Системы заземления в соответствии с пуэ.  Контур заземления: ПУЭ нормы и правила

В современном мире практически невозможно представить жизнь без техники, работающие с помощью электричества. Можно сказать, что она довольно прочно вошла в жизнь многих и без нее трудно представить «нормальную» жизнь. Но бывает такое что любимое и такое нужно оборудование может внезапно превратиться в источник опасности для жизни. Именно, чтобы избежать таких ситуаций и нужно использовать контур заземления.(рис.1)

Почти все современные дома оснащены всевозможной электротехникой, которая является частью нашей повседневной жизни. Но в случае нарушения изоляции она может превратиться из незаменимого помощника в оборудование, представляющее реальную угрозу для жизни. Чтобы она не возникала, в домах устраивают контур заземления.

Для чего нужен контур заземления?

Заземление – это устройство специальной конструкции, которое будет соединяться с землей (грунтом). В таком случае в такое соединение включают электрические приборы, которые в нормальном своем состоянии не находятся под напряжением. А вот при нарушении условий эксплуатации или иных причин приведших к повреждению изоляции – оно может возникнуть. Поэтому так важно соблюдать нормы заземления контура заземления.

Все дело заключается в следующем – ток всегда стремиться туда, где находиться наименьшее сопротивление. Так при нарушении в оборудование происходит выход тока на корпус изделия. Техника начинает работать с перебоями и постепенно приходить в негодность. Но намного страшнее другое – при прикосновении к такой поверхности, человек получает такой разряд, что просто погибает.

Но при использовании – контура заземления будет происходить следующие. Напряжение будет распределяться между существующим контуром и человеком. Вот только контур заземления в данном случае будет обладать меньшим сопротивлением. И это значит, что человек хоть и почувствует неудобство, но все же весь основной ток уйдет через контур в грунт.

Важно! При устройстве контура заземления важным будет помнить, и соблюдать все необходимое для устройства его с минимальным сопротивлением.

Контур заземления – виды и его устройство

В основном для заземления используются металлические стрежни, которые играют роль электродов. Они соединяются между собой и углубляются на достаточное расстояние в землю. Такая конструкция соединяется с щитом, установленным в доме. Для этого используется полоса из металла нужной толщины. (рис.2)

Само расстояние, на которое погружают электрод, напрямую зависит от высоты расположения грунтовых вод. Чем их залегание выше, тем и выше система заземления. Но при всем этом удаление ее от нужного объекта составляет от одного метра до десяти метров. Это расстояние является важным условием и должно строго соблюдаться.

Расположение электродов зачастую носить форму геометрической фигуры. Зачастую – это треугольник, линия или квадрат. На форму влияет площадь, которую следует обязательно обхватить и удобство монтажа.

Важно! Система заземления в обязательном порядке располагается ниже уровня промерзания грунта, которое существует в конкретном месте.

Основные типы контуров заземления

Так существуют два основных типа технологических решений. Это контуры заземления – глубинный и традиционный.

Так при традиционном способе расположение электродов следующие – одни располагается горизонтально, а остальные вертикально. Первым электродом является стальная полоса, а вторыми являются соответственно стрежни из металла. Все они должны иметь допустимые значения по своему размеру.

Необходимо учитывать, что место для устройства конура необходимо подбирать из того, что он должно быть мало людным. Наилучшим для этого будет подходить теневая сторона с постоянной влажностью почвы.

Но у данного контура заземления существуют и свои минусы:

• довольно трудное и физически тяжелое его устройство;
• металлические изделия, из которой состоит контур подвержено коррозии, что не только его разрушает, но им ожжет служить причиной ухудшения проводимости;
• так как он расположен в верхней части земли, то очень сильно зависит от параметров окружающей среды, которые могут изменить его проводимые характеристики.

Глубинный способ намного эффективнее традиционного. Его изготавливают специализированные производства. И он обладает рядом достоинств:

• соответствует всем установленным нормам;
• срок службы значительно продолжительный;
• не зависит от окружающей среды, благодаря глубине залегания;
• монтаж довольно прост.

Необходимо учитывать, что после устройства любого из типов контура заземления, необходимо проверить его соответствие на все требования и надежность. Для этого необходимо пригласить специализированных экспертов. У них должна быть лицензия на проведения такой деятельности. После проверки выдается соответствующие заключение. На контур заземления необходимо завести паспорт к нему приложить протокол об проводимых испытаниях и разрешение на использование.(рис. 3)

Важно! Нельзя экономить на материалах при устройстве контура заземления (рис. 4). Иначе его работа будет полностью сведена к нулю.

Контур наружного заземления

Эта система служит для подстанции трансформатора и является замкнутой. Состоит из небольшого количества электродов. Они располагаются по вертикали. Заземлитель по горизонтали, он изготавливается, и полос стали 4*40 мм.

Контур заземления должен обладать сопротивление в 40 м, не как не больше, а земля максимально – 1000 м/м. В настоящее время согласно правилам можно увеличить значения, но не более чем в десять раз для грунта. Из этого можно сделать вывод, что для достижения значения в 40 м нужно произвести вертикальную установку восьми электродов по пять метровых. Они должны быть изготовлены из круга при его диаметре 16 мм. Или можно использовать десять трех метровых, при использовании уголка из стали 50*50 мм.

Наружный контур отводиться от края здания больше чем на метр. Элементы располагающиеся горизонтально закапываются в траншею на расстояние 700 мм от уровня поверхности почвы. Полоску располагают ребром.

Таким образом понятно, что следует четко руководствоваться существующими нормами. Так контур заземления ПУЭ отражен в главе 1.7. Н так же необходимо следить за всеми изменениями в требованиях, которые могут случаться довольно часто.

Защитное заземление – обнуление потенциала проводящих частей электроустановки, не находящихся в условиях исправного оборудования под током непосредственно. К таковым частям относят металлический корпус. Защитным заземление называют по причине, что нулевой проводник непосредственно для работы установки не требуется, играет роль в случае поломки, аварии. В отличие от рабочего, обеспечивающего правильное функционирование электрооборудования.

Основные термины и общие понятия

Заземление редко выполняется для бытовых цепей 220 вольт, согласно стандартам, принятым СССР. Исключение составляют помещения с повышенной опасностью (относительная влажность выше 75%, наличие бетонных, кирпичных, металлических, земляных полов, жарких – выше 35 градусов Цельсия более чем в течение одних суток, имеющих внутри металлические трубы, стоки вод, прочие проводящие ток и заземленные конструкции). Импортная техника приходит, соответствуя иным требованиям. Заземление необходимо во всех случаях для правильной работы входных фильтров, отсеивающих вредные гармоники, защищающих сеть дома от помех. Характерно:

1. Стиральным машинам.
2. Системным блокам персональных компьютеров, мониторам.
3. Холодильникам с электронным (не механическим) управлением.
4. Печам СВЧ (микроволновкам).

Короткое замыкание

Если заземление (зануление) не выполнено, дом наполнится помехами, самочувствие людей ухудшится, в некоторых случаях можно получить средней силы удар током. Неприятный, шоковый укол. Следует опасаться, находясь возле батарей, моек, раковин, различного рода водных, газовых металлических труб (включая, окрашенные). Кухонные плиты заземлены по иной причине: на корпус проскакивает искра при розжиге конфорки. Можно руководствоваться инструкцией, не рекомендуется предписания нарушать.

Заземление, как зануление, не требуется цепям переменного тока напряжением ниже 42 вольт, постоянного – до 110 вольт. Касается случая, когда оборудование стоит на металлической конструкции, прочно соединенной с грунтом. В некоторых источниках указывается: запрещено оборудование заземлять в трехфазных цепях с глухозаземленной нейтралью, если отсутствует зануление. При аварии будет выведено до половины напряжения фазы. Не каждому понятна суть дела, полезно будет разложить по пунктам:

1. Зануление заключается в объединении корпуса, нейтрали.
2. В исправной трехфазной цепи на нулевой провод приходится малая квота тока. И только при перекосах.
3. Зануленный корпус сравнительно безопасен. Поскольку ток аварии через человека потечет умеренный, при перекосах фаз.
4. Если корпус заземлить, при выходе потенциала на корпус, в полной мере напряжение прикладывается к человеку, случись авария. 220 вольт.
5. Нейтраль объединена с фазами, при пробое потенциала не факт, что ток потечет по направлению к глухозаземленной части через тело человека. В других точках потенциал может быть ниже. Например, на соседней фазе. Ток пойдет в том направлении.
6. Что касается отдельного защитного заземления, другого пути нет – через тело человека, с вытекающими последствиями (смерть, поражение электрическим током).

По указанным причинам трехфазные установки с глухозаземленной нейтралью запрещено оборудовать защитным заземлением, если отсутствует зануление. Имеется другой смысл мероприятия. Если типичные цепи можно защитить дифференциальным автоматом, трехфазные опасность преподносят с другого направления. В быту отслеживается утечка тока, минующая нейтраль, сигнализирующая об опасности (тело человека).

В промышленности важным считают сохранность оборудования, поскольку персонал сдал зачеты по технике безопасности. Считается, люди умеют о себе позаботиться. Автоматы защиты трехфазных цепей отслеживают другие сигналы, главным является перекос фаз. Случай, рассмотренный выше по пунктам, когда происходит пробой на корпус. Разумеется, повышенное потребление по фазе проходит контроль. Прочее определено типом трехфазного автомата защиты, которых в технике великое множество. Подбирать нужно под каждый отдельно взятый случай.

В цепях с изолированной нейтралью иногда разрешается обустраивать защитное заземление. Если недопустим немедленный останов оборудования, дополнительно выполняется оснастка для проверки контроля изоляции цепи. Если защитное зануление или заземление промышленных объектов выполнить нельзя, установки обслуживают с изолированных от грунта площадок. В рассмотрение следует принимать , для металлических конструкций невелико.

По рассматриваемой теме полезную информацию найдете в Правилах устройства электроустановок. Сегодня последней редакцией считают седьмую (7), но беспокоящимся о собственной безопасности следует руководствоваться устаревшей шестой версией документа. Многие главы ПУЭ не являются требуемыми в обязательном порядке законом нормативами. Рассматривайте, как рекомендуемое профессионалами приложение желающим гарантированно обезопасить оборудование, персонал.

Требования к заземлению

Заземление является мерой более жесткой, нежели зануление. Создается отдельная шина малого сопротивления, ведущая к закопанному в грунт проводнику, обустроенному по требованиям стандартов. Зануление ограничивается объединением корпусов с глухозаземленной нейтралью (либо соответствующего вывода источника питания в однофазных сетях). Сопротивление до земли складывается длиной кабеля до подстанции или генератора. Величину определяют многие условия. Максимальная величина сопротивления цепи заземления твердо определена стандартами.

Для бытовых систем электроснабжения требования лояльные. Сопротивление цепи заземления менее 10 Ом. Это легко выполняется путем использования медного провода с любым типом жил, разного сечения. Для проектирования конкретных систем следует руководствоваться таблицами, содержащими сведения об удельном сопротивлении образцов. Для медного провода жилой сечением 0,5 квадратных миллиметра цифра составляет 0,035 Ом. Бухта длиной 100 метров не дотянет до критической отметки. Требования ужесточаются следующими аспектами:

• Для установок напряжением выше 1 кВ сопротивление заземления выбирается равным 0,5 Ом. Проверка соответствия критериям ведется путем измерения специальным тестером. Прибор многофункциональный по причине высокой стоимости. В каталогах находится под именем измерителя сопротивления заземления.
• Для генераторов, трансформаторов, прочих источников сопротивление заземления варьируется в зависимости от напряжения, составляет, соответственно, для 220, 380, 660 вольт – 8, 4, 2 Ом.

Есть другие исключения из правила, скрупулезному мастеру следует руководствоваться официальными документами. ГОСТ 12.2.007.0 сообщает о классах оборудования по электробезопасности. Сообразно защитное заземление обустраивается (классы О, ОI, I), либо отсутствует. Классификация используется многими документами, полезно изучить профессиональным работникам, просто желающим правильно, безопасно оборудовать жилище.

На производстве применение защитного заземления, зануления сопровождается дополнительными мерами уравнивания потенциала. Абсолютно все металлически конструкции, коммуникации (трубы) присоединяются к шинам заземления. То же рекомендуется делать в ванных, кухнях жилых квартир. Ранее не требовалось, потому что трубы коммуникации были из оцинкованной стали, сегодня ставят пластиковые. Возникает необходимость в дополнительных мерах защиты. На производстве же заземлять (занулять) следующие конструкции:

1. Электроприводы.
2. Корпусы электроустановок за упомянутыми выше исключениями.
3. Металлические конструкции коммуникаций: лотки, желоба, трубы.
4. Экраны низковольтных кабелей (до 50 В переменного, 120 В постоянного).
5. Корпусы распределительных щитов и прочие аналогичного рода конструкции.

Схема поражения напряжением прикосновения (зануление отсутствует)

Следующие элементы в защитном заземлении, занулении не нуждаются:

1. Корпусы электрооборудования, элементов коммуникаций, установленных на металлических заземленных рамах, при наличии взаимного надежного электрического контакта.
2. Металлическая арматура различного рода, установленная на деревянных конструкциях, столбах, если того отдельно не требуют иные правила, нормы.
3. Корпусы установок II, III класса электробезопасности.
4. Места вводов в здания, проходов через стены при вольтаже трассы до 25 В переменного, 60 В постоянного тока.

Классы помещений и проведение заземления

Авторы считают: заземление бытовых приборов не представляет сложностей. Если в доме отсутствует специальная шина, допускается (общежитейская мудрость, стандарты запрещают) использовать нулевой провод (проводится соответствующей коммутацией проводников внутри розетки, объединением с соответствующим лепестком). На эту тему можно долго разговаривать, вместо этого приведем несколько правил, которые электрик должен неукоснительно соблюдать:

1. Фаза в розетке находится слева. При необходимости лепесток заземления заводится направо (нейтраль).
2. При соблюдении п. 1 Г-образная вилка бытовой техники вставляется в розетку отводом вниз.
3. Если сетевой фильтр компьютера взять в одну руку за шнур, в опущенном разветвителе фаза слева (по диагонали).
4. У большей части аппаратуры фазный провод не отличается от нулевого, не будет ошибкой вставить штекер в розетку иной стороной. Главное, чтобы был занулен боковой лепесток.

На производстве зануляется, заземляется вся электротехника вне зависимости от вольтажа, мест, способов установки, если речь о взрывоопасных помещениях любого класса. Рядовых граждан случай должен интересовать, когда речь заходит про гараж.

1. К зонам В-I относят те, где газы насыщенные могут образовывать взрывоопасные смеси с воздухом даже в нормальном режиме функционирования объекта.
2. В-Iа – То же, что В-I, но с существенной оговоркой: опасность возникает из-за аварии. Расчет ведется по ГОСТ Р 51330.9 (иным документам). Если наименование класса взрывоопасности отличается от приведенных списком, отыскивается таблица примерного соответствия.
3. К В-Iб добавляется ряд условий. Высокий нижний предел взрывоопасности газа (ГОСТ 12.1.005), низкая опасность. Либо наличие резкого запаха. Природный газ лишен выраженного аромата. Для индикации утечки в него примешивают специальный одорант. Хозяин квартиры сразу замечает аварию. Понижается класс взрывоопасности квартиры. Сюда относят специализированные производственные помещения с обращением водорода более 5% по объему, где нештатная ситуация предусмотрена особенностями работы вентиляции.
4. ВI-г – зоны с наружными установками, помещения не затрагивающие.

Прочие случаи обращения взрывоопасных веществ относятся к классам В-II и ниже. Гараж всегда является потенциально взрывоопасным помещением, эксплуатация электрического оборудования здесь сопряжена с некоторым риском.

• " onclick="window.open(this.href," win2 return false > Печать

В каких случаях необходимо устраивать контур заземления, и как правильно это сделать? Контур повторного заземления, согласно последнему изданию Правил устройства электроустановок (ПУЭ), обязателен на вводе в любое здание. В качестве повторного заземлителя ПУЭ рекомендует использовать в первую очередь т. н. естествен­ные заземлители (п.1.7.102).

В качестве естественных заземлителей возможно использовать металлоконструкции, перечисленные в п.1.7.109:

♦ металлические и железобетонные конструкции зданий и соору­жений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, сла­боагрессивных и среднеагрессивных средах;

♦ металлические трубы водопровода, проложенные в земле;

♦ обсадные трубы буровых скважин.

Внимание.

«Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления», как отмечается в п. 1.7.110 ПУЭ.

Однако в практике дачного строительства обычно выполняют искуственные заземлители, потому что естественных заземлителей просто нет или их использование в этом качестве невозможно по каким-либо причинам.

Устройство контура не такая уж простая задача, как иногда пред­ставляется. Начинают работу с расчетов. Контур заземления должен обеспечивать сопротивление растеканию тока не выше установлен­ного нормативной документацией значения. Основным фактором является сопротивление грунта:

♦ на влажной глине или на торфе контур получится относительно небольшим;

♦ на песке придется столкнуться с серьезной проблемой.

Есть два типа контуров, которые сейчас применяются в бытовых электроустановках.

«Традиционный» заземлитель состоит из горизонтального и нескольких вертикальных электродов. В качестве последних приме­няют круглую сталь («пруток», «круг») стальной уголок, арматуру, трубы и т.п.

Горизонтальный заземлитель обычно изготавливают из сталь­ной полосы или круглой стали («катанки»). Размеры (толщина, сече­ние) строго нормированы табл. 1.7.4. ПУЭ. Технический циркуляр №11/2006 от 16.10.2006, вышедший позднее, «О заземляющих электро­дах и заземляющих проводниках» ужесточает требования к минималь­ным сечениям электродов из черной стали и расширяет номенклатуру электродов. Приводятся сечения электродов из меди, нержавеющей стали, а также с различными покрытиями.

Контур заземления располагают на участке в малопосещаемых местах, желательно с северной стороны дома, там, где влажность грунта выше.

Внимание.

Расстояние от цоколя фундамента должно быть не менее 1 м.

Для устройства контура выкапывается траншея расчетной длины и глубиной 0,7-1 м. Форма контура может быть любой:

♦ традиционный треугольник;

♦ многоугольник;

♦ линия.

Затем в дно траншеи забиваются вертикальные электроды длиной 2,5-3 м. Расстояние между ними принимается примерно равным их длине.

Количество вертикальных заземлителей определяется на основа­нии упомянутых выше расчетов. Забивают стержни кувалдой (что требует немалых физических усилий) или мощным перфоратором (вибромолотом) со специальной насадкой.

Все соединения (полосы со стержнями и участков полос между собой) выполняют на сварке, если контур выполняется из черной стали - наиболее доступного материала для этой цели.

К качеству сварных соединений предъявляются повышенные тре­бования, шов должен быть достаточной (нормируемой) длины, проч­ность проверяется ударами молотка весом в 2 кг.

Совет.

После окончания сварочных работ все швы желательно обмазать битумной мастикой для защиты от коррозии.

Конечный участок полосы выводится на поверхность земли. Идеально, если есть возможность довести полосу непосредственно до вводного щита и закрепить на ГЗШ (главной заземляющей шине).

Однако в реальных условиях это сделать бывает не всегда возможно, ввиду удаленности щита от выхода контура заземления. Поэтому к полосе крепят медный провод минимальным сечением 10 мм 2 . В конце полосы сверлятся одно или (лучше) два отверстия, в которые ввариваются болты. Провод надежно прикручивается к полосе в этих точках гайками через шайбы. Место соединения также защищается от коррозии водостойкой, консистентной смазкой.

Если соединение выполнено вне помещения, то оно помещается в герметичный бокс (распаечную коробку).

Совет.

Видимый участок полосы желательно окрасить водостойкой краской.

Традиционный контур не лишен ряда недостатков. Верхний слой грунта, где он размещается, подвержен сезонным колебаниям удель­ного сопротивления, поэтому, например, в сильные морозы, зимой, или после долгого засушливого периода, летом, его параметры могут ухудшиться до недопустимых значений.

Кроме того, выполненный из черной стали, он быстро коррозирует, его срок службы относительно невелик. Причем, чем лучше параметры грунта для устройства контура (ниже сопротивление), тем быстрее будет разрушаться традиционный контур. Под его устройство требуется много места на участке, велик объем земляных работ.

Большинства перечисленных недостатков лишен глубинный заземлитель (модульно-штыревая система заземления). Глубинные заземлители изготавливаются в промышленных условиях из омеднен­ной стали и представляют собой комплект элементов. Срок службы подобно заземлителя достигает 30 лет. Он обеспечивает стабильные значения сопротивления растеканию тока в любое время года из-за забивания вертикальных электродов на большую глубину - до 30 м.

Однако стоимость материалов и работ по устройству подобного заземлителя выше, чем традиционного. Но если сравнивать срок службы, высокую надежность, отсутствие необходимости проводить регулярный контроль, то окажется, что затраты вполне себя окупают.

После окончания работ по устройству контура необходимо прове­сти замеры. Требуется с помощью приборов убедиться, что контур укладывается в параметры, установленные нормативной докумен­тацией. Такие измерения, если требуется официальное заключение, выполняются лицензированной электролабораторией.

На контур выдается паспорт, протокол испытаний, акт скрытых работ и акт приемки в эксплуатацию.

Следует понимать, что контур заземления является лишь одной из составных частей безопасности электроустановки в целом, которая, согласно ПУЭ, применительно к жилым помещениям выполняются по системам T - N - CS или ТТ.

Примечание.

«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 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» (ПУЭ п. 1.7.3).

На практике различие состоит вот в чем:

♦ T - N - CS - PEN -проводник (совмещенный ноль) разделяется на главной заземляющей шине, куда присоединятся также провод от контура заземления;

♦ ТТ -защитный ноль (РЕ) идет ко всем приборам непосред­ственно от контура заземления.

ПУЭ рекомендует в первую очередь использовать систему T - N - CS , делая оговорку, что применение ТТ возможно лишь тогда, когда усло­вия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены.

А это, в первую очередь, зависит от состояния и уровня обслужива­ния внешних сетей. К сожалению, следует констатировать, что боль­шая часть сетей в сельской местности не соответствует современным требованиям. Поэтому приходится применять систему ТТ, в которой защита от косвенного прикосновения ложиться исключительно на УЗО. Однако, в любом случае, вывод должен делать специалист.

Вывод.

Выполнение только контура заземления не является исчерпываю­щей мерой. В электроустановке важна каждая деталь. Только ком­плексное соблюдение нормативов обеспечивает высокий уровень безопасности.

Чтобы контур заземления эффективно выполнял свои функции, необходимо использование норм, которые приведены в «Правилах устройства электроустановок». Они утверждены Министерством энергетики России, приказом от 08. 07. 2002 г. Сейчас действительной является седьмая редакция. Но перед реализацией конкретного проекта необходимо уточнить новейшие изменения. Так как далее в статье есть ссылки на этот документ, будут применяться следующие сокращения: «ПУЭ», или «Правила».

Типовые схемы контуров заземления дома

Для чего выполнять требования

Может показаться, что неукоснительное соблюдение Правил избыточно, необходимо только для прохождения официальных проверок, ввода в действие объекта недвижимости. Конечно, это не так.

Нормативы созданы на основе научных знаний и практического опыта. В ПУЭ есть следующие сведения:

• Формулы для расчетов отдельных параметров защитной системы.
• Таблицы с коэффициентами, которые помогают учесть электротехнические характеристики разных проводников.
• Порядок проведения испытаний и проверок.
• Специализированные организационные мероприятия.

Применение на практике этих нормативов позволит предотвратить поражение электрическим током людей и животных. Создание контура должно быть безупречным, в точном соответствии с Правилами. Это снизит вероятность возгораний при авариях, поможет исключить развитие негативных процессов, способных нанести ущерб имуществу.

В данной статье рассматриваются вопросы защиты частного дома. Таким образом, будут изучаться те разделы ПУЭ, которые относятся к работе с напряжением до 1 000 V.

Составные части системы

Ключевым параметром данной системы является сопротивление заземления. Сопротивление заземления должно быть настолько малым, чтобы именно по такому пути шел ток при возникновении аварийной ситуации. Это обеспечит защиту при случайном прикосновении человека к поверхности, на которую подано напряжение.

Для получения необходимого результата шасси и корпуса бытовых устройств дома соединяют с главной шиной заземляющего устройства, создается внутренний контур. К нему же подключают металлические элементы конструкции здания, трубы водопровода. Подробно состав такой системы выравнивания потенциалов описан в ПУЭ (п.1.7.82). Снаружи строения устанавливается другая часть защиты, внешний контур. Его также подключают к главной шине. Для оснащения частного дома можно использовать разные схемы. Но проще всего заглубить в землю металлические стержни.

В следующем списке приведены отдельные компоненты системы и требования к ним:

• Провода, которыми подсоединяются утюги, стиральные машины и другие конечные потребители. Они находятся внутри сетевого кабеля, поэтому необходимо только наличие соответствующей линии заземления, подключенной к розетке. В некоторых ситуациях, при установке варочных панелей, духовых шкафов, иного встроенного в мебель оборудования, требуется подсоединение корпусов отдельным проводом.
• В качестве общей шины можно использовать не только специальный провод, но и «естественные» проводники такие, как металлические каркасы зданий. Исключения и точные правила будут рассмотрены ниже. Здесь же надо отметить, что этот участок прохождения тока надо создавать так, чтобы предотвратить механические повреждения в процессе эксплуатации.
• Наружный контур частного дома создают из металлических элементов без изоляции. Это увеличивает вероятность разрушения процессом коррозии. Для снижения этого негативного воздействия используют цветные металлы. Места сварных соединений стальных деталей покрывают битумными смесями и другими составами аналогичного назначения.
• Реальное сопротивление заземляющего устройства такого типа будет зависеть от характеристик грунта. Глина и сланцы хорошо удерживают влагу, а песок – плохо. В каменистых грунтах сопротивление слишком велико, поэтому понадобится искать другое место для установки, или погружать заземлитель еще глубже. В особо засушливые периоды, чтобы сохранить функциональность устройства рекомендуется регулярный полив почвы.

Почвы обладают разной проводимостью

Проводники системы заземления

Частью внутреннего контура являются изолированные провода. Их оболочки делают цветными (чередующиеся зеленые и желтые продольные полосы). Такое решение уменьшает ошибочные действия при выполнении монтажных операций. Подробно требования изложены в разделе «Защитные проводники» Правил, начиная с раздела 1.7.121.

В частности, там приведена методика простого расчета допустимой площади изолированного проводника в сечении (без поверхностного слоя). Если фазный провод меньше, или не превышает 16 мм 2 , то выбирают равные диаметры. При увеличении размеров применяют иные пропорции.

Для точных расчетов используется формула из пункта 1.7.126 ПУЭ:

/ k , где:

• S – сечение проводника заземления в мм 2 ;
• I – ток, проходящий по нему при коротком замыкании;
• t – это время в секундах, за которое автомат разорвет цепь питания;
• k – специальный комплексный коэффициент.

Величина тока должна быть достаточной для срабатывания автомата за время, не превышающее пяти секунд. Чтобы система была рассчитана с определенным запасом, выбирают ближайшее большее по типоразмеру изделие. Специальный коэффициент берут из таблиц 1.7.6., 1.7.7., 1.7.8. и 1.7.9. Правил.

Если планируется использовать многожильный алюминиевый кабель, в котором один из проводников – защитный, то применяют следующие коэффициенты с учетом разных изоляционных оболочек.

Таблица коэффициентов с учетом типа изоляционных оболочек

В качестве следующих элементов внутреннего контура частного дома допустимо применение конструкционных деталей. Подойдет металлическая арматура, которая находится внутри железобетонных изделий.

При использовании такого варианта обеспечивается непрерывность цепи, предпринимаются дополнительные меры для защиты от механических воздействий. Учитываются особенности конкретного строения, структурные деформации, которые возникают в процессе усадки.

Не разрешается использовать:

• Части трубопроводных систем газоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения.
• Трубы водоснабжения из металла, если они соединяются с применением прокладок, изготовленных из полимеров, иных диэлектрических материалов.
• Стальные струны, использующиеся для крепления светильников, гофрированные оболочки, иные недостаточно прочные проводники, либо изделия, находящиеся под относительно большой для их параметров загрузкой.

Если используется отдельный медный проводник, не входящий в состав кабеля цепи питания, или он находится не в общей изоляционной, защитной оболочке с фазными проводами, допустимо следующее минимальное сечение в мм 2:

• при дополнительной защите от механических воздействий – 2,5;
• в случае отсутствия таких предохранительных средств – 4.

Этот медный проводник не защищен от случайного механического повреждения

Алюминий менее прочен по сравнению с медью. Поэтому сечение проводника из такого металла (вариант – отдельная прокладка) должно быть равно, или более следующей нормы: 16 мм 2 .

Какое должно быть сечение проводников внешнего контура заземления дома можно посмотреть в таблице ниже.

Сечение проводников внешнего контура заземления

При проходе через внешнюю толстую стену дома проще просверлить тонкое отверстие. Его изнутри можно укрепить трубкой подходящих размеров. Медный провод не сложно будет согнуть под углом для присоединения к стальной шине внешнего контура.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства определено в п. 1.7.101 ПУЭ. Сводные нормы приведены в таблице ниже.

Нормы допустимого сопротивления заземляющего устройства

Приведенные выше нормы справедливы для случаев, когда сопротивление грунта (удельное) не превышает порог R=100 Ом на метр. В противном случае допустимо увеличение сопротивления с умножением исходного значения на R*0,01. Итоговое сопротивление заземлителя не должно быть больше, чем в 10 раз исходного значения.

За городом для подключения дома часто используют воздушные линии электропередачи. Поэтому уместно упомянуть нормы ПУЭ, относящиеся к соответствующей ситуации. Если проводник одновременно выполняет функции защитного и нулевого (PEN-типа), то на концах таких линий, участках подключения потребителей устанавливают устройство повторного заземления. Как правило, такие действия обязана выполнить энергетическая компания, но хозяину дома следует сделать соответствующую проверку. В качестве заземлителя используют металлические части опор, заглубленные в грунт.

Заземление воздушной линии электропередачи

При выборе комплектующих элементов личного внешнего контура, который будет установлен в земле, используют следующие нормы ПУЭ.

Параметры комплектующих элементов внешнего контура заземления по нормам ПУЭ

Если повышен риск повреждения горизонтальных участков окислительными процессами, применяют следующие решения:

• Увеличивают площадь сечения проводников выше нормы, указанной в ПУЭ.
• Применяют изделия с гальваническим поверхностным слоем, либо изготовленные из меди.

Траншеи с горизонтальными заземлителями засыпают грунтом с однородной структурой, без мусора. Повысить сопротивление способно чрезмерное осушение грунта, поэтому в летние периоды, когда долго нет дождей, специально поливают соответствующие участки.

При прокладке контура заземления избегают соседства с трубопроводами, повышающими искусственно температуру почвы.

Какое должно быть сопротивление

Прочность металлических проводников, их электрическое сопротивление определить несложно. Если должно быть определенное сопротивление по ПУЭ, то соблюдение правил не будет чрезмерно сложным. Так, например, для заземления опор воздушных линий установлен максимально допустимый норматив 10 Ом, если эквивалентное сопротивление грунта не превышает 100 Ом*м (Таблица 2.5.19.). Целостность сварных соединений обеспечивают дополнительной защитой антикоррозийным слоем. При риске разрыва в процессе сдвижек почвы, или деформации строения, соответствующий участок делают из гибкого кабеля.

Но гораздо больше проблем возникает с землей. В этой неоднородной среде, подверженной самым разным внешним воздействиям, одинаковая величина проводимости в течение длительного времени невозможна. Именно поэтому в ПУЭ отдельный раздел посвящен устройствам заземления, которые устанавливаются в почвах с большим удельным сопротивлением (нормы по пунктам 1.7.105. – 1.7.108.).

• Используются металлические элементы (заземлители вертикального типа) увеличенной длины. В частности, допустимо подсоединение к трубам, установленным в артезианские скважины.
• Заземлители переносят на большое расстояние от дома (не более 2000 м), туда, где сопротивление почвы (Ом) меньше.
• В скальных и других «сложных» породах прокладывают траншеи, в которые засыпают глину или другой подходящий грунт. Туда, в свою очередь, устанавливают элементы системы заземления горизонтального типа.

Горизонтальные заземлители в системе заземления

Если удельное сопротивление грунта превышает 500 Ом на м, а создание заземлителя сопряжено с чрезмерными затратами, разрешено превышение нормы заземляющих устройств не более чем в 10 раз. Используется следующая формула для вычисления. Точное значение должно быть: R * 0,002. Здесь величина R – это удельное эквивалентное сопротивление грунта, в Ом на м.

Внутренний и внешний контур

Как правило, главную шину внутри здания устанавливают внутри устройства ввода. Ее допустимо изготавливать только из стали или из меди. Применение алюминия в данном случае не разрешено. Предпринимают меры, предотвращающие свободный доступ к ней посторонних людей. Шина размещается в запирающемся шкафчике, или в отдельном помещении.

К ней подключают:

• металлические элементы конструкции здания;
• проводник внешнего контура заземления;
• проводники РE и PEN типов;
• металлические трубопроводы и проводящие части систем водоснабжения, кондиционирования и вентиляции.

Внешний контур дома создают, учитывая перечисленные выше нормы ПУЭ по отдельным частям системы. Это позволит получить необходимое минимальное сопротивление системы заземления (Ом), которое достаточно для надежной защиты. Для повторного заземления рекомендуется использовать заземлители естественного типа.

Сопротивление (Ом) повторного заземлителя не определено четко положениями ПУЭ.

Ниже приведены некоторые важные особенности стандартного заземлителя частного дома:

• Основную часть, вертикальные элементы, устанавливают на небольшом удалении от дома, с учетом параметров грунтов.
• К ним прокладывают траншею глубиной до 0,8 м и не менее 0,4 м шириной, в которой устанавливаются горизонтальные участки цепи. Точной нормы нет, но размеры траншеи должны быть достаточными для беспрепятственного монтажа элементов.
• Вертикальные заземлители длиной до 3 м устанавливают в углах равностороннего (по 3 м) треугольника. Эти размеры приведены в качестве примера. Точных нормативов по длине нет. Есть нормы только по максимально допустимому сопротивлению защитной системы.
• Чтобы проще было забивать их в грунт, концы заостряют.
• К выступающим частям сварным соединением крепят полосы.
• Траншеи засыпают равномерным по структуре грунтом, не содержащим щебня.

Монтаж внешнего контура заземления частного дома

Если в цепи заземления применяются болтовые соединения, предпринимают меры против их раскручивания. Как правило, соответствующие узлы приваривают.

Видео. Заземление своими руками

Нормы для испытательных процедур изложены в главе 1.8 ПУЭ, а также в «Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП, пр. 3.1), действующих с 1.07.2003 г. на основании решения Министерства энергетики России (приказ от 13. 01. 2003 г.). Выполняется визуальный контроль, проверяется целостность соединений. По специальной методике выясняется сопротивление контура системы заземления. Измеренное значение не должно быть выше нормы (Ом). Если такое условие не выполнено, используют заземлитель большей длины или иные технологии, приведенные в данной статье.

Размещено 14.08.2011 (актуально до 22.02.2013)

Какой-либо части электроустановки и другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с це­лью обеспечения электробезопасности.

Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.

Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамерен­ное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряже­нием, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трех­фазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока и с глухо-заземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металличе­ски соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкос­новении с землей.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генера­тора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через ма­лое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

ГОСТ Р 50571.2-94 предусматривает следующие типы систем заземления элек­трических сетей: TN-S, TN-C, TN-C-S, IT, ТТ. Для зданий можно встретить в основ­ном схемы TN-S, TN-C, TN-C-S. Схемы IT, TT характерны, как правило, для ло­кальных зон внутри здания и обеспечивают телекоммуникационные системы, пи­тающиеся постоянным током. Буквы и графические символы, используемые в при­веденных обозначениях типов систем заземления и на рисунках, расшифрованы в табл. 6.1 и 6.2.

Заземление (зануление) средств вычислительной техники, телекоммуникацион­ных средств и технологического оборудования обеспечивает решение двух основ­ных задач:

Защиту персонала от поражения электрическим током при повреждении изо­ляции и замыкании одного из проводов питающей линии на корпус оборудо­вания или от появления на корпусе оборудования опасного для человека потенциала по каким-либо другим причинам (например, из-за индуктивных или емкостных связей);

Защиту оборудования и линий обмена информацией (в том числе локальных вычислительных сетей) от помех, которые возникают со стороны питающих сетей из-за разности потенциалов между различными точками цепей заземле­ния и блуждающих токов в цепях заземления вследствие воздействия внеш­них электромагнитных полей и других причин.

Таблица 6.1. Буквенные обозначения систем заземления и заземляющих проводников

Таблица 6.2. Условные обозначения проводников

Первая задача решается с помощью защитных заземляющих устройств, выпол­няемых в соответствии с гл. 1.7 ПУЭ, ГОСТ Р 50571.10-96, ГОСТ Р 50571.21-2000, ГОСТ Р 50571.22-2000. Вторая задача решается с помощью прокладки специаль­ных заземляющих или нулевых защитных проводников, соединенных в единую электрическую соединительную сеть.

В соответствии с ГОСТ Р 50571.10-96 в случае, когда заземление требуется как для защиты, так и для нормальной работы электроустановки, в первую очередь сле­дует соблюдать требования, предъявляемые к мерам защиты.

Наличие замкнутых контуров и связей между системами заземления различного назначения может сопровождаться возникновением межсистемных помех заземле­ния, которые не устраняются установкой источников бесперебойного питания и других устройств кондиционирования (улучшения) мощности без гальванической развязки. В ряде случаев, формально выполняя требования ГОСТ 464-79 по органи­зации отдельной системы заземления для средств телекоммуникаций, создают от­дельную систему заземления, например для учрежденческой цифровой телефонной станции. При этом не обращается внимания на то, что стандарт требует отдельной системы заземления для полюса системы питания постоянного тока. Питание обо­рудования от общей сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью и вы­полнение, казалось бы, обособленного заземления как раз приводят к ситуации, ко­гда образуются контура заземления, вызывающие неустойчивую работу оборудова­ния. Контур заземления, в отличие от жаргонного «контура заземления» (соедине­ния горизонтальных заземлителей в земле), является нежелательным и образуется при наличии связи между двумя заземлителями (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Контур заземления

В образовавшемся контуре заземлитель 1 - электрическая связь (проводник) - заземлитель 2 - среда (земля) могут наводиться то­ки от внешних электромагнитных полей или протекать блуждающие токи сторонних нагрузок. Все это приводит к электромагнитным по­мехам в работе оборудования. Ло­кальные вычислительные и теле­коммуникационные сети зачастую имеют в своем составе оборудова­ние связи (антенны, модемы и пр.) и подвержены влиянию помех, в том числе от разрядов молнии, поэтому для них важна высокая помехозащищенность. В силу этого обстоятельства устранению кон­туров следует уделять особое внимание при проектировании и эксплуатации элек­троустановок зданий.

На практике встречается также ошибочное заземление отдельного электропри­емника или группы электроприемников на обособленный заземлитель, не связан­ный с нейтралью трансформатора (рис. 6.2). Эта схема заземления напоминает схе­му ТТ, с той лишь разницей, что при этом нарушается п. 1.7.39 ПКЭ, который гласит: «В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемни­ков без их зануления не допускается...». Это требование вызвано тем, что обеспе­чить электробезопасность при такой схеме невозможно. На рис. 6.2 показан вынос потенциала при коротком замыкании на корпус электроприемника, заземленного на обособленный заземлитель.

Рис. 6.2. Вынос потенциала на незанулённый корпус оборудования

Потенциал на корпусе будет обусловлен падением напряжения в фазном про­воднике до точки КЗ и падением напряжения в сопротивлении заземлителя 2, в среде (в земле и конструкциях) и в сопротивлении заземлителя 1. Сопротивление цепи короткого замыкания при этом будет больше сопротивления цепи «фаза-ноль», ис­ходя из параметров которого выбирается защитный автомат, и короткое замыкание, скорее всего, не будет отключено действием максимальной токовой защиты. При этом на корпус будет вынесен потенциал, близкий к фазному напряжению, что соз­даст угрозу для жизни людей. Отключение КЗ произойдет за счет действия тепло­вой защиты автоматического выключателя, но время отключения КЗ при этом пре­высит нормируемые значения.

Характеристики устройств защиты и полное сопротивление цепи «фаза-ноль» должны обеспечивать автоматическое отключение питания в пределах нормированного времени при замыканиях на открытые проводящие части.

Это требование вы­полняется при соблюдении следующего условия:

Z s I a

где Z s - полное сопротивление цепи «фаза-ноль»; I а - ток, меньший тока корот­кого замыкания, вызывающий срабатывание устройства защиты за время, являю­щееся функцией номинального напряжения Uo; Uo - номинальное напряжение (действующее значение) между фазой и землей.

Предельно допустимые времена отключения для систем TN составляют:

Uo = 220 В, время отключения - 0,4 с;

Uo = 380 В, время отключения - 0,2 с.

Таким образом, неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных контуров и вызывает электромагнитные помехи в работе оборудо­вания, а также создает угрозу для жизни людей.