О том, насколько важна для частного дома или коттеджа правильно смонтированная система заземления, сказано уже немало. Поэтому повторять об опасности поражения электрическим током в доме, не подключенном к заземляющему контуру, особой нужды нет. И если вы желаете по максимуму обеспечить безопасность своего жилого пространства, то информация, изложенная в настоящей статье, без сомнения, будет вам полезна.
Виды заземления для частного дома
В зависимости от конструктивных особенностей подходящей к дому линии электропередачи применяются различные системы заземления. Различают следующие их разновидности: TN-S, TN-C, TN-C-S, TT и т. д. Частные дома и коттеджи обычно подключают к системам заземления двух типов: TN-С-S и TT. И если в вашем доме отсутствует , то именно эти системы проще всего реализовать на практике, именно их многие умельцы создают самостоятельно, именно о них и пойдет речь в настоящей статье.
Коротко поясним, что означают буквы в названии систем:
- Первый символ обозначает параметры заземления на источнике питания (T – земля и т.д.).
- Второй символ (N или Т) характеризует параметры заземления открытых частей домашних электроустановок. Буква N, к примеру, обозначает зануление или соединение защитного проводника домашней электроустановки с нейтралью источника питания (трансформаторной подстанции).
- Буквы S и C обозначают подвид системы, в которой заземление производится через источник питания.
Проще говоря, если первыми в обозначении стоят буквы TN, то речь идет о системе с глухим заземлением источника питания, а электрическая система потребителя присоедениена к его нейтрали посредством нулевых и защитных проводников. Как мы уже говорили, системы заземления бывают нескольких разновидностей:
- TN-C – система, имеющая совмещенные нулевой и защитный проводники. Подводящая линия в данном случае состоит из двух- или четырехжильных кабелей (фазный и нулевой проводники – в однофазной системе электроснабжения, три фазных и один нулевой – в трехфазной системе электроснабжения). Систему TN-C трудно назвать полноценной системой заземления, ведь заземляющие проводники электроустановки в ней подключаются к нулевому проводу, идущему от трансформатора. Обычно ее называют занулением, потому как выполнять все функции заземляющего контура она едва ли способна.
- TN-S – система, имеющая разделенные нулевой и защитный проводники. Подводящая линия в данном случае состоит из трех- или пятижильных кабелей (фазный, нулевой и защитный проводники – в однофазной системе электроснабжения, три фазных плюс нулевой и защитный проводники – в трехфазной системе электроснабжения).
- TN-C-S – система, в которой нулевой и защитный проводник совмещает свои функции лишь на определенном участке, который начинается возле источника питания и заканчивается на вводе в дом. Здесь же происходит их разделение на нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) провода (защитный проводник в такой системе подвергается повторному заземлению). По сути, система TN-C-S создается на базе TN-C.
- TT – система, в которой домашняя система электроснабжения имеет обособленное глухое заземление, которое никак не соединяется с заземлением питающей подстанции.
Заземление во всех системах категории TN производится через трансформаторную подстанцию, в то время как система TT предполагает создание заземляющего контура непосредственно возле дома. Можно долго спорить о том, какая из двух систем лучше – TN-C-S или TT, поэтому сразу обозначим подводные камни двух этих систем.
Если вы задумываетесь о создании системы TN-C-S, то в первую очередь следует удостовериться в надежности ЛЭП, подводящей электричество к вашему дому. Ведь состояние загородных линий электропередачи (а они, в большинстве случаев, воздушные) оставляет желать лучшего. Никто не даст гарантии, что в один прекрасный день, в результате аварии на линии (если под своей тяжестью накренится хлипкая опора и т.п.), оголенный нулевой провод не соединится с проводом фазным. В итоге ноль отгорит от трансформатора, а мы получим смертельно опасное напряжение, «гуляющее» по корпусу домашних электроприборов.
AlexeyL Пользователь FORUMHOUSE
Для схемы TN-C-S вы должны быть либо полностью уверены в безопасности и надёжности приходящего к вам по улице проводника PEN, либо должны гарантировать эту безопасность собственным заземлением. При типичном состоянии местных воздушных сетей уверенность может быть только в обратном: в ненадёжности PEN. А строительство заземления, способного выдержать ток нуля множества соседей при обрыве нейтрали и большом перекосе нагрузок по фазам – очень непростое и недешёвое занятие.
Поясним: PEN – это совмещенный рабочий нулевой (N) и защитный нулевой (PE) проводник, соединяющий трансформаторную подстанцию с вводным домашним щитком.
Использование кабеля СИП в составе подводящей линии дает некоторые гарантии безопасности, но при неудовлетворительном состоянии наземных опор все эти гарантии можно поставить под сомнение. Проще говоря, создавать систему заземления типа TN-C-S можно, только имея полную уверенность в надежности подводящей ЛЭП.
Система ТТ в частном доме также имеет свои недостатки. Системы представленного типа требуют обязательного наличия в цепи заземления устройств защитного отключения УЗО или диффавтоматов, которые регулярно следует проверять на предмет работоспособности. Для обеспечения безопасной работы ТТ должна быть оснащена системами уравнивания потенциалов и искусственным заземляющим контуром, создание которых требует времени, усилий и определенных затрат.
На практике создание системы TN-C-S всегда выглядит более предпочтительным, но при сомнительном состоянии токоподводящих линий (подводящая линия образована неизолированными проводниками, наблюдаются ее частые обрывы, воздушные опоры находятся в неудовлетворительном состоянии и т. д.) в качестве более надежной альтернативы рекомендуется создавать систему ТТ.
Коротко о системе TN-S
Если к дому подведена система TN-S, то вводной щиток достаточно оборудовать заземляющей шиной, к которой следует подключить вводной заземляющий проводник PE и защитные проводники, идущие к домашним потребителям. Проводник РЕ можно подключить к повторному заземляющему контуру. К вопросу о том, как это сделать, мы еще вернемся.
AlexPetrow Пользователь FORUMHOUSE
При TN-S к потребителю приходит пятипроводка с отдельными PE и N. В такой системе ничего делить не надо.
Речь идет о разделении входящего нулевого провода, который подводится к потребителю в системах TN-C и разделяется при создании системы TN-C-S. Подобное деление изображено на схеме.
Конструкция системы TN-C-S
Если к вашему дому подходит система TN-C, если вы удостоверились в безупречном состоянии подводящей линии и убедились, что в качестве подводящего проводника используется кабель СИП, можно приступать к созданию системы заземления типа TN-C-S.
Разделение проводника на защитный провод PE (имеющий желто-зеленый цвет) и на нулевой (имеет голубой цвет) производится во вводном щите.
В щите же к системе подключается повторное заземление.
В соответствии с актуализированной редакцией правил ПУЭ разделение проводника PEN должно быть выполнено до вводного коммутационного защитного аппарата и до электросчетчика. Категорически запрещается включать защитные и коммутационные аппараты в цепь проводников PEN и PE. Разрывать можно только цепь проводника N (ПУЭ 1.7.145).
AlexPetrow
Проводники PEN и PE – неразрывны! Все устройства с коммутацией (авт. выключатели, рубильники, пакетники, приборы учёта и т. п.) должны находиться на линии проводника N (его "рвать" можно, а иногда и нужно).
Разделение проводника PEN производится по следующей схеме:
Для разделения следует использовать две шины: главную заземляющую (ГЗШ) и нулевую (N). Главная заземляющая шина подключается к дополнительному заземляющему контуру через корпус щитка, к ней же подключается вводной кабель PEN и подсоединяются заземляющие клеммы розеток, установленных в доме. К шине N подключаются: электросчетчик, защитные автоматы и силовые клеммы домашних точек энергопотребления.
Главная заземляющая шина становится шиной PE после перемычки, соединяющей ГЗШ и N. Именно к РЕ производится подключение дополнительного заземляющего контура и защитных проводников, ведущих на заземляющие клеммы розеток.
AlexPetrow
В действительности, физически и органолептически должно быть две шины – PE (ГЗШ) и N. Разделяется PEN по "правилу русской буквы Н" – так выглядит правильное разделение. Питающий PEN может приходить на любой из концов вертикальной чёрточки (шины), и эта чёрточка после перемычки всегда будет PE. Другая вертикальная чёрточка всегда будет N (на всём своём протяжении). Перемычка – просто перемычка. PE заземляется, и на этой шине будут коммутироваться защитные проводники, а N служит проводником тока нагрузки. После разделения они не должны соединяться.
Более наглядно разделение показано на фото.
В соответствии с правилами ПУЭ главную заземляющую шину рекомендуется изготавливать из меди. Допускается использование стальных шин и категорически запрещается установка шин алюминиевых. Шины ГЗШ и N изготавливаются из одного и того же материала.
stanislav-e88a Пользователь FORUMHOUSE
Ноль (N) c разделяющей шины идет на 2-х полюсный вводной автомат, далее – на счетчик. Со счетчика ноль – к потребителям. Двойные автоматы не нужны (кроме вводного). PEN должен быть разделен до него. С фазой все просто: идет на вводной автомат, далее на счетчик, далее на группы потребителей .
Основные требования к узлу разделения проводника PEN состоят в следующем:
- Нулевая разделяющая шина N в обязательном порядке должна устанавливаться на изолятор, то есть она должна быть изолирована от корпуса щитка, к которому дополнительно подключается шина PE (ведь после разделения эти две шины не должны нигде соприкасаться);
- Все проводники, подходящие к разделяющим шинам, должны крепиться с помощью прочных болтовых соединений, что обеспечивает надежность подключения и возможность отсоединения отдельных проводников;
- Сечение ГЗШ должно быть больше или равно сечению питающего проводника PEN.
В качестве защитных проводников РЕ рекомендуется использовать специализированные провода. Если проводники РЕ и фазные проводники изготовлены из одного и того же материала, то зависимость минимального сечения РЕ от сечения фазного провода будет следующей.
Знак «£» в данном случае обозначает – «≤».
Если защитные и питающие проводники изготовлены из разных материалов, то сечение РЕ должно быть эквивалентно по своей проводимости сечению фазных проводов, рассмотренных в таблице.
Минимальное сечение совмещенного проводника в системе TN-C должно соответствовать следующим значениям: 10 мм² – для медных проводников и 16 мм² – для алюминиевых. Если сечение проводника меньше, то разделять его запрещено! В таком случае следует прибегнуть к созданию системы ТТ.
Повторное заземление и устройства защитного отключения в системах TN-C-S
Если вы желаете максимально защитить себя и свою семью от поражения токами утечки, то систему заземления TN-C-S следует оснастить устройствами защитного отключения (УЗО) или дифференциальными автоматами. В соответствии с рекомендациями актуализированной редакции ПУЭ (изд.7) системы типа TN, оснащенные устройствами защитного отключения (УЗО), должны подключаться к повторному заземлению, которое монтируется на вводе в дом.
SB3 Пользователь FORUMHOUSE
Требуется выполнение повторных заземлений на концах ВЛ и ответвлений от них длиной более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве защитной меры от поражения электрическим током при косвенном прикосновении выполняется защитное автоматическое отключение питания.
Если УЗО в вашей системе не используются, а в пределах 200 м от вашего щитка уже есть повторное заземление, тогда в создании дополнительного заземления на вводе в дом особой необходимости нет.
Crazy Cat Пользователь FORUMHOUSE
Если на расстоянии 200 м от ввода уже есть повторное заземление, или ввод сделан кабелем, проложенным в земле – в повторном заземлении нет необходимости.
Об УЗО: для дополнительной защиты от токов утечки при косвенном прикосновении к открытым поверхностям электроприборов в общую схему электроснабжения рекомендуется внедрять устройства защитного отключения (УЗО) или дифференциальные автоматы. Подобная защита срабатывает на слабые токи утечки, отключая питание сети (токи утечки, несмотря на свою малую величину, могут быть опасны для человека). Их установка целесообразна по той причине, что обычные защитные автоматы срабатывают только на токи короткого замыкания.
В современных системах принято устанавливать УЗО двух различных номиналов: общее противопожарное УЗО, срабатывающее на ток утечки – 100 мА, а также одно (или несколько) УЗО, подключенных к линии штепсельных розеток и срабатывающих на ток – 30 мА или 10 мА.
УЗО, подключаемые к бытовой технике, напрямую взаимодействующей с водой (стиральные и посудомоечные машины, водонагреватели и т. д.), должны срабатывать на ток утечки – 10 мА. На линию осветительных систем УЗО не устанавливаются.
В результате мы будем иметь вот такую схему.
Работоспособность устройств защиты или дифференциальных автоматов необходимо регулярно проверять (1 раз в месяц и т.д.). Для этого на корпусе устройств имеются специальные кнопки – «тест».
Повторное заземление подразумевает подключение корпуса вводного щитка к заземляющему контуру.
В соответствии с правилами ПУЭ (пункт 1.7.102) в сетях переменного тока напряжением до 1 кВ в качестве повторного заземляющего контура для систем TN-C-S можно использовать подземные конструкции электрических опор, металлические водопроводные трубы, заземляющие контуры громоотводов и т. д. Эти элементы следует использовать в первую очередь. Если такой возможности нет, то создается контур искусственный.
В сетях постоянного тока заземляющие проводники необходимо подключать к искусственному заземляющему контуру, который не должен соединяться с подземными трубопроводами.
К вопросу о конструкции искусственного заземляющего контура мы еще вернемся.
Сечение проводников, соединяющих щиток и заземляющий контур в сетях с глухозаземленной нейтралью и с напряжением до 1 кВ, должно соответствовать следующим параметрам.
Если используется проводник алюминиевый, его площадь должна быть не менее 16 мм².
Система уравнивания потенциалов
После создания системы заземления, оснащенной устройствами автоматического отключения, в доме появляется защитный проводник, соединяющий все элементы системы электроснабжения. Данный проводник представляет потенциальную угрозу. Ведь при повреждении какого-либо потребителя на корпус всех неповрежденных электроприборов выносится опасный потенциал. Он будет присутствовать там до момента срабатывания УЗО, создавая опасность при прямом прикосновении. В целях снижения указанного напряжения в здании необходимо создать систему уравнивания потенциалов (СУП), способную уравнять потенциал всех его токопроводящих частей (строительных конструкций, инженерных коммуникаций и т. д.).
АСЗюзин1950 Пользователь FORUMHOUSE
Система уравнивания потенциалов не является самостоятельной мерой защиты, но её наличие при использовании автоматического отключения питания является обязательной.
СУП представляет собой своеобразную сетку проводников (РЕ), объединяющих между собой все токопроводящие элементы объекта через ГЗШ, то есть через ее РЕ-часть. Соединение шины РЕ и токопроводящих частей здания производится радиально (к каждой заземляемой конструкции подводится отдельный проводник РЕ). Более подробно вы можете узнать в соответствующем разделе FORUMHOUSE.
Система заземления ТТ в частном доме
Если вы пришли к выводу о нецелесообразности или опасности подключения системы TN-C-S к своему дому, то единственной альтернативой, позволяющей обеспечить собственную безопасность, будет создание системы ТТ. Ее схема имеет следующий вид.
Как видим, ГЗШ и заземляющие проводники нигде не соединяются с вводным PEN-проводником и нулевым проводом – N.
Применение устройств защиты УЗО или дифференциальных автоматов в составе системы ТТ является обязательным условием для ее безопасной работы. Рабочие характеристики защитных устройств в данной системе соответствуют параметрам УЗО для систем TN-C-S.
Также в системах ТТ должна быть создана основная система уравнивания потенциалов (ОСУП). В идеале ОСУП создается в комплекте с системой дополнительной (ДСУП).
Если система ТТ подключается к металлическому щитку, то все проводники в щитке должны иметь двойную изоляцию. В качестве альтернативы металлическим щиткам можно использовать щитки пластиковые.
AlexPetrow
Металлический щиток заземляется. В щитке делаем двойную изоляцию и соблюдаем меры предосторожности от прямого и косвенного прикосновения (нулевая шина будет в изоляционном боксе и т.п.). Если щиток пластмассовый – ещё лучше (есть такие для улицы).
Для более надежной изоляции проводников в местах их прохождения через корпус металлического щитка можно использовать специальные текстолитовые втулки.
ГЗШ с помощью медного провода подключается к проводнику, ведущему к искусственному заземляющему контуру. В щитке к заземляющей шине подводятся проводники РЕ, идущие от домашних потребителей и от систем уравнивания потенциалов.
Подземные элементы, соединяющие заземляющий контур с щитком, целесообразно делать из стали (из полосы). Использование неизолированных алюминиевых проводников в данном случае запрещено.
Расчет и создание заземляющего контура
Как известно, опасный потенциал, возникающий в защитном проводнике РЕ при пробое фазного напряжения на корпус бытового устройства, направляется в область с наименьшим сопротивлением. И для того, чтобы во время прикосновения человека к открытым частям электроустановки напряжение продолжало уходить в землю, защищая людей от поражения электрическим током, заземляющий контур должен обладать низким сопротивлением. Поэтому расчет заземляющего контура сводится к определению величины сопротивления растеканию токов на заземляющем устройстве. Этот показатель зависит от нескольких факторов:
- От площади заземляющих элементов.
- От расстояния между ними.
- От глубины их погружения в землю.
- От проводимости грунтов.
Для систем заземления ТТ, установленных в сетях с напряжением до 1 кВ и оснащенных защитными устройствами УЗО, правила ПУЭ (пункт 1.7.59) устанавливают следующую зависимость: RаIа <50 В. Где:
- Iа – минимальный ток уставки УЗО (в нашем случае он равен 10 или 30 мА);
- Rа – суммарное сопротивление всех элементов системы заземления.
В соответствии с формулой, для УЗО с уставкой 30А этот показатель не должен превышать – 1660 Ом (минимальное требование к системе ТТ). Подобные значения, регламентируемые правилами ПУЭ, могут вводить в заблуждение. Поэтому на практике многие люди стремятся получить сопротивление заземляющего контура, не превышающее 4 Ом (что соответствует требованиям, распространяющимся на заземляющий контур источника питания).
человек Пользователь FORUMHOUSE
Я смог загнать 6 электродов по 1,5 м в одну точку, но мне помогала Макита, взятая для этого дела с работы. Загнал на 0,2 м ниже нулевого уровня. Сопротивление заземления не мерил, но практика применения таких электродов в качестве заземлителей показывает, что электрод длиной 9–10 м дает на наших грунтах менее 4 Ом.
Если вы сомневаетесь в количестве и длине электродов, то для расчета заземляющего контура лучше всего обратиться к специалистам. Также эти параметры можно узнать у соседей, имеющих действующий заземляющий контур, допущенный надзорными органами к эксплуатации после проведения соответствующих замеров сопротивления.
Располагать электроды можно как в ряд, так и по углам геометрических фигур (по углам треугольника и т.п.). В каждом конкретном случае их расположение определяется удобством осуществления монтажных работ и наличием свободного пространства.
Расстояние между электродами определяется коэффициентом использования стержня, который равен – 2,2. То есть, для того чтобы система работала с максимальной эффективностью, расстояние между двумя одинаковыми электродами должно быть не меньше, чем 2,2 длины каждого из них (по всем направлениям). При уменьшении этого расстояния (а на практике чаще всего так и происходит) эффективность системы будет снижаться.
Перед началом монтажных работ снимается верхний слой почвы, а потом, в размеченных точках, забиваются электроды.
Верхние концы электродов обвязываются полосой или стальным прутом и соединяются при помощи сварки.
На завершающем этапе заземляющий контур подключается к электрическому щитку.
Все соединения в конструкции заземляющего контура должны быть выполнены с помощью сварки.
Для тех, кто хочет подробнее узнать , на нашем портале есть тема, посвященная данному вопросу. О том, как произвести и о том, вы можете узнать, опираясь на практический опыт пользователей FORUMHOUSE. В видеосюжете – как правильно
Система заземления определяет конфигурацию использующейся электросети. В буквенном обозначении указывается тип использования проводов (земля, ноль), их совмещение либо отдельное прохождение, вариант заземления потребителя, нейтрали. Тип заземления электроустановки (открытых ее частей) указывает вторая буква международной классификации. Характер заземления самого источника обозначает первая буква аббревиатуры. Две системы IT, TT не имеют подсистем, третья TN делится на три подкатегории – C-S, S, C. Латинскими символами в этих системах обозначены:
Первая буква:
Вторая буква:
Последующие буквы:
Согласно ГОСТ, нулевые проводники обозначаются маркировками:
Принцип работы заземления
При нормальной работе системы электроустановки ее отдельные элементы не должны находиться под напряжением для безопасности пользователей. В жилом здании такими частями установок являются:
Для обеспечения безопасности их соединяют с контуром заземления, возникший потенциал не причиняет вреда человеку, уходит в землю, обладающую значительной массой. Незначительное воздействие электрического тока при этом пользователь почувствует, однако, оно будет безопасно для организма.
Типовые квартиры, частные коттеджи, построенные недавно, имеют заземление во всех розетках. В старом жилом фонде эти системы безопасности в электропроводке отсутствуют. Современные вилки бытовой аппаратуры, электроприборов так же имеют три контакта, поэтому, целесообразен перевод старых домов (там где это технически возможно) c системы питания TN-C на систему питания TN-C-S.
Дома подключаются к промышленным источникам тока (трансформаторные подстанции), имеющим заземлители в обязательном порядке. Современные нормы СНиП так же обязывают застройщика обеспечить заземлением ВРУ (распределительные устройства ввода). На практике этими устройствами являются распределительные щиты, от которых необходимо обеспечить качественное соединение с вилками бытовых приборов. Причем, использовать для этих целей трубопроводы инженерных систем в большинстве случаев не удастся в силу следующих причин:
Согласно европейским стандартам, к домам могут подходить три провода однофазной сети:
В трехфазной сети вместо одного проводника L присутствует три фазы L3, L2, L1. Это простейшая TN-S схема, обеспечивающая надежное заземление, в каждую квартиру приходит трехжильный провод с желто-зеленым проводником, подключенным в этажном щитке к РЕ проводу.
В схеме TN-C-S разводка по квартирам осуществляется аналогичным образом, однако, при вводе в дом ноль дополнительно заземляется.
TN система
При «глухом» заземлении нейтрали источника с одновременным присоединением его открытых элементов к ней же защитными нулевыми проводами система именуется TN. В этом случае нейтраль присоединяется к заземляющему контуру возле подстанции, а, не к дугогосящему реактору.
Подсистема TN-C
Подсистема TN-C использует объединенные в общий провод нулевые проводники (защитный + рабочий), что обеспечивает простую схему, экономию материалов проводки. Недостатками являются:В этом варианте вместо заземления, обеспечивающего безопасность касания к корпусу прибора под напряжением, используется защита обнуления – срабатывание автомата при резком увеличении тока в цепи (КЗ). Рабочий нулевой проводник в этой схеме обозначается PEN, присутствует в схеме TN-C. Слабым местом схемы является участок от квартиры до ввода в дом – нарушение целостности цепи (отгорание провода, подключение автомата, предохранителя в разрыв) гарантирует фазу на корпусе, несчастный случай при случайном контакте.
Система заземления этого типа вынуждает дополнительно использовать схемы зануления. При КЗ (случайное попадаете фазы на корпус электроприбора) срабатывает автомат, происходит отключение энергии. Технология энергоснабжения присутствует в большинстве жилищ вторичного фонда, постепенно заменяется более совершенными схемами. Уравнивание потенциалов в этом случае запрещено в санузлах.
Подсистема TN-S
В подсистеме TN-S улучшена безопасность зданий, оборудования, пользователей за счет разделения защитного, рабочего проводников по всей длине. Однако, это приводит к увеличению бюджета строительства, так как, необходима прокладка трехжильного либо пятижильного кабеля от ТП для однофазных, трехфазных сетей, соответственно.
Подсистема TN-C-S
Подсистема TN-C-S является гибридной, в ней нулевые проводники (защитный + рабочий) объединены на расстоянии от подстанции до ввода в здание, расщепляются внутри него с использованием повторного заземления PE провода, N провода. Эта система заземления является универсальной – рекомендована при обустройстве новостроек, применяется для модернизации эксплуатируемых TN-C подсистем несложным улучшением подъездных стояков.
ТТ система
Отличительной особенностью схемы защиты открытых токопроводящих частей источника, которую использует система заземления TT, является независимая от заземлителя нейтраль. Система разрешена в России недавно, применяется лишь в случаях невозможности обеспечения электробезопасности домов, павильонов, мобильных зданий с помощью TN системы. Это обусловлено необходимостью повторного заземления высокого качества (обычно, модульно-штыревые конструкции в комбинации с УЗО), к контуру которого распределительный щит подключается непосредственно на объекте.
IT схема
Особенность схемы заземления IT состоит в заземленных открытых токопроводящих частях источника электроэнергии. Нейтраль в этих схемах безопасности либо заземлена через высокое сопротивление приборов, либо изолирована от земли, что позволяет свести к минимуму электромагнитные поля, наведенные токи. Схема оптимально подходит для учреждений медицины, лабораторий, использующих высокоточную аппаратуру. Не рекомендуется для жилых домов.
Система заземления является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания.
Что представляют питающие сети с системой заземления TN?
Такие электросети имеют непосредственно присоединенную к земле точку. Открытые проводящие части электроустановки присоединяются к этой точке посредством нулевых защитных проводников.
На какие типы подразделяется система TN?:
В зависимости от устройства нулевого рабочего(N) и нулевого защитного(PE) проводников различают следующие три типа системы TN:
- система TN-C - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети;
- система TN-C-S - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети;
- система TN-S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе.
Система заземления TN-C.
1- заземление нейтрали 2- токопроводящие части
В системе заземления TN-C нулевой рабочий проводник - N объединен с нулевым защитным проводником - РЕ в один проводник – PEN.
Система TN-C запрещена в новом строительстве, в цепях однофазного и постоянного тока. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии(ПУЭ 1.7.132).
Система заземления TN-C-S.
СхемаВ системе TN-C- S во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник - РЕN разделен на нулевой защитный - РЕ и нулевой рабочий - N проводники.
У электроустановок с типом системы заземления TN-C-S нейтраль питающей линии является совмещенным нулевым защитным- PE и нулевым рабочим - N проводником (PEN). В системе TN-C-S все открытые проводящие части эктроустановки имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции.
В настоящее время в нашей стране активно ведется работа по повышению уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий. Важнейшим аспектом этой работы является усовершенствование и упорядочивание требований нормативных документов, особенно в области стандартизации устройства электроустановок. С целью расширения области применения электрооборудования класса защиты I по электробезопасности и с учетом решения «О развитии нормативной базы для безопасного применения электрооборудования класса защиты I по электробезопасности в электроустановках зданий», утвержденного Госстроем России, Госстандартом России и Минтопэнерго России от 09.08.93, Департамент электроэнергетики и Главгосэнергонадзор Минтопэнерго России приняли решение о внесении изменений в гл. 7.1 Правил устройства электроустановок (ПУЭ, 6-е изд., 1986 г.) «Электрооборудование жилых и общественных зданий». В п. 2 этого решения указывалось: «Ввести дополнительный абзац в п. 7.1.33: В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим». Таким образом, был сделан первый шаг по пути внедрения в России в электроустановках жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.
Система заземления ТN-С-S, позволяет в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции
Обозначения для электроустановок напряжением до 1 кВ.
/1.7.3./ 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 ее протяжении;
система TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;
система TN-C-S - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее 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.
Первая буква - состояние нейтрали источника питания относительно земли:
Т - заземленная нейтраль;
I - изолированная нейтраль.
Вторая-буква - состояние открытых проводящих частей относительно земли:
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.
Последующие (после N) буквы - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
S - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (
Питающие сети системы TN имеют непосредственно присоединенную к земле точку. Открытые проводящие части электроустановки присоединяются к этой точке посредством нулевых защитных проводников.
В зависимости от устройства нулевого рабочего(N) и нулевого защитного(PE) проводников различают следующие три типа системы TN:
- система TN-C- функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей сети;
- система TN-C-S - функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети;
- система TN-S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе.
Система заземления TN
1- заземление нейтрали, 2- токопроводящие части
В системе TN-C нулевой рабочий проводник - N объединен с нулевым защитным проводником - РЕ в один проводник – PEN.
Система TN-C запрещена в новом строительстве, в цепях однофазного и постоянного тока. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии(ПУЭ 1.7.132).
Система заземления TN-C-S
В системе TN-C- S во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник - РЕN разделен на нулевой защитный - РЕ и нулевой рабочий - N проводники.
У электроустановок с типом системы заземления TN-C-S нейтраль питающей линии является совмещенным нулевым защитным- PE и нулевым рабочим - N проводником (PEN). В системе TN-C-S все открытые проводящие части эктроустановки имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции.
Обозначения для электроустановок напряжением до 1 кВ
/1.7.3./ 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 ее протяжении;
- система TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;
- система TN-C-S - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее 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.
Первая буква - состояние нейтрали источника питания относительно земли:
Т - заземленная нейтраль;
I - изолированная нейтраль.
Вторая-буква - состояние открытых проводящих частей относительно земли:
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.
Последующие (после N) буквы - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
S - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник);
Подключение заземления является одним из наиболее важных способов предохранить человека от поражения блуждающим током электрической сети. Для этого применяются соответствующие системы заземления. От них будет зависеть не только безопасность человека, но и правильное функционирование электротехнических приборов и другого защитного оборудования.
Системы заземления принято классифицировать. Стандарты, по которым определяется тип защитной конструкции заземления, были приняты Международной электротехнической комиссией и Госстандартом Российской Федерации . Так принято различать несколько типов систем.
Система TN. Данный тип имеет характерное отличие от других – наличие глухозаземленной нейтрали в схеме. В TN все открытые проводящие участки любого электрооборудования подсоединяются к определенному глухозаземленному нейтральному участку отдельного источника питания электроэнергией путем подключения защитных проводников («ноль»). В этой системе глухозаземленная нейтраль означает, что «ноль» трансформатора подключен к заземляющему контуру. Используется для заземления электрического оборудования (телевизоры, системный блок компьютера, холодильник, бойлер и другая техника).
Подсистема TN-C. Это система TN, где защитные и нулевые проводники на всей линии совмещаются в одном PEN. Это значит, что выполнено специальное защитное зануление . Данная система была актуальна в 90-х годах, но на сегодняшний день устарела. Обычно используется для внешнего освещения для экономии средств. Не рекомендуется для установки в современных жилых зданиях.
Подсистема TN-S. В TN-S защитный и нулевой провод ники разделены. Данная подсистема считается самой надежной и безопасной, но это обычно влечет большие финансовые траты. Используется для предохранения телевизионных коммуникаций, что позволят устранить большинство помех при слаботочной сети. Подсистема TN-C-S . Система заземления TN C S является промежуточной схемой. В данном случае защитный и рабочий контакты должны совмещаться только в одном месте. Зачастую это делают в главном распределительном щите комплекса.
Совмещается. А во всех остальных участках системы TN C S эти проводники должны быть разделены друг от друга. Данная система считается самым оптимальным решением для электрической сети любого здания (промышленные, жилые, общественные).
Выгодное соотношение качества и цены. Другие способы подключения заземляющих электроустановок не позволяют обеспечить надежное функционирование на отдельных частях. В зависимости от требуемого уровня сопротивления подбирается сечения проводников.
Система ТТ. Система данного типа имеет характерную особенность – нулевой проводник источника заземляется, а открытые проводящие части электроустановок подключены к заземлению. Заземляющий контур же независим от заземленной нейтрали основного источника электроснабжения. Это означает, что оборудования используется отдельный контур заземления, не связанный с нулевым проводником.
Система ТТ используется для различных мобильных сооружений или в местах, где нет возможности оборудовать защитное заземление по всем стандартам и нормам. Предусматривается обязательное подключение устройств защитного отключения с качественным заземлением (при напряжении в 380 вольт сопротивление должно быть не менее 4 Ом). Уровень сопротивления должен учитывать конкретный тип автоматического выключателя.
Система IT. Характерная особенность схемы - нулевой проводник источника питания заземляется через электрические приборы или от земли. Приборы должны иметь высокое сопротивление, а проводящие части электроустановок заземляться при помощи заземляющего оборудования. Высокое сопротивление электрических приборов позволит увеличить надежность системы.
IT используется не часто, обычно для электрооборудования в зданиях особого назначения (например, бесперебойное электроснабжение системного блока ПЭВМ, аварийное освещение больниц), где повышено требование к надежности и безопасности. У каждой из этих систем есть свои преимущества и недостатки. В связи с этим необходимо правильно подбирать схему установки защитного заземления для конкретных ситуаций.
Как работает TN
В соответствии с нормами Правил устройства электроустановок (ПУЭ) система TN является самой надежной. Принцип ее работы позволяет обеспечить надежную защиту человека и подключенного электрооборудования от блуждающих токов.
Главное условие для безопасной и надежной работы системы TN – значение тока между фазным проводником и неизолированной частью при возникновении короткого замыкания в электрической сети обязательно должны превышать значение тока, при котором должны срабатывать защитные устройства. Для данной системы также возникает необходимость подключения устройства защитного отключения и дифференциальных автоматов.
Видео «Продвинутая система заземления»
Устраиваем систему заземления
Если вы решили сделать заземляющий контур самостоятельно, то для заземляющей конструкции необходимо использовать обычный черный металл. Для этого подойдут железные уголки, стальные полосы, трубы и другие конструкции. Такой материал имеет оптимальное сопротивление и невысокую стоимость. Перед началом монтажных работ нужно составить проект, который будет содержать описание конструкции, используемого материала, размеров, места расположения технической коммуникации, тип грунта и другие параметры.
Обязательно нужно знать, в какой тип грунта будет устанавливаться контур заземления. От этого будет зависеть уровень сопротивления. Так в песчаной почве сопротивление значительно выше, чем в обычной земле. На сопротивление будет влиять влажность грунта и наличие подземных вод. Влажность земли будет изменяться в зависимости от климата местности, где будут проводиться монтажные работы.
Схема и монтаж
Специалисты в области электротехники настоятельно рекомендуют использовать готовые схемы по установке заземляющих конструкций. Готовое оборудование можно приобрести в специализированных магазинах. К заземляющему комплекту прилагается соответствующая схема подключения и монтажа. Комплект сертифицирован и имеет гарантию на эксплуатацию. Но такую конструкцию можно сделать самостоятельно. Наиболее распространенные заземляющие конструкции имеют форму треугольника и квадрата. Первый способ более экономный.
На месте, где будет установлена защитная конструкция, нужно начертить условный равносторонний треугольник. Его вершины должны быть на расстоянии 1,5 м друг от друга. По контуру выкапывается траншея глубиной в 1 м. В местах вершин будут забиты 3 основных проводника – круглая арматура (диаметр – от 35 мм, длина – 2-2,5м). Арматура забивается в землю, затем они должны соединиться металлической шиной (ширина – 40 мм, толщина – 4 мм). Крепление осуществляется сваркой. Заземляющий провод будет отходить от конструкции к распределительному щиту.
Затем траншея зарывается. После завершения монтажных работ нужно провести проверку заземляющего контура. Для этого используется специальное оборудование, которое позволяет измерить сопротивление на отдельных участках земли (до 15 метров от заземляющей конструкции). При правильной установке сопротивление не будет превышать 4 Ома. При более высоких значениях нужно перепроверить места соединения. Мультиметр для проверки не подойдет.
Практически каждый дом оборудован заземлением. Его задачей, является обеспечение безопасности при использовании человеком электрических установок. Среди профессионалов принято разделять системы заземления на несколько видов. О существующих вариантах мы и поговорим в нашей статье.
В мировой области электричества принято классифицировать заземление на три типа, и определить их можно при помощи аббревиатуры ТТ, TN, IT. Каждая из букв имеет следующее значение:
- Т - заземление, переводится от французского слова terra - почва;
- N - это нейтраль, означает, что данная система занулена;
- I - говорит о наличии изоляции заземлителя.
Важно! Расположение букв систем заземления играет важную роль и несет определенное обозначение.
Значение первой буквы показывает принцип заземления источника питания, обозначение второй буквы в системе указывает на заземление проводящих открытых деталей электрического оборудования. Последние буквы говорят о функциональности нулевого и защитного проводников.
Системы заземления для частного дома
Давайте рассмотрим варианты заземления поближе, каждому из которых уделим отдельный раздел.
Заземление TN и его подвиды
О заземляющих системах уже многое казано, однако мало кто уделяет внимание расшифровке. Создавая защиту электрооборудования, нужно обязательно учитывать каждую подробность, ведь впоследствии часто возникают проблемы при ремонте или реконструкции системы.
Эта разновидность отличается от остальных тем, что имеет грузозаземленную нейтраль. Эта установка предусматривает присоединение открытых проводящих частей к нулевой точке питающего источника. Вы наверняка спросите, что такое «глухозаземленная нейтраль». Общими словами, это понятие представляет собой подключение нейтрального проводника непосредственно к заземляющему проводнику на трансформаторной установке.
Электрическая безопасность в этой системе достигается благодаря превышению напряжения открытой части установки и «фазы» над значением срабатывания электрического потенциала за конкретное время.
Система заземления TT: подробная характеристика
Данный тип заземления отличается от предыдущей схемы тем, что имеет «землю» на нейтральном прводе, при этом открытые проводящие части электрооборудования, непосредственно соединяются с системой защиты. Система ТТ предусматривает отдельный монтаж контура заземления. Этот тип защиты применяется в современных условиях для бытовок, мобильных и переносных сооружений.
Системы заземления для квартирного дома
Важно! При разработке этой системы заземления, необходимо использовать устройство защитного отключения (УЗО).
Заземляющая конструкция IT
IT заземление используется значительно реже, в отличие от предыдущих систем. Можно встретить такое оборудование в зданиях специального назначения и на промышленных предприятиях . Преимущественно устанавливается для аварийного освещения.
Характеризуется конструкция наличием заизолированной нейтрали источника питания от «земли». В некоторых случаях возможно ее заземление через потребительные приборы.
Важно! Применять IT систему заземления необходимо только в условиях повышенного требования энергобезопасности.
Каким методом выполняют устройство системы заземления?
Схема системы заземления
Сегодняшним днем зарегистрировано несколько технологий, предусматривающих устройство распространенных систем заземления. Весьма широко применяются два метода, которые мы сейчас и разберём.
- Стандартная методика характеризуется выполнением заземлительной конструкции посредством сырья черной металлургии. Изначально разрабатывается проект, и после подготовки всего инструментария, приступают к реализации контура на местности. При этом учитываются ряд факторов, которые могут повлиять на конструкцию. Использование данной технологии усовершенствовалось на протяжении многих лет, и в наше время применяется для многих климатических условий.
- Модульное заземление предполагает использование специального комплекта, найти который можно в торговых точках. В этом случае применяются материалы фабричного производства.
Монтаж и сырье для модульного заземления
Для установки подобного типа устройства используют: стальные стержни с омедненными частями, муфты и соединительные детали, комплект для модульного заземлителя (латунные, медные и омедненные детали), стальные наконечники, антикоррозийную пасту, защитную ленту. Когда подготовили материал, следуем правилам монтажа:
Какие бывают виды систем заземления
- Первым делом устанавливается вертикальный стержень из стали на местности;
- Замеряется промежуточное сопротивление;
- Производится установка оставшихся стальных стержней;
- На этом этапе производится прокладка горизонтального заземляющего проводника;
- Все элементы конструкции соединяются при помощи клемм или сварного оборудования, покрываются защитной лентой. Также не нужно забывать об антикоррозийной обработке.
Содержание:Внимание! Выполняя
Важнейшей частью проектирования, монтажа и дальнейшей эксплуатации оборудования и электроустановок является правильно выполненная система заземления. В зависимости от используемых заземляющих конструкций, заземление может быть естественным и искусственным. Естественные заземлители представлены всевозможными металлическими предметами, постоянно находящимися в земле. К ним относится арматура, трубы, сваи и прочие конструкции, способные проводить ток.
Но электрическое сопротивление и другие параметры, присущие этим предметам, невозможно точно проконтролировать, и спрогнозировать. Поэтому с таким заземлением нельзя нормально эксплуатировать любое электрооборудование. Нормативными документами предусматривается только искусственное заземление с использованием специальных заземляющих устройств.
Классификация систем заземления
В зависимости от схем электрических сетей и других условий эксплуатации, применяются системы заземления TN-S , TNC-S, TN-C, TT, IT, обозначаемые в соответствии с международной классификацией. Первый символ указывает на параметры заземления источника питания, а второй буквенный символ соответствует параметрам заземления открытых частей электроустановок.
Буквенные обозначения расшифровываются следующим образом:
- Т (terre - земля) - означает заземление,
- N (neuter - нейтраль) - соединение с нейтралью источника или зануление,
- I (isole) соответствует изоляции.
Нулевые проводники в ГОСТе имеют такие обозначения:
- N - является нулевым рабочим проводом,
- РЕ - нулевым защитным проводником,
- PEN - совмещенным нулевым рабочим и защитным проводом заземления.
Система заземления TN-C
Заземление TN относится к системам с глухозаземленной нейтралью. Одной из его разновидностей является заземляющая система TN-C. В ней объединяются функциональный и защитный нулевые проводники. Классический вариант представлен традиционной четырехпроводной схемой, в которой имеется три фазных и один нулевой провод. В качестве основной шины заземления используется, соединяемая со всеми токопроводящими открытыми деталями и металлическими частями, с помощью дополнительных нулевых проводов.
Главным недостатком системы TN-C является потеря защитных качеств при отгорании или обрыве нулевого проводника. Это приводит к появлению напряжения, опасного для жизни, на всех поверхностях корпусов устройств и оборудования, где отсутствует изоляция. В системе TN-C нет защитного заземляющего проводника РЕ, поэтому у всех подключенных розеток заземление также отсутствует. В связи с этим для всего используемого электрооборудования требуется устройство - подключение деталей корпуса к нулевому проводу.
В случае касания фазного провода открытых частей корпуса, произойдет короткое замыкание и срабатывание автоматического предохранителя. Быстрое аварийное отключение устраняет опасность возгорания или поражения людей электрическим током. Категорически запрещается использовать в ванных комнатах дополнительные контуры, уравнивающие потенциалы, в случае эксплуатации заземляющей системы TN-C.
Несмотря на то что схема tn-c является наиболее простой и экономичной, она не используется в новых зданиях. Эта система сохранилась в домах старого жилого фонта и в уличном освещении, где вероятность поражения электрическим током крайне низкая.
Схема заземления TN-S, TN-C-S
Более оптимальной, но дорогостоящей схемой считается заземляющая система TN-S. Для снижения ее стоимости были разработаны практические меры, позволяющие использовать все преимущества данной схемы.
Суть этого способа заключается в том, что при подаче электроэнергии с подстанции, применяется комбинированный нулевой проводник PEN, соединяемый с глухозаземленной нейтралью. На вводе в здание он разделяется на два проводника: нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N.
Система tn-c-s обладает одним существенным недостатком. При отгорании или каком-либо другом повреждении проводника PEN на участке от подстанции до здания, на проводе РЕ и деталях корпуса приборов, связанных с ним, возникает опасное напряжение. Поэтому одним из требований нормативных документов по обеспечению безопасного использования системы TN-S , являются специальные мероприятия по защите провода PEN от повреждений.
Схема заземления TT
В некоторых случаях, когда электроэнергия подается по традиционным воздушным линиям, становится довольно проблематично защитить комбинированный заземляющий проводник PEN при использовании схемы TN-C-S. Поэтому в таких ситуациях применяется система заземления по схеме ТТ. Ее суть заключается в глухом заземлении нейтрали источника питания, а также использовании четырех проводов для передачи трехфазного напряжения . Четвертый проводник используется в качестве функционального нуля N.
Подключение модульно-штыревого заземлителя осуществляется чаще всего со стороны потребителей. Далее он соединяется со всеми защитными проводниками заземления РЕ, связанными с деталями корпусов приборов и оборудования.
Схема TT применяется сравнительно недавно и уже хорошо зарекомендовала себя в частных загородных домах . В городах система ТТ применяется на временных объектах, например, торговых точках. Подобный способ заземления требует использования защитных устройств в виде УЗО и выполнения технических мероприятий по защите от грозы.
Система заземления IT
Рассмотренные ранее системы с глухозаземленной нейтралью хотя и считаются достаточно надежными, однако обладают существенными недостатками. Значительно безопаснее и совершеннее являются схемы с нейтралью, полностью изолированной от земли. В некоторых случаях для ее заземления применяются приборы и устройства, обладающие значительным сопротивлением.
Подобные схемы используются в системе заземления IT. Они наилучшим образом подходят для медицинских учреждений, сохраняя бесперебойное питание оборудования жизнеобеспечения. Схемы IT хорошо зарекомендовали себя на энергетических и нефтеперерабатывающих предприятиях, других объектах, где имеются сложные высокочувствительные приборы.
Основной деталью системы IT является изолированная нейтраль источника I, а также Т, установленный на стороне потребителя. Подача напряжения от источника к потребителю производится с использованием минимального количества проводов. Кроме того, выполняется подключение к заземлителю всех токопроводящих деталей, имеющихся на корпусах оборудования, установленного у потребителя. В системе IT нет нулевого функционального проводника N на участке от источника до потребителя.
Таким образом, все системы заземления TN-C , TN-S, TNC-S, TT, IT обеспечивают надежное и безопасное функционирование приборов и электрооборудования, подключаемых к потребителям. Использование этих схем исключает поражение электротоком людей, пользующихся оборудованием. Каждая система применяется в конкретных условиях, что обязательно учитывается в процессе проектирования и последующего монтажа. За счет этого обеспечивается гарантированная безопасность, сохранение здоровья и жизни людей.
Мой рассказ будет состоять из трёх частей.
1 часть. Заземление (общая информация , термины и определения).
2 часть. Традиционные способы строительства заземляющих устройств (описание, расчёт, монтаж).
3 часть. Современные способы строительства заземляющих устройств (описание, расчёт, монтаж).
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
Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе - начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).
И попытаюсь “перевести” эти определения на “простой” язык.
Заземление
- преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).
Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток . Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.
Совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).
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:
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).
Сопротивление заземления - основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).
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:
- “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:
Удельное электрическое сопротивление грунта
- параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).
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.
Подробнее защитное назначение заземления можно рассмотреть на двух примерах:
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” в конденсаторе и газовый разряд 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, 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).
Сопротивление в основном зависит от двух условий:
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.
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.
(Если интересно, можно посмотреть, используемых в расчётах заземляющих устройств).
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 ориентирования приведу следующие значения:
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.
Подробнее о строительстве - в следующих частях.
Алексей Рожанков, технический специалист.
При подготовке данной статьи использовались следующие материалы:
Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), часть 1.7 в редакции седьмого издания
ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96)
Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87
Публикации на сайте “ ”
Собственный опыт и знания
