя, а второй — к корпусу шкафа, где находится блок управления электроустановкой.
Обратите внимание! Прежде чем выполнять подключение, необходимо соединить с грунтом электрошкаф.
При пробое между проводником заземления и токопроводом возникает короткое замыкание, в результате чего размыкается защитное или коммутирующее устройство.
Сечение проводника для заземления должно соответствовать нормативам, указанным в ПУЭ (приведены в таблице ниже).
Заземление сварочных аппаратов
Кроме корпуса сварочного аппарата заземлению подлежит один из выводов вторичной обмотки оборудования (ко второму подключается держатель электродов). Заземляемый вывод вторичной обмотки обозначают графически и оснащают стационарным выведенным фиксатором (для надежной стыковки с заземлителем).
Уровень переходного сопротивления заземлительного контура не должен быть выше 10 Ом. Если нужно поднять электропроводимость контура, контактную площадь делают больше стандартной.
Как и в случае с другими электроустановками, последовательное объединение сварочного оборудования не разрешается. Каждый аппарат должен иметь выделенное соединение с магистралью заземления здания.
Правила расчета
Заземление электроустановок должно осуществляться после предварительных расчетов. Планирование позволяет установить характеристики контура, в том числе его разновидность, геометрическую форму, площадь, размеры, количество электродов и дистанцию между ними. Все указанные данные, в совокупности с показателем токопроводимости земли, имеют непосредственное влияние на общее сопротивление системы.
Особое значение при проведении расчетов имеет удельное сопротивление грунта. Также при осуществлении расчетов учитывают сезонный фактор, делая на это соответствующие поправки.
Правила для переносных установок
В некоторых ситуациях допускается отказ от местного заземлителя для электрооборудования, оснащенного автономными источниками питания с нейтралью, не вступающей в контакт с грунтом. Обычно переносное заземление используется для защиты установок, не питающих другое оборудование. При этом источники питания должны иметь собственные заземлители, а все элементы установки — стыковаться с корпусом источника электропитания.
Работы по заземлению мобильных электрических установок выполняют в соответствии с требованиями к напряжению или сопротивлению. Показатель сопротивления не должен превышать 25 Ом. Устройства с автономными источниками электропитания и изолированными нейтралями всегда контролируются по уровню сопротивления изоляции. Кроме того, нужно обеспечить постоянный доступ для проведения проверок работоспособности изоляции.
Переносные заземлительные установки монтируются во время перерывов в работе электрооборудования. Установка защиты начинается только после отключения напряжения в электросети. Заземление устанавливается на все отключенные фазы. Причем установка осуществляется со всех сторон, откуда подается напряжение.
К монтажу переносных систем в электрических установках с напряжением свыше 1000 вольт допускаются исключительно специалисты, обладающими группой электробезопасности не меньше четвертой. Для установок с напряжением менее 1000 вольт необходима третья или выше группа электробезопасности.
Обратите внимание! Нельзя задействовать в качестве заземляющих устройств элементы, непредназначенные для этой цели. Также недопустимы скрутки.
Заземление электроустановок на предприятиях
На производстве нередко возникают ситуации, когда напряжение в корпусе вышедшего из строя оборудования отмечается не только между открытыми участками агрегата и грунтом, но и между корпусами разных устройств. Также напряжение фиксируют между корпусом оборудования и различными элементами сооружения, трубами и другими металлическими частями.
Для защиты оборудования используются обширные системы, включающие и связывающие между собой элементы установок, способные производить ток, а также металлические элементы технологических устройств и всего сооружения в целом. Задача проводимых мероприятий состоит в выравнивании потенциалов всех элементов цехов. В результате все заземляемые станки на предприятии входят в единую систему.
Защита необязательна для приборов с номинальным напряжением до 42 вольт переменного тока и до 100 вольт постоянного.
Технология заземления
Предпочтение при организации защиты отдается естественным заземлителям. Не допускается использование алюминия (кабельные оболочки, неизолированные провода), поскольку этот материал подвергается окислению в грунте, а окись — отличный изолятор.
Если нет естественных заземлительных элементов, изготавливают искусственные. Электроды (прутки, полосы, уголки или трубы) устанавливают по вертикали в грунт на глубину 2,5–3 метра. Причем верхний конец штыря должен быть выше уровня земли на 60–70 сантиметров. Установленные штыри соединяют между собой стальной полоской (толщина не меньше 4 миллиметров).
Электрод должен соответствовать определенным параметрам:
- диаметр трубы — 30–50 мм и толщина стенок — 3,5 мм;
- диаметр стержня — 10–123 мм;
- толщина угловой стали — от 4 мм.
Альтернатива вертикальному заземлению — горизонтальное. Однако такое решение требует больших ресурсов рабочего пространства. Горизонтальные полосы кладут на ребро в заранее выкопанную траншею (глубина ее составляет от 60 до 70 сантиметров).
Если систему устанавливают в агрессивной среде (кислые или щелочные почвы), в качестве конструкционного материала выбирают медь или оцинковку.
В помещениях проводку для заземления прокладывают в виде магистралей. Ее располагают таким образом, чтобы она была доступна для контроля, но при этом защищена от повреждений механического характера. Если в помещении происходит выделение едких газов, проводку прокладывают по стенам с использованием скоб.
Соединение проводников с корпусами и кожухами электрооборудования осуществляется сваркой или болтами. Все контакты зачищают и покрывают лаком.
Проверка заземляющих устройств
Чтобы поддерживать заземляющие устройства в надлежащем техническом состоянии, необходимы регулярные проверки оборудования. В перечень проверочных мероприятий входят следующие действия:
- Внешний осмотр наземной части оборудования.
- Тестирование наличия электроцепи между заземляющим устройствам и подзащитными компонентами.
- Замер сопротивления контура.
- Мониторинг пробивных трансформаторных предохранителей.
- Тестирование надежности соединений с естественными заземлительными устройствами.
- Замеры сопротивления петли фаза–ноль.
- Измерение удельного сопротивления земли для опор линий электропередачи, если напряжение превышает 1 кВт.
- Вскрытие почвы в отдельных местах для визуального контроля за элементами системы.
Проверка присутствия электроцепи между заземлением и защищаемым электрооборудованием осуществляется для подтверждения непрерывности и надежности системы. В ней недопустимы обрывы или некачественные контакты. В простых сетях (без больших разветвлений) сопротивление переходных контактов замеряют непосредственно между защитным и защищаемым элементом системы. Для сложных сетей используется другая тактика: вначале делается замер между заземлителем и отдельными частями магистрали, а уже затем — между участками и заземленными элементами.
Для измерений используют специальный аппарат — омметр (например, М-372). Также применяют измерительные мосты (типы приборов — УМВ, МMB, MBУ) или измерительное устройство типа МC-08. Непосредственно замеры сопротивления заземляющего контура выполняют измерителями М-416б ИСЗ-01, МС-08, М-1103.
Чтобы защитить электросети (до 1 кВт) с отведенной от земли нейтралью от перенапряжений, трансформаторы оснащают пробивными предохранителями. Надежность функционирования предохранителей зависит от правильности сборки и регулярного контроля за их техническим состоянием. В связи с этим проверка предохранителей проводится как при пусковых работах, так и при ремонте оборудования или перестановке данных устройств. Также предохранители проверяются при наличии предположения об их возможном срабатывании.
В случае повреждения участка и если показатель тока однофазного замыкания 1К соответствует следующему ниже условию, сеть отключается.
Чтобы определить ток однофазного замыкания, делают замер полного сопротивления электроцепи однофазного замыкания на корпус устройства или грунт. Самым простым способом измерения считается замер сопротивления петли ноль–фаза. Для этого используют вольтметр и амперметр. Все устройства, используемые для измерений, должны иметь технический паспорт. В документе указывается схема заземления, результаты последних замеров и проверок состояния системы, данные о действиях, осуществленных при проведении ремонтных работ и внесенных изменениях.
113
В электроустановках напряжением выше 1 кВ сечения
заземляющих проводников должны быть выбраны такими, чтобы при протекании по ним
наибольшего тока однофазного КЗ в электроустановках с эффективно заземленной
нейтралью или тока двухфазного КЗ в электроустановках с изолированной нейтралью
температура заземляющих проводников не превысила 400 °С (кратповременный
нагрев, соответствующий полному времени действия защиты и отключения
выключателя).
115
В электроустановках напряжением выше 1 кВ с
изолированной нейтралью проводимость заземляющих проводников сечением до 25 мм по меди или равноценное
ему из других материалов должна составлять не менее 1/3 проводимости фазных
проводников. Как правило, не требуется применение медных проводников сечением
более 25 мм,
алюминиевых — 35 мм,
стальных — 120 мм.
116
Для выполнения измерений сопротивления
заземляющего устройства в удобном месте должна быть предусмотрена возможность
отсоединения заземляющего проводника. В электроустановках напряжением до 1 кВ
таким местом, как правило, является главная заземляющая шина. Отсоединение
заземляющего проводника должно быть возможно только при помощи инструмента.
117
Заземляющий проводник, присоединяющий заземлитель
рабочего (функционального) заземления к главной заземляющей шине в
электроустановках напряжением до 1 кВ, должен иметь сечение не менее: медный —
10 мм,
алюминиевый — 16 мм,
стальной — 75 мм.
118
У мест ввода заземляющих проводников в здания
должен быть предусмотрен опознавательный знак.
119
Если здание имеет несколько обособленных вводов,
главная заземляющая шина должна быть выполнена для каждого вводного устройства. При наличии встроенных трансформаторных подстанций главная заземляющая шина
должна устанавливаться возле каждой из них. Эти шины должны соединяться
проводником уравнивания потенциалов, сечение которого должно быть не менее
половины сечения PE (PEN)-проводника той линии
среди отходящих от щитов низкого напряжения подстанций, которая имеет наибольшее
сечение. Для соединения нескольких главных заземляющих шин могут использоваться
сторонние проводящие части, если они соответствуют требованиям 1. 122 к
непрерывности и проводимости электрической цепи.
121
Нулевые защитные проводники цепей не допускается
использовать в качестве нулевых защитных проводников электрооборудования,
питающегося по другим цепям, а также использовать открытые проводящие части
электрооборудования в качестве нулевых защитных проводников для другого электрооборудования,
за исключением оболочек и опорных конструкций шинопроводов и комплектных
устройств заводского изготовления, обеспечивающих возможность подключения к ним
защитных проводников в нужном месте.
125
Использование специально предусмотренных защитных
проводников для иных целей не допускается.
126
Мой рассказ будет состоять из трёх частей.
В первой части я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования. Во второй части будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений. Третья часть 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.
В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.
