Порядок обустройства и эксплуатации защитных электротехнических приспособлений регламентируется основными положениями ПУЭ, утвержденными МЭР, согласно приказу от 08.07.2002 года. В настоящее время подготовлена седьмая редакция этих нормативов, распространяющая своё действие на все электротехническое оборудование, включая заземляющий контур (смотрите рисунок ниже).
Для получения полной информации о тех требованиях, которые предъявляются к электроустановкам и защитным системам, рассмотрим их конкретное содержание на примере действующего контура заземления. Нормы ПУЭ для данного типа устройств касаются в основном такого важного параметра, как сопротивление заземления.
Вопросы, затрагиваемые в ПУЭ
Регламентирование порядка эксплуатации различных видов защитных систем может быть представлено в виде определённого набора требований, касающихся обустройства отдельных конструкций.
Согласно им, функциональная готовность контуров заземления, в состав которых входит целый набор конструктивных элементов, должна подтверждаться следующими техническими данными:
- Описание конструкции и состава защитных устройств, применяемых в действующих электроустановках;
- Формулы для расчета их размеров, а также нормы сопротивления заземляющих устройств (ЗУ);
- Таблицы с корректировочными коэффициентами, позволяющими вводить поправки на качество и состояние грунта в месте размещения контура (с учётом материала отдельных элементов);
- Порядок организации и проведения контрольных испытаний, имеющихся у систем заземления.
На заметку. Наличие документально подтверждённых данных о рабочих характеристиках и надёжности функционирования контура заземления частного дома, например, позволит исключить вероятность поражения электрическим током животных и жильцов.
При его обустройстве предписывается действовать в строгом соответствии с ПУЭ, а также соблюдать все требования, касающиеся эксплуатации данного защитного устройства.
Конструкция контура
Составные части
Уже упоминавшееся ранее сопротивление заземления (Rз) контура – основной параметр, контролируемый на всех этапах его эксплуатации и определяющий эффективность его применения. Эта величина должна быть настолько малой, чтобы обеспечить свободный путь аварийному току, стремящемуся стечь в землю.
Обратите внимание! Важнейшим фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления, является качество и состояние грунта в месте обустройства ЗУ.
Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:
- В её составе необходимо предусмотреть набор металлических прутьев или штырей длиной не менее 2-х метров и диаметром от 10-ти до 25-ти миллиметров;
- Они соединяются между собой (обязательно на сварку) пластинами из того же металла в конструкцию определённой формы, образуя так называемый «заземлитель»;
- Кроме того, в комплект устройства входит подводящая медная шина (её ещё называют электротехнической) с сечением, определяемым типом защищаемого оборудования и величиной токов стекания (смотрите таблицу на рисунке ниже).
Дополнительная информация. Условно к этой конструкции можно отнести соединительные медные провода в виде жгута или оплётки.
Эти составляющие устройства необходимы для соединения элементов защищаемого оборудования со спуском (медной шиной).
Различие по месту устройства
Согласно положениям ПУЭ, защитный контур может иметь как наружное, так и внутреннее исполнение, причём к каждому из них предъявляются особые требования. Последними устанавливается не только допустимое сопротивление контура заземления, но и оговариваются условия измерения этого параметра в каждом частном случае (снаружи и внутри объекта).
При разделении систем заземления по их местонахождению следует помнить о том, что лишь для наружных конструкций корректен вопрос о том, как нормируется сопротивление заземлителя, поскольку внутри помещения он обычно отсутствует. Для внутренних конструкций характерна разводка по всему периметру помещений электротехнических шин, к которым посредством гибких медных проводников подсоединяются заземляемые части оборудования и приборов.
Для элементов конструкций, заземлённых снаружи объекта, вводится понятие сопротивления повторного заземления, появившееся вследствие особенной организации защиты на подстанции. Дело в том, что при формировании нулевого защитного или совмещённого с ним рабочего проводника на питающей станции нейтральная точка оборудования (понижающего трансформатора, в частности) уже заземляется один раз.
Поэтому когда на ответном конце того же провода (обычно это PEN или PE шина, выводимая непосредственно на щиток потребителя) делается ещё одно местное заземление, его с полным основанием можно назвать повторным. Организация этого вида защиты показана на рисунке ниже.
Важно! Наличие местного или повторного заземления позволяет подстраховаться на случай повреждения защитного нулевого провода PEN (PE – в системе электропитания TN-C-S).
Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля».
Влияние почвы на сопротивление Rз
Практически доказано, что сопротивление заземляющего устройства в значительной степени определяется состоянием грунта в месте расположения заземлителя. В свою очередь, характеристики почвы в зоне проведения защитных работ зависят от следующих факторов:
- Влажность почвы на участке проведения работ;
Дополнительная информация. При оценке влажности следует знать, что сланцы и глина хорошо удерживают воду, а песчаные почвы, напротив, плохо.
- Наличие в почве каменистых составляющих, в которых обустроить заземление попросту невозможно (в этом случае приходится выбирать другое место);
- Возможность искусственного увлажнения грунта в особо засушливые летние периоды;
- Химический состав почвы (наличие в ней солевых составляющих).
В зависимости от состава грунта, он может быть отнесён к тому или иному виду (смотрите фото ниже).
Исходя из особенностей формирования сопротивления заземлителя, предполагающих его снижение при увлажнении и повышении солевой концентрации, в случае крайней необходимости в грунт искусственно вводятся порции влажного химиката NaCl.
Хорошие грунты с точки зрения обустройства заземления – это суглинистые почвы с высоким содержанием торфяных составляющих и солей.
Устройство и типы контуров
Стандартный контур заземления изготавливается не только в виде оптимального для большинства условий треугольника; он может иметь форму линии, прямоугольника, угла или даже дуги (овала). При рассмотрении каждой из этих конструкций с точки зрения их сопротивления необходимо отметить следующее:
- Основой конструкции являются забиваемые в землю штыри или стержни;
- Между собой они соединяются нарезанными по длине металлическими полосами (так называемой «металлосвязью»);
- К одному из штырей или к полоске металла приваривается медная шина, прокладываемая в отдельной канавке, как это изображено на приведённом ниже рисунке.
Выбор треугольника в качестве основного вида заземлителя объясняется тем, что в этом случае удаётся получить максимальную зону рассеивания при небольшой занимаемой площади. Материальные затраты на такую конструкцию минимальны, а величина сопротивления растеканию в грунте при правильном её обустройстве соответствует нормативам.
Расстояние между штырями треугольного контура обычно выбирается равным длине, а максимальное удаление одного от другого может быть вдвое больше. Так, если штыри заглубляются в землю на 250 сантиметров, оно может достигать 5-ти метров. Лишь при соблюдении этих условий удаётся получить оптимальные характеристики зарытого в землю сооружения.
Линейный контур представляет собой цепочку штырей, вбитых в землю с определённым шагом, равным примерно 5-10 метров (смотрите рисунок далее по тексту).
В отдельных случаях, зависящих от условий местности, конструкция сооружается в виде полукруга; при этом штыри располагаются на том же удалении один от другого. В таком распределённом устройстве сопротивление должно быть минимальным именно в точках соприкосновения прутьев с грунтом. Для достижения требуемого показателя Rз штырей забивается как можно больше.
Все остальные типы конструкций являются модификациями описанных выше заземлителей, а предъявляемые к ним требования по сопротивлению стекания являются производными от уже рассмотренных.
Виды материала (профили)
Согласно требованиям ПУЭ, содержащим указания на то, каким должно быть сопротивление растекания тока в грунте, в большинстве случаев этот показатель устанавливается на уровне не более 4 Ом. Для получения этого значения обычно приходится приложить немало усилий, направленных на то, чтобы придерживаться заданных теми же требованиями технологий.
В первую очередь, это касается используемых при сборке заземляющего контура материалов, подбираемых, исходя из следующих условий:
- При выборе штырей предпочтение должно отдаваться заготовкам из черного металла;
- Наиболее часто применяется пруток типоразмером 16-20 мм или уголок с параметрами 50х50х5 мм и толщиной металла около 5 мм;
- Применять в качестве элементов контура арматуру не допускается, поскольку она обладает каленой поверхностью, влияющей на нормальное стекание тока;
- Для этих целей подходит именно чистый пруток, а не его арматурный заменитель.
Обратите внимание! Для районов с засушливым летом лучше всего подходят трубные толстостенные металлические заготовки, нижний конец которых сплющивается на конус, а затем в этой части трубы просверливаются несколько отверстий.
Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично. В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов.
К этому виду профильных заготовок предъявляются особые требования, касающиеся порядка их размещения в почве и состоящие в следующем:
- Во-первых, трубные элементы защитного контура должны размещаться на глубине, превышающей уровень промерзания грунта не менее чем на 80-100 см;
- Во-вторых, в особо засушливых местностях примерно треть длины заземлителя должна достигать влажных слоёв почвы;
- В-третьих, при выполнении второго условия следует ориентироваться на особенности расположения в данном регионе так называемых «грунтовых вод». В случае если они находятся на значительной глубине, по правилу, сформулированному в положениях ПУЭ, необходимо будет подготовить более длинные трубные отрезки.
С видом и профилем используемых при обустройстве заземлителя штыревых заготовок можно ознакомиться на размещённом ниже рисунке.
На практике в большинстве регионов России обычно применяются стальной уголок и полоса из того же металла. Для того чтобы получить более точные параметры используемых элементов заземления, потребуются данные геологических обследований. При наличии этой информации можно будет привлечь к обсчёту параметров заземлителя специалистов.
Из чего делается металлосвязь
Соединяющие штыри элементы (металлосвязь) обычно изготавливается из следующих электротехнических материалов:
- Типовая медная шина, имеющая сечение на менее 10 мм2;
- Алюминиевая полоса с поперечным сечением порядка 16 мм2;
- Стальная полоска 100 мм2 (типоразмер – 25х5 мм).
Классическая металлосвязь делается обычно в виде нарезанных по размеру стальных полос, крепящихся на сварку к уголкам или оголовкам прутка.
Важно! От качества сварочного сочленения зависит, сможет ли данное заземляющее устройство или контур пройти проверочные испытания на соответствие переходного сопротивления нормируемому значению (4 Ома).
При применении более дорогих алюминиевых (медных) полосок к ним на сварку крепится болт подходящего типоразмера, на котором впоследствии фиксируются подводящие шины. Главное, на что нужно обращать внимание при обустройстве любых соединений, – это надёжность получаемого в результате контакта.
Для этого перед оформлением болтового сочленения необходимо тщательно зачистить обе соединяемые детали до появления блеска чистого металла. Дополнительно эти места желательно обработать шкуркой, а после закручивания болта хорошо его поджать, что обеспечит более надёжный контакт.
Самостоятельное изготовление
После подготовки всех необходимых материалов и выбора подходящего места для обустройства заземления можно переходить к непосредственным операциям по сборке заземляющего контура. На подготовительной стадии нарезаются трубные или другие профильные отрезки, размер которых выбирается на 20-30 см больше расчётного (это нужно для компенсации изгиба вершины заготовки при её вбивании в землю).
Дополнительная информация. Для облегчения забивания таких отрезков рекомендуется заострить их нижний срез посредством болгарки с обрезным диском.
Одновременно с подготовкой точечных штыревых заземлителей начинается этап земляных работ, состоящих в подготовке канавок со скошенными краями (для лучшего удерживания грунта от осыпания).
Порядок производимых при земляных работах операций выглядит следующим образом:
- Сначала подготавливается (расчищается) площадка под будущий контур заземления и делается его разметка;
- Затем по уже нанесённой разметке выкапываются канавки глубиной 70-80 см и шириной порядка 50 см (глубина выбирается из соображения минимальной коррозии металлосвязей);
- После этого нарезанные по длине штыри забиваются в намеченных точках так, чтобы над поверхностью выступало около 20 см (смотрите фото ниже);
- По завершении монтажа всех вертикальных элементов верхние их части срезаются, а контактные площадки тщательно зачищаются, после чего к ним привариваются металлосвязи;
- После того, как все сварочные швы остынут, они зачищаются болгаркой со шлифовальным диском, а затем окрашиваются специальной защитной краской на основе гудрона;
Обратите внимание! Покраске подвергаются лишь места образования сварных сочленений, наиболее подверженные коррозии.
- Далее от ближайшей к жилому строению точки КЗ прокапывают канавку на ту же глубину, что была вырыта под металлосвязи (её ширина может быть чуть меньше, поскольку соединительная полоса делается цельной, не требующей проведения сварных работ);
- Затем в подготовленную траншею укладывается полоса металла с типоразмером не менее 25х4 мм, которая впоследствии приваривается к штырю или перемычке (металлосвязи);
- На заключительной стадии работ у самой стены дома уже проложенная металлическая полоса поднимается на высоту порядка 200 мм, где к ней на болт или сварку подсоединяется шина (провод), идущая на ГЗШ распределительного щитка (фото ниже).
Для подключения готового заземления в действующую цепь электроснабжения потребуется ознакомиться с существующими схемами организации заземления.
Ввод в дом
На шину заземления распределительной системы контур заводится с помощью стальной полосы с типоразмером 24х4 мм или же медной и гибкой проволоки сечением 10 мм². В отдельных случаях, специально оговариваемых в ПУЭ, для этого допускается применять алюминиевый провод сечением 16 мм² (смотрите рисунок ниже).
При возможности выбора между предложенными выше вариантами предпочтение отдаётся медному проводу, имеющему наиболее подходящие для выполнения поставленной задачи характеристики.
В заключительной части обзора обратим внимание пользователей на то, что сделать заземляющий контур своими руками не очень просто, поскольку при проведении этих работ необходимо строгое соблюдение требований ПУЭ. Для тех, кто полностью не уверен в своих силах, всегда имеется «запасной» выход – пригласить представителей организации, специализирующейся на изготовлении заземлений.
Видео
Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью
Куда должен быть присоединен заземляющий проводник, если
в PEN-проводнике, соединяющем нейтраль трансформатора или генератора с шиной PEN
РУ до I кВ, установлен ТТ?
Ответ
. Должен быть присоединен не к нейтрали трансформатора или
генератора непосредственно, а к PEN- проводнику, по возможности сразу на ТТ.
В таком случае разделение PEN-проводника на RE- и N- проводники в системе TN-S
должно быть выполнено также за ТТ. ТТ следует размещать как можно ближе к выводу
нейтрали трансформатора или генератора.
Каким должно быть сопротивление заземляющего устройства, к которому
присоединены нейтрали генератора или трансформатора, или выводы источника
однофазного тока?
Ответ
. Должно быть в любое время года не более 2, 4 и 8 Ом соответственно
при 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника
однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом
использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных
заземлений PEN- или PE- проводника ВЛ до 1 кВ при количестве отходящих линий
не менее двух.
Каким должно быть сопротивление заземлителя, расположенного
в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора, или
вывода источника однофазного тока?
Ответ.
Должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственного при линейных
напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220
и 127 В источника однофазного тока. При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом×м
допускается увеличивать указанные нормы в 0,01 ρ раз, но не более
десятикратного.
В каких точках сети должны быть выполнены повторные заземления PEN-
проводника?
Ответ
. Должны быть выполнены на концах ВЛ или ответвлений от них длиной
более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве
защитной меры при косвенном прикосновении применено автоматическое отключение
питания.
Каким должно быть общее сопротивление растеканию заземлителей (в том
числе естественных) всех повторных заземлений PEN- проводника каждой ВЛ в любое
время года?
Ответ
. Должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных
напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220
и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию
заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом
соответственно при тех же напряжениях. При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом×м
допускается увеличивать указанные нормы в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.
Заземляющие устройства в электроустановках напряжением до 1 кВ
с изолированной нейтралью
Какому условию должно соответствовать сопротивление заземляющего
устройства, используемого для защитного заземления ОПЧ (открытая проводящая
часть) в системе IT?
Ответ
. Должно соответствовать условию:
R ≤ U пр /I
где R - сопротивление заземляющего устройства, Ом;
U пр - напряжение прикосновения, значение которого принимается равным
50 В; I - полный ток замыкания на землю, А.
Какие требования предъявляются к значениям сопротивления заземляющего
устройства?
Ответ
. Как правило, не требуется принимать значение этого сопротивления
менее 4 Ом. Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если
соблюдено условие
R ≤ U пр /I,
а мощность генераторов или трансформаторов не превышает 100 кВА, в том числе
суммарная мощность генераторов или трансформаторов, работающих параллельно.
Заземлители
Что может быть использовано в качестве естественных заземлителей?
Ответ
. Могут быть использованы:
o металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся
в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий
и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных,
слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
o металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
o обсадные трубы буровых скважин;
o металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части
затворов и т.п.;
o рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные
пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
o другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
o металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Алюминиевые
оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.
Допускается ли использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих
жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации
и центрального отопления?
Ответ
. Использовать не допускается. Указанные ограничения не исключают
необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству
с целью уравнивания потенциалов.
Заземляющие проводники
Какое сечение должен иметь заземляющий проводник, присоединяющий
заземлитель рабочего (функционального) заземления к главной заземляющей шине
в электроустановках до 1 кВ?
Ответ
. Должен иметь сечение не менее: медный - 10 мм> 2 ,
алюминиевый - 16 мм 2 , стальной - 75 мм?.
Главная заземляющая шина
Что следует использовать в качестве главной заземляющей шины внутри
вводного устройства?
Ответ
. Следует использовать шину PE.
Какие требования предъявляются к главной заземляющей шине?
Ответ
. Ее сечение должно быть не менее сечения PE (PEN) - проводника
питающей линии. Она должна быть, как правило, медной. Допускается применение
ее из стали. Применение алюминиевых шин не допускается.
Какие требования предъявляются к установке главной заземляющей шины?
Ответ
. В местах, доступных только квалифицированному персоналу, например,
щитовых помещениях жилых домов, ее следует устанавливать открыто. В местах,
доступных посторонним лицам, например, подъездах и подвалах домов, она должна
иметь защитную оболочку - шкаф или ящик с запирающейся на ключ дверцей.
На дверце или на стене над шиной должен быть нанесен знак.
Как должна быть выполнена главная заземляющая жила в случае, если здание
имеет несколько обособленных вводов?
Ответ
. Должна быть выполнена для каждого вводного устройства.
Защитные проводники (PE-проводники)
Какие проводники могут использоваться в качестве PE-проводников
в электроустановках до 1 кВ?
Ответ
. Могут использоваться:
-
специально предусмотренные проводники, жилы многожильных кабелей, изолированные
или неизолированные провода в общей оболочке с фазными проводами, стационарно
проложенные изолированные или неизолированные проводники;
-
ОПЧ электроустановок: алюминиевые оболочки кабелей, стальные трубы
электропроводов, металлические оболочки и опорные конструкции шинопроводов
и комплектных устройств заводского изготовления;
-
некоторые сторонние проводящие части: металлические строительные конструкции
зданий и сооружений (фермы, колонны и т.п.), арматура железобетонных
строительных конструкций зданий при условии выполнения требований, приведенных
в ответе на вопрос 300, металлические конструкции производственного назначения
(подкрановые рельсы, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов,
обрамления каналов и т.п.).
Могут ли быть использованы в качестве PE-проводников сторонние
проводящие части?
Ответ
. Они могут быть использованы, если отвечают требованиям настоящей
главы к проводимости и, кроме того, одновременно отвечают следующим требованиям:
непрерывность электрической цепи обеспечивается либо их конструкцией, либо
соответствующими соединениями, защищенными от механических, химических и других
повреждений; их демонтаж невозможен, если не предусмотрены меры по сохранению
непрерывности цепи и ее проводимости.
Что не допускается использовать в качестве PE-проводников?
Ответ
. Не допускается использовать: металлические оболочки изоляционных
труб и трубчатых проводов, несущие тросы при тросовой электропроводке,
металлорукава, а также свинцовые оболочки проводов и кабелей; трубопроводы
газоснабжения и другие трубопроводы горючих и взрывоопасных веществ и смесей,
трубы канализации и центрального отопления; водопроводные трубы при наличии
в них изолирующих вставок.
В каких случаях не допускается использовать нулевые защитные проводники
в качестве защитных проводников?
Ответ
. Не допускается использовать в качестве защитных проводников
нулевые защитные проводники оборудования, питающегося по другим цепям, а также
использовать ОПЧ электрооборудования в качестве нулевых защитных проводников для
другого электрооборудования, за исключением оболочек и опорных конструкций
шинопроводов и комплектных устройств заводского изготовления, обеспечивающих
возможность подключения к ним защитных проводников в другом месте.
Какими должны быть наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников?
Ответ
. Должны соответствовать данным таблице 1
Таблица 1
| Сечение фазных проводников, мм 2 | Наименьшее сечение защитных проводников, мм |
|---|---|
| S≤16 | S |
| 16 | 16 |
| S>35 | S/2 |
Допускается, при необходимости, принимать сечение защитных проводников менее
требуемых, если оно рассчитано по формуле (только для времени отключения ≤ 5 с): :
S ≥ I √ t/k
где S - площадь поперечного сечения защитного проводника, мм
2 ;
I - ток КЗ, обеспечивающий время отключения поврежденной цепи защитным аппаратом
или за время не более 5 с, А;
t - время срабатывания защитного аппарата, с;
k - коэффициент, значение которого зависит от материала проводника, его
изоляции, начальной и конечной температур. Значения k для защитных проводников
в различных условиях приведены в табл. 1.7.6-1.7.9 главы 1.7 Правил устройства
электроустановок (седьмое издание).
Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники
(PEN-проводники)
В каких цепях могут быть совмещены в одном проводнике (PEN-проводник)
функции нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников?
Ответ
. Могут быть совмещены в многофазных цепях в системе TN для
стационарно проложенных кабелей, жилы которых имеют площадь поперечного сечения
не менее 10 мм
2 по меди или 16 мм
2 по алюминию.
В каких цепях не допускается совмещение функций нулевого защитного
и нулевого рабочего проводников?
Ответ
. Не допускается в цепях однофазного и постоянного тока. В качестве
нулевого защитного проводника в таких цепях должен быть предусмотрен отдельный
третий проводник. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ до 1
кВ к однофазным потребителям электроэнергии.
Допускается ли использование сторонних проводящих частей в качестве
единственного PEN-проводника?
Ответ
. Такое использование не допускается. Это требование не исключает
использования открытых и сторонних проводящих частей в качестве дополнительного
PEN-проводника при присоединении их к системе уравнивания потенциалов.
Когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены, начиная
с какой-либо точки электроустановки, допускается ли объединять их за этой точкой
по ходу распределения энергии?
Ответ
. Такое объединение не допускается.
Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников
системы управления и выравнивания потенциалов
Как должны быть выполнены присоединения заземляющих и нулевых защитных
проводников и проводников уравнивания потенциалов к ОПЧ?
Ответ
. Должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки.
Как должно быть выполнено присоединение каждой ОПЧ электроустановки
к нулевому защитному или защитному заземляющему проводнику?
Ответ
. Должно быть выполнено с помощью отдельного ответвления.
Последовательное включение в защитный проводник ОПЧ не допускается.
Можно ли включать коммутационные аппараты в цепи PE- и PEN- проводников?
Ответ.
Такое включение не допускается за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных розеток.
Какие требования предъявляются к розеткам и вилкам штепсельного
соединения, если защитные проводники и/или проводники уравнивания потенциалов
могут быть разъединены при помощи того же штепсельного соединения?
Ответ
. Они должны иметь специальные защитные контакты для присоединения
к ним защитных проводников или проводников уравнивания потенциалов. Переносные
электроприемники
Какие меры могут быть применены для защиты при косвенном прикосновении
в цепях, питающих переносные электроприемники?
Ответ
. В зависимости от категории помещения по уровню опасности поражения
людей электрическим током могут быть применены автоматическое отключение
питания, защитное электрическое разделение цепей, сверхнизкое напряжение,
двойная изоляция.
Какие требования к подключению к нулевому защитному проводнику в системе TN или к заземлению в системе IT металлических корпусов переносных электроприемников при применении автоматического отключение питания?
Ответ
. Для этого должен быть предусмотрен специальный защитный (PE)
проводник, расположенный в одной оболочке с фазными проводниками (третья жила
кабеля или провода - для электроприемников однофазного и постоянного тока,
четвертая или пятая жила - для электроприемников трехфазного тока),
присоединяемый к корпусу электроприемника и к защитному контакту вилки
штепсельного соединения. Использование для этих целей нулевого рабочего (N)
проводника, в том числе расположенного в общей оболочке с фазными проводниками,
не допускается.
Как должны быть дополнительно защищены штепсельные розетки с номинальным
током не более 20 А наружной установки, а также внутренней установки,
но к которым могут быть подключены переносные электроприемники, используемые вне
зданий либо в помещениях с повышенной опасностью?
Ответ
. Должны быть защищены УЗО с номинальным отключающим
дифференциальным током не более 30 мА. Допускается применение ручного
электроинструмента, оборудованного УЗО-вилками.
Передвижные электроустановки
Что должно быть применено для автоматического отключения питания?
Ответ.
Должно быть применено: устройство защиты от сверхтоков в сочетании
с УЗО, реагирующим на дифференциальный ток, или устройством непрерывного
контроля изоляции, действующим на отключение, или УЗО, реагирующим на потенциал
корпуса относительно земли.
Устройство контура заземления, установка и проверка уровня сопротивления контура – это работы, необходимость которых обусловлена спасением жизни человека и предохранением зданий от пожаров. Для производства работ следует выполнять требования ПУЭ, знать способы производства работ по монтажу защитного контура.
Каждый новичок хочет знать, что же это такое заземление и его контур.
Устройство и принцип действия заземления
Защитное устройство и его основное назначение – соединение всех потребителей электричества, при помощи заземляющего провода с контуром защиты. Систем заземления 3, но в жилом помещении наиболее часто устанавливают систему с маркировкой TN – 5. Эта система предусматривает проведение ноля и земли двумя отдельными проводами.
При коротком замыкании или утечке тока с корпуса приборов снимается опасное напряжение и по проводу подается на контур защитного заземления. Он должен монтироваться и изготавливаться, выполняя требования ГОСТа. Нормы, предусматривают оборудование контура с учетом уровня сопротивления. На его величину влияют:
- виды почвы;
- влажность и уровень грунтовых вод;
- глубина погружения заземлителей;
- количества заземлителей в контуре;
- материалы электрода и всех составляющих устройства.
По форме, контур заземления, согласно нормам СНиП, делают в форме равностороннего треугольника, из вертикальных заземлителей и горизонтальных электродов. Они должны располагаться на определенной глубине. Из этого значения и свойства грунта производится расчет контура заземления. Каждый вид грунта имеет свой уровень сопротивления растекания токов КЗ.
Для обустройства контура защиты лучшим вариантом будет:
- торфяник;
- суглинистая почва;
- глинистая, с близко расположенными грунтовыми водами.
Худшими свойствами обладают каменистые участки грунта и монолитные скалы. На выбор влияют климатические особенности региона установки.
Проведение расчета защитного контура
Сопротивление контура заземления следует проводить, определив несколько значений:
- Определить удельное сопротивление почвы на участке.
- Выявить влажность грунта.
- Уровень солености почвы.
- Средней температуры в регионе.
- Расстояние от фундамента до контура.
- Размеров заземлителей и других деталей устройства.
Методика расчетов «проста» — нужно знать множество физических формул и иметь инженерное образование. Но, как правило, никакая методика выполнения расчетов не может учитывать все значения. Поэтому, проведя монтаж наружного контура заземления и измерив, значение сопротивления защиты – вы увидите, что расчет не совпадает с фактическим результатом.
По этой причине, для обустройства в данном регионе выполняется типовой проект, остается только провести изменения, учитывая удаление устройства от здания. И затем проводят измерение сопротивления контура, вносят изменения до достижения номинального значения сопротивления, не более 4 Ом в жилищном строительстве.
Поэтому, выбрав лучшую схему, соблюдая все размеры и глубину забивания заземлителей, подобрав качественный материал, правильно сделать работу для вашего жилья не составит труда. А рассчитать заземление нужно обязательно для крупных промышленных и торговых зданий.
Объекты, требующие оснащения контуром
Для безопасного проживания и условий труда, каждое помещение, в котором установлены промышленные или бытовые электроустановки обязано быть защищено.
Для этого, оборудуется как внутренний контур заземления, так и наружный. Защита должна быть установлена в помещениях:
- С различными по мощности железными кожухами и корпусами приборов, станков и осветительных устройств.
- В электрощитовых, в которых находятся стальные корпуса щитков, шкафов и другого электротехнического оборудования, а также в комплектных трансформаторных подстанциях (ктп).
- В местах с металлоконструкциями, оболочками кабелей, проводов различного сечения, а также защитных стальных трубопроводов для кабелей.
- Вторичная обмотка измерительного трансформатора.
Заземление не проводится:
- для арматуры изоляторов и штырей, крепления их на опорах электропередачи;
- оборудования установленного на заземленные корпуса электроустановок;
- электроизмерительные устройства, автоматы защиты, установленные в электрощитках или на одной из стен камеры распределяющего устройства.
При особо оговоренных условиях может не заземляться металлическая защитная оболочка контрольного кабеля.
Наружный контур заземления потребует проведения земляных работ, поэтому, приготовьтесь к тяжелой и небыстрой работе.
Установка контура заземления
Способов установки несколько. Новая, но более затратная методика модульно-штырьевого монтажа всем хороша. Но этот способ мы рассмотрим несколько позже. Мы разберем классический монтаж контура заземления.
Сначала проводятся подготовительные работы.
Подготовка к монтажу
Определяемся с местом установки защиты. Лучшим решением будет расположение контура недалеко от здания и со стороны установки распределительного электрощита.
Исходя из требований пункта 1.7.111 ПУЭ — все вертикально и горизонтально расположенные электроды должны изготавливаться из меди, оцинкованного или обычного стального уголка или другого профиля. Окрашивать поверхность заземлителей нельзя, для лучшего токоотведения и обнаружения дефектов.
Для обустройства, нам потребуется 50 уголков толщиной полок — 5 мм и полоса шириной — 40 мм. Это основные материалы для изготовления самого контура. Также нам потребуются провода достаточного сечения, для обустройства внутреннего контура заземления и разделения проводки на нулевой провод и проводник земли.
Теперь готовим к работе лопату и начинаем выполнение основного этапа работ.
Монтаж защитного устройства
Копаем треугольную траншею — длиной стороны 3 м, на ширину штыка лопаты и глубиной не менее полуметра. Можно выполнить прямую траншею — длиной не менее 6 м (таким способом оснащаются устройства с недавнего времени). Если делаем по старой методе, в углах равностороннего треугольника кувалдой забиваем заземлители до необходимой глубины. Его нельзя засовывать в готовую скважину, он должен плотно и без зазоров погрузится на глубине не более 3 м.
При оснащении прямолинейной системы, через каждый метр, забиваем по 1-му заземлителю, но не более 5-ти штук. Для лучшего захода в землю, заострите края уголка на заточном станке или обрежьте их болгаркой. Погрузиться в грунт колья должны не полностью, над поверхностью земли должен быть отрезок уголка не менее 200 мм.
Надеваем сварочный костюм и маску, готовим аппарат и подвариваем к вертикальным заземлителям горизонтальные электроды, из полосы шириной не менее 40 мм. От нее, к стене здания, по выкопанной траншее проводим полосу или отрезок силового кабеля достаточного сечения. Теперь, заводим в здание и подводим к входящему электрощиту, а от него выполняем заземление внутридомовой системы.
При проведении заземляющего проводника, с помощью силового кабеля, работы выполняют следующим способом: на вертикальный заземлитель, болтом и гайкой с надежным гровером, закрепляем, запакованный в концевой контакт отрезок кабеля. Для выполнения этой работы понадобится:
Все места сварки, проверив качество шва, покрываем грунтовкой или растопленной смолой. В месте сварки металл ослаблен из-за высокой температуры при сваривании и сильнее поддается коррозии. Выполнив все завершающие работы, засыпаем траншею. Сначала слоем песка, а потом заполняем вынутым грунтом.
Все основные работы выполнены, теперь нам остается выполнить измерение сопротивления контура заземления.
Замер сопротивления защитного устройства
Выполнять эту работу лучше в летнее или зимнее время. В эти моменты грунт имеет наибольшую величину электрического сопротивления. В разных условиях применения величина может быть различной. Для жилого здания, это значение не должно превышать 30 Ом. Для измерения сопротивления применяют специальные измерители сопротивления «МС- 08» или «М-416». Выполняется с использованием системы пробных электродов.
Выполнение замеров разбито на несколько этапов.
Между контуром и зданием расположен потенциальный зонд на расстоянии не менее 20–ти метров, а второй выносной электрод располагаем на прямой линии с потенциальным электродом и контуром, на расстоянии не более 40 метров. Подключаем напряжение и выполняем замер уровня сопротивления. Выполняем эту операцию несколько раз, приближая выносной кол на расстояние не менее 5 метров. Выполнив эти замеры, определяем сопротивление контура.
При замерах в обширных подземных коммуникациях, потребуется выполнение дополнительного измерения данной физической величины. Такие замеры проводятся на различных расстояниях между заземлителями и по разным направлениям.
Но во всех измерениях, номинальной величиной сопротивления заземления будет наихудший результат выполненных замеров. В любое время года и в различных погодных условиях, значение сопротивления защиты не должно быть выше наибольшей допустимой величины.
После выполнения замеров и определения сопротивления электрического тока цепи защитного устройства, комиссия составляет акт проведения и контрольного измерения заземления здания. В процессе пользования необходимо проверять надежность обтяжки болта на подключении к заземляющему проводнику, а также при очень высокой температуре, не забывайте смачивать места заглубления электродов.
Проведя все работы по монтажу и контрольному замеру, мы получаем безопасное жилое помещение, защищенное от токов короткого замыкания.
По требованиям Правил устройства электроустановок все вновь сооружаемые электропроводки имеют дополнительный проводник. Называется он защитным проводником (РЕ), маркируется чередованием полос желтого и зеленого цвета.
Защитные проводники подключаются к корпусам электроприборов и соединяют их с контуром заземления. Бытовая техника: компьютеры, стиральные машины, электроплиты, СВЧ-печи — соединяется с защитными проводниками через заземляющие контакты розеток.
При пробое изоляции бытовых приборов их корпуса оказываются под напряжением. При соприкосновении с корпусом поврежденного прибора человек будет поражен электротоком. Преднамеренное соединение корпусов с землей при пробое изоляции приводит к возникновению короткого замыкания, которое отключит аппарат защиты, и поврежденное оборудование своевременно обесточится.
Даже если ток будет незначительным и отключения не произойдет, при прикосновении человека к корпусу ток через его тело будет иметь величину, не опасную для его жизни. Тело человека имеет сопротивление от десятков до сотен тысяч Ом, а сопротивление заземляющих проводников не превышает нескольких Ом. Поэтому ток через тело человека будет значительно меньше тока, уходящего в землю через защитные проводники.
Помимо защиты людей заземление корпусов приборов экранирует электромагнитные поля, излучаемые ими в процессе работы. Это снижает уровень помех, мешающих работе других приборов.
Защитные проводники нельзя подключать к нулевой шине электрощита. Старые электропроводки подвержены обрывам в цепях нулевых проводников, результатом которых неизбежно будет появление на нулевом проводе некоторого потенциала относительно «земли». Величина потенциала может доходить до 220В и, если он окажется на корпусе прибора, вас ждет серьезная травма.
Запрещено использование в качестве защитных проводников газовых труб, труб отопления и канализации. Нельзя использовать для этой цели водопроводные трубы, так как они не везде выполняются металлическими.
Для подключения заземляющих проводников необходим контур заземления.
Что такое контур заземления?
Контур заземления – это группа электродов, забитых в землю и называемых вертикальными заземлителями. Между собой они связаны горизонтальным заземлителем при помощи сварки. Горизонтальный заземлитель выводится на стену здания или идет напрямую во вводное распределительное устройство.
Для изготовления вертикальных заземлителей используются стальные уголки или трубы, а горизонтальных – стальная полоса или круглый профиль. Их нельзя окрашивать, иначе электрический контакт с грунтом будет слабым, и контур потеряет эффективность.
Если здание имеет в составе конструкции, заглубленные в землю, то они тоже могут выполнять функции контура заземления. Они называются естественными заземлителями.
Как сделать заземление?
В изготовлении контура заземления нет ничего сложного, и его можно сделать самостоятельно.
Для этого потребуются:
- для вертикальных заземлителей : уголок или трубы со стенками толщиной не менее 4 мм или арматура диаметром не менее 14 мм;
- для горизонтальных заземлителей : стальная полоса сечением не менее 100мм 2 и толщиной стенки не менее 4 мм;
- для ввода в здание : жесткий или гибкий провод сечением не менее 10 мм 2 ;
- инструменты : лопата, болгарка, кувалда, сварочный аппарат.
Порядок работы при монтаже контура заземления
- 1. Выкапывается траншея глубиной около 0,5 м и шириной 0,5-0,3 м. Длина траншеи – около 5 м. Располагаться траншея должна так, чтобы начало ее совпадало с местом у стены здания, где контур будет выходить наружу.
- 2. Через 1-1,5 м в траншею кувалдой забиваются заземлители. Для облегчения процесса концы заземлителей нужно заострить болгаркой.
- 3. Заземлители соединяются между собой полосой при помощи сварки. Конец полосы выводится на стену здания или, если возможно, вводится в здание поближе к щитку. К полосе приваривается болт для подключения заземляющего проводника.
- 4. Места соединения в траншее лучше окрасить, так как сварочные швы в земле быстро разрушаются.
- 5. Полоса снаружи и внутри здания окрашивается чередующимися полосами желтого и зеленого цветов.
- 6. Перед тем, как засыпать траншею, неплохо бы измерить сопротивления полученного контура. Делается это специальными приборами. Если сопротивление будет недостаточным, забиваются дополнительные электроды и присоединяются то же полосой. И так до получения нужного значения (не более 4 Ом).
- Если приборы Вам не доступны, при определении количества электродов руководствуйтесь своими возможностями и здравым смыслом. Электродов нужно много, если грунт песчаный и еще больше, если вместо грунта – сплошные камни. На черноземе хватает 5-7 электродов для получения приемлемых результатов. Не посыпайте солью контур заземления. Проводимость его улучшится, но и сгниет он быстрее.
- 7. Засыпаем траншею грунтом без строительного мусора.
- 8. В щитке устанавливается дополнительная шина – РЕ. Она соединяется проводником желто-зеленого цвета с выводом контура заземления. Теперь можно соединить с шиной РЕ все корпуса электроприборов.
