Назначение и устройство защитного контура заземления


Array Андрей Кмецинский

Защитное заземление используется для того, чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током при прикосновении не только к токонесущим элементам, но и корпусу или другим деталям электрических установок. Это может произойти в случае короткого замыкания, когда металлические элементы электроустановки находятся под напряжением 220В, и даже корпус любого бытового прибора может оказаться для человека смертельным. Основной принцип работы заземления – обеспечение соприкосновения деталей, которые не несут в себе ток, с землей или подобными ей по свойствам материалами (к примеру, каменным углем или другими эквивалентами по ГОСТу), благодаря чему потенциал тока снижается до безопасного уровня. Чтобы это работало, в земле необходимо разместить металлическую деталь – заземлитель, а к нему должен вести провод, соединяющий заземлитель непосредственно с самой электрической установкой.

Заземление дома

Кроме того, существует еще одна функция заземления – некоторым приборам он помогает снизить уровень помех. Принцип этого действия заключается в том, что высокочастотный ток уходит в землю, тем самым прибор (пример – мощный электродвигатель) не создает помех окружающим электроустановкам. Если действие заземления направлено именно на улучшение качества работы электрооборудования, на повышение терминов его эксплуатации, то подобная система называется рабочим заземлением. Рабочее заземление согласно требованиям по госту применяется на трансформаторах и электрогенераторах, крупных электростанциях, к нему также относят заземление громоотводов и молниеотводов.

Существует два типа заземления:

  • естественное;
  • искусственное.

К тому или иному виду можно отнести заземление прибора по характеру его заземлителей. К естественным заземлителям можно отнести привычные подземные металлоконструкции, исполняющие по требованию двойную функцию. Это могут быть обыкновенные водопроводные трубы (если только они не транспортируют горючие жидкости или газы), металлоконструкции, которые являются фундаментом здания (к примеру, сваи) и т.д. Все остальные способы заземления относятся к искусственным (установка специальных металлических стержней и др.). Стоит отметить, что монтаж защитного заземления может осуществлять только специалист-электрик, который будет учитывать не только необходимые параметры напряжения, но и сопротивление грунтов, и другие немаловажные факторы.

Когда от заземлителя электричество попадает в землю, небольшое количество тока распространяется вокруг него и может нанести вред человеку, оказавшемуся поблизости. Эта окружность вокруг металлического заземлителя называется радиус поражения. Обычно сила тока стоящему на земле не приносит больших повреждений (на это влияет уровень сопротивления грунта и изначальная сила тока), исключение составляет случай, когда человек оказывается поблизости громоотвода.

В случае если человек оказался непосредственно в радиусе поражения электрического тока, напряжение которого не очень велико, передвигаться следует как можно более мелкими шажками, желательно не отрывая ноги от земли. Это и называется принципом шагового напряжения. Таким образом, действие на организм человека будет наименьшим.

Различают два типа заземляющих устройств относительно их расположенности относительно самого электроприбора:

  • выносное;
  • контурное.

Особенность выносного заземлителя в том, что он находится за пределами площадки, на которой расположена сама электроустановка. Контурное заземление проходит по периметру зоны размещения электроустановки (т.е. по контуру), а, возможно, и внутри. Действие самих заземлителей от этого практически не меняется, они все равно обеспечивают высокий уровень безопасности, если сооружены согласно требованиям.

Для того чтобы посчитать, какое количество заземлителей вам понадобится и на каком расстоянии их расположить, придется произвести расчет защитного заземления. Сопротивление растекания тока от 1 элемента заземления металлического стержня рассчитывается по такой формуле:

Формула сопротивления растекания тока

Для расчетов по этой формуле нужно знать длину и диаметр стержня-заземлителя, удельное сопротивление грунта (которое можно найти по таблице, зная, в какую землю вы будете погружать заземлители) и расстояние от земли от середины стержня.

Этот пример наглядно показывает, как самому определить, сколько стержней надо будет использовать для того, чтобы заземлить электроприбор. Полученное значение нужно округлить до ближайшего целого в большую сторону.

Также есть схема, по которой рассчитывается сопротивление тока для горизонтальных заземлителей. Для этого необходимо знать длину и ширину самих металлоконструкций, коэффициент сезонности и коэффициент спроса. Если горизонтальные стержни расположены по контуру, то длина каждого равна расстоянию между ними L=a.

Формула сопротивления тока для горизонтальных заземлителей

Если вы самостоятельно решили определить контур для будущего заземления, то лучше всего подойдут контуры геометрических фигур. В зависимости от площадки, которая у вас имеется, можно выбрать контур квадрата, прямоугольника или прямой линии. Но самой оптимальной формой для периметра заземления считается треугольник. Для частного дома равносторонний треугольник – чрезвычайно удобный контур, потому что он позволяет току равномерно растекаться во все стороны и не экранировать.

Для того чтобы точно узнать значение сопротивления контура вашего заземляющего механизма, проще всего использовать специальный электроприбор. Он показывает уровень не только контурного сопротивления, но и поможет без справочной информации узнать сопротивление грунта при самодельном заземлении на частной территории.

Стандарты ГОСТа по электробезопасности

Стандарт по ГОСТ

Статья ГОСТ 12.1.030-81 четко регламентирует правила соблюдения электробезопасности в сетях с различным напряжением (до 1000 В и более 1000 В), с постоянным или переменным током. Рекомендуется соблюдать принцип безопасности абсолютно для любых электроустановок, они все должны быть либо заземлены, либо занулены. Согласно требованиям ГОСТа в первую очередь заземлителями должны выступать естественные подземные конструкции, но при этом необходим контроль того, чтобы они были прочными, химически и термически устойчивыми, могли обеспечить необходимую защиту в любое время года. Все переносные и ручные заземлительные установки должны также находиться под контролем, и проходить необходимую проверку.

Для сетей, в которых напряжение достигает более 1000 В с изолированной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства по ГОСТу не может быть более чем R=250/L где L – максимальная сила тока. Если же удельное сопротивление земли больше чем 500 Ом, то в формулу вводится дополнительный повышающий коэффициент.

Исходя из «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», записанных в требованиях ГОСТа, все заземляющие устройства проходят контрольную проверку при первичном монтаже, а также в процессе эксплуатации через определенный промежуток времени, чтобы убедиться, что они соответствуют нормам безопасности.

Заземление и зануление

Защитное заземление и зануление в электроустановках — это похожие процессы, которые несут в себе одну и ту же функцию, но осуществляются немного по-разному. Обе эти схемы используются для того, чтобы обезопасить пользователя электроприборов от поражения током. При заземлении провод от установки должен соединяться с землей, а при занулении – с нулевым проводом.

Схема защитного заземления и зануления
Схема защитного заземления и зануления

Нулевыми проводниками могут служить:

  1. Естественные конструкции – трубопроводы, металлические сваи, производственные стальные элементы.
  2. Отдельная жила из многожильного кабеля или провода.
  3. Специальный отдельный проводник.
  4. Алюминиевая кабельная оболочка.

Заземление электроустановок в быту

Заземление электроустановок в быту

Даже в обычном жилом доме существует ряд установок, которые обязательно требуют заземления. К ним относятся:

  • электрощитки;
  • электрические шкафы;
  • металлические корпуса бытовых электроприборов;
  • металлокорпуса электрического оборудования.

Согласно ГОСТу во всех жилых домах защитное заземление обеспечивает безопасность основных электроустановок, а также, естественно, имеет свой собственный заземлитель источник внешнего питания дома — трансформатор. Эти требования предъявляются и ко всем новостройкам, которые не могут быть сданы в эксплуатацию без проверки уровня электробезопасности.

У бытовых приборов, которые сделаны по современному образцу, в вилке уже имеется три проводка, один из которых связан непосредственно с корпусом. Такой же третий проводок предусмотрен и в розетках. Благодаря этому, обычному человеку не стоит беспокоиться о безопасности при подключении мелких электроприборов, они зануляются без вмешательства извне и при коротком замыкании не несут в себе угрозы. Крупные бытовые электроприборы вроде стиральных машин или электроводонагревателей рекомендуется устанавливать специалисту, который ознакомлен с требованиями по ГОСТу защитного заземления либо зануления.

Есть два типа сетей, которые можно встретить в современных домах. Это однофазная и трехфазная. Каждая из них имеет 1 нулевой защитный проводник, 1 рабочий ноль и 1 или 3 соответственно фазовых провода. В современных постройках уже есть зануление, либо заземление всех основных электроустановок, но в старых жилых постройках этого не предусмотрено, поэтому жильцам необходимо самим озаботиться этим процессом.

Как самостоятельно сделать заземление в квартире (доме)

Если вы живете в старой постройке или хотите обезопасить свой частный дом или коттедж, рассмотрите в качестве альтернативы несколько схем заземления.

Один из способов – использовать вместо заземления зануление. Для этого необходимо присоединить корпус к нейтрали (нулевому проводнику). По этому принципу при резком появлении напряжении на корпусе произойдет короткое замыкание нуля и фазы, за счет чего напряжение сильно повысится, и сработают предохранители (автоматы защиты).

Подобная схема может быть опасна, если ею занимается не профессионал, который может элементарно перепутать фазу с нулем. Также при обрыве нулевого провода все корпуса электроприборов окажутся под напряжением, что сделает их потенциально опасными.

Также, если вы используете трехфазные электроприборы, которые не нуждаются в нулевом проводнике, то можно применить схему, именуемую в международной терминологии как IT. Ее особенность в том, что каждый электроприбор должен иметь свой собственный заземлитель. Альтернативой ей являются стандартные схемы TT и TN-С-S. Их механизм прописан согласно гостовским требованиям, которые можно найти в интернете или специальной литературе.

Переносные конструкции защитного заземления

Во многих ситуациях необходимо придерживаться дополнительной безопасности при ведении работ рядом с электроустановками. Не смотря даже на то, что общее напряжение может быть отключено, заземлить отдельные конструкции желательно, если вам необходимо работать непосредственно с ними. Стационарное устройство защитного заземления может дать сбой, и возникнет напряжение в элементах, с которыми работает мастер. Чтобы этого не произошло, используются мобильные переносные заземлители. Они могут занулить внезапно возникшее напряжение, тем самым обезопасив людей, работающих на отдельных элементах электроустановок. Такая электробезопасность должна соблюдаться на всех крупных промышленных предприятиях, заводах, электростанциях.

Переносная заземляющая установка
Переносная заземляющая установка

Переносных заземляющих установок встречается несколько видов в зависимости от формы и предназначения:

  • штанговые переносные конструкции;
  • бесштанговые переносные конструкции;
  • штанговые переносные конструкции с металлическими звеньями.

Чаще всего переносные защитные механизмы используются для проведения ремонтно-монтажных работ на воздушных линиях или распределительных электроустановках. Принцип их действия заключается в том, что они состоят из трех основных элементов: токопроводящей детали, контактной и собственно изолирующего элемента (их может быть несколько).

К подобным переносным конструкциям применяются очень высокие требования, ведь от их качества непосредственно зависит жизнь человек. Во-первых, они должны быть крепкими, чтобы зажимы, которые крепятся к проводам или контактам, не соскакивали и не ломались от манипуляций электромонтажников. Во-вторых, все элементы переносной установки должны быть сделаны из высокоустойчивых материалов, которые не расплавятся от напряжения при коротком замыкании.

Можно сделать вывод, что для всего электрооборудования (от крупномасштабного, питающего целые районы электричеством, до мелкой бытовой техники) используют системы защитного заземления или зануления. Назначение защитного заземления – свести риск поражения людей током к минимуму или уменьшить силу напряжения до безопасного уровня. Если соблюдены все основные требования по монтажу этих конструкций, то человеку не грозит быть пораженным высоким напряжением при коротком замыкании, утечке тока или повреждении электропроводки.

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *