Что является определением термина защитное заземление
Перейти к содержимому

Что является определением термина защитное заземление

  • автор:

3. Защитное заземление: определение, назначение, принцип действия, область использования.

Защитное заземление это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом не токоведущих частей электрических установок, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления. – устранение опасности поражения людей током при появлении напряжения на конструктивных частях оборудования, т.е. при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления. заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения. Это, как правило, достигается уменьшением потенциала заземляемого оборудования , а также выравниванием потенциала за счёт подъёма потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала близкого по значению к потенциалу заземляемого оборудования.

Область применения защитного заземления. это трёхфазные, трёхпроводные электрические сети напряжением свыше 1000В с любым режимом нейтрали.

В данном случае сопротивление заземляющего устройства существенно мало по отношению к сопротивлению человека, следовательно при замыкании на корпус наибольшая часть тока пройдет через заземляющее устройство.Rз.у. в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) не должно превышать 4 Ом.

Заземляющим устройством принято считать совокупность заземлителя (металлических проводников) находящихся непосредственно в контакте с землёй и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают выносную и контурную систему заземлителя.

Выносная система характеризуется тем, что заземлители выносятся за пределы площадки на которой расположено центральное оборудование. Удаление заземлителя от заземляемого оборудования может составлять от нескольких метров до нескольких сотен метров. Выносную схему также называют схемой заземления в ряд.

Контурная система заземления характеризуется тем, что одиночные заземлители размещаются по периметру площадки, на которой размешено оборудование.

2. Остаточный риск — объективная предпосылка производственных аварий. Вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций.

Риск – количественная мера опасности. Обозначается R. Риск – отношение числа неблагоприятных проявлений опасности к их общему числу за время T.

Остаточный риск— свойство систем, объектов быть потенциально опасными.

Различают фактический риск (Rф) и нормированный риск (Rн). Rф>> Rн/ Rн=10 -6 .

Примеры.

1) Погибло человек. П=.

Работающих — человек. N=.

.

2) Неестественной смертью умерло человек. n=.

Всего умерло . N=/

Риск есть всегда ненулевая величина. Опасные факторы реализуются в чрезвычайных ситуациях.

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Акустические колебания. Постоянный и непостоянный шум. Действие шума на человека.

2. Производственные аварии. Размер и структура зон поражения характеристика очагов, первичные и вторичные поражающие факторы при производственных авариях.

3. Зануление: определение, назначение, принцип действия, область использования.

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6_» апреля 2009 г.

3. Зануление: определение, назначение, принцип действия, область использования.

Защитное зануление – это преднамеренное электрическое соединение токопроводных частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением с неоднократно заземленным нулевым проводником.

Назначение защитного зануления – устранение опасности поражения людей током в случае замыкания на корпус.

Принцип действия защитного зануления – превращение замыкания на корпус в свободное короткое замыкание, то есть, замыкание между фазным и нулевым проводом с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание системы защиты и тем самым отключить поврежденную электроустановку от сети. В качестве такой защиты могут использоваться плавкие вставки (предохранители) и автоматические выключатели.

Время отключения поврежденной установки составляет 5-7с. при защите с помощью плавкой вставки и 1-2 с. при защите автоматом. Кроме того, поскольку зануленные части является заземленными через нулевой проводник, то в аварийный период также проявляется защитное свойство этого заземления, подобно тому, как в случае использования защитного заземления.

Область применения защитного зануления – трехфазные электрические сети напряжением <1000В с заземленной нейтралью. Как правило, это сети 380/220 В.

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Ультразвук, контактное и акустическое действие ультразвука

2. Характерные особенности аварий в химической промышленности, в производствах с применением ЯВ и пожаровзрывоопасных производств.

3. Защитное отключение (УЗО): определение, назначение, принцип действия, область использования.

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6_» апреля 2009 г.

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Нормирование акустического воздействия. Измерения шумов и вибраций.

2. Современные средства поражения, их воздействие на объекты и людей. Краткая характеристика очагов поражения.

3. Порядок оказания первой помощи пострадавшему при поражении электрическим током.

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6_» апреля 2009 г.

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Измерения шумов и вибраций. Принципы защиты от шумов и вибраций.

2. Стихийные бедствия. Характеристика очагов поражения в районах стихийных бедствий, влияние особенностей отраслей народного хозяйства на обстановку в очагах. Первичные и вторичные поражающие факторы.

3. Мероприятия по защите от поражения электрическим током.

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6_» апреля 2009 г.

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Ударная волна, понятие фронта, фазы сжатия, разрежения, скоростного напора воздуха. Средства защиты.

2. Пожаровзрывобезопасность. Причины возникновения пожаровзрывоопасных условий в чрезвычайных ситуациях.

3. Вопросы безопасности жизнедеятельности в законах и подзаконных актах. Нормативно-техническая документация по охране труда и окружающей среды. Система стандартов безопасности труда (ССБТ).

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6_» апреля 2009 г.

3. Вопросы безопасности жизнедеятельности в законах и подзаконных актах. Нормативно-техническая документация по охране труда и окружающей среды. Система стандартов безопасности труда (ССБТ).

Законадательное обеспечение БЖД.

Законадательное обеспечение охраны труда.

Законадательное обеспечение экологической безопасности.

Законадательное обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях.

Основой законодательного обеспечения безопасности является основной закон государства – Конституция

В конституции РФ базовой статьей является Ст.37:

Каждый имеет право распоряжаться своими способностями к труду, выбирать вид деятельности; запрет принудительного труда.

П.3:» каждый имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены…»

утверждение права каждого на охрану здоровья и медицинскую помощь;

«Сокрытие должностными лицами фактов и обстоятельств, создающих угрозу для жизни, здоровья людей влечет за собой ответственность в соответствии с федеральным законом»

Кодекс законов о труде

Устанавливаются права и обязанности работодателей и радотников в отношении охраны труда; оговариваются ограничения к труду в особо тяжелых условиях некоторых групп населения (беременных женщин и т.д.)

«Управление охраной труда на предприятии и ее обеспечение»

Создание и управление системой охраны на предрпиятие осуществляет собственник предприятия или уполномоченыне им лица; они создают службы охраны труда или на договорной основе принимают специалистов по охране труда.

В настоящем законе говорится о том, что численность и структура служб охраны труда на предприятии обусловлена размером предприятия и численностью его сотрудников.

(Если численность сотрудников < 10 человек – спец. комиссии или специалиста не нанимают, но полную ответственность несет работодатель; >= 10 человек – создается комиссия на паритетной основе (входят представители работодателей и работников) ; если > 100 человенк – вводится должность человека по охране труда; > 1000 человек – служба по охране труда )

Важнейшей статьей этой главы является статья «права и обязанности сторон участвующих в трудовом пороцессе» ( 10 статья) :

Описываются права работника (работник имеет право на рабочее место, свободное от воздействия опасных и вредных факторов; на информацию о состоянии условий его труда; на обеспечение СИЗ за счет средст работодателя; на прведение инспектирования условий труда на рабочем месте соответствующими службами госсударственного и общественного контроля )

Существует положени о отестации рабочего места «по условиям труда» .

Работник имеет право на отказ о работы в опасных условиях; на обучение безопасным методам работы; на переподготовку за счет средств работодаителя в случае закрытия предприятия, ликвидации места вследствие нарушения законодательства по охране труда или технической невозможности обеспечения безопасности труда.

соблюдать правила и нормы;

выполнять медецинские рекомендации;

извещать руководителя (непосредственно) о возникновении опасной ситуации;

немедленно сообщать о несчастном случае на рабочвем месте;

имеет право выступать с предложением об изменении стандата;

на проведение инспекции при расследовании несчастного случая службми государственного надзора и контроля;

Обязанности работодателя (соотносятся с правами работника)

обеспечить рабочие еста, находящиеся под его контролем, безопасным для здоровья и жизни людец состоянием;

осуществлять за счет предприятия медицинское обследование работников;

проводить инструктаж о безопасности, а также:

проводить в установленные сроки ттестацию рабочих мест по условиям труда;

Положение о порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда.

(является приложением к постановлению Мин-ва труда и соц-го развития РФ, от 14.03.1997)

Аттестации подлежат все имеющиеся в организации рабочего места.

Нормативная основа проведения аттестции рабочих мест:

гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности, утвержденные Госсанэпидемндзором РФ

система стандартов безопасности труда (ССБТ) ГОСТ 12.0.001.-79 (общие положения, определения)

12.1 – ГОСТ на опасные и вредные факторы

003 – позиции и группы

12.2 — ГОСТ безопасности оборудования

12.3 – безопасность технологических процессов;

12.4 – требования к коллективным и индивидуальным средствам защиты

санитарные правила и нормы

Проведение аттестации начинается с составления перечня всех рабочих мест, подлежащих аттестации. Издается приказ руководителем предприятия о проведении аттестации.

Изд-ся приказ руководителем предприятия о проведения аттестации в соответствии с которым создается аттестационная комиссия; в ее состав рекомендуется включить представителей охрны труда, служб оплаты труда и зарплаты, главных специалистов, руководителей подразделений, мед. работников, представителей профсоюзных комитетов ( не реже 1 раза в 5 лет)

По результатам аттестации возможны 3 решения :

рабочее место соответствует требованиям безопасности и гиеены.

рабочее место подлежит рационализации

решение о закрытии рабочего места (ликвидация рабочего места, как не соответствующего требования безопасности)

Нормативное обеспечение охраны труда включает:

ССБТ система стандартов безопасности труда . (До 70 г. единых стандартов не было, действовали СН и Пп строительные нормы и правила СанПиНы . В 70г. началась работа по созданию СОБТ ГОСТ 12 .)

Соц-но-экономические нормативы (продолжительность рабочего дня, сверхурочное время и т.д.)

Инструкции, нормы и правила.

Сертификат безопасности предприятия (свидетельствует о том, что предприятие соответствует требованиям безопасности), и др.нормативные акты в области охраны труда(положение о расследовании несчастного случая, положение об аттестации рабочих мест)

Стандарты, нормы и правила разрабатываются гос. органом по охране труда (Управление по охране труда при Министерстве труда и занятости РБ.)

ССБТ является обязательными для всей территории РФ и РБ. В этой же главе говорится об обеспечении требований охраны труда при строительстве проектировании предприятий и объектов (при их эксплуатации)ю Органом по охране труда м.б. закрыто любое предприятие, не соотв-щее нормативам ССБТ. Гл.2. «З-на об охране труда РБ» также включает Ст.14 «Финансирование охраны труда»

Финансирование охраны труда осуществляется государством через фонды охраны труда . В государственном бюджете есть специальная статья на обеспечение охраны труда; эти бюджетные средства используются для содержания органов надзора и контроля за безопасностью , для финансирования НИ-работ в области безопасности и выполнения целевых программ по охране труда.

Фонд охраны труда (в рамках субъекта республиканский РБ) складывается из:

целевых ассигнований, выделяемых Советом Министров.

Части средств фонда социального страхования

Части фондов охраны труда предприятий.

Части штрафов налагаемых на предприятия за нарушение законодательства об охране труда.

Части штрафов, налагаемых на должностные лица.

Добровольных отчислений предприятий.

Добровольных взносов граждан и организаций.

Городской и районный фонд охраны труда формируется за счет тех же источников, за исключением 2, 5.

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Естественные и антропогенные электромагнитные поля. Воздействие на человека статических электрических и магнитных полей.

2. Пожаровзрывоопасных показатели, классификация помещений по пожарной (взрывной) опасности. Горючесть материалов.

3. Система управления охраной труда на предприятии.

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6апреля 2009 г.

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Основные виды контроля состояния охраны труда и условий труда.

2. Гигиеническое нормирование качества воздуха.

3. Основные федеральные законы в области охраны ОС

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6_» апреля 2009 г.

3. Основные федеральные законы в области охраны ОС

Законадательное обеспечение охраны труда.

Законадательное обеспечение экологической безопасности.

Законадательное обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях.

Основой законодательного обеспечения безопасности является основной закон государства – Конституция

В конституции РФ базовой статьей является Ст.37:

Каждый имеет право распоряжаться своими способностями к труду, выбирать вид деятельности; запрет принудительного труда.

П.3:» каждый имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены…»

утверждение права каждого на охрану здоровья и медицинскую помощь;

«Сокрытие должностными лицами фактов и обстоятельств, создающих угрозу для жизни, здоровья людей влечет за собой ответственность в соответствии с федеральным законом»

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Классификация вредных веществ по характеру воздействия на организм человека

2. Действие шума на человека.

3. Система управления воздействием на ОС на предприятии.

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6апреля 2009 г.

Классификация вредных веществ по характеру воздействия на организм человека

По степени воздействия на организм человека вредные вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.007 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» подразделяются на четыре класса опасности: 1 – вещества чрезвычайно опасные (ванадий и его соединения, оксид кадмия, карбонил никеля, озон, ртуть, свинец и его соединения, терефталевая кислота, тетраэтилсвинец, фосфор желтый и др.); 2 – вещества высоко опасные (оксиды азота, дихлорэтан, карбофос, марганец, медь, мышьяковистый водород, пиридин, серная и соляная кислоты, сероводород, сероуглерод, тиурам, формальдегид, фтористый водород, хлор, растворы едких щелочей и др.); 3 – вещества умеренно опасные (камфара, капролактам, ксилол, нитрофоска, полиэтилен низкого давления, сернистый ангидрид, спирт метиловый, толуол, фенол, фурфурол и др.); 4 – вещества малоопасные (аммиак, ацетон, бензин, керосин, нафталин, скипидар, спирт этиловый, оксид углерода, уайт-спирит, доломит, известняк, магнезит и др.). Степень опасности вредных веществ может быть охарактеризована двумя параметрами токсичности: верхним и нижним. Верхний параметр токсичности характеризуется величиной смертельных концентраций для животных различных видов. Нижний – минимальными концентрациями, влияющими на высшую нервную деятельность (условные и безусловные рефлексы) и мышечную работоспособность. Практически неядовитыми веществами обычно называют те, которые могут стать ядовитыми в совершенно исключительных случаях, при таком сочетании различных условий, которое в практике не встречается.

Действие шума на человека.

Действие шума на организм человека

Шум, даже когда он невелик (при уровне 50—60 дБА), создает значительную

нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое

воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной

деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут

быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние

человека б момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-

либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума.

Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему.

Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как

небольшой посторонний |^ум может вызвать сильный раздражающий эффект.

Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная

болезни, неврозы, в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные заболевания,

связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха.

Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к

преждевременной усталости, а часто и к за­болеваниям. В этой связи необходимо

отметить, что шум в 30—40 дБА в ночное время может явиться серьезным

беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и выше шум может

оказывать определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к

видимым изменениям в его организме.

Под воздействием шума, превышающего 85—90 дБА, в первую _очередь снижается

слуховая чувствительность на высоких частотах.

Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Человек,

работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума

вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к

глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения объема

Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие,

ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические

реакции. По этим причинам сильный шум в условиях производства может

способствовать возникновению травматизма, так как на фоне этого шума не

слышно сигналов -транспорта, авто­погрузчиков и других машин.

Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем сильнее шум и чем

продолжительнее его действие.

Таким образом, шум вызывает нежелательную реакцию всего организма человека.

Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как

Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно

через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума,

передаваемого этим путем, на 20—30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом.

Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости мала, то при

высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на

При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв

Экзаменационные билеты ЭЛТИ

ЭБ ТПУ 8.4/ЕН.06/2005

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23

по дисциплине Безопасность жизнедеятель-ности

1. Производственная вентиляция. Виды систем вентиляции

2. Комбинированное действие вредных веществ

3. Основные виды НТД на предприятии в области охраны ОС

Составитель: ______________ /Ю.Ф. Свиридов/

Утверждаю: Зав. кафедрой ЭБЖ _____________ /С.В. Романенко/

«_6_» апреля 2009 г.

1. Производственная вентиляция. Виды систем вентиляции

Вентиляция – организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязненного вредными парами, газами, пылью, и подачу вместо него наружного или очищенного воздуха, а также улучшением этих условий в помещении.

Защитное заземление: определение и разновидности, причины установки и фактическое устройство, безопасность

Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное заземление —это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Цель защитного заземления —снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. При длительном прохождении тока сопротивление тела снижается до 500 — 300 Ом.

Примечание: сопротивление тела человека постоянному току от 3 до 100 кОм.

risunok1.png

Расчеты, приведенные на рисунках, весьма приблизительны, но показывают оценить эффективность защитного заземления.

Существенное влияние на ток, проходящий через человека, оказывает величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.

Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.

1. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

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

2. Искуственные

Контурные

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

Выносные: групповые и одиночные

Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.

Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.

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

Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты. Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему.

risunok3.png

Основная система уравнивания потенциалов.

Построение основной системы уравнивания потенциалов — создание эквипотенциальной зоны в пределах электроустановки с целью обеспечения безопасности персонала и самой электроустановки при срабатывании системы молниезащиты, заносе потенциала и коротких замыканиях.

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. (ПУЭ п. 1.7.82)

risunok4.png

Несоединенный с ГЗШ элемент конструкции, инженерной системы, независимой системы рабочего заземления ( FE ) и тд. — грубейшее нарушение целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов ( возможность искры ) — угроза жизни персонала и безопасности объекта.

Примечание: разрядник, указанный на рисунке — специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов. Например: серии «KFSU», «EXFS..» компании DEHN.

Система дополнительного уравнивания потенциалов

— должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток (ПУЭ п. 1.7.83).

risunok5.png

Система дополнительного уравнивания потенциалов значительно улучшает уровень электробезопасности в помещении. Короткие проводники защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину, формируют эквипотенциальную зону по принципу аналогично основной системы уравнивания потенциалов.

risunok6.png

Как видно из рисунков, схема электропитания претерпевает существенные изменения. Чрезвычайно важно обеспечить соединение контактов заземления розеток и клемм заземления стационарных приборов на шину дополнительного уравнивания потенциалов. При этом, даже если не будет выполнено соединение корпусов приборов с шиной ( безалаберная эксплуатация, особенно переносных приборов ) система сохранит свою эффективность по безопасности. Ситуация, когда земли розеток и приборов не подключены к шине, а сторонние проводящие части гарантированно соединены с шиной уравнивания потенциалов, в разы ухудшает электробезопасность в помещении даже по сравнению с классической схемой питания.

Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Если формально подходить к определению, то и металлическая дверная ручка и петли на деревянной двери в деревянном доме являются сторонними проводящими частями.

При формировании дополнительной системы уравнивания потенциалов возникает вопрос, что подключать, а что не подключать на шину дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы добиться необходимого уровня электробезопасности и не делать систему слишком громоздкой. Здесь, с точки зрения здравой логики, можно руководствоваться двумя принципами:

  1. Фактическая ( потенциальная ) возможность связи с «землей».
  2. Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

Примеры сторонних проводящих частей подключаемых / не подключаемых к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Сторонняя проводящая часть

Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.

Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона.

(потенциальная связь с «землей» за счет крепежа к стене)

На полке расположен электроприбор.

(возможность появления потенциала при аварии прибора с классом изоляции I)

Металлическая тумбочка с резиновыми (пластиковыми) колесиками на бетонном полу.

Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу.

В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью.

(потенциальная связь с «землей» за счет загрязнения и повышенной влажности)

Некоторое количество вопросов с уравниванием потенциалов возникает по ванным и душевым помещениям. Современные требования и рекомендации по устройству системы дополнительного уравнивания потенциалов изложены в циркуляре № 23/2009.

Широкое применение пластиковых труб породило закономерный вопрос: является ли водопроводная вода сторонней проводящей частью и возможен ли занос потенциала через воду….

Ответ, содержащийся в циркуляре, несколько настораживает: « … Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть . »

К сожалению, вода нормального качества из наших кранов течет не всегда и лучше перестраховаться, используя токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы не подключать отдельно каждый кран. Этот метод в качестве рекомендуемого описан в этом же циркуляре.

Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов.

Фактически наиболее распространены пять вариантов выполнения шин системы дополнительного уравнивания потенциалов:

Вариант 1. С использованием стандартных коробок уравнивания потенциалов ( КУП ).

Вариант 2. Стальная шина 4х40 ( 4х50 ) с приварными болтами опоясывающая помещение.

Вариант 3. Стальная шина, уложенная в стандартный пластиковый короб.

Вариант 4. Использование шины заземления в РЩ ( для небольших помещений ).

Вариант 5. С использованием специализированного щитка типа ЩРМ — ЩЗ

( встроенный щиток с шиной 100 мм 2 ( Cu ) со степенью защиты IP54 ).

Главные требования нормативов по устройству шины дополнительного уравнивания потенциалов содержат два требования:

— возможность осмотра соединения

— возможность индивидуального отключения

  1. Длина проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов, соединяющих контакты штепсельных розеток, сторонние проводящие части и корпуса электрооборудования не должна превышать 2,5 м.( ? ). Сечение 4 мм 2 Сu ( ПВ-1, ПВ-3 ). См. ПУЭ 1.7.82 рис. 1.7.7.
  2. Для электроустановки здания, где применяются негорючие ( ВВГ нг -FRLS…) кабеля, следует с осторожностью использовать кабеля марки ПВ-1, ПВ-3 ( проводники уравнивания потенциалов от дополнительной системы уравнивания потенциалов до ГЗШ или щитовой шины заземления ). Данный тип кабеля, будучи уложенным вместе с негорючими кабелями, формально превращает всю систему в распространяющую горение. В большинстве случаев контролирующие органы относятся к этому спокойно, но в некоторых случаях стоит применить негорючие одножильные кабеля той же марки с нанесением соответствующей маркировки.
  3. Для зданий детских дошкольных учреждений, больниц, специальных домах престарелых и тд. применяемые пластиковые короба должны иметь сертификат о не выделении токсичных веществ при горении. Тоже касается линолеума. Поставляемые в Россию короба Legrand, ABB … таких сертификатов не имеют. Как вариант — короба фирмы DKC в которых в качестве отбеливающего вещества используется мел и есть все необходимые сертификаты.

МЕД. ГОСТ Р 50571.28 п. 710.413.1.6.3 « Шина уравнивания потенциалов должны быть расположены в самом медицинском помещении или в непосредственной близости от него. В каждом распределительном шкафу или в непосредственной близости от него должны быть расположена шина системы дополнительного уравнивания потенциалов, к которой должны быть подключены проводники…»

risunok8.png

Для учреждений здравоохранения в помещениях гр.1 и особенно в помещениях гр.2 (чистые помещения) удобно воспользоваться вариантом № 5, схема которого представлена на рисунке.

Жизнь без электричества сегодня трудно себе представить. Люди настолько привыкли к электроприборам, что порой совсем забывают об опасностях, которые таит в себе несоблюдение правил электробезопасности. Например, немногие знают, как правильно организовать и сделать надёжное защитное заземление. Определение факторов, влияющих на выбор защиты и её организацию, могут стать неразрешимой задачей, если не знать основополагающих принципов.

Причины установки

То, что электрический ток может вызвать смерть человека — известно любому школьнику. Однако ежегодно тысячи людей подвергаются опасности воздействия электроударов. Чаще всего это происходит по элементарной причине — несоблюдение правил электробезопасности. Одно из таких правил связано с надёжным электрозаземлением приборов и установок, находящихся под током.

Само понятие электрозаземления говорит о том, что корпус любого электроприбора должен быть соединён с заземляющим устройством. Это делается, чтобы в случае непредвиденного попадания напряжения на корпус обезопасить того, кто коснётся опасного участка.

В этом случае срабатывает один из защитных принципов:

  1. Уменьшение разности возможностей до безопасного значения между тем предметом, который заземлён, и тем, кто ходит по земле, в случае их соединения.
  2. Отвод утечки электротока и срабатывание аварийного отключения в случае соприкосновения несущей фазы с заземлённым предметом.

Варианты заземления

Наличие напряжения в сети, способного причинить вред здоровью человека, уже подразумевает обеспечение безопасности всех, кто будет пользоваться электроприборами, связанными с этой сетью. Первостепенная задача — это правильно и безопасно заземлить все возможные точки соприкосновения человека с источниками такой опасности.

При наличии правильно организованной системы защиты пользование электричеством становится наиболее безопасным. В то же время отсутствие такой системы несёт большую вероятность того, что рано или поздно непременно приведёт к несчастному случаю. Поэтому установка электрозащиты — не прихоть инспекторов по технике безопасности, а реальная гарантия безопасного использования любого прибора, подключённого к данной сети.

Виды организации защиты

Существует два основных вида системы электробезопасности. Определение того, какую выбрать для своих нужд, является очень важным фактором правильной организации электробезопасности. Рассмотрение каждого вида в отдельности помогает лучше узнать его преимущества и реальную необходимость в использовании.

Естественное заземление

Как сделать заземление в частном доме

С искусственным заземлением всё предельно просто. Это заземление обусловлено тем, что сооружение или прибор находится в непосредственной связи с землёй. Типичным видом такой защиты является железобетонный фундамент здания.

Одно из главных преимуществ такого вида электрозащиты — его экономичность, отсутствие дополнительных расходов на оборудование средств защиты. Любой металлический корпус, соприкасающийся с фундаментом, находится под заземлением. Существенным недостатком этого вида является невозможность регулировать сопротивление, поэтому его нельзя применять для обеспечения безопасности электроустановок.

Искусственные варианты

Такой вид электрозащиты состоит из заземлителя и проводника. Его качество определяется по показателю сопротивления — чем оно ниже, тем лучше заземление. Заземлитель — это металлическое устройство, которое осуществляет непосредственный контакт с землёй. Он может быть простым железным или медным стержнем, а также сложной конструкцией, специально изготовленной для этих целей.

Проводник служит соединителем между заземлителем и электроприбором. Он может иметь дополнительную вставку для вспомогательных целей. Например, установка средств аварийного отключения или сигнализации.

Существует несколько разных систем искусственного обеспечения безопасности. Основные из них:

  1. Сеть с глухозаземленной нейтралью для установок (выше 1 кВ);
  2. Изолированная сеть или заземлённая нейтраль через регистр или дугогасящий реактор для установок (выше 1кВ);
  3. Глухозаземленная нейтраль для электроустановок (до 1 кВ);
  4. Изолированная нейтраль для установок (до 1кВ).

Выбор системы защиты определяется ещё до начала строительства объекта и обуславливается нормативными требованиями, предъявляемыми к устанавливаемому электрооборудованию.

Обеспечение безопасности

При оборудовании электроприборов и установок надлежащей защитой необходимо чётко следовать указаниям нормативных документов. Основная причина возникновения аварийной и потенциально опасной ситуации — при попадании фазного напряжения на корпус прибора создаётся предпосылка для поражения электротоком всех, кто соприкасается с ним.

Любой электроприбор несёт скрытую опасность, даже когда он исправен. Некоторые ситуации:

Виды заземления в частном доме

  1. При отсутствии устройства защитного отключения и заземления корпуса даже исправный прибор может нести смертельную опасность для человека.
  2. Нет УЗО, но есть заземление. В этом случае может возникнуть опасная ситуация, если есть большая утечка из проводника электрозаземлителя.
  3. Противоположная ситуация: есть заземление, нет УЗО. В этом случае при прикосновении человек получает кратковременный удар до отключения сети, чаще всего он безопасен для жизни.
  4. Есть и заземление, и УЗО. При любой неисправности и опасной ситуации наличие правильного заземления обеспечивает полную безопасность человека.

Пользуясь электроприборами, любой человек должен не забывать, что от правильного устройства заземления зависит не только его жизнь, но и жизнь его ближних. Уделив надлежащее внимание обеспечению такой безопасности, человек может спокойно пользоваться благами современных технологий.

Тело человека — хороший проводник электрического тока. Самыми высокими показателями электропроводности обладают мышцы и подкожная-жировая клетчатка, то есть как раз те места, которые первыми контактируют с внешним источником тока, будь то оголенный провод или неисправный электроприбор.

Ток проникает в тело через поры и каналы потовых желез, поэтому очевидно, что сухая кожа отличается более высоким сопротивлением, чем влажная. Так, при контакте с напряжением 220 В значение силы тока, воздействующей на мокрый кожный покров, составляет порядка 220 мА. При такой электротравме смерть наступает мгновенно, учитывая, что опасным для организма считается показатель уже в 15мА, а смертельном опасным — 100 мА.

Это доказывает необходимость разработки мер, которые предотвращают случайное поражение электрическим током во всех областях человеческой деятельности, как на производстве, так и в быту. Одна из таких мер — установка заземляющих устройств (ЗУ).

Что такое заземление

Если говорить простыми словами, это защитная система, которая предотвращает от ударов током при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением. Вся конструкция состоит из следующих частей:

  • Металлический контур
  • Заземляющая шина
  • Разводка проводов заземления

Контур представляет собой 4-6 штырей (электродов), забитых в грунт и соединенных между собой металлическими полосами. Необходимая глубина заземляющего устройства — 2,5-3 метра, то есть ниже уровня промерзания почвы. Это требуется для того, чтобы даже зимой контур получал доступ к влаге, проводящей ток.

Вверху одного вертикального электрода располагается «контактная зона» (чаще всего в виде болта с резьбой), от которой берет начало медная шина, ведущая в специальную планку в распределительном щитке.

От главной заземляющей шины, в свою очередь, расходятся медные жилы к розеткам потребителей. Эти провода, по сути, отвечают за подключение заземления — к примеру, в современных домах разводка от щитка выполняется трехжильным кабелем, где одна из жил — желто-зеленого цвета — отведена «под землю».

Рис 1. Устройство заземления. а) — заземление в линию; б) — контур заземления

Требования к заземлению

Обеспечение безопасности потребителя при работе с электрическими приборами — приоритетная задача производителей и эксплуатантов электроустановок, поэтому в этой сфере действует ряд норм и правил. Отметим основные:

  • Заземлять нужно все, что имеет металлический корпус: котлы, станки, насосы, инструменты, оборудование;
  • Штыри и соединения контура должны отличаться антикоррозионностью и износостойкостью, что обеспечивается правильным выбором материала и диаметра — например, для этих целей нередко используется нержавеющая сталь с поперечным сечением не менее 90 кв. мм;
  • Заземлители должны всегда находиться во влажной почве — для этого нужно учесть географические, климатические и геологические особенности региона и выбрать правильную глубину размещения металлических электродов.

Почему человека бьет током

  1. В бытовом электрическом приборе, установленном без заземления (к примеру, в стиральной машине), нарушилась целостность проводки. Причины могут быть любые — естественный износ, механические повреждения, вредительство насекомых или грызунов.
  2. В результате на корпусе агрегата скапливается электрический разряд.
  3. Человек прикасается к устройству и получает удар током.

Важно понимать, что ток при этом движется по замкнутой цепи, где тело человека выступает как одно из звеньев. Если бы мы, скажем, летали по воздуху, то электрические травмы были бы нам практически не страшны — посмотрите на птиц за окном: они спокойно сидят на высоковольтных проводах, не догадываясь о смертельной опасности.

Однако мы, в отличие от птиц, ходим по земле, которая, в свою очередь, считается идеальной точкой с нулевым потенциалом. Получается, что тело человека выступает как проводник, по которому электрический ток от неисправного электроприбора или оголенного провода устремляется к земле, чтобы уравнять количество заряженных частиц в этих двух точках, как того требуют законы природы.

Как работает заземление

Ток движется по пути наименьшего сопротивления. Этот простой принцип лежит в основе работы заземления: наш кожный покров обладает более высоким сопротивлением, чем металлический провод, поэтому при касании поверхности под напряжением ток сразу уходит в землю, не причиняя человеку вреда. Это главное, что нужно понимать о работе ЗУ.

Есть и еще один фактор, который обеспечивает работу заземления — бесконечно обширное «сечение» грунта. Обратимся к физике: ток, уходя во влажную почву, запускает цепную реакцию ионов, которые передают энергию все дальше и дальше, практически до бесконечности. Чем больше электрически заряженных частиц (ионов) участвует в процессе, тем быстрее передается энергия, рассеивается ток и, следовательно, тем эффективнее работает заземление. Добавим, что здесь немаловажную роль играет и достаточный диаметр металлических электродов, входящих в контур заземляющего устройства.

Заземление и зануление — в чем отличие

Кроме установки ЗУ, существует еще один способ, защищающий человека от удара током от неисправных электроустановок. Это зануление (другое название: заземление на ноль). Его суть в том, что при возникновении неисправности возникает короткое замыкание, что приводит к отключению автомата-предохранителя. Технически это реализовано так: корпус электроустановки соединяется с нейтралью источника питания, то есть с заземленной точкой трансформатора.

Простыми словами, разница между занулением и заземлением в том, что в первом случае питающая цепь отключается из-за превышения токовой уставки автомата, а во втором — опасный ток отправляется в грунт и «растекается» в его влажной среде.

В многоквартирных высотках заземлять электроприборы технически сложно, поэтому здесь чаще всего используется зануление (наряду с УЗО). В частных домах, наоборот, удобнее всего сделать систему заземления.

Для чего применяются УЗО и дифавтоматы

Эксплуатация заземляющих устройств невозможна без дополнительных приборов. К главным из них нужно отнести устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы. Несмотря на внешнюю схожесть, они используются для разных задач:

  1. УЗО отключается в момент появления в сети так называемого тока утечки, который может привести, с одной стороны, к возгоранию (при повреждении электропроводки изоляция начинает сильно греться), а с другой — к удару током, если человек дотронется до неисправного оборудования. УЗО всегда работает «в связке» с обычным автоматом.
  2. Дифференциальный автомат соединяет в себе функции устройства защитного отключения и автомата, то есть он защищает систему электропроводки от перегрузок и коротких замыканий, а человека — от электрических травм.

Таким образом, заземление представляет собой металлический провод, уходящий в почву и предназначенный для «утекания» тока в землю при возникновении неисправности в системе электроснабжения.

Заземление

1.7.28. Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

— Глава 1.7 ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. Область применения. Термины и определения
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) Издание седьмое. Утверждены Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204

В электротехнике при помощи заземления добиваются снижения напряжения прикосновения до безопасного для человека и животных значения.

Содержание

Терминология

  • Глухозаземленная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.
  • Изолированная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.
  • Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
  • Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
    • Искусственный заземлитель — заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
    • Естественный заземлитель — сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
    • Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
    • Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
    • Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ — преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.
    • Уравнивание потенциалов — электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.
    • Защитное уравнивание потенциалов — уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
    • Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.
    • Зона растекания (локальная земля) — зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.
    • Замыкание на землю — случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.
    • Прямое прикосновение — электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.
    • Косвенное прикосновение — электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.
    • Защита от прямого прикосновения — защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
    • Защита при косвенном прикосновении — защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.
    • Защитное автоматическое отключение питания — автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.
    • Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей.
    • Безопасный разделительный трансформатор — разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким напряжением.
    • Защитный экран — проводящий экран, предназначенный для отделения электрической цепи и/или проводников от токоведущих частей других цепей.
    • Защитное электрическое разделение цепей — отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью:
      • двойной изоляции;
      • основной изоляции и защитного экрана;
      • усиленной изоляции.
      • Основная изоляция — изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения.
      • Дополнительная изоляция — независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.
      • Двойная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций.
      • Усиленная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.
      • Непроводящие (изолирующие) помещения, зоны, площадки — помещения, зоны, площадки, в которых (на которых) защита при косвенном прикосновении обеспечивается высоким сопротивлением пола и стен и в которых отсутствуют заземленные проводящие части.
      • Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.
      • Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.
      • Напряжение прикосновения — напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
      • Ожидаемое напряжение прикосновения — напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.
      • Напряжение шага — напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.
      • Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) — напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.
      • Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
      • Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой — удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.

      Термин «земля», используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания.

      Термин «удельное сопротивление», используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.

      Термин «повреждение изоляции» следует понимать как единственное повреждение изоляции.

      Термин «автоматическое отключение питания» следует понимать как защитное автоматическое отключение питания.

      Термин «уравнивание потенциалов», используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов.

      Обозначения

      • Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение «PE» (англ.  Protective Earthing ) и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) жёлтого и зелёного цветов. обозначаются буквой «N» и голубым цветом.
      • Совмещённые нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение «PEN» и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зелёные полосы на концах. [1]

      Устройство заземления

      В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Заземление в электротехнике подразделяют на естественное и искусственное.

      Естественное заземление

      К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле. Однако, поскольку их сопротивление ничем не регулируется и к значению их сопротивления не предъявляется никаких требований, конструкции естественного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. К естественным заземлителям относят, например, трубы.

      Искусственное заземление

      Искусственное заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования, с заземляющим устройством.

      Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

      Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.

      Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.

      Разновидности систем искусственного заземления

      Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

      • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;
      • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
      • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
      • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

      В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления.

      Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.

      Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

      • система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
      • система TN-С — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем её протяжении;
      • система TN-S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем её протяжении;
      • система TN-C-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то её части, начиная от источника питания;
      • система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;
      • система ТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.
      • Т — заземленная нейтраль (лат.  terra );
      • I — изолированная нейтраль (англ.  isolation ).
      • Т — открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
      • N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
      • S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены (англ.  separated );
      • С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) (англ.  combined );
      • N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник; (англ.  neutral )
      • РЕ — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов)(англ.  Protective Earth )
      • PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ.  Protective Earth and Neutral ).
      Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN-системы)

      Системы с глухозаземлённой нейтралью принято называть TN-системами, так как данная аббревиатура происходит от фр.  Terre-Neutral , что означает «земля-нейтраль».

        Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN-системы)

      Система TN-C

      Система TN-C (фр.  Terre-Neutre-Combiné ) предложена немецким концерном AEG в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (англ.  Protection Earth ) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком была возможность появления фазного напряжения на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, данная система все ещё встречается в постройках стран бывшего СССР. Из современных электроустановок, такая система встречается только в уличном освещении из соображений экономии и пониженного риска.

      Система TN-S

      Система TN-S (фр.  Terre-Neutre-Séparé ) была разработана на замену условно опасной системы TN-C в 1930-х годах. Рабочий и защитный ноль разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по рабочему нулю ток должен быть численно равным геометрической сумме токов в фазах.

      • Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако, в случае обрыва нулевого провода до точки разделения, корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.
      Система TN-C-S

      В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция — электроустановки здания применяется совмещённый нулевой защитный и рабочий проводник (PEN), в основной части электрической цепи — отдельный нулевой защитный проводник (PE).

      • Достоинства: более простое устройство молниезащиты (невозможно появление пика напряжения между PE и N), возможность защиты от КЗ фазы на корпус прибора с помощью обыкновенных «автоматов».
      • Недостатки: крайне слабая защищенность от «отгорания нуля», то есть разрушения PEN по пути от КТП к точке разделения. В этом случае на шине PE со стороны потребителя появляется фазное напряжение, которое не может быть отключено никакой автоматикой (PE не подлежит отключению). Если внутри здания защитой от этого служит СУП (под напряжением оказывается все металлическое, и нет риска поражения током при прикосновении к 2 разным предметам), то на открытом воздухе никакой защиты от этого не существует вовсе.

      В соответствии с ПУЭ является основной и рекомендуемой системой, но при этом ПУЭ требуют соблюдения ряда мер по недопущению разрушения PEN — механической защиты PEN, а также повторных заземлений PEN воздушной линии по столбам через какое-то расстояние (не более 200 метров для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 метров для районов с числом грозовых часов в году более 40).

      В случае, когда эти меры соблюсти невозможно, ПУЭ рекомендуют TT. Также ТТ рекомендуется для всех установок под открытым небом (сараи, веранды и т. д.)

      В городских зданиях шиной PEN обычно является толстая металлическая рама, вертикально идущая через все здание. Её практически невозможно разрушить, потому в городских зданиях применяется TN-C-S.

      В сельской же местности в России на практике существует огромное количество воздушных линий без механической защиты PEN и повторных заземлений. Потому в сельской местности более популярна система TT.

      В позднесоветской городской застройке как правило применялась TN-C-S с точкой деления на основе электрощита (PEN) рядом со счетчиком, при этом PE проводилась только для электроплиты.

      В современной российской застройке применяется и «пятипроводка» с точкой деления в подвале, в стояках проходят уже независимые N и PE.

      Система TT

      В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

      • Достоинства: высокая устойчивость к разрушению N по пути от ТП к потребителю. Это разрушение никак не влияет на PE.
      • Недостатки: требования более сложной молниезащиты (возможность появления пика между N и PE), а также невозможность для обычного автоматического выключателя отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на PE). Это происходит из-за довольно заметного (30-40 Ом) сопротивления местного заземления.

      В силу вышеперечисленного ПУЭ рекомендуют ТТ только как «дополнительную» систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-C-S по повторному заземлению и механической защите PEN), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного соприкосновения с установкой и с физической землей (или же физически заземленными металлическими элементами).

      Тем не менее, ввиду низкого качества большинства воздушных линий в сельской местности России, система TT там крайне популярна.

      ТТ требует обязательного применения УЗО. Обычно устанавливают вводное УЗО уставкой 300—100 мА, которое отслеживает КЗ между фазой и PE, а за ним — персональные УЗО для конкретных цепей на 30-10 мА для защиты людей от поражения током.

      Молниезащитные устройства, такие, как ABB OVR, различаются по конструкции для систем TN-C-S и TT, в последних установлен газовый разрядник между N и PE и варисторы между N и фазами.

      Системы с изолированной нейтралью
        Системы с изолированной нейтралью

      Система IT

      В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединённого оборудования.

      Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надёжно­сти и безопасности, например в больницах для аварийного эле­ктроснабжения и освещения.

      Защитная функция заземления

      Принцип защитного действия

      Защитное действие заземления основано на двух принципах:

      • Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
      • Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения — УЗО).
      • В системах с глухозаземлённой нейтралью — инициирование срабатывания предохранителя при попадании фазного потенциала на заземлённую поверхность.

      Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземлённых предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключён в течение очень короткого времени (десятые…сотые доли секунды — время срабатывания УЗО).

      Работа заземления при неисправностях электрооборудования

      Типичный случай неисправности электрооборудования — попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции [2] . (Следует отметить, что современные электроприборы, имеющие импульсный источник вторичного электропитания, и снабжённые трёхполюсной вилкой, — такие как системный блок ПЭВМ, — при отсутствии заземления имеют опасный потенциал на корпусе, даже когда они полностью исправны. [3] ) В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:

      • Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.
      • Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземлённом корпусе составит Umax=RG·IF, где RG − сопротивление заземлителя, IF − ток, при котором срабатывает предохранитель, защищающий эту цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземлённом проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт.
      • Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это не будет обнаружено до тех пор, пока не возникнет путь для прохождения тока утечки. В худшем случае утечка произойдёт через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети с неисправностью, как только возникла утечка. Человек получит лишь кратковременный удар током (0,01…0,3 с — время срабатывания УЗО), как правило, не причиняющий вреда здоровью.
      • Это наиболее безопасный вариант, поскольку два защитных мероприятия взаимно дополняют друг друга. При попадании фазного напряжения на заземлённый проводник ток течёт с фазного проводника через нарушение изоляции в заземляющий проводник и далее в землю. УЗО немедленно обнаруживает эту утечку, даже если та весьма незначительна (обычно порог чувствительности УЗО составляет 10 мА или 30 мА), и быстро (0,01…0,3 с) отключает участок сети с неисправностью. Помимо этого, если ток утечки достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то может также сработать и предохранитель. Какое именно защитное устройство (УЗО или предохранитель) отключит цепь — зависит от их быстродействия и тока утечки. Возможно также срабатывание обоих устройств.

      Ошибки в устройстве заземления

        Примеры ошибок в устройстве заземления

      Пример неправильного монтажа: соединение рабочего нуля и PE-проводника на правой верхней клеммной колодке.

      Токонепроводящая пластиковая вставка (R4) препятствует протеканию электротока.

      Ложное срабатывание УЗО (F4) при объединении нулей за точкой разделения.

      Почему крайне опасно создавать PE-проводник прямо в розетке

      Неправильные PE-проводники

      Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника [4] . В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта. Также существует опасность поражения электрическим током при соприкосновении с токопроводящими частями сантехники.

      «Чистая земля»

      Популярным является поверье о том, что компьютерные и телефонные установки требуют заземления, отдельного от общего заземления всего здания.

      Это совершенно неверно, ибо ЗУ имеет ненулевое сопротивление, и, в случае КЗ (и даже небольшой, не обнаруживаемой автоматикой утечки) фаза-PE на одном из устройств, по ЗУ начинает течь ток и его потенциал растет из-за сопротивления ЗУ. В случае наличия 2 и более независимых ЗУ это приведет к появлению разности потенциалов между PE различных электроустановок, что может создать риск поражения людей током, а также заблокировать (или даже разрушить) интерфейсные устройства (Ethernet и другие), которые соединяют 2 части системы, заземленные от независимых ЗУ.

      Правильным решением является организация системы уравнивания потенциалов.

      Все сказанное выше относится и к кустарным заземлениям вида «закопаем в огороде ведро и заземлим на него один прибор», которые иногда устраиваются в сельской местности.

      Протекание рабочего тока линии через местное ЗУ

      Понимание устройства заземляющей установки

      Ввиду ошибочного представления о принципе работы местного ЗУ, нередко можно встретить мнение о том, что в случае обрыва PEN-проводника (Protective Earth + Neutral защитный и нулевой проводник в одном проводе) на снабжающей линии, рабочий ток проводника с нулевым потенциалом может потечь через заземляющие устройства потребителей, находящихся после места обрыва PEN-проводника. Самым распространённым способом «устранения данной опасности» данного заблуждения является создание аварийных режимов работы путём установки двухполюсного автомата защиты в качестве вводного рубильника.

      Пояснение причины распространённой ошибки

      Поскольку сопротивление контура заземления местного ЗУ берётся для расчёта параметров электроустановки потребителя (для уменьшения вероятности создания опасного шагового напряжения на территории потребителя обычно требуется минимально возможное численное значение), то во внимание не берётся сопротивление почвы между питающим потребителей трансформатором и местным ЗУ потребителя — результат сопротивления местного ЗУ отдельного потребителя берётся только для отдельно взятого потребителя, а не всей электросети целиком. Иными словами: поскольку открытые металлические части отдельно взятого потребителя не соединены напрямую с трансформатором (а только через главную шину заземления), то в случае обрыва PEN-проводника между ЗУ потребителя и ЗУ трансформаторной подстанции образовывается огромное электрическое сопротивление через почву между ними, которое по закону Ома не позволяет протекать большим токам через ЗУ отдельно взятого потребителя.

      Опасности использования двухполюсного автомата в качестве главного выключателя нагрузки

      Использование 2-полюсного автомата защиты для «устранения данной ошибки» нарушает как требования ПУЭ о неразрывности PEN-проводника, так и нарушает общую схему корректности электроустановки, то есть создаёт опасную для эксплуатации электроустановки ситуацию. Поскольку контакты автомата защиты не «намертво» привязаны к механизму, а слегка подпружинены, то во включенном состоянии это может привести к неполноценному контакту защитного проводника — в случае утечки все металлические корпусы электроприборов окажутся под опасным для человека потенциалом без срабатывания защитной аппаратуры; так же в случае необходимости отключения питающей линии для ремонта/обслуживания электроустановки может произойти противоположное явление — в случае неисправности механизма (автомат защиты не имеет прозрачного корпуса и состояние контактов невозможно увидеть), опасное напряжение не снимется в случае переведённой в положение «отключено» рукоятки защитного автомата.

      Объединение рабочего нуля и PE-проводника

      Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. [5] Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токонесущим в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено).

      Неправильное разделение PEN-проводника

      Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключённой к этой розетке, оказывается соединённым с рабочим нулём.

      Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а следовательно, и на корпусе подключённого прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:

      • Разрыв (рассоединение, перегорание и т. д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);
      • Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.

      Система уравнивания потенциалов

      Так как ЗУ имеет сопротивление, и в случае протекания через него тока оказывается под напряжением, его одного недостаточно для защиты людей от поражения током.

      Правильная защита создается путем организации системы уравнивания потенциалов (СУП), то есть электрического соединения и PE проводки, и всех доступных для прикосновения металлических частей здания (в первую очередь водопроводы и отопительные трубопроводы).

      В этом случае, даже если ЗУ окажется под напряжением, под ним же оказывается все металлическое и доступное для прикосновения, что снижает риск поражения током.

      В кирпичных домах советского периода, как правило, СУП не организовывалась, в панельных же (1970-е и позже) — организовывалась путем соединения в подвале дома и рамы электрощитков (PEN) и водопроводов.

      Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 1)

      В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
      Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
      Третья часть (практика) 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.

      1 часть. Заземление

      В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

      А. Термины и определения
      Б. Назначение (виды) заземления
      Б1. Рабочее (функциональное) заземление
      Б2. Защитное заземление
      Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
      Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
      Б2.3. Заземление в составе электросети
      В. Качество заземления. Сопротивление заземления.
      В1. Факторы, влияющие на качество заземления
      В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
      В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)
      В2. Существующие нормы сопротивления заземления
      В3. Расчёт сопротивления заземления
      А. Термины и определения

      Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

      На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

      Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).

      Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
      Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

      На рисунке он показан толстыми красными линиями:

      Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).

      Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

      Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

      На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

      Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

      Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

      На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
      а контур заземления — толстыми красными линиями:

      Б. Назначение (виды) заземления

      Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

      Б1. Рабочее (функциональное) заземление

      Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

      Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

      Б2. Защитное заземление

      Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

      Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
      Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

      • в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
      • в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
      • в составе электросети объекта
      Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

      Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.

      Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
      При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

      Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

      Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.

      Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

      Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

      УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

      Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
      Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.

      Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник (wiki), рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой — подключается к одному из проводов линии/ кабеля.

      При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд 🙂 между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

      Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

      Б2.3. Заземление в составе электросети

      Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

      Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

      Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

      Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

      В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

      Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики. Одним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.
      Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).

      В1. Факторы, влияющие на качество заземления
      • площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
      • электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды
      В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

      Чем больше будет площадь соприкосновения заземлителя с грунтом, тем больше площадь для перехода тока от этого заземлителя в грунт (тем более благоприятные условия создаются для перехода тока в грунт). Это можно сравнить с поведением автомобильного колеса на повороте. Узкая покрышка имеет небольшую площадь контакта с асфальтом и легко может начать скользить по нему, “отправив” автомобиль в занос. Широкая покрышка, да еще и немного спущенная, имеет много бОльшую площадь контакта с асфальтом, обеспечивая надежное сцепление с ним и, следовательно, надежный контроль за движением.(Пример оказался неграмотным. Спасибо SVlad — комментарий: habrahabr.ru/post/144464/#comment_4854521)

      Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

      В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

      Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

      Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
      Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

      Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

      В2. Существующие нормы сопротивления заземления

      Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

      • для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
      • при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
      • для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
      • у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
      • у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
      • для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
        • при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
        • при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
        В3. Расчёт сопротивления заземления

        Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

        Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

        Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
        Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

        Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
        Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

        В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

        Строительство заземлителей

        При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

        В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *