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

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

Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

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

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

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

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

risunok1.png

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

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

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

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

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

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

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

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

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

2. Искуственные

Контурные

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

Выносные: групповые и одиночные

Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.

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

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

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

risunok3.png

Основная система уравнивания потенциалов.

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

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

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

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

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

4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

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

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

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

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

risunok4.png

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

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

Система дополнительного уравнивания потенциалов

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

risunok5.png

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

Читать статью  Стоимость остекления балкона и лоджии

risunok6.png

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

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

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

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

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

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

Сторонняя проводящая часть

Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.

Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона.

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

На полке расположен электроприбор.

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

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

Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу.

В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью.

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

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

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

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

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

Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов.

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

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

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

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

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

Вариант 5. С использованием специализированного щитка типа ЩРМ — ЩЗ

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

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

— возможность осмотра соединения

— возможность индивидуального отключения

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

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

risunok8.png

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

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

Причины установки

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

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

В этом случае срабатывает один из защитных принципов:

  1. Уменьшение разности возможностей до безопасного значения между тем предметом, который заземлён, и тем, кто ходит по земле, в случае их соединения.
  2. Отвод утечки электротока и срабатывание аварийного отключения в случае соприкосновения несущей фазы с заземлённым предметом.
Читать статью  Технология сухой стяжки пола: выбор материалов, пошаговая инструкция

Варианты заземления

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

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

Виды организации защиты

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

Естественное заземление

Как сделать заземление в частном доме

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

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

Искусственные варианты

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

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

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

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

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

Обеспечение безопасности

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

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

Виды заземления в частном доме

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

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

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

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

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

Что такое заземление

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

  • Металлический контур
  • Заземляющая шина
  • Разводка проводов заземления

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

Читать статью  Что относится к капитальному ремонту инженерных сетей многоквартирного дома, а что к текущему: замена стояков ХВС и ГВС, электропроводки?

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.

Читайте также:

  • Ремонт люстры с пультом дистанционного управления дома: как починить люстру с ДУ самому, можно ли своими руками отремонтировать китайский светильник
  • Как соединить СИП кабель между собой: соединение в пролете ВЛИ, с алюминиевым проводом, с ВВГ, с медным проводом, как удлинить СИП
  • Пресс-клещи для наконечников: описание, способы опрессовки гильз, преимущества ручного инструмента

Источник https://dznva.ru/blog/zaschitnoe-zazemlenie-opredelenie-i-raznovidnosti-prichiny-ustanovki-i-fakticheskoe-ustrojstvo-bezopasnost.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *