Что такое заземление, виды заземления, и зачем оно нужно?

Что такое заземление и заземляющее устройство, как оно работает и для чего предназначено

Электросеть — это основа современного мира. Почти вся современная бытовая техника работает от электричества, ведь это удобный источник энергии. Но есть и обратная сторона медали – высокая опасность поражения электрическим током. Без правильного подхода конструированию оборудования и проектированию электрических сетей электричество наделает больше беды чем пользы. Заземление – один из способов обеспечения безопасности.

Заземляющее устройство — это один из самых сложных объектов в электроэнергетике, потому что он многофункционален. Нет ни одного аппарата, прибора, машины, объекта в электроэнергетике, который выполнял бы сразу такое большое количество функций.

Тем не менее, заземление является той сферой энергетики, которая остается как бы за пределами теоретических и практических знаний и большинства проектирующих организаций, и эксплуатационников. И порой небольшие погрешности и ошибки в устройстве заземления могут стать причиной серьезных сбоев в работе энергообъектов. К тому же проблема эта пересекается с общей надежностью энергоустановок.

Простыми словами о заземлении

Заземление – это комплекс решений и устройств для защиты от поражения электрическим током и обеспечению работы защитной аппаратуры.

Отечественные электросети имеют глухозаземленную нейтраль. Что это значит? Если рассмотреть этот вопрос упрощённо, то на электростанциях устанавливают трёхфазные генераторы. Их обмотки соединяют по схеме звезды. Точка соединения обмоток является нейтралью.

Если заземлить точку соединения звезды, как это показано на рисунке выше, то получится линия электропередач с глухозаземленной нейтралью. Потенциал этой точки и нейтрального провода будет равен потенциалу земли.

Заземляющее устройство часто называют заземлителем, хотя это не совсем верно, т.к. заземляющее устройство это сложный комплексный электротехнический объект и заземлитель – это только часть этого объекта.

В самом простом варианте заземлитель – три металлических штыря убитые в землю на одинаковом расстоянии друг от друга, находясь как бы в вершинах треугольника, при этом их соединяют между собой стальной полосой с помощью сварки. Длина штырей и их поперечное сечение рассчитывается под конкретные условия и требования к этому объекту.

Далее в здание заводят главную заземляющую шин и от неё прокладывают проводники к электрощитам и к электрооборудованию.

Заземляющий проводник заводится в электрический щит дома или квартиры и соединяется с заземляющей шиной. Она представляет собой металлическую полосу с клеммниками. К ней подключаются земляные проводники от каждого заземленного прибора или розетки. Если прибор подключается не через розетку, то к нему прокладывается свой заземляющий проводник, и он подключается к специальной клемме, соединенной с корпусом.

Все заземляющие проводники и шины имеют изоляцию или окрашены чередующимися полосами зеленого и желтого цветов.

По виду заземление бывает защитным и рабочим. Как можно догадаться, защитное заземление выполняет функции защиты от поражения электрическим током, а рабочее – нужно для нормального функционирования электрооборудования.

Таким образом заземлением называют электрическое соединения корпуса электроприборов с заземлителем.

Почему бьёт током

Чтобы разобраться для чего нужно заземление, для начала разберёмся в каких случаях и почему нас бьет током. Главное, что нужно для протекания электрического тока – это разность потенциалов.

Это значит, что если вы стоите на полу и возьметесь за оголенный провод или другую токоведущую часть руками – то ток через ваше тело и пол стечёт в землю.

Переменный ток силой всего в 50 мА уже является опасным для человека.

А если вы обеими руками возьметесь за токоведущую часть и повисните на ней не касаясь земли, то скорее всего ничего не произойдёт, проверять это, конечно не стоит. Поэтому птиц не бьет током на проводах. Но вернёмся к разговору о заземлении. Как мы уже сказали, корпуса электроприборов заземляют. Для чего это нужно?

Проводка и другие узлы оборудования, такие как электродвигатели, ТЭНы и прочее в нормальном состоянии не имеют контактов фазы с корпусом прибора, металлорукавом или бронёй кабеля. Но в случае неполадок фаза может оказаться на корпусе. Это может произойти при повреждении изоляции обмоток двигателей и трансформаторов, пробоя диэлектрического слоя ТЭНов, повреждения изоляции соединительных проводов внутри прибора и кабельных линий.

В результате на корпусе окажется опасный потенциал, простым языком: корпус окажется “под фазой”. Когда вы коснетесь его стоя босиком на плитке, бетонном и даже деревянном полу – вас ударит током. В худшем случае, это может привести к смерти.

Чаще всего такая ситуация возникает в результате частичного выхода из строя ТЭНов стиральных машин, водонагревательных баков, проточных нагревателей. А особенно ярко такое ощущается при одновременном касании стиральной машины и водопроводных и отопительных труб, или в случае с водонагревательным баком, когда вы принимаете душ или ванную вас, бьёт током.

Последняя проблема решается организацией системы уравнивания потенциалов (заземлением ванны и других металлических частей водопровода).

Если корпус поврежденного прибора заземлён – опасное напряжение стечет на землю и (или) сработает защитный прибор – устройство защитного отключения (УЗО) или автоматический выключатель дифференциального тока (дифавтомат). Мы уже рассматривали что это за приборы и как они работают в статьях ранее:

Если корпус занулён – сработает обычный автомат, так как это будет коротким замыканием на корпус (ноль в данном случае). Дифавтоматы и УЗО определяют утечку тока путём сравнения токов фазного и нулевого провода – если ток в фазе больше чем в нуле, значит ток втекает в землю, через заземляющий провод или через тело человека. Такие приборы срабатывают при дифференциальном токе (разнице токов) обычно в 10 мА и более.

Поэтому современный электрощит – это сложное устройство с большим набором коммутационных защитных приборов, а наличие заземления является обязательным во всех зданиях, построенных или отремонтированных после 2003 года. То есть в них должна быть проложена 3-проводная однофазная или 5-проводная трёхфазная электропроводка. Если вы хотите высказать своё мнение по вопросам заземления – пишите в комментариях об этом.

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электричество в доме, Техника безопасности

Какие виды систем заземления существуют и что такое защитное заземление?

Защитное заземление — это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека, путём преднамеренного соединения с землёй корпуса и нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Системы заземления могут быть естественными и искусственными.

Что такое заземление и зачем оно нужно?

Заземляющие устройства представляют собой преднамеренное соединение проводниками электрического типа различных точек электросети.

Назначение заземления заключается в предотвращении воздействия электрического тока на человека. Ещё одно назначение защитного заземления — отведение напряжения с корпуса электроустановки через устройство заземления на землю.

Основная цель применения заземления — снижение уровня потенциала между точкой, которая заземляется и землёй. Тем самым понижается сила тока до наименьшего уровня и уменьшается количество поражающих факторов при соприкосновении с деталями электрических приборов и установок, в которых произошел пробой на корпус.

Что такое нейтраль?

Нейтраль — это нулевой защитный проводник, который соединяет между собой нейтрали электроустановок в трехфазных сетях электрического тока. Сфера использования — зануление электроустановок.

Понижающая подстанция, где находится трансформаторная установка, оснащена своим контуром заземления. Этот контур состоит из стальной шины и прутов, закопанных специальным образом в землю. К источникам потребления в электрощиток от подстанции проложен кабель, имеющий 4 жилы. Когда потребителю электроэнергии нужно питание от цепи трехфазного типа, то все 4 жилы должны быть подключены. Когда к жилам подключается разная нагрузка, в системе происходит смещение нейтрали, чтобы предотвратить это смещение, используется нулевой проводник. Он помогает симметрично распределить нагрузку на все фазы.

Что такое PE и PEN проводники?

PEN-проводник — это проводник, совмещающий в себе функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводника. Он идет от подстанции и разделяется на PE и N проводники, непосредственно у потребителя.

PE-проводник — это защитное заземление, которое мы используем, например, в квартире в розетке с заземлением. PE-проводник используется для заземления устройств, установок и приборов, где уровень напряжения не превышает 1 кВ.

Данный тип заземления используется только для гарантии безопасности. Такое заземление обеспечивает непрерывное соединение всех открытых и внешних деталей. Механизм обеспечивает стекание тока на землю, которое появилось вследствии попадания электрического тока на корпус какого-либо устройства.

PEN-проводник (объединение нулевого защитного и нулевого рабочего проводника) применяется при использовании системы заземления типа TN-C.

Виды систем искусственного заземления

В классификации систем заземления есть естественные и искусственные типы заземления.

Системы заземления искусственного типа:

Виды заземления — расшифровка названия:

• T — заземление;
• N — подсоединение проводника к нейтрали;
• I -изолирование;
• C — объединение опций функционального и нулевого провода защитного типа;
• S — раздельное использование проводов.

Многих людей интересует вопрос о том, что называют рабочим заземлением. По-другому его называют функциональным. Ответ на данный вопрос даёт пункт 1.7.30 ПУЭ. Это заземлерие точек токоведущих частей электрической установки. Применяется для обеспечения функционирования электрических приборов или установок, а не в защитных целях.

Также многих волнует вопрос о том, а что такое защитное заземление. Это процесс заземления устройств с целью обеспечения электробезопасности.

Что такое заземление?

Заземление — это умышленное соединение бытового и промышленного электрооборудования с заземлителем, для обеспечения защиты от удара электрическим током. Простыми словами, заземление нужно для того, чтобы утечка тока происходила в землю, а не через тело человека или животного.

Некоторые электрические приборы, такие как водонагреватель, например, и вовсе не рекомендуется использовать без предварительного заземления. Дело в том, что проржавевший ТЭН, может стать причиной утечки электрического тока через воду, а это грозит серьёзными последствиями.

Поэтому, заземление и предназначено для того, чтобы максимально снизить при контакте с электрическим током, его губительное воздействие на человеческий организм. О том, что такое заземление, про существующие виды заземления, и зачем оно нужно, читайте в строительном журнале samastroyka.ru .

Что такое заземление

Как было сказано выше, заземление — это преднамеренное соединение электрических приборов со специальными заземляющими элементами. Такими заземляющими элементами, служат металлические заземлители, которые погружаются в грунт на глубину в несколько метров.

В качестве заземлителей, может быть использована металлическая арматура, штыри и прочий металлопрокат. Не допускается в качестве заземлителей использовать металлические трубы центрального отопления и водопровода, трубопроводы покрытые изоляцией от коррозии, и другие металлоконструкции, которые не предназначены специально для этого.

Зачем нужно заземление?

Заземление нужно для того, чтобы обеспечить максимальную защиту от поражения электрическим током при использовании всевозможных электроприборов. Это одна из основных функций заземления — защитная.

Однако заземление способно сберечь жизнь не только человеку, но и значительно продлить срок эксплуатации электроприборов в доме. Речь идёт о «рабочей функции» заземления, которая призвана защищать работу многих электроприборов в доме.

Дело в том, что при эксплуатации электроприбора, через его металлический корпус не должен проходить электрический ток. Заземление электроприборов с металлическим корпусом, будет являться залогом их нормальной и бесперебойной работы.

Виды заземления

Заземление может быть, как естественного происхождения, так и искусственным. К естественному заземлению относятся различные металлические конструкции всё время находящиеся глубоко в земле. Ярким примером естественного заземления, может служить железобетонный фундамент частного домостроения.

Искусственное заземление представляет собой умышленное подключение электроприборов с заглублённым в землю металлическим проводником, который называется заземлителем. Такой заземлитель может быть выполнен в виде одного или нескольких металлических элементов, расположенных друг от друга на определенном расстоянии.

Чем больше расстояние между заземлителями, тем больше площадь, и соответственно выше сопротивление заземления, что является основным его показателем.

Увеличить сопротивление заземления, можно несколькими способами:

1. Сделав расстояние между заземляющими электродами больше, увеличив тем самым рабочую площадь между ними;
2. Увеличив количество заземлителей и их длину;
3. Нагреванием грунта, и добавлением в него где будут заложены заземлители, соли.

Основная роль заземления — это обеспечения электробезопасности. Благодаря заземлению, люди использующие электроприборы, будут надёжно защищены от поражения электрическим током, а сами приборы более устойчивыми к повышенному напряжению и его чрезмерным скачкам.

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» – комбинированный и раздельный.

• T — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• I — изолирование.
• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» – ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное – жизнь человека.

Для чего нужно заземление

Заземлением называется электрическое соединение электропроводных составляющих оборудования с землёй. Оно состоит из заземлителя и соединённого с ним проводника. На рисунке ниже изображена классическая схема его подключения.

Схема подключения заземления в частном доме

Красным цветом обозначена фаза, синим – нейтраль. Они идут со столба от главной электросети, соответственно к шинам L и N. Чёрным цветом обозначен заземляющий провод, подключённый между заземлителем и шиной РЕ щитка. Они заходят в щиток, из которого производится разводка по дому.

В зависимости от того, зачем нужно заземление, его различают по видам:

1. Рабочее. В промышленности заземляются точки токоведущих частей электроустановок для создания нормальных условий работы. Электробезопасность здесь не является целью. Рабочее заземление предназначено для функционирования электрооборудования в аварийном режиме, когда происходит пробой на корпус или повреждение изоляции. Так заземляют нейтраль генератора или трансформатора.

Рабочее заземление делается напрямую с заземлителем или через дополнительные аппараты (реакторы, сопротивления, разрядники).

1. Защитное. Заземление предназначено для защиты человека, чтобы его не поразил электрический ток. Тело проводит электрический ток и обладает большим сопротивлением. Удар током происходит не только в результате прикосновения к токопроводящим элементам. При этом ещё должна образоваться электрическая цепь. Она создаётся между землёй, в которую человек упирается ногами, и оголённым проводником, находящимся под напряжением, с которым происходит контакт.

Чем выше влажность поверхности земли, тем больше будет ток проходить через тело, что представляет значительную опасность.

1. От молний. В месте удара молний температура достигает 30 тыс. градусов, что угрожает жизни людей и сохранности строений. Как показывает статистика, 20% пожаров в частных домах происходит из-за попадания молний. Поэтому необходимо устанавливать на зданиях молниеотводы.

Система защиты

Система защиты включает 3 части:

• Молниеприёмник – ловит удар и передаёт ток дальше. Представляет собой круглый стержень диаметром не менее 10 мм и длиной от 250 мм. Его располагают на крыше, на большой высоте, где существует максимальная вероятность попадания разряда.

Радиус зоны защиты у основания стержня определяется по формуле:

h – разница высот между верхними точками дома и молниеотвода.

Следует также учитывать конусную форму защищаемого пространства.

1. Токоотвод – служит для передачи тока от молниеприёмника к заземлителю. Для него используют катанку диаметром 6 мм, которую приваривают к молниеприёмнику, после чего спускают по стене к заземлителю с максимальным удалением от окон и дверей. Токоотвод не допускается изгибать, чтобы в этом месте не возник искровой разряд. Его изготавливают как можно короче.
2. Заземлитель молниезащиты и бытовой техники делают общим. Наиболее распространено устройство в виде контура из трёх электродов, забитых в грунт и связанных между собой стальным штрипсом, методом сварки. Заземлитель располагается на расстоянии более 1 м от стен и более 5 м от крыльца, пешеходных дорожек и проходов.

Система молниезащиты для частного дома

Естественное заземление

Для создания заземления удобно применять металлические части строений и конструкций, контактирующие с грунтом. Это может быть арматура фундамента, подземные трубопроводы или кабельные оболочки, наземные коммуникации (рельсовые пути). Всё это можно использовать только в тех случаях, когда будут удовлетворяться все требования, предъявляемые к заземлителям. Преимуществом способа является значительная экономия средств и отсутствие необходимости в эксплуатации устройств.

Часто в качестве заземлителя используют фундаменты, но для этого должны выполняться определённые условия:

• влажность окружающего грунта не ниже 3%;
• отсутствие агрессивной среды, способствующей возникновению коррозии;
• арматура не находится под воздействием механического напряжения;
• все детали металлических конструкций составляют неразрывную электрическую цепь, для чего в места разрывов приваривают перемычки сечением не ниже 100 мм 2 ;
• наличие в бетоне закладных деталей из металла, с которыми можно соединить заземляющий проводник.

Защитное заземление

Главным элементом является заземляющий контур, состоящий из расположенных в грунте металлических электродов. Они представляют собой стержни, уголки, трубы или листы длиной не менее 2,5 м. Их главная задача заключается в рассеивании тока в грунте, эффективность которого зависит от состава грунта и климата.

При установке заземления необходимо знать, из чего состоит грунт. Это может быть глина, песок, земля и т. д.

Каждый компонент обладает своей электрической проводимостью, от которой зависит, как правильно спроектировать заземление. Глина имеет сопротивление 20 Ом*М, песок – 10-60 Ом*м (в зависимости от влажности), садовая земля – 40 Ом*М, гравий – 300 Ом*М.

К контуру присоединяется заземляющий проводник.

Контур заземления в виде треугольника

Электроды не допускается покрывать диэлектрическими антикоррозионными составами. Можно только наносить лак на места сварки.

Требования к проводнику от контура до электроустановки – это прочность и стойкость к коррозии. Проводниками могут служить ленты из стали размером 5х30 мм и стержни диаметром от 10 мм. В связи с небольшой нагрузкой, для дачи подойдёт катанка диаметром 6 мм.

По современным стандартам электропроводка в квартире или в частном доме выполняется трёхжильным проводом, где один из них является фазой, другой – нулём, а третий – заземляющим. Защита подключается между контуром и корпусами электроприборов. Розетки и вилки снабжаются заземляющими контактами, соединённые с корпусом прибора, при включении которого, кроме электричества подключается заземление.

При попадании фазы на корпус, из-за износа изоляции возникает ток утечки, поступающий к контуру и рассеивающийся в грунте. На малые токи срабатывает УЗО, а на короткое замыкание – защитные автоматы. В обоих случаях ток с корпуса электроприбора проходит через защитный проводник, обозначаемый РЕ, на контур и растекается в грунте.

Чем выше электротехнические характеристики заземлителя, тем в большей степени он защищает человека от удара током.

Для частного домостроения, сопротивление контура защитного заземления в разных условиях составляет:

• защитное – от напряжения сети на 220В или 380В – 30 Ом (система TN-C-S);
• газопровод в дом – 10 Ом;
• молниезащита – 10 Ом;
• оборудование телекоммуникаций – 2 или 4 Ом.

Системы заземления электроустановок

Системы защитного заземления зависят от таких характеристик источника питания, как изолированная или глухозаземлённая нейтраль. Их всего три:

1. Система TN содержит глухозаземлённую нейтраль, с подключением к ней металлических частей электроустановки.

Как выглядит система TN

В зависимости от способов использования нулевого рабочего (N) и защитного (PE) проводников в системе образуются подгруппы:

• TN-C – совмещение проводников PE и N в одном проводе по всей длине сети к потребителю (старая советская схема, которая сейчас не применяется);
• TN-C-S – совмещение проводников PE и N в одном проводе от трансформаторной подстанции с их разделением на входе в распределительный щит. Для этой системы требуется дополнительное заземление.
• TN-S – разделение нулевого и защитного проводов по всему протяжению сети (самая безопасная схема).

1. Система IT с изолированной или соединённой через резонансное сопротивление нейтралью. Здесь не токопроводящие металлические части электрооборудования имеют отдельное заземление.

Как выглядит система IT

Система IT применяется в учреждениях, где функционирует особо чувствительное оборудование.

1. Система ТТ с глухозаземленной нейтралью, а потребители имеют отдельное защитное заземление (в основном – модульно-штыревое), не соединённое с нулевым проводом N.

Как выглядит TT

Схема применяется для мобильных помещений (ларьки, вагончики). Здесь необходимо использование УЗО.

Видео. Виды заземления

Заземление необходимо во всех сетях электроснабжения, в том числе в частных домах и квартирах. Прежде всего – это система безопасности при пользовании электричеством.

При эксплуатации жилых и административных зданий устройство заземления имеет большое значение. В совокупности с защитными автоматическими системами отключения, они предотвращают пожары в случаях короткого.

Если в розетке в доме два провода, для безопасного пользования приобретенными электроприборами необходимо сооружение новой системы заземления и переоборудование электросети в целом.

Качественные системы заземлений и грозозащиты необходимы для обеспечения безопасности зданий и сооружений во время грозы для исключения вероятности возгорания жилья и травматизма людей.

Сделанный своими руками контур заземления в частном доме является одним из важнейших элементов системы электроснабжения. Прежде всего, он необходим с точки зрения безопасности жителей, которые пользуются.

Переносное заземление (ЗПП) предназначено для защиты работников, обслуживающих электроустановки (ЭУ), в схеме которых отсутствуют заземляющие ножи. Устройства позволяют защитить персонал от поражения.

Для безопасности использования электроустановок в современной электрике применяется различное защитное оборудование и конструкции, благодаря которым перегрузки, короткие замыкания или попадание рабочей.

Заземление – что это такое, зачем нужно, как работает

Обязательным требованием к монтажу и эксплуатации электроустановок является обустройство системы заземления. Это не только повышает безопасность, но также предохраняет оборудование от порчи. Разберем, что собой представляют такие системы, когда требуются и как работают, на какие виды подразделяются и какие ошибки возможны при их монтаже.

Для безопасного использования домашнее оборудование должно подключаться к надежному заземлению

Заземление – что это такое, зачем нужно, как работает

Специальное подключение участка электроцепи к особо обустроенному контуру с целью отвода электротока при пробое на корпус фазы называется заземлением. Подразделяется оно на естественное и искусственное.

Естественное отведение тока возникает при соприкосновении токопроводящих частей установок с конструкциями, контактирующими с грунтом. Например, к ним относятся столбы, фундамент, опоры. Однако специально применять их с рассматриваемой целью запрещено. Так как невозможно гарантировать стабильный уровень заземляющих характеристик, в частности, нужного сопротивления.

Искусственное заземление основывается на целенаправленно обустраиваемом в грунте металлическом контуре. Надежность его работы обуславливается соблюдением особых требований при изготовлении – толщина конструкций, глубина залегания, расстояние между элементами. В некоторых случаях вводятся дополнительные требования, например, разъединение заземления и нуля на входе в дом в системе TN-C-S.

Для создания искусственного заземления в грунте делается специальный металлический контур

• Токопроводящий контур, находящийся в непосредственном контакте с грунтом.
• Проводник, соединяющий корпус прибора или щиток бытовой электросети с заземлителем.

В действительности фаза, пробивающая на токопроводящую поверхность, не устраняется полностью – происходит только снижение потенциала до безопасного значения. Ввиду этого вводится дополнительная мера предосторожности – установка специально отключающего защитного устройства УЗО.

Принцип действия защитного заземления наглядно представляется в следующих возможных 4-х вариантах:

• Прибор не заземлен, УЗО нет.

Это потенциально опасная версия вероятного взаимодействия человека с электрооборудованием. Если на поверхность прибора перебросится фаза, обнаружить ее никак не удастся.

Автоматики в этом случае не сработает, и потенциал не будет понижен путем ухода в землю. Поэтому при соприкосновении фаза будет проходить через тело, что чрезвычайно опасно, вплоть до летального исхода.

• Прибор заземлен, УЗО не установлено.

Как правило, этот сценарий характерен для тех случаев, когда монтирована система заземления ТТ-типа. То есть когда электрооборудование непосредственно подключено к 3-ей заземляющей жиле, ведущей к местному контуру заземления рядом с домом.

В таком случае при соприкосновении с поверхностью прибора под напряжением тело человека все же будет подвергаться воздействию тока, но в гораздо меньшей степени. Так как большая часть потенциала уйдет по пути наименьшего сопротивления – в грунт. Однако опасность все же остается – остаток потенциала может быть достаточно большим – до 100 вольт.

• Монтировано УЗО, но прибор не заземлен.

УЗО выключит автомат на конкретном участке цепи, если обнаружит ток утечки. При этом фаза может находиться на корпусе достаточно долго и никак не будет обнаружена.

В крайне негативном случае развития событий ток пройдет через тело – когда пользователь прикоснется к прибору. Однако воздействовать электричество будет не дольше 0,3 секунд – УЗО сразу выключит автомат. Поэтому человек получит только неприятные ощущения.

• Прибор заземлен и установлено УЗО.

Это наиболее оптимальный вариант с точки зрения безопасности. Воздействие тока на человека практически исключается, так как включается сразу несколько механизмов защиты:

1. При пробое фазы на поверхность электроустановки ток через заземляющую жилу уходит в грунт через систему ТТ-заземления.
2. УЗО определяет пробой и в течение 0,3 сек отключает данный участок сети.
3. Если ток утечки будет велик, сработает, в том числе, предохранитель на щитке.

Защитная схема уникальна тем, что даже если автомат и УЗО не сработают, большая часть потенциала все равно уйдет в землю через заземлитель.

На заметку! Чтобы исключить опасность поражения током корпуса и элементы конструкции из металла электроприборов должны быть подключены к заземляющей жиле.

Правильно сделанное заземление надежно защищает оборудование и жильцов дома

Разновидности

Согласно Правилам по устройству электроустановок и протоколу Международной технической комиссии, для классификации систем защитного заземления применяются следующие обозначения:

• Т – земля, заземление.
• N – нейтраль, нулевой провод.
• I – изоляция, специально изолированная нейтральная жила.
• C – комбинированный, объединение рабочего и защитного нуля.
• S – раздельный, защитная и рабочая нейтраль не связаны между собой.

В используемых названиях 1-ая буква говорит о типе заземления источника, то есть в быту это трансформатор или генератор. Аналогичным образом 2-ая буква показывает особенности потребителя – точнее поверхности его токопроводящих частей, на которые может произойти пробой фаз.

Например, расшифровка названия системы TN-C-S говорит о том, что нулевой проводник от трансформатора глухо заземлен, токопроводящий корпус приборов подключен к защитной нейтрали. При этом объединенная защитно-нулевая жила в какой-то точке схемы разделяется на рабочий и заземляющий ноль.

Для бытовых электропотребителей до 1 кВ применяются следующие виды заземляющих систем:

Схема устройства TN-С-заземления

Разберем особенности каждой из них более детально.

Для данной конфигурации характерно объединение рабочей и защитной нейтрали в единый провод на протяжении всего пути магистрали – от источника до прибора. Современные застройщики такую схему не применяют уже более 20 лет. Причина – следующий ряд особенностей:

• Земля и ноль функционально находятся в одном проводнике.
• При аварийном обрыве нейтрали приборы остаются без заземления.
• В случае пробоя фазы корпуса всего подключенного к такому неисправному заземлению оборудования окажутся под опасным напряжением.

По сути, система заземления типа TN-C в исправном состоянии представляет собой механизм выключения автомата для электроустановок напряжением до 1 кВ. То есть когда фаза вдруг пробьет на подключенный к защитному нулю корпус, возникнет непродолжительное короткое замыкание и срабатывание предохранителя в щитке. В настоящее время такая схема применяется для защиты уличного освещения.

В случае обрыва нейтрали в TN-C-системе на корпус приборов начнет поступать фаза

Выше приведенный вариант широко применялся в самом начале обширной электрификации. Однако очень скоро начал обнаруживать свой основной недостаток. На смену ему стала внедряться более совершенная схема TN-S.

Главное ее отличие от предыдущей заключается в разъединении рабочей и защитной нулевых жил. К потребителю они подаются в разных проводниках. Так, для подачи 3-х фазного тока применяется 5-жильный кабель, а для 1-фазного – 3-жильный.

При этом для каждого типа «нуля» применяется своя глухозаземлённая нейтраль непосредственно на источнике. Исходя из этого факта, система заземления TN-S для бытовых электроустановок напряжением не выше 1 кВ представляет собой дорогой и экономически невыгодный вариант электроснабжения. Поэтому на практике она практически не применяется.

Это своеобразный компромиссный вариант двух выше приведенных систем. Основное отличие состоит в том, что в некоторой точке объединенного защитно-рабочего нуля происходит разветвление на отдельный ноль и землю. Как правило, это осуществляется на входе в объект.

Схематическое устройство 3-фазной сети в TN-C-S-системе

В результате электроприборы питаются от фазы и нуля и отдельно подключатся к земле. Однако только на первый взгляд может показаться, что система идеальна и подобна по свойствам TN-S-версии. В действительности если на участке от источника до точки разъединения случится разрыв нейтрали, установки останутся без защиты.

Обратите внимание! На практике система заземления типа TN-C-S представляет собой модернизированный вариант ранее установленной TN-C-схемы для бытовых электроустановок напряжением до 1 кВ. Однако 100%-ой защиты она даст. Для этого нужно объединение с местным заземляющим контуром.

Видео описание

Видео о том, что такое заземление, для чего нужно и на какие виды подразделяется:

Наиболее надежный вариант, так как токопроводящие поверхности приборов соединены с отдельно оборудованной конструкцией в грунте в непосредственной близости с объектом. При этом нейтраль физически не соединяется с корпусами оборудования.

Недостатки проявляются в необходимости соблюдения определенного ряда правил при сооружении заземлителя. Кроме того, в электроцепи обязательно должны устанавливаться УЗО и молниезащитные устройства.

Еще одна разновидность защиты электрооборудования, отличающаяся от выше приведенных схем тем, что нейтраль от источника изолирована от грунта или соединена с ним посредством элементов с высоким значением сопротивления. При этом корпуса приборов защищены через местный заземлитель.

Система IT похожа на ТТ, но применяется для особо ответственных электроустановок и представляет собой отдельно организованную схему электропитания с заданным напряжением и минимизирую им ток утечки. Это требуется, например, в шахтах, в медучреждениях, на бензостанциях.

Видео описание

Видео-советы по выбору системы заземления для дома:

Возможные ошибки

В организации защиты электрооборудования часто допускаются такие распространенные ошибки:

• Неправильный контур. Вместо специально созданной конструкции нередко защитную жилу присоединяют к трубопроводу или элементам отопления. В действительности они не отвечают условиям для безопасного отвода тока.
• Соединение нуля с землей за точкой их разъединения по схеме. В результате на заземленных установках может возникать ток и ложно срабатывать УЗО.
• Неграмотное разделение рабочего и защитного нуля. Зачастую между нулем и землей делается перемычка прямо в розетке. Из-за этого на поверхности прибора может возникнуть ток, если ноль будет оборван или перепутан с фазой.

Совет! В своем доме чаще всего организуется заземление по ТТ-схеме. Однако чтобы защита была эффективной, требуется соблюдать ряд правил при организации контура – в первую очередь выдержать габариты, глубину и расстояние между элементами.

Видео описание

Видео-демонстрация работы систем заземления:

О главном

Заземление отводит ток с поверхности прибора при пробое фаза. Оно может быть естественным и специально созданным. При этом возможны несколько рабочих вариантов его организации. Наибольшая эффективность проявляется, когда приборы заземлены и при этом установлены УЗО.

На практике заземление выполняется по различным схемам, наиболее популярные из них – это TN-C, TN-S, TN-C-S, TT и IT-системы. У каждой из них есть свои плюсы и минусы. При создании защиты важно не допустить ошибок.

Заземление – что это и для чего нужно

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

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

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

Что такое заземление

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

• Металлический контур
• Заземляющая шина
• Разводка проводов заземления

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

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

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

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

Требования к заземлению

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

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

Почему человека бьет током

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

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

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

Как работает заземление

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

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

Заземление и зануление – в чем отличие

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

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

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

Для чего применяются УЗО и дифавтоматы

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

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

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