Расчет контура заземления

Электричество и меры безопасности при его использовании

При использовании электричества существует вероятность возникновения опасных ситуаций. Чтобы этого избежать существуют разные средства. Самым главным и надежным средством является устройство, которое носит название — защитное отключение электричества. Еще одним из защитных устройств, которое помогает избежать опасных ситуаций — это создание контура заземления и подключения к нему всего электрооборудования, которое есть в доме. Для электроснабжения частного дома создается точка. Она указывается в разрешающих технических условиях и станавливается электропоставляющей организацией. К каждой точки подключения (к аспределительному щиту) подходят четыре проводника, три — это фазы (L1,L2, L3), а проводник четвертый, создан специально на подстанции, — заземляющий (N). Его еще называют «землей», хотя правильное название звучит как — «нейтраль». На нем нет напряжения, и он служит парой для фазного провода. Следует учесть, что количество проводов и жил в кабеле зависит от технических характеристик, которые владелец дома указал при подключении. Заявленное напряжение может быть двух видов — 220В или 380В.

• При заявке в 220В к дому подводятся два кабели или две жилы.
• Если нужно 380В, то тогда подается четыре жилы в кабеле или четыре провода.

Чтобы подключить освещение достаточно только одной фазы и одной нейтрали. По новым правилам (ПУЭ) к каждому электроприбору, который рассчитан на 220В, должны подходить три провода (кабель, шнур):

• фазный провод под напряжением (L);
• нулевой провод (N);
• защитный нулевой провод (РЕ) его другое название — «защитное зануление».

В независимости от системы проводки, которая проходит в доме (она может быть трехпроводная и пятипроводная) начиная от распределительного щитка, по дому прокладываются всего три группы проводов:

• осветительная — два провода — фаза и нулевой (L и N), 1,5 мм.кв — сечение.
• розеточная — три провода (L, N, РЕ) сечение проводов не меньше 2,5 мм.кв.

Электрооборудование (силовое) — три кабеля (L, N, РЕ), сечение рассчитывается относительно мощности оборудования. Но не следует забывать, что защитный (РЕ) и нулевой (N) проводники не могут быть больше фазного проводника, сечение их должно быть меньше или хотя бы равно проводу L. Но при всем этом «нейтраль» и защитный проводник не могут быть подключены в щитке под одним контактным зажимом. При правильном проектировании, силовой щиток выглядит следующим образом: в нем имеет два фазных провода, одна «земля» и шина заземления (РЕ). К шине подключается контур заземления.

Согласно международным стандартам и фазный провод и «нейтраль» принято считать силовыми проводами. Это значит, что подлежат обязательному соблюдению некоторые требования: Необходимо изолировать все провода от корпуса в конструкции прибора.

В общей схеме «нейтраль» и фаза — силовые проводники, а это значит, что нельзя использовать нулевой провод вместо защитного провода РЕ. Это вызвано тем, что иногда на «нейтрали» возникает «напряжение смещения». Это явление возникает и в исправной системе. Иногда оно может быть в 50В, что автоматически превращает его из защитного провода в опасный!

1.7.90

Заземляющее устройство, которое выполняется с
соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года
сопротивление не более 0,5 Ом с учетом сопротивления естественных и
искусственных заземлителей.

В целях выравнивания электрического потенциала и
обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории,
занятой оборудованием, следует прокладывать продольные и поперечные
горизонтальные заземлители и объединять их между собой в заземляющую сетку.

Продольные заземлители должны быть проложены вдоль осей
электрооборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5-0,7 м от поверхности
земли и на расстоянии 0,8-1,0 м от фундаментов или оснований оборудования.
Допускается увеличение расстояний от фундаментов или оснований оборудования до
1,5 м с прокладкой одного заземлителя для двух рядов оборудования, если стороны
обслуживания обращены друг к другу, а расстояние между основаниями или
фундаментами двух рядов не превышает 3,0 м.

Поперечные заземлители следует прокладывать в удобных
местах между оборудованием на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли.
Расстояние между ними рекомендуется принимать увеличивающимся от периферии к
центру заземляющей сетки. При этом первое и последующие расстояния, начиная от
периферии, не должны превышать соответственно 4,0; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0;
13,5; 16,0; 20,0 м. Размеры ячеек заземляющей сетки, примыкающих к местам
присоединения нейтралей силовых трансформаторов и короткозамыкателей к
заземляющему устройству, не должны превышать 66 м.

Горизонтальные заземлители следует прокладывать по кpaю
территории, занимаемой заземляющим устройством так, чтобы они в совокупности
образовывали замкнутый контур.

Если контур заземляющего устройства располагается в
пределах внешнего ограждения электроустановки, то у входов и въездов на ее
территорию следует выравнивать потенциал путем установки двух вертикальных
заземлителей, присоединенных к внешнему горизонтальному заземлителю напротив
входов и въездов. Вертикальные заземлители должны быть длиной 3-5 м, а
расстояние между ними должно быть равно ширине входа или въезда.

Нормы ПУЭ заземления

Нормы ПУЭ заземления являются совокупностью нормативно-правовых актов. Настоящие правила включают рекомендации, как выполнить электропроводку грамотно, описание различных электроустановок и принцип их действия, а также требования, предъявляемые к электрическим системам и их компонентам.

Работы по установке заземления необходимо производить в соответствии с нормами правил устройства электроустановок. Критерии, определенные в ПУЭ, позволят выполнить все присоединения и подключение безошибочно, выдерживая все стандарты. Это гарантирует надежную работу защитной системы в доме, позволит избежать негативных последствий природного и техногенного воздействия.

Если беспрекословно соблюдать все правила, описанные в ПУЭ, это приведет к большим финансовым затратам, поэтому электрики и инженеры в своей деятельности соблюдают только очень важные рекомендации.

В соответствии с нормами ПУЭ, повторный защитный контур непременно должен быть расположен на участках выхода из помещения. На данном месте рекомендуется монтировать естественные заземлители. К ним относятся железобетонные устройства, большие металлические детали, которые большей своей частью непосредственно соединены с грунтом.

Также в ПУЭ указываются предметы, которые не могут использоваться в роли заземлителей: металлические предметы, находящиеся под напряжением, канализационные и отопительные трубы, а также трубопроводы с легковоспламеняющимися веществами.

При монтаже заземления необходимо тщательно произвести расчеты, учитывая все факторы, влияющие на качество создаваемого устройства, при этом необходимо следовать ПУЭ.

Зачем нужно заземление – ликбез по электробезопасности

Наличие заземляющего контакта в современных электророзетках стало привычным делом. Ему соответствует контакт на вилке любого электроприбора. Попробуем разобраться, зачем нужно заземление.

Что такое заземление

Заземлением называют подключение токопроводящих элементов, в норме не пребывающих под напряжением, к заземлителю — заглубленной в грунт металлической конструкции с низким электрическим сопротивлением. В качестве упомянутых токопроводящих элементов могут выступать металлический корпус электроустановки, рабочие органы машин или бытовых приборов и т.д.

Также заземляют экранирующие оплетки электрических кабелей.

Какие системы заземления существуют

Существующие системы, позволяют эффективно защитить электродвигатели, другое оборудование и обслуживающий персонал в аварийной ситуации. Они различаются количеством проводников и схемой соединения. Регламентирующим документом является ПУЭ гл. 1.7. правил устройства электроустановок. Системы заземления отличаются схемой соединения и количеством проводников.

По ПУЭ они обозначаются латинскими буквами:

• Т — заземление;
• N — подключение к нейтрали;
• I — изолирование;
• С — объединение функционального и защитного проводов;
• S — разделение по всей сети функционального и защитного проводников.

Согласно ГОСТ Р50571.2-94 нулевым проводам присвоены латинские буквы. Они имеют значения:

• N — функциональный ноль;
• PE — защитный ноль;
• PEN — объединение защитного и функционального ноля.

Выделяют основные системы заземления. Это TN-C, TN-C-S, TN-S, TT и IT:

• В трехфазных четырехпроводных и однофазных двухпроводных линиях используется TN-C. Характеризуется объединенным нулевым проводником с заземляющим. Т.е. от трансформатора до потребителя они идут одним проводником. Это является существенным недостатком. Применялась в старых постройках. В новостройках не применяется.
• TN-C-S система отличается тем, что защитный и нейтральный проводники идут одним совмещенным проводом от трансформатора до распределительного щита, где происходит их разделение. Согласно ПУЭ, монтируется дополнительное устройство заземления.
• В схеме TN-S защитные и нулевые проводники от трансформатора до потребителя идут раздельными проводами.
• ТТ отличается тем, что трансформатор подстанции и потребитель имеют собственную систему заземления, которые не связаны друг с другом. Применяют для подключения мобильных электроустановок.
• IT — особенностью данной системы является изолирование нейтрали от земли или ее соединение через элементы с высоким сопротивлением. Позволяет существенно уменьшить токи утечки на корпус. Применяется в электроустановках, работающих в условиях повышенной опасности. Например, во взрывоопасной зоне.

На принципиальной схеме снизу показаны описанные заземляющие системы.

ПУЭ (глава 1.7 часть 1 общие требования пункт 1.7.33) обязывает заземлять оборудование, питающиеся от сети переменного тока напряжением 42 В и выше, а также электродвигатели постоянного тока напряжением 110 В и выше, в обязательном порядке.

Обслуживающий персонал должен знать, как осуществляется заземление корпусов электродвигателей и для чего оно выполняется.

На рисунке снизу показан двигатель и место подключения заземления:

Отсутствие или неправильно смонтированная система заземления приводит к поражению электрическим током обслуживающий персонал или выход оборудования из строя. Это иллюстрирует рисунок снизу:

Рисунок показывает, как протекает ток через тело человека при наличии заземлителя и при его отсутствии.

В случае пробоя обмотки двигателя (рисунок справа), происходит короткое замыкание, в результате чего на корпусе появляется напряжение, которое не превышает допустимого. Срабатывает схема защиты, и оборудование обесточивается.

При отсутствии заземлителя, на корпусе появляется опасное напряжение, что приводит к летальному исходу обслуживающего персонала (рисунок слева).

Электрикам следует знать, как правильно заземлить электродвигатель. Для этого проводник подключают к заземлителю. Только после этого его соединяют с оборудованием. Нарушать эту последовательность запрещено.

Классификация систем заземления

Различают следующие системы заземления:

• Система ТN (которая в свою очередь разделяется на подвиды TN-C, TN-S, TN-C-S)
• Система TT
• Система IT

Буквы в названиях систем взяты из латиницы и расшифровываются так:
Т – (от terre) земля
N – (от neuter) нейтраль
C – (от combine) объединять
S – (от separate) разделять
I – (от isole) изолированный
По буквам в названиях систем заземления можно узнать, как устроен и заземлен источник питания, а также принцип заземления потребителя.

Система ТN

Это наиболее известная и востребованная система заземления. Основным ее отличием является наличие «глухозаземленной» нейтрали источника питания. Т.е. нулевой провод питающей подстанции напрямую соединен с землей.
TN-C – подвид системы заземления, которая характеризуется объединенным заземляющим и нейтральным нулевым проводником. Т.е. они идут одним проводом от питающего трансформатора до потребителя. Отсутствие отдельного РЕ (защитного нулевого) проводника в данной системе однозначно является недостатком. Система TN-C широко использовалась в советских зданиях и непригодна для современных новостроек, т.к. в ней отсутствует возможность выравнивания потенциалов в ванной комнате.
TN-S – система, в которой защитный проводник системы уравнивания потенциалов и рабочий нулевые проводники идут раздельными проводами от источника питания до электроустановки. Эта система только обретает широкое применение при подключении зданий к электроснабжению. Является наиболее безопасной. К недостаткам можно отнести ее дороговизну, т.к. требуется монтаж дополнительного проводника.
TN-C-S – система, в которой нулевой защитный проводник и нейтральный рабочий идут совмещенным проводом, а разделяются на входе в распределительный щит. По требованиям Правил Устройства Электроустановок для этой системы необходимо дополнительное заземление.

Система TT

Это система, в которой питающая подстанция и электроустановка потребителя имеют различные, независимые друг от друга заземлители. Областью применения системы ТТ являются мобильные объекты, имеющие электроустановки потребителей. К ним относят передвижные контейнеры, ларьки, вагончики и т.д. В большинстве случаев для потребителя в системе ТТ применяется модульно-штыревое заземление.

Система IT

Система, в которой источник питания разделен с землей через воздушное пространство или соединен через большое сопротивление, т.е. изолирован. Нейтраль в этой системе соединена с землей через сопротивление большой величины. Система IT используется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых функционирует высокоточное и чувствительное оборудование.