Что такое заземление на каком свойстве оно основано
Что такое заземление и зачем оно надо?
Содержание статьи
Заземление — это умышленное соединение бытового и промышленного электрооборудования с заземлителем, для обеспечения защиты от удара электрическим током. Простыми словами, заземление нужно для того, чтобы утечка тока происходила в землю, а не через тело человека или животного.
Некоторые электрические приборы, такие как водонагреватель, например, и вовсе не рекомендуется использовать без предварительного заземления. Дело в том, что проржавевший ТЭН, может стать причиной утечки электрического тока через воду, а это грозит серьёзными последствиями.
Поэтому, заземление и предназначено для того, чтобы максимально снизить при контакте с электрическим током, его губительное воздействие на человеческий организм. О том, что такое заземление, про существующие виды заземления, и зачем оно нужно, читайте в строительном журнале samastroyka.ru.
Что такое заземление
Как было сказано выше, заземление — это преднамеренное соединение электрических приборов со специальными заземляющими элементами. Такими заземляющими элементами, служат металлические заземлители, которые погружаются в грунт на глубину в несколько метров.
В качестве заземлителей, может быть использована металлическая арматура, штыри и прочий металлопрокат. Не допускается в качестве заземлителей использовать металлические трубы центрального отопления и водопровода, трубопроводы покрытые изоляцией от коррозии, и другие металлоконструкции, которые не предназначены специально для этого.
Зачем нужно заземление?
Заземление нужно для того, чтобы обеспечить максимальную защиту от поражения электрическим током при использовании всевозможных электроприборов. Это одна из основных функций заземления — защитная.
Однако заземление способно сберечь жизнь не только человеку, но и значительно продлить срок эксплуатации электроприборов в доме. Речь идёт о «рабочей функции» заземления, которая призвана защищать работу многих электроприборов в доме.
Дело в том, что при эксплуатации электроприбора, через его металлический корпус не должен проходить электрический ток. Заземление электроприборов с металлическим корпусом, будет являться залогом их нормальной и бесперебойной работы.
Виды заземления
Заземление может быть, как естественного происхождения, так и искусственным. К естественному заземлению относятся различные металлические конструкции всё время находящиеся глубоко в земле. Ярким примером естественного заземления, может служить железобетонный фундамент частного домостроения.
Искусственное заземление представляет собой умышленное подключение электроприборов с заглублённым в землю металлическим проводником, который называется заземлителем. Такой заземлитель может быть выполнен в виде одного или нескольких металлических элементов, расположенных друг от друга на определенном расстоянии.
Чем больше расстояние между заземлителями, тем больше площадь, и соответственно выше сопротивление заземления, что является основным его показателем.
Увеличить сопротивление заземления, можно несколькими способами:
- Сделав расстояние между заземляющими электродами больше, увеличив тем самым рабочую площадь между ними;
- Увеличив количество заземлителей и их длину;
- Нагреванием грунта, и добавлением в него где будут заложены заземлители, соли.
Основная роль заземления — это обеспечения электробезопасности. Благодаря заземлению, люди использующие электроприборы, будут надёжно защищены от поражения электрическим током, а сами приборы более устойчивыми к повышенному напряжению и его чрезмерным скачкам.
Источник
На чтение 7 мин. Просмотров 7.1k. Опубликовано 22.02.2019 Обновлено 10.04.2020
Работа современного электрооборудования недопустима без грамотно организованной защиты от случайного поражения электрическим током. Для этих целей используются специальные устройства, которые называются заземляющими. Таким образом, заземление — это преднамеренно организованная система, обеспечивающая нормальные условия функционирования электрооборудования.
О заземлении простыми словами
Само понятие «заземление» происходит от слова «земля», то есть почва или грунт, назначение которых – служить отводом для опасных токов, стекающих по специально организованной цепи. Для ее образования необходимо неразрывное соединение всех частей защитной системы, которое начинается от точки контакта корпуса заземляющего элемента и заканчивается погруженным в землю элементом заземляющего устройства (ЗУ).
Внешний контур заземления частного дома (слева). Заземление внутри помещения (справа), заземляющий проводник указан пунктирной линией.
Согласно определениям, приводимым в техдокументации, заземление это есть преднамеренное электрическое соединение металлических корпусов агрегатов со специальным заземляющим контуром. Исходя из рассмотренных фактов, можно сделать вывод, что заземлением называют преднамеренный электрический контакт защищаемого оборудования с грунтом.
Требования к заземлению
После того как разобрались с тем, что является определением самого понятия заземления – можно перейти к тем категориям и нормам, которые вводятся действующими стандартами. Согласно ПУЭ к заземляющему устройству в первую очередь предъявляются следующие требования:
- назначение ЗУ – эффективно отводить опасные токи в землю, для чего в их конструкции предусмотрен целый набор проводников и металлических прутьев;
- заземлению подлежат все части электроустановки, включая металлические дверцы щитов;
- суммарное переходное сопротивление контактов в системе заземления не должно превышать 4-30 Ом;
- при ее обустройстве в распределенных нагрузках обязательно использование системы выравнивания потенциалов (ее назначение – устранить неравномерность распределения напряжений).
Дополнительная информация: Поскольку основное назначение заземления состоит в обеспечении безопасности работающего с оборудованием персонала – при его эксплуатации особое внимание уделяется надежности функционирования.
Качество его работы обеспечивается целым комплексом профилактических мероприятий и периодически организуемых испытаний.
Почему человека бьет током
Для того чтобы ответить на поставленный вопрос потребуется ознакомиться с неисправностями, периодически возникающими в действующем электрооборудовании. Дело в том, что в процессе его длительной эксплуатации возможно разрушение изоляции и появление контакта оголенного провода силового питания с корпусом электроустановки.
Если у эксплуатируемого оборудования нет заземления – это угрожает работающему с ним оператору ударом тока (фото слева). Подобный эффект возникает при случайном соприкосновении тела человека с токопроводящими частями стиральной машины или ванны, например.
Принцип работы заземления
После ознакомления с определением заземляющих систем и предъявляемым к ним требованиям следует разобраться, что такое заземление и для чего оно предназначается. Для этого, прежде всего, следует знать, что ноги человека через железобетонный пол всегда в какой-то мере контактируют с землей.
При касании человеком корпуса оборудования, находящегося под воздействием высокого потенциала, ток протекает через его тело и ноги в землю, то есть он является звеном в этой цепочке.
Обратите внимание: Опасными для человека являются даже небольшие токи, а при достижении ими величины 100 мА возможен смертельный исход.
Для того чтобы понять, как работает заземляющая система – следует учесть, что корпус электрооборудования через набор проводников и металлических штырей соединяют с грунтом (заземляют). Благодаря этому преднамеренному соединению критичный для человека потенциал снижается до безопасного уровня. При этом аварийные токи «стекают» через заземленный корпус на землю, минуя человеческое тело.
Из чего состоит конструкция заземляющего устройства
Сначала следует познакомиться с теми элементами, которые входят в состав его конструкции. Типовой заземляющий контур представляет собой сооружение из трех стальных заземлителей, вбитых в землю по углам траншеи, вырытой на глубину примерно 0,7-0,8 метра. Заземлителями могут быть стальные уголки или омедненные прутки.
Длина погруженной в почву части заземлителей должна быть не менее 2,5 метров. Точные значения этих параметров выбираются с учетом характера грунта в месте обустройства контура и климатических условий в данной местности. Подробно о заземляющем контуре и его монтаже вы можете узнать в нашей статье «Контур заземления, что собой представляет и как он работает».
Выступающие из земли на 10-15 см части стальных заготовок свариваются между собой металлическими пластинами шириной 40 мм (толщиной не менее 4-х мм). В верхней части одного из вертикальных электродов устраивается контактная зона в виде наваренного на него болта с резьбой. На ней посредством гайки крепится конец идущей от корпуса заземляемого прибора медной шины, сечение которой не должно быть менее 6 кв.мм.
Дополнительная информация: Для снижения сопротивления цепи стекания аварийного тока это соединение иногда делается сварным.
Внешний контур заземления
По завершении основных работ траншея с размещенной в ней конструкцией засыпается откинутой ранее землей, из которой удаляются камни и ненужный мусор.
Согласно требованиям ПУЭ любая заземляющая система должна соответствовать техническим нормативам в части предельно допустимого сопротивления току утечки. Его величина должна быть:
- менее 8 Ом в промышленных сетях с фазным напряжением 220/127 Вольт;
- менее 4 Ом для линейных напряжений 380 Вольт;
- не более 30 Ом в бытовых сетях (этот показатель считается предельно допустимым).
Прокладываемая от конструкции ЗУ медная жила вторым своим концом фиксируется на специальной планке, монтируемой на распределительном щитке объекта (дома, в частности). Ее называют главной заземляющей шиной (ГЗШ), а предназначается она для сборки всех защитных проводников в одном месте. Медные жилы расходятся от нее непосредственно к потребителям (через розетки к корпусам приборов).
Естественное и искусственное заземление
Естественное заземление – это предмет или сооружение, которое имеет надежный контакт с землей в силу выполняемых им функций. К этой категории можно отнести:
- водопроводные и отопительные трубы, проложенные непосредственно в земле;
- любые металлические конструкции и их элементы, имеющие хороший контакт с почвой;
- оболочки сварочных и подобных им кабелей;
- металлические закладные и шпунты и т.п.
Стоит заметить! На обустройство функционального заземления в этом случае не потребуется специальных усилий, так как элементы естественного заземлителя уже готовы к подключению заземляющих проводников.
Естественные заземлители
В ситуации, когда такие системы найти не удается – приходится заниматься монтажом самодельных ЗУ.
Искусственным заземлением считается преднамеренно организованный электрический контакт двух тел, одним из которых является защищаемый прибор, а вторым – так называемый «заземляющий контур». Эта его составляющая представляет собой специальную распределенную (иногда – точечную) конструкцию на основе металлических стержней, размещаемых глубоко в земле.
Как правило, в качестве вертикально забиваемых электродов применяются стальные прутки диаметром до 12 мм, имеющие длину не менее 2,5 метра. Для обустройства горизонтальных перемычек, обеспечивающих электрический контакт двух тел, берутся металлические уголки 50x50x6 мм и длиной 2,5-3 метра (их можно заменить трубами диаметром порядка 6 мм и более).
Для чего нужно заземление Видео
Чтобы разобраться в том, зачем нужно заземление в доме – придется ознакомиться с его основным назначением. Как уже отмечалось в ранее представленном разделе, заземление служит для защиты человека от опасного потенциала, случайно оказавшегося на корпусе действующего оборудования. С порядком его работы и назначением проще всего ознакомиться на многочисленных примерах, представленных на видеороликах.
Что такое заземление?
Зачем нужен контур заземления
В заключение отметим, что понимание назначения заземления поможет сберечь здоровье работающих с электрооборудованием людей.
Нажмите, пожалуйста, на одну из кнопок, чтобы узнать помогла статья или нет.
Источник
Заземление — одна из основных мер защиты от поражения электрическим током. Сегодня это обязательный элемент электроснабжения любого объекта. Об этом сказано и в пункте 7.1.13 Правил устройства электроустановок:
«Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.
При реконструкции жилых и общественных зданий, имеющих напряжение сети 220/127 В или 3 х 220 В, следует предусматривать перевод сети на напряжение 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.»
Давайте разберемся подробнее с тем что такое «система заземления», какими они бывают и чем отличаются.
Что такое «система заземления» и что в неё входит?
Любая система состоит из нескольких элементов, а в ГОСТ 50571 дано такое определение:
Система заземления электрической сети (заземляющая система электрической сети; система заземления; заземляющая система): Совокупность заземляющего устройства подстанции, заземляющего устройства открытых проводящих частей потребителя и нейтрального (иногда фазного) проводника в электроустановке напряжением до 1 кВ.
То есть в систему заземления входит:
-заземляющие устройства;
-нейтральный проводник;
-открытые токопроводящие части потребителя.
Пример заземляющего устройства для частного дома
Но и здесь мы видим ряд определений, расшифруем и их:
-Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников, а заземлителем называют проводящую часть или совокупность таких частей, находящихся в электрическом контакте с землёй.
-Нейтралью в трёхпроводной системе электроснабжения называется средняя точка вторичной обмотки трансформатора/генератора образованная в результате соединения обмоток звездой.
-Открытыми токопроводящими частями называются доступные к прикосновению металлические части оборудования, которые в нормальном режиме работы не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением в результате повреждения основной изоляции. Это может быть корпус водонагревателя, электроплиты, стиральной машины и любого другого оборудования.
-Само же слово «заземление» значит преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Комплект заземления
Виды систем заземления
С определениями вроде бы разобрались. Теперь же разберем о чем шла речь в приведенном вначале статьи пункте ПУЭ, но прежде чем начать перечислять виды систем, расшифруем буквы, которые используются в их обозначениях.
Итак, первая буква говорит о наличии соединения источника питания с землёй как такового:
–T (от франц. terre) — заземлено;
–I (от франц. isolé — изолированный) — изолировано от земли.
Вторая указывает о способе обеспечения защиты:
–N — открытые токопроводящие части соединяются с глухозаземленной нейтралью трансформатора/генератора;
–T — открытые проводящие части заземлены, независимо от того соединена или изолирована нейтраль источника питания.
Следующие буквы говорят о том совмещены ли защитные и рабочие функции в одном проводнике или же возложены на разные:
–S (от англ. Separated — отделён) — защитный и рабочий проводники разделены на протяжении всей линии от источника питания до потребителя.
–C (от англ. combined — совмещены) — функции рабочего и защитного проводника объединены в одном проводнике.
Цветовая маркировка проводников
Кроме перечисленного далее будут использованы и следующие буквы для обозначения проводников:
–L — фазный проводник;
–N (от англ. neutral) — рабочий нулевой (или нейтральный) проводник;
–PE (от англ. protective earth) — защитный проводник, также его называют нулевой защитный проводник;
–PEN (protective earth and neutral) — совмещенный проводник, который выполняет функции нулевого защитного и рабочего проводников.
В отечественных электросетях, которыми мы ежедневно пользуемся, используется глухозаземленная нейтраль. То есть на трансформаторной подстанции монтируется заземляющий контур, к нему крепится металлическая шина и к ней присоединяется нейтральный проводник. Это называется «система TN» (п. 1.7.3. ПУЭ). Но это общее название, система TN подразделяется на 3 других системы.
Нейтраль на этом рисунке глухозаземлена и здесь изображена система TN-S
Правилами и ГОСТами регламентируются следующие виды систем заземления:
TN-C (terra neutral — combined) — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции защитного и рабочего проводника совмещены в PEN проводнике на всём её протяжении. К потребителю приходит 2 провода (фаза и ноль) при однофазном подключении и 4 провода при трёхфазном. Использование совмещенного защитного и рабочего проводника предполагает обеспечение защиты от поражения электрическим током посредством зануления корпусов электрооборудования.
Условная схема системы TN-C
Защита от поражения электрическим током обеспечивается посредством срабатывания автоматического выключателя при протекании токов короткого замыкания. Но это теоретически. Практически же, токи короткого замыкания не всегда приводят к срабатыванию автоматических выключателей, это связано с высоким сопротивлением цепи фаза-ноль, что является первой проблемой. Вторая проблема связана с тем, что в случае отгорания нуля на вводе корпуса занулённых электроприборов окажутся под напряжением.
Обрыв нуля в TN-C, красной штриховой линией условно показано откуда появляется на корпусе электроприбора
Из-за приведенной выше опасности от этой системы заземления отказались и перешли к TN-C-S.
TN-C-S — это система с глухозаземленной нейтралью, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания. У потребителя же совмещенный проводник разделяется на защитный (PE) и рабочий (N).
Условная схема системы TN-C-S
При этом на вводе у потребителя выполняется повторное заземление PEN-проводника и он разделяется на PE и N. После точки разделения PE и N проводники никогда и ни в какой части схемы не соединяются между собой. Здесь также защита обеспечивается тем, что должен отключиться автоматический выключатель в результате протекания тока КЗ.
Но в отличие от предыдущей системы, даже при обрыве нуля на вводе, на корпусах электроприборов не будет опасного потенциала, ведь у нас есть повторное заземления нуля на вводе. То есть заземление в этом случае и выполняет те функции для которых оно предназначено — снижение напряжения прикосновения до безопасного значения. И так как у нас уже есть контур заземления — обеспечиваются условия для корректного срабатывания УЗО и дифавтоматов в результате утечки тока через корпус, защитный проводник, заземлитель на землю.
В случае соприкосновения фазного проводника с корпусом электроприбора в системе TN-C-S и TN-S может сработать как автоматический выключатель так и УЗО.
TN-S — аналогично TN-C-S, только рабочий и защитный нулевые проводники разделены по всей длине. Фактически для её реализации необходимо в трансформаторной подстанции к заземляющей шине подключить еще один провод (PE). По безопасности эта система похожа на TN-C-S. Но её проблема в том, что для реализации нужна хоть и простая, но капитальная модернизация всей имеющейся электросети, а именно прокладка пятого провода по всем линиям электропередач, стоякам многоквартирных домов и так далее…
TT — система с глухозаземленной нейтралью, в которой открытые токопроводящие части электрооборудования не имеют электрического контакта с нейтралью трансформатора. Они заземляются при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника. В этом случае ноль на вводе выполняет только функции рабочего нуля, поэтому несправедливо его называть PEN-проводником.
Защитный проводник — здесь как нельзя правильнее назвать именно заземляющим (заземлением), поскольку он не связан с нулем. Защита обеспечивается только путем уменьшения напряжения прикосновения («стекания» фазы на землю). То есть автоматический выключатель как в предыдущих системах может и не сработать. В связи с этим в системе TT обязательна установка устройств дифференциальной защиты (УЗО или дифавтоматов), согласно п. 1.7.59. ПУЭ.
Согласно тому же пункту использование такой системы допустимо лишь в том случае, если не удаётся обеспечить электробезопасность в системах TN, например, при плохом состоянии воздушных линий. Поэтому относительно часто используется в частном секторе, деревенских домах и на дачах.
IT — система с изолированной нейтралью. Здесь заземление электроустановок осуществляется как в ТТ, но нейтраль источника питания не соединяется с землёй. В быту не встречается, поэтому рассматривать её в пределах этой статьи не имеет смысла.
Иллюстрация для сравнения отличий схем электроснабжения при различных системах заземления
Заключение
Сегодня домовладельцы при капитальном ремонте дома и электропроводки, так или иначе, сталкиваются с вопросами заземления и выбора системы. Практически во всех случаях единственным возможным решением будет использовать TN-C-S или TT, поскольку в нашей стране просто нет TN-S как вида, может быть, конечно, где-то её и можно встретить, но зачастую нет.
Алексей Бартош специально для etm_company
Источник