Содержание

Защитное заземление оборудования это

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:

визуальный осмотр открытых частей устройства;
обследование контактов между отдельными составляющими контура заземления;
измерение его активного сопротивления;
выборочное обследование размещённых в земле частей заземлителя со вскрытием грунта в этих местах.

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.

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.

Работа заземления при неисправностях электрооборудования

В работе электрооборудования иногда возникают неисправности. Из-за большой нагрузки или плохого контактного соединения может оплавляется изоляция, голый провод соприкасается с корпусом, тем самым приводя к возникновению на нем «фазы».

Такое повреждение опасно тем, что человек, случайно прикоснувшись к такому оборудованию, попадает под напряжение. В данной ситуации, в зависимости от схемы цепи, возможно несколько вариантов развития событий:

Корпус не заземлён, УЗО отсутствует

Корпус повреждённого оборудования находится под напряжением. Внешних проявлений электрический ток не имеет, что опасно прикосновением к прибору человека, не подозревающего о наличии напряжения. Из-за отсутствия защиты это приведет к электротравме или летальному исходу.

Такой вариант электроснабжения является наиболее опасным, так как и УЗО и заземлении отсутствуют.

Корпус заземлён, УЗО отсутствует

Стандартные электрические схемы защищаются автоматическими выключателями. В случае возникновения значительного тока утечки они отключаются, тем самым разрывая цепь и снимая напряжение. Есть в такой схеме и подводные камни. Величина тока утечки не всегда может быть достаточной, чтобы на нее среагировал автоматический выключатель. На это может ряд причин.

Как правило, пробой изоляции происходит через некоторое сопротивление, из-за этого ток утечки может составлять лишь несколько Ампер или десятые доли Ампера. Естественно, что автомат с номиналом 16 Ампер на это не среагирует. В таком случае защита не сработает, или сработает, но с большой выдержкой времени.

Корпус не заземлён, УЗО установлено

УЗО не может сработать без возникновения тока утечки, а при отсутствии заземления он протекать не будет. В этом случае корпус оборудования будет находиться под напряжением, до соприкосновения его с человеком.

Тогда ток через тело пройдёт, так как оно имеет естественное заземление (контакт ног с полом или землей). Только после этого УЗО почувствует утечку и сработает через 0,02 секунды. Напряжение снято — вы в безопасности.

Корпус заземлён, УЗО установлено

Данная схема является самой эффективной для защиты от поражения электрическим током, так как каждое из устройств подкрепляет работу другого. При замыкании оголённого провода на корпус оборудования, последний оказывается под напряжением.

За счёт наличия заземления создается схема: повреждённый провод-корпус-заземлитель, создавая ток утечки. На него мгновенно реагирует УЗО, так как порог его чувствительности составляет от 10мА до 30мА.

Похожие материалы на сайте:

Для чего необходимо заземлять приборы
Конструкция и устройство заземляющего контура
Зачем заземляют ванну в квартире

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.

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.

Защитное заземление

Благодаря электрическому соединению металлических конструкций оборудования промышленного и бытового назначения с землей повышается безопасность его эксплуатации. Этот способ защиты людей от поражения электротоком называется защитным заземлением. Даже если в цепи используются специальные автоматические устройства, скорость их работы не позволяет полностью обезопасить человека.

Принцип работы

Если фазный провод коснется металлической конструкции оборудования, то его корпус окажется под напряжением. Если этот вид защиты был организован правильно, то создается электроцепь с низким сопротивлением. В результате этот путь станет для тока более предпочтительным, прикосновение человека к корпусу окажется безопасным. Так кратко можно описать принцип действия защитного заземления.

Защита обеспечивается даже в ситуации, когда опасное напряжение на корпусе было образовано токами индукции, а не коротким замыканием.
Использование глухозаземленной нейтрали позволяет получить при коротком замыкании длительные импульсы с большой амплитудой, способствующие срабатыванию защитной автоматики.
Заземляющий проводник способен обеспечить надежную защиту оборудования при попадании в него молнии.

Схемы подсоединения

Для выбора оптимального варианта защиты следует разобраться в схемах организации заземления, а также их преимуществах и недостатках. Первый вид — глухозаземленная нейтраль (тип TN). Эта схема используется в бытовом и промышленном электрооборудовании, предназначенном для работы в сетях до 1 кВ. Для ее реализации нейтральный провод источника питания соединяется с заземлителем. Затем к общему проводнику подключаются корпус, экран и шасси.

Наибольшей популярностью пользуются три схемы, обозначающиеся соответствующей буквой:

C — проводник выполняет одновременно защитную и рабочую функцию. Схема предельно проста в реализации, но при разрыве электроцепи теряет свои защитные свойства.
S — применяется два отдельных нулевых провода. Стоимость схемы несколько выше, но ее надежность существенно увеличивается.
C-S — комбинация двух предыдущих систем. При ее использовании необходимо принять меры по предотвращению механического повреждения защитных проводников, иначе схема перестанет выполнять свою функцию.

Еще одна схема реализации этого вида защиты — схема IT. Она активно применяется в исследовательских центрах, так как позволяет дополнительно устранить паразитные электрические наводки. Для уменьшения показателя сопротивления приходится сокращать длину проводника. Решается эта задача с помощью создания по периметру объекта специального заземляющего контура.

Искусственные — изготавливаются специально для создания защитного заземления и не должны покрываться лакокрасочными материалами. Допускается использование в роли заземлителя электропроводящего бетона.
Естественные — электропроводящие части сетей и коммуникаций строений, находящиеся в контакте с землей.

Назначение и устройство защитного заземления существенно отличается от функционального, поэтому их нельзя совмещать. Подробно вопросы организации защиты оборудования и людей от воздействия электротока изложены в особом документе «Правила устройства электроустановок».

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.

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.

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.

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.

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.

Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN

К таким системам относятся:

Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.

TN включает в себя такие элементы, как:

заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
внешние проводящие части устройства;
проводник нейтрального типа;
совмещенные проводники.

Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.

Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.

Система TN-C

В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название – Terre-Neutre-Combine.

Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.

возрастает вероятность получения удара током;
возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
такая система защищает только от короткого замыкания.

Система TN-S

Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.

Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 – это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.

PN – нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
PE – глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.

легкость монтажа;
низкая стоимость покупки и содержания системы;
высокая степень электробезопасности;
не требуется создание контура;
возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.

Система TN-C-S

TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.

простое устройство защитного механизма от попадания молний;
наличие защиты от короткого замыкания.

слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
возможность появления фазного напряжения;
высокая стоимость монтажа и содержания;
напряжение не может быть отключено автоматикой;
отсутствует защита от тока на открытом воздухе.

Система TT

TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.

TT монтируется по схеме четырех проводников:

3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.

высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
защита от КЗ;
возможность использования на электроустановках высокого напряжения.

сложное устройство защиты от молний;
невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.

Что это такое?

Итак, что называется защитным заземлением. Традиционно процесс заземления представляет собой объединение любой точки электросети или оборудования, а также электрических установок с устройствами заземляющего типа. Данный вид устройств является совокупностью одного или сразу нескольких эффективных заземляющих элементов и специальных проводников, пригодных для заземления.

Защитные заземлители в виде одного элемента или совокупности проводящих частей, чаще всего прибывают в стандартном электрическом контакте с грунтом. К важным конструкционным особенностям заземлителя относится количество проводящих частей, их длина и тип размещения электродов, что рассчитывается в зависимости от предъявляемых к заземлителю требований и способностей земли выполнять защиту от электрического тока.

Заземление частного дома

Применяемые в настоящее время защитные заземлители бывают не только естественными, но и искусственного типа. Первый вариант является наиболее распространенным, и чаще всего бывает представлен:

водопроводными трубами, проложенными в грунтах;
конструкциями построек из металла, имеющих достаточное соединение с грунтом;
кабельными оболочками из металла, за исключением алюминиевых проводов;
обсадными трубами, установленными внутри артезианских скважин.

Категорически нельзя применять для заземления трубопроводные системы, заполненные газом или любой горючей жидкостью, а также трубы, применяемые на тепловых трассах.

Заземлитель естественного типа подсоединяется к сети заземления минимум в паре мест.

стальными трубами, диаметр которых составляет 30-50 мм при толщине стенок в 3,5 мм и длине 200-300 см;
стальными полосами, имеющими толщину в 0,4 см и более;
стальным уголком толщиной в 0,4 см и более;
стальными прутами, имеющими диаметр в 1 см и более, при длине около 10-11 м.

Следует отметить, что применение искусственных заземлителей в грунтах агрессивного типа, включая излишне кислые или щелочные почвы, сопровождается коррозийными изменениями металлов. Именно поэтому заземлители в таких почвах должны быть представлены медью, омедненными или оцинкованными элементами.

При выборе искусственного заземлителя нужно избегать использования алюминиевых кабельных оболочек и голых алюминиевых проводников, потому что под воздействием почвы происходит окисление.

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:

сначала обнаруженные следы ржавчины на металлических частях заземления тщательно очищаются посредством наждачной бумаги или химическим путём;
вслед за этим очищенные от ржавчины места обезжириваются растворителем подходящего типа;
после высыхания растворителя на поверхность металла наносится слой грунтовки ГФ-18;
и в заключении, когда грунтовка полностью просохнет – подготовленные поверхности окрашиваются защитной эмалью чёрного цвета.

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 измерителями заземления (тип М416).

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).

Принцип защитного заземления

Защитное заземление – это комплекс мер, которые направлены на защиту оборудования и людей, которые с ним работают. Используется для устранения электромагнитных помех, возникающих из-за работающего рядом устройства, а также для нейтрализации помех при коммутации в цепи питания.

Защита от попадания молнии

Схема защиты дома от молний

Воздушная среда – это участок с большим сопротивлением, но разряд имеет мощность, превосходящую данное сопротивление, поэтому пробивает его. По пути следования из верхних слоев атмосферы к земле молния выбирает участки с наименьшим сопротивлением – мокрые участки, стены, деревья и капли воды. Этим объясняется тот факт, что разряды часто попадают в дерево – оно имеет сопротивление меньше, чем воздух вокруг. При попадании в здание ток также проходит по участкам с наименьшим сопротивлением – это металлические трубы, электрические приборы или их металлические детали, влажные стены. Если устройство не имеет заземления, прикосновение к нему в момент прохождения заряда может быть смертельным.

При установке молниеотвода на крыше заряд попадает в него, а далее движется в землю и нейтрализуется

Важно, чтобы токи не распространялись внутрь объекта, поэтому материалы, которые используются для обустройства заземления, имеют низкое сопротивление. По правилам оно не должно превышать показатель в 4 Ом

Сам молниеотвод должен быть соединен с электродами в грунте.

Защита от импульсного перенапряжения

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Электронное оборудование чувствительно к скачкам напряжения или работающим в их радиусе мощным электрическим установкам. Повредить электронику может внезапно возникший разряд молнии вблизи.

В качестве примера: во время грозы может возникнуть избыточный заряд в медном кабеле, которыми соединены дома и по которым проходит ток. Заряд при увеличении его размера способен разрушить кабель. В этом случае на линии питания ставится УЗИП – устройство защиты от импульсного перенапряжения, чтобы избыток заряда стравливался в грунт.

Защита людей

Корпуса приборов, все металлические элементы способны проводить ток. Если коснуться незаземленного прибора, в котором накопилось статическое электричество, можно получить сильный удар. Это отразится прежде всего на сердечно-сосудистой и нервной системе. Снизить удар помогает резиновая обувь, прорезиненные перчатки, абсолютно сухое помещение, но люди редко ходят по квартире или офису в резиновых сапогах. Подключение третьего провода к корпусу приборов, а затем соединение его с электродами позволяет утилизировать в грунт лишний ток.

В старых частных и многоквартирных домах заземляющие мероприятия не проводились, поэтому все электрические приборы представляют потенциальную опасность для людей.

Виды заземления в зависимости от удаления объекта от защитного контура

По этой характеристике, виды заземляющих устройств подразделяют:

Разберем каждое из них подробнее.

Выносное устройство

При этом типе, расположение заземлителя производится за пределами помещения. Выносное (сосредоточенное) защитное устройство монтируют при невозможности оснащения контура на участке со скальным, каменистым грунтом, либо при наличии за участком наиболее подходящего для заземления качества земли.

Разброс производственного оборудования на значительном расстоянии друг от друга – это еще одна причина установки выносной системы.

К преимуществу этого типа, относят возможность выбора места установки с лучшими свойствами грунтов, с малым уровнем сопротивления. К таким грунтам относят – глинистый или песчаный влажный грунт. Но есть у способа существенный минус. Значение коэффициента касания проводника равно 1, из-за удаленности от производственных объектов.

Такой вид защиты монтируют для обслуживания объектов с малыми токами короткого замыкания (не более кВ). Потенциальное напряжение при касании поврежденного участка цепи не меньше потенциала заземлителей.

Контурное устройство

Заземляющие электроды располагаются равномерно, по границам контура обслуживаемого участка и на нем самом. Поэтому, второе название этого типа – распределенное.

При таком способе установки заземлителей, безопасность использования приборами обеспечивается понижением потенциалов на каждом заземлителе и потенциалы их выравниваются. Такой метод позволяет понижать пиковый ток КЗ. Одиночнорасположенные на территории контура заземлители позволяют решать эту проблему.

Каждый метод заземления, при долгой эксплуатации, может повысить сопротивление контура. Для раннего обнаружения неисправности, необходимо периодически осматривать контур и подтягивать гайки на креплении проводов.

Принцип работы

Контур заземления функционирует за счет способности грунта поглощать электрический заряд. Если корпус оборудования в результате пробоя изоляции оказался под напряжением, то заряд будет стекать в землю. Когда пользователь коснется корпуса, ток все равно будет двигаться по пути наименьшего сопротивления, то есть через заземление, а не через тело человека. Не будь заземления, в подобной ситуации пользователь получил бы электротравму.

Условием нормального функционирования заземления является низкое сопротивление заземлителя. Эта величина зависит от параметров грунта:

плотность;
влажность;
соленость;
площадь контакта с заземлителем.

Способность грунта впитывать заряд сильно падает при замерзании. Поэтому штыри заземлителя вбивают на глубину ниже отметки промерзания, зависящей от широты местности. Данные о глубине промерзания грунта для разных регионов Российской Федерации приведены в СНиП «Строительная климатология».

Наглядная демонстрация заземления

На каменистых, песчаных и вечномерзлых грунтах, в которые сложно заглубиться, применяют электролитические заземлители из Г-образной перфорированной трубы. Внутри содержится реагент, формирующий соленую среду. Последняя характеризуется высокой проводимостью и низкой температурой замерзания. Длинную часть заземлителя закапывают в неглубокую траншею, короткую выводят на поверхность. Ее используют трояко:

для подключения шины заземления;
для засыпки нового реагента;
для заливки воды (провоцирует химическую реакцию в засушливый период).

Другой современный вариант заземлителя — модульный. Состоит из множества секций, соединяемых резьбовым или иным способом. По мере забивания в грунт навинчиваются все новые и новые секции. Так что такой заземлитель, в отличие от классического из нескольких штырей, можно установить на любую глубину. Соединяют секции по особым правилам и с применением токопроводящей пасты. При забивании используют особую насадку, защищающую резьбу от повреждений. Модули выполнены из стали и покрыты медью или цинком, отчего их сопротивление падает, а срок службы увеличивается.

Электролитический и модульный заземлители стоят дорого, потому их традиционные аналоги остаются востребованными. Штыри в такой конструкции располагают по-разному:

в вершинах равностороннего треугольника рядом с объектом;
по углам объекта;
по периметру объекта.

Число стержней и расстояние между ними определяются расчетом.

Сопротивление заземлителя периодически проверяют. Максимально допустимая величина — 30 Ом.

Определения и основные требования к заземлению

Вне зависимости от эксплуатационных характеристик, электрифицируемое здание должно иметь качественно организованную систему защитной электробезопасности. Защитное заземление позволяет создать такую систему.

Этот тип заземления характеризуется соединением определенных элементов электроустановки с ЗУ (заземляющим устройством) и ориентирован на уменьшение показателей напряжений прикосновения и шага, возникающих при замыкании циркулирующих токов на корпусах электрооборудования.

Назначение и устройство защитного заземления

Устанавливается такой тип заземляющего устройства для защиты человека от поражения электрическим током при замыкании электрической цепи вследствие различных причин. Самая распространенная причина поражения током — короткое замыкание фазы на нетоковедущие элементы электроустановки.

Согласно материалам нормативной документации ПУЭ (глава 1.7), в зависимости от выполняемой функции существует два вида устройства заземляющей системы: рабочее (функциональное) и защитное заземление.

Функциональный тип применяется чаще для защиты производственных объектов. Посредством рабочих заземляющих устройств реализуется надежная эксплуатация оборудования электроустановки. Эффективность как рабочего, так и защитного устройства напрямую зависит от правильного выбора конфигурации заземляющих элементов и четкого производства электромонтажа.

Основным элементом системы выступает контур заземления. Он состоит из металлических заземлителей (электродов). Функциональность всей системы зависит от возможности этих заземлителей рассеивать ток. Монтировать заземляющие элементы необходимо с учетом множества факторов, напрямую влияющих на основной показатель эффективности заземлителей, — значение их сопротивления.

Следует помнить! При создании заземляющего устройства дома или квартиры важный момент — характеристика внутренней электропроводки объекта. Провод должен быть трехжильный, с фазой, нулем и заземлением.

Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.

Определения и основные требования к заземлению

Заземлением

какой-либо части электроустановки и другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Защитным заземлением

называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.

Рабочим заземлением

называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.

в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока и с глухо-заземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Заземлителем

называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.

Глухозаземленной

нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

ГОСТ Р 50571.2-94 предусматривает следующие типы систем заземления электрических сетей: TN-S, TN-C, TN-C-S, IT, ТТ. Для зданий можно встретить в основном схемы TN-S, TN-C, TN-C-S. Схемы IT, TT характерны, как правило, для локальных зон внутри здания и обеспечивают телекоммуникационные системы, питающиеся постоянным током. Буквы и графические символы, используемые в приведенных обозначениях типов систем заземления и на рисунках, расшифрованы в табл. 6.1 и 6.2.

Заземление (зануление) средств вычислительной техники, телекоммуникационных средств и технологического оборудования обеспечивает решение двух основных задач:

— защиту персонала от поражения электрическим током при повреждении изоляции и замыкании одного из проводов питающей линии на корпус оборудования или от появления на корпусе оборудования опасного для человека потенциала по каким-либо другим причинам (например, из-за индуктивных или емкостных связей);

— защиту оборудования и линий обмена информацией (в том числе локальных вычислительных сетей) от помех, которые возникают со стороны питающих сетей из-за разности потенциалов между различными точками цепей заземления и блуждающих токов в цепях заземления вследствие воздействия внешних электромагнитных полей и других причин.

Таблица 6.1. Буквенные обозначения систем заземления и заземляющих проводников

Заземление

Таблица 6.2. Условные обозначения проводников

Первая задача решается с помощью защитных заземляющих устройств, выполняемых в соответствии с гл. 1.7 ПУЭ, ГОСТ Р 50571.10-96, ГОСТ Р 50571.21-2000, ГОСТ Р 50571.22-2000. Вторая задача решается с помощью прокладки специальных заземляющих или нулевых защитных проводников, соединенных в единую электрическую соединительную сеть.

В соответствии с ГОСТ Р 50571.10-96 в случае, когда заземление требуется как для защиты, так и для нормальной работы электроустановки, в первую очередь следует соблюдать требования, предъявляемые к мерам защиты.

Наличие замкнутых контуров и связей между системами заземления различного назначения может сопровождаться возникновением межсистемных помех заземления, которые не устраняются установкой источников бесперебойного питания и других устройств кондиционирования (улучшения) мощности без гальванической развязки. В ряде случаев, формально выполняя требования ГОСТ 464-79 по организации отдельной системы заземления для средств телекоммуникаций, создают отдельную систему заземления, например для учрежденческой цифровой телефонной станции. При этом не обращается внимания на то, что стандарт требует отдельной системы заземления для полюса системы питания постоянного тока. Питание оборудования от общей сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью и выполнение, казалось бы, обособленного заземления как раз приводят к ситуации, когда образуются контура заземления, вызывающие неустойчивую работу оборудования. Контур заземления, в отличие от жаргонного «контура заземления» (соединения горизонтальных заземлителей в земле), является нежелательным и образуется при наличии связи между двумя заземлителями (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Контур заземления

В образовавшемся контуре заземлитель 1 — электрическая связь (проводник) — заземлитель 2 — среда (земля) могут наводиться токи от внешних электромагнитных полей или протекать блуждающие токи сторонних нагрузок. Все это приводит к электромагнитным помехам в работе оборудования. Локальные вычислительные и телекоммуникационные сети зачастую имеют в своем составе оборудование связи (антенны, модемы и пр.) и подвержены влиянию помех, в том числе от разрядов молнии, поэтому для них важна высокая помехозащищенность. В силу этого обстоятельства устранению контуров следует уделять особое внимание при проектировании и эксплуатации электроустановок зданий.

На практике встречается также ошибочное заземление отдельного электроприемника или группы электроприемников на обособленный заземлитель, не связанный с нейтралью трансформатора (рис. 6.2). Эта схема заземления напоминает схему ТТ, с той лишь разницей, что при этом нарушается п. 1.7.39 ПКЭ, который гласит: «В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается…». Это требование вызвано тем, что обеспечить электробезопасность при такой схеме невозможно. На рис. 6.2 показан вынос потенциала при коротком замыкании на корпус электроприемника, заземленного на обособленный заземлитель.

Рис. 6.2. Вынос потенциала на незанулённый корпус оборудования

Потенциал на корпусе будет обусловлен падением напряжения в фазном проводнике до точки КЗ и падением напряжения в сопротивлении заземлителя 2, в среде (в земле и конструкциях) и в сопротивлении заземлителя 1. Сопротивление цепи короткого замыкания при этом будет больше сопротивления цепи «фаза-ноль», исходя из параметров которого выбирается защитный автомат, и короткое замыкание, скорее всего, не будет отключено действием максимальной токовой защиты. При этом на корпус будет вынесен потенциал, близкий к фазному напряжению, что создаст угрозу для жизни людей. Отключение КЗ произойдет за счет действия тепловой защиты автоматического выключателя, но время отключения КЗ при этом превысит нормируемые значения.

Характеристики устройств защиты и полное сопротивление цепи «фаза-ноль» должны обеспечивать автоматическое отключение питания в пределах нормированного времени при замыканиях на открытые проводящие части.

Это требование выполняется при соблюдении следующего условия:

где Zs — полное сопротивление цепи «фаза-ноль»; Iа — ток, меньший тока короткого замыкания, вызывающий срабатывание устройства защиты за время, являющееся функцией номинального напряжения Uo; Uo — номинальное напряжение (действующее значение) между фазой и землей.

Предельно допустимые времена отключения для систем TN составляют:

Uo = 220 В, время отключения — 0,4 с;

Uo = 380 В, время отключения — 0,2 с.

Таким образом, неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных контуров и вызывает электромагнитные помехи в работе оборудования, а также создает угрозу для жизни людей.

Смотрите также: Вам поможет программа Синонимайзер (синонимизатор) M1pluss.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

При правильной организации заземляющей системы защиты должны быть реализованы такие эксплуатационные принципы:

Образование электрической цепи, обладающей низким сопротивлением, при коротком замыкании. Электрический ток беспроблемно пойдет по этой магистрали. Реализуется обеспечение электрической безопасности пользователя. При случайном прикосновении человека к бытовому прибору во время пробития фазы на корпусе устройства не будет потенциально опасного напряжения.
Обеспечение защиты от индукционных токов. Проявляться такие типы токов могут вследствие прямого удара молнии, при этом образуется электромагнитная и электростатическая индукция.

Учитывая значимость названных выше принципов действия системы, защитное заземление широко применяется в:

Электрической сети напряжением менее 1 кВт:

с переменным током трех трехфазных проводников с изоляцией нейтрали;
с переменным током двух однофазных проводников, которые изолированы от земли;
с постоянным током двух проводников при наличии изоляции обмотки источника тока.

Электросети напряжением свыше 1 кВт. Возможен любой режим точек обмоток источника питания постоянного и переменного тока.

Помните! Функциональность защитной системы будет надлежащего уровня только при наличии сети с изолированной нейтралью.

Заземление — это комплексная система. Все этапы в ней взаимосвязаны и влияют на надежность ее последующей эксплуатации. Важнейшая задача начального этапа производства — выбор конфигурации заземлителей.

Защитное заземление

МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

Меры защиты от поражения электрическим током:

1. Организационные:

инструктаж по ТБ, правильная организация рабочего места, применение средств индивидуальной защиты, сигнализация и др.

2. Организационно-технические:

изоляция и ограждение токоведу-щих частей электрооборудования, применение блокировок, безопасных режимов работы сети, защитная изоляция и др.

3. Технические меры

защиты разделяют на 2 группы:

относят сверхнизкие (малые) напряжения, контроль изоляции, усиленную изоляцию, двойную изоляцию, защитное заземление и др. Эти меры обеспечивают защиту человека от поражения током путем снижения напряжения прикосновения или уменьшения тока, проходящего через тело при однофазном прикосновении до безопасных значений.

относят зануление и защитное отключение, защищающие человека при попадании его под напряжение путем быстрого отключения электрического тока.

Применение сверхнизких напряжений

В ПУЭ – VII издание 2002 г. дается следующее определение сверхнизкого напряжения. Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) — напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Сверхнизкие напряжения переменного тока получают с помощью понижающих трансформаторов.

В некоторых установках применяют напряжения ещё более низкие, например в медицинской технике, при водолазных работах – 12 В, в детских игрушках – до 6 В.

Контроль изоляции

Контроль изоляции — особо остро стоит при эксплуатации электрических сетей, работающих в режиме изолированной нейтрали. При однофазном прикосновении ток, протекающий через человека (Ih

т.е. в этих сетях условия электрической безопасности определяются сопротивлениями изоляции (R

ф) и емкостью относительно земли (
С
ф). Т.е. при поддержании параметров сети
R
ф и
С
ф на соответствующей нормале уровне можно добиться обеспечения электробезопасных условий эксплуатации сети. Например, если в сети с изолированной нейтрали с фазным напряжениям
U
ф = 220 В обеспечить сопротивление изоляции не меньше 62 кОм, то ток через человека при однофазном прикосновении не превысит значения длительно допустимого тока, т.е.
Ih
< 10 мА.

Контроль изоляции осуществляется:

а) при приемо-сдаточных испытаниях, которые проводятся при вводе в эксплуатацию вновь смонтированных или вышедших из ремонта электрических устройств. Объем и нормы испытаний регламентируются ПУЭ, ПТБ и ПТЭ;

б) периодический контроль изоляции — измерение её сопротивления периодически в сроки, установленные Правилами или в случае обнаружения дефектов. Измерение согласно Правилам должно производиться на отключенной установке мегаомметром;

в) постоянный контроль изоляции – измерение сопротивления изоляции под рабочим напряжением в течение всего времени работы электроустановки без автоматического отключения. Отсчет сопротивления изоляции производится по шкале прибора постоянного контроля изоляции (ПКИ). При снижении сопротивления изоляции до предельно допустимого и ниже прибор подает звуковой или световой сигнал или оба сигнала вместе.

Двойная изоляция

В ПУЭ дается следующее определение изоляции.

Основная изоляция

– изоляция токоведущих частей, обеспечивающая, в том числе защиту от прямого прикосновения.

Дополнительная изоляция

– независимая изоляция в электроуста-новках до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.

Двойная изоляция

является надежным и перспективным средством защиты человека от поражения электрическим током. Электрическое оборудование, изготовленное с двойной изоляцией, маркируется знаком. Особенно эффективно защитное действие двойной изоляции в электроинструменте.

Усиленная изоляция

— изоляция, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.

Защитное заземление

— это преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования в целях электробезопасности (например, металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании фазы на корпус при повреждении изоляции). Его применяют в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и в сетях выше 1000 В независимо от режима нейтрали. Суть заземления заключается в том, что все металлические корпуса и конструкции, на которых может появиться напряжения, заземляют, т.е. присоединяют к земле через малое сопротивления заземления
R
3. Оно во много раз меньше сопротивления человека
Rh
(рис. 1).

Рис. 1. Схема защитного заземления

В случае замыкания на корпус практически весь ток замыкается на землю через заземлитель. Напряжение корпуса относительно земли U

к =
I
3
R
3, где
I
3 – ток замыкания на землю:

Напряжение прикосновения в более неблагоприятном случае будет U

пр ≈
U
к, тогда

отсюда следует, что через человека будет тем меньше, чем меньше R

3 и чем больше
Rh
и
Z
.

Согласно ПУЭ сопротивление заземления в электрических установках напряжением до 1000 В не должно превышать 4 Ом. При мощности подстанции до 100 кВ допускается R

Заземлители бывают искусственные — специально выполненные для цели заземления (металлические стержни, уголки, трубки, полосы) и естественные – сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей (металлоконструкции зданий и сооружений, железобетонные фундаменты, некоторые коммуникации, например, металлические трубы водопровода и т.д.) Не следует использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, канализацию и центральное отопление.

По способу расположения относительно заземленного оборудования различают заземлители выносные – корпуса не находятся в зоне растекания тока; контурные – выполняются по периметру и внутри защищаемой территории, а также сосредоточенные.

Оценка эффективности действия защитного заземления производится сравнением значений тока Ih

, вычисленных без учета заземления и с учетом заземления.

ф = 220 В,
R
h = 1000 Ом,
R
3 = 3 Ом,
R
ф = 3000 Ом.

Определить: эффективность защитного заземления в трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью

Устройство, принцип работы и схемы защитного заземления

Назначение и устройство защитного заземления

Следует помнить! При создании заземляющего устройства дома или квартиры важный момент — характеристика внутренней электропроводки объекта. Провод должен быть трехжильный, с фазой, нулем и заземлением.

Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

Образование электрической цепи, обладающей низким сопротивлением, при коротком замыкании. Электрический ток беспроблемно пойдет по этой магистрали. Реализуется обеспечение электрической безопасности пользователя. При случайном прикосновении человека к бытовому прибору во время пробития фазы на корпусе устройства не будет потенциально опасного напряжения.
Обеспечение защиты от индукционных токов. Проявляться такие типы токов могут вследствие прямого удара молнии, при этом образуется электромагнитная и электростатическая индукция.

Учитывая значимость названных выше принципов действия системы, защитное заземление широко применяется в:

Электрической сети напряжением менее 1 кВт:

с переменным током трех трехфазных проводников с изоляцией нейтрали;
с переменным током двух однофазных проводников, которые изолированы от земли;
с постоянным током двух проводников при наличии изоляции обмотки источника тока.

Электросети напряжением свыше 1 кВт. Возможен любой режим точек обмоток источника питания постоянного и переменного тока.

Помните! Функциональность защитной системы будет надлежащего уровня только при наличии сети с изолированной нейтралью.

Введение

Обеспечение безопасности жизнедеятельности – задача первостепенного приоритета для личности, общества и государства. Реализуясь в пространстве и времени, опасности причиняют вред здоровью человека, который проявляет в нервных потрясениях, болезнях, инвалидных и летальных исходах и др. Профилактика опасности и защита от них – актуальнейшая гуманная, социально-экономическая и юридическая проблема, в решении которой должен быть заинтересован каждый человек.
Поэтому, обеспечение электробезопасности является одним из приоритетных направлений в области защиты безопасности человека. Для реализации данного направления, необходимо строгое исполнение ряда организационных мероприятий в отношении технических средств и правил эксплуатации установок.

Цель данной работы изучение защитного заземления и его видов.

Для реализации данной цели, необходимо решить следующие задачи:

изучить понятие защитное заземление;
охарактеризовать виды защитного заземления.

Классификация заземляющих устройств

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), защитное заземление может быть реализовано с использованием заземлителей двух типов — естественных или искусственных. Заземляющие элементы этих двух категорий имеют определенные структурные отличия и особенности монтажа:

Естественные заземляющие устройства. Такие заземлители могут быть представлены посредством:

объектов сторонних проводящих частей, которые имеют прямой контакт с грунтом;
объектов, контактирующих с почвой через специальную промежуточную токопроводящую среду.

Самыми распространенными конструкциями такого типа заземлителей выступают:

металлоконструкции зданий и фундаментов;
металлические оболочки проводников;
обсадные трубы.

Подключать элементы этой категории заземлителей необходимо минимум в двух местах.

Важно! Запрещено применять в качестве естественных заземляющих элементов: трубы теплотрасс; газопроводы; трубопроводы горючих жидкостей и горячего водоснабжения; оболочки подземных проводов с алюминиевой основой.

Искусственные заземлители. Подразумевается специальное производство таких конструкций. В качестве материалов для искусственного создания защиты применяют:

определенного размера стальные трубы;
сталь полосовую толщиной свыше 4 мм;
сталь прутковую.

Важно знать! Большой популярностью пользуются искусственные заземлители глубинного типа. Электроды таких конструкций оцинкованные или омедненные. Преимущества — малозатратность производства и долговечность элементов.

Специфические различия искусственных и естественных устройств заземления обязательно учитываются при производстве расчетов, определяющих их оптимальную конфигурацию.

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.

Важно! Устройство, смонтированное в соответствии со всеми расчетными данными схемы заземления, позволяет добиться максимальной эксплуатационной эффективности всего комплекса защитного заземления.

Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения. На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения.

Выполняются расчеты на основании таких данных:

Описание характеристик конкретного электрического оборудования: тип установки; основные структурные элементы прибора; рабочее напряжение; возможные варианты, позволяющие осуществить заземление нейтралей как трансформирующих, так и генерирующих устройств.
Конфигурация заземлителей. Такие данные необходимы для определения оптимальной глубины погружения электродов.
Информация о проведенных исследованиях по измерению удельного сопротивления грунта на конкретной территории. Дополнительно учитываются климатические сведения зоны, на которой обустраивается система.
Информация о пригодных естественных элементах заземления, которые можно использовать в работе. Необходимы данные о реальных значениях растекания токов у этих объектов. Получить их можно путем специальных измерений.
Результат стандартного вычисления точных показателей расчетного замыкания тока на почве.
Расчетные значения нормативной стандартизации допустимых характеристик напряжений по ПУЭ.
Показатели сопротивления сезонного промерзания слоя грунта, в период высыхания и промерзания. Учет таких значений необходим для расчета заземляющих элементов, которые располагаются в однородной среде. Применяются специальные стандартизированные коэффициенты.
При необходимости монтажа сложной группы заземлителей, состоящей из нескольких элементов, необходимы сведения всех потенциалов, которые будут наведены на монтируемые электроды. Для этого нужны данные о значениях сопротивления всех слоев грунта.

Важно! Если система будет размещаться в двух слоях грунта, учитывается показатель сопротивления каждого из них. Это необходимо для определения точных данных о мощностных параметрах верхнего слоя почвы.

Периодичность проверки

Действующими нормативами (ПТЭЭП, в частности) устанавливается периодичность проведения обследований заземления на предмет его соответствия заданным параметрам. Указанная цикличность отражается в специально подготовленном графике планово-предупредительных работ (ППР), который утверждает ответственный за объект.

Помимо этого, согласно п. 2.7.9. уже рассмотренных Правил обязательны визуальные осмотры открытых частей заземления, организуемые с периодичностью не реже 1 раза в полгода. Этим же документом предусматривается и обследование устройства с выборочным вскрытием почвы в районе размещения элементов заземлителя (в этом случае испытания проводятся не реже раза за 12 лет).

Периодические измерения сопротивления устройств заземления организуются согласно приложению №3, п. 26 ПТЭЭП и различаются по типам питающих линий.

При этом возможны следующие варианты:

в линиях с питающим напряжением до 1000 Вольт проверка заземления проводится не реже чем 1 раз за 6 лет;
для ВЛ питания с рабочим напряжением выше 1000 Вольт такая проверка должна проводиться не реже 1 раза за 12 лет.

Важно! Оговоренные в нормативной документации сроки проверки учитываются при составлении графиков и согласуются со всеми службами, имеющими непосредственное отношение к проводимым работам.

Принцип расчета сопротивления заземлителей

Способов расчета характеристик основных заземляющих элементов достаточно много, но основной параметр у таких вычислений один — показатель сопротивления. Оптимальное его значение определяется посредством данных нормативной регламентации ПУЭ. Реализовать надежное защитное заземление объекта невозможно без расчета сопротивления его основных элементов.

К примеру, необходимо определить сопротивление заземления для электрооборудования напряжением свыше 1 кВт, с изолированной нейтралью. В соответствии с профильными данными документации ПУЭ 1.7.96, необходимо воспользоваться формулой R≤250/I, где:

I — показатель расчетного тока заземления;
R — показатель сопротивления заземляющего устройства, который не должен превышать 10 Ом.

В соответствии с ПУЭ (1.7.104), при учете нормативных сведений показателей тока прикосновения (для примера подойдет — 50 В), формула видоизменяется: R≤U/I, где U — это ток прикосновения (50 В).

Важно! При изолированной нейтрали, как правило, не требуется доравнивать показатель сопротивления ниже четырех Ом. Однако идеальным показателем сопротивления заземляющей системы считается 0. Основная задача, к которой сводится производство всех профильных расчетов, неизменна — достичь максимально низкого сопротивления системы.

Помимо производства расчетов параметров, важный момент при производстве заземления — выбор схемы подключения устройства.

Источник http://tokidet.ru/elektrooborudovanie/zashhitnoe/zazemlenie-ustrojstvo-princip-dejstvia-i-naznacenie.html

Источник https://toolprokat43.ru/elektromontazh/zashchitnoe-zazemlenie-organizaciya-kontrolya-2.html

Источник https://favourite-svet.ru/elektroprovodka/zashchitnoe-zazemlenie-organizaciya-kontrolya.html