То, что некоторые бытовые приборы нужно заземлять , знает практически каждый. Но вот какие именно надо, а что заземления не требует? Отопительный котел точно надо - мастер в процессе пусковых работ требует. А стиральную машинку или пылесос, мясорубку или микроволновку? Вроде нет. Или надо? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо сперва понять, что собой представляет заземление и для чего оно вообще нужно.
Что такое ток утечки и чем он опасен
Все электроприборы приводятся в действие напряжением той или иной величины. Плеер, к примеру, работает от трех вольт, фары автомобиля - от 12-ти. Бытовые приборы требуют напряжения в 220 вольт . Низкое напряжение для человека безопасно, но начиная с 36 вольт и выше оно уже представляет угрозу. Всем известно, что в бытовую розетку вилкой или скрепкой лазить нельзя - может убить. А именно в эту розетку вы и подключаете практически все бытовые электроприборы.
Если эти устройства исправны, то их эксплуатация абсолютно безопасна. А теперь представьте, что от вибрации где-то в недрах стиральной машины перетерлась изоляция на питающем проводе и оголенный металл коснулся металлического же кожуха прибора. Произошло попадание сетевого напряжения на этот самый кожух. Пока ничего серьезного не замечается - агрегат стирает, лампочки мигают. Но стоит вам коснуться корпуса машинки, как ток устремляется к вам , а через вас в землю. Вы попали под опасное для жизни напряжение со всеми вытекающими последствиями. Такая же неприятность может случиться и в том случае, если внутрь электроприбора случайно попадет вода, которая, как известно, проводит электрический ток*.
*Фактически ток утечки является более широким понятием. Ток может «утекать» не только через тело человека и необязательно в землю. В данной ситуации это несущественно.
Можно ли защититься от тока утечки
Можно ли защититься от тока утечки через тело, который может появиться в любой момент? Хуже всего то, что предсказать такую ситуацию невозможно - напряжение на кожухе прибора может появиться в любую секунду. Пролитая на кофеварку или мясорубку вода, вибрации, электрический пробой некачественной изоляции, выход из строя элементов электросхемы - все это непредсказуемо и одновременно смертельно опасно. Выход один - создать такую систему защиты, которая будет начеку постоянно. И подобная система существует, а имя ей - заземление.
Для чего служит заземление и где его взять
Самый простой и надежный вариант защиты от тока утечки - электрическое соединение металлического корпуса прибора с землей. В этом случае, как только на кожухе электроприбора появится напряжение, оно тут же уйдет в землю. Если ток утечки невелик, то даже неисправное оборудование будет продолжать работать, не представляя угрозы человеку. Такие ситуации не редкость при эксплуатации большинства бытовых приборов, но вы об этом даже не подозреваете. Если же пробой изоляции серьезный, то слишком большой ток утечки заставит сработать защитный автомат в электрощите или пережжет пробки. Но в любом случае неисправное, но заземленное оборудование не будет представлять для жизни ни малейшей угрозы.
Если кожух электроприбора заземлен, то попавшее на него напряжение «стечет» в землю по защитному проводу
Теперь пора рассмотреть типы заземлений. Их два:
- Искусственное.
- Естественное.
Искусственное заземление
Подобный тип защиты появляется как результат выполнения специальных операций, направленных именно для создания заземления. К примеру, в землю вкапываются металлические конструкции и создается контур. При этом никаких других функций, кроме надежного электрического контакта с землей, этот контур не несет. Такие системы создаются практически возле каждого промышленного предприятия, многоквартирного дома или электроподстанции. Их не видно, но они однозначно есть.
Естественное заземление
В таких конструкциях электрический контакт с землей проявляется как побочный эффект. Водопроводные трубы, к примеру, лежат в земле. Металлический забор или железный фонарный столб вкопан в землю. Основное назначение всех этих конструкций вроде бы иное, но они могут выполнять и функции заземления.
Вполне понятно, что естественное заземление не будет обладать такой надежностью, как искусственное. Водопроводную трубу может распилить сосед снизу или «выкорчевать» из траншеи работники водоканала во время планового ремонта. Если трасса водоснабжения лежит в желобах, то в сухую погоду контакт с землей, который еще вчера был вроде неплохим, может пропасть. Металлический забор или фонарный столб могут демонтировать работники ДЭУ или тот же сосед.
Искусственное же заземление , в отличие от естественного, выполняется специально для обеспечения безопасности или создания нулевой точки для питания оборудования. Его делают специалисты, вооруженные знаниями электротехники и соответствующим инструментом. Кроме того, поскольку искусственный контур обычно скрыт в земле и ни для чего другого не предназначен, шансы, что его демонтируют, минимальны. Сантехникам он не нужен, соседи о нем не знают, а электрики, своими руками выкапывающие контур заземления без принятия специальных мер, еще не родились.
Из вышесказанного вполне очевидно, что для обеспечения полной безопасности необходимо использовать искусственное заземление. Естественное годится лишь в том случае, если вы на 100% уверены, что расположенный в вашем огороде столб не собьет пьяный водитель, а водопроводные трубы являются вашей частной собственностью, лежат в голой земле и на вашей территории.
Как заземлить электроприбор
Итак, вы приобрели стиральную машину или газовый котел отопления. Как их заземлить? Прежде всего нужно найти само заземление.
Где найти готовое заземление
Как было сказано выше, практически все многоквартирные дома имеют свой собственный контур . На этот контур подключен корпус главного распределительного щита и, что самое важное, каждый распределительный подъездный щит. Даже у жильцов девятого этажа контур буквально под дверью - этажный металлический щиток с электросчетчиками.
Если вы заглянете внутрь такого щита (только заглянете, а не полазите там пассатижами!), то наверняка увидите множество проводов, прикрученных при помощи болтов прямо к корпусу щитка. Вот оно, заземление! Если к такому болту подключить кожух того же котла, то этот кожух будет надежно защищен от появления на нем напряжения, а значит, эксплуатация устройства будет полностью безопасна даже при появлении в нем неисправности.
Несколько хуже обстоят дела у владельцев частных домов, где штатного контура может и не быть. Здесь два варианта - создать контур искусственно или воспользоваться естественным. Про второй тип вы читали выше и подключаться к нему или не стоит - ваш выбор. Надежнее, конечно, сделать контур заземления самостоятельно, тем более что это совсем несложно. Но если вы все-таки решили использовать естественное заземление, то правильно подключиться к нему поможет вот это фото:
Как сделать заземление своими руками
Для изготовления простейшего контура вам понадобится массивный металлический предмет. Это может быть старая мятая бочка, большая толстостенная кастрюля (не эмалированная), рама от велосипеда, сваренные между собой обрезки арматуры и пр. Прежде всего к этому предмету, который будет исполнять роль контура, необходимо надежно прикрепить токопровод длиной в пару метров.
Для его изготовления подойдет толстая железная проволока (к примеру, «катанка») диаметром 8 мм и выше. Можно взять длинную арматуру, трубу, уголок, железную полосу. При помощи сварки или болта с гайкой прикрепите проволоку к будущему контуру. От надежности и долговечности этого соединения будет зависеть надежность заземления в целом. Чтобы соединение не ржавело, покрасьте его любой краской или залейте битумом.
Теперь пора заняться физическим трудом. Берете лопату и выкапываете яму таких размеров, чтобы в нее вошла ваша бочка, рама или то, что вы выбрали в качестве контура. Глубина ямы - не менее 1,5 м, а для песчаной почвы - 2,5 м. Укладываете в нее ваш контур, а токопровод выводите наружу. Осталось зарыть яму, плотно утрамбовать землю и для лучшего электрического контакта полить ее водой, как обычное дерево. Контур заземления готов. Вы ведь не забыли на выступающей части токопровода просверлить отверстие под болт?
Как подключить электроприбор к заземлению
В зависимости от конструкции электроприбора используются два метода подключения заземления:
- Под специальный технологический зажим.
- При помощи специальной вилки.
Первый вариант применяется в стационарных конструкциях, то есть в тех, которые вы не сможете переносить. Газовый котел, электротитан, токарный станок и т. п. Для этого подобное оборудование имеет специальный болт с соответствующим обозначением:
Такое соединение надежно, наглядно, долговечно. Но как быть, скажем, с микроволновой печью или компьютером? Ведь их нередко переставляют с места на место, а для этого придется не только постоянно крутить болты, но и таскать по дому заземляющий кабель. Конструкторы бытовой техники совместно с энергетиками решили этот вопрос просто и изящно. Взгляните на современную розетку и вилку:
Вы наверняка не раз обращали внимание на контакты, обозначенные стрелками. Для чего они? Это третий контакт , к которому в розетке подключено заземление, а в вилке - корпус прибора. Вставляя вилку в розетку, вы не только подаете напряжение на мясорубку или стиральную машинку, но и заземляете их!
В отличие от обычных вилки и розетки эти имеют по три провода:
- 1, 2 - питающие;
- 3 - заземляющий.
Такая конструкция разъемов позволяет легко и безопасно пользоваться переносными электроприборами, совершенно не заботясь об их заземлении. Но, естественно, только в том случае, если ваши розетки во всем доме будут иметь заземляющий провод.
Итак, для чего нужно заземление в розетке? Для того же, что и обычно - для безопасности. Но пользоваться им, согласитесь, гораздо удобнее.
Почему некоторые электрические приборы не имеют вилки с заземлением? Ответ прост - они в нем не нуждаются. Если корпус, скажем, калорифера или фена для волос выполнен из пластика, то даже при пробое изоляции под напряжение вы попасть не сможете, не разобрав сам прибор. Не требуют заземления и многие электроинструменты. К примеру, очень широко распространены электродрели и шлифмашинки, снабженные обычной вилкой. Сюда же относятся и паяльники. В них электробезопасность обеспечивается двойной изоляцией.
#s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }
Заземление
Начало формы
Конец формы
Предупреждение : статья носит чисто информативный характер и не является нормативным документом. При выполнении работ, связанных с электричеством, следует руководствоваться Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
Определения
Заземление
- это преднамеренное соединение
нетоковедущих элементов оборудования,
которые в результате пробоя изоляции
могут оказаться под напряжением, с
землёй. Заземление состоит из заземлителя
(проводящей части или совокупности
соединенных между собой проводящих
частей, находящихся в электрическом
контакте с землей непосредственно или
через промежуточную проводящую среду)
и заземляющего проводника, соединяющего
заземляемое устройство с заземлителем.
Заземлитель может быть простым
металлическим стержнем (чаще всего
стальным, реже медным) или сложным
комплексом элементов специальной формы.
Качество заземления определяется
значением электрического сопротивления
цепи заземления, которое можно снизить,
увеличивая площадь контакта или
проводимость среды - используя множество
стержней, повышая содержание солей в
земле и т.д. Как правило, электрическое
сопротивление заземления нормируется.
Главный
заземляющий зажим.
Для
сведения к минимуму электромагнитных
помех и обеспечения электробезопасности
заземление следует выполнять с минимальным
количеством замкнутых контуров.
Обеспечение этого условия возможно при
выполнении так называемого главного
заземляющего зажима (ГЗЗ), или шины.
Главный заземляющий зажим должен быть
расположен как можно ближе к входным
кабелям питания и связи и соединен с
заземлителем (заземлителями) проводником
наименьшей длины.
Такое расположение
ГЗЗ обеспечивает наилучшее выравнивание
потенциалов и ограничивает наведенное
напряжение от индустриальных помех,
грозовых и коммутационных перенапряжений,
приходящее извне по экранам кабелей
связи, броне силовых кабелей, трубопроводам
и антенным вводам. К ГЗЗ (шине) должны
быть присоединены:
заземляющие проводники;
защитные проводники;
проводники главной системы уравнивания потенциалов;
проводники рабочего заземления (если оно необходимо).
С главным заземляющим зажимом (шиной) должны быть соединены заземлители защитного и рабочего (технологического, логического и т. п.) заземления, заземлители молниезащиты и др. Подробно правила и требования устройства ГЗЗ изложены в ПУЭ. Открытая токопроводящая часть – доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции. К открытым проводящим частям относятся металлические корпуса электрооборудования. Токоведущая часть – электропроводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением. Косвенное прикосновение – электрический контакт людей и животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции. То есть это прикосновение к металлическому корпусу электрооборудования при пробое изоляции на корпус.
Обозначения
Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов. Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах. Графические символы, используемые для обозначения проводников на схемах:
Обозначение заземления:
Буквенные обозначения системы заземления
Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания: T – непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй; I – все токоведущие части изолированы от земли. Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания: T – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй; N – непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания. Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют характер этой связи – функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: S – функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками; C – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN.
Ошибки в устройстве заземления
Неправильные PE-проводники Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника. В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта.
Объединение рабочего нуля и PE-проводника Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токоведущим в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено).
Неправильное разделение PEN-проводника Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключенной к этой розетке, оказывается соединенным с рабочим нулем. Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а, следовательно, и на корпусе подключенного прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:
Разрыв (рассоединение, перегорание и т.д.) нулевого проводника на участке между розеткой и щитом (а также далее, вплоть до точки заземления PEN-проводника);
Перестановка местами фазного и нулевого (фазный вместо нулевого и наоборот) проводников, идущих к этой розетке.
Защитная функция заземления
Принцип защитного действия Защитное действие заземления основано на двух принципах:
Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения - УЗО ).
Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием УЗО. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые-сотые доли секунды - время срабатывания УЗО). Работа заземления при неисправностях электрооборудования Типичный случай неисправности электрооборудования - попадание фазного напряжения на металлический корпус прибора вследствие нарушения изоляции. Следует отметить, что современные электроприборы, имеющие импульсный источник вторичного электропитания, и снабжённые трёх-полюсной вилкой (такие как системный блок ПЭВМ), при отсутствии заземления имеют опасный потенциал на корпусе, даже когда они полностью исправны. В зависимости от того, какие защитные мероприятия реализованы, возможны следующие варианты:
Корпус не заземлен, УЗО отсутствует (наиболее опасный вариант ) . Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это никак не будет обнаружено. Прикосновение к такому неисправному прибору может быть смертельно опасным.
Корпус заземлен, УЗО отсутствует. Если ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то предохранитель сработает и отключит цепь. Наибольшее действующее напряжение (относительно земли) на заземленном корпусе составит Umax=RG IF, где RG − сопротивление заземлителя, IF − ток, при котором срабатывает предохранитель, защищающий эту цепь. Данный вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать довольно значительных величин. Например, при сопротивлении заземлителя 4 Ом и предохранителе номиналом 25 А потенциал может достигать 100 вольт.
Корпус не заземлен, УЗО установлено. Корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом и это не будет обнаружено до тех пор, пока не возникнет путь для прохождения тока утечки. В худшем случае утечка произойдет через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети с неисправностью, как только возникла утечка. Человек получит лишь кратковременный удар током (0,01÷0,3 секунды - время срабатывания УЗО), как правило, не причиняющий вреда здоровью.
Корпус заземлен, УЗО установлено. Это наиболее безопасный вариант, поскольку два защитных мероприятия взаимно дополняют друг друга. При попадании фазного напряжения на заземленный проводник ток течет с фазного проводника через нарушение изоляции в заземляющий проводник и далее в землю. УЗО немедленно обнаруживает эту утечку, даже если та весьма незначительна (обычно порог чувствительности УЗО составляет 10 мА или 30 мА), и быстро (0,01÷0,3 секунды) отключает участок сети с неисправностью. Помимо этого, если ток утечки достаточно велик (превышает порог срабатывания предохранителя, защищающего эту цепь), то может также сработать и предохранитель. Какое именно защитное устройство (УЗО или предохранитель) отключит цепь - зависит от их быстродействия и тока утечки. Возможно также срабатывание обоих устройств.
Разновидности систем заземления
В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2 рассматривает следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
Система TN Нейтраль источника глухо заземлена, корпусы электрооборудования присоединены к нейтральному проводу. Режим TN может быть трех видов: TN-C, TN-S, TN-C-S. Система TN-C Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник (Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком было образование линейного напряжения (в 1,732 раза выше фазного) на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, на сегодняшний день можно встретить данную систему заземления в постройках стран бывшего СССР. Система TN-S На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разработана система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe), рабочий и защитный ноль в которой разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по фазному проводу ток должен быть численно равным текущему по рабочему нулю току. Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако в случае обрыва нулевого провода до точки разделения корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании. Система TN-C-S В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция – электроустановки здания применяется совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник (PEN), в основной части электрической цепи – отдельный нулевой защитный проводник (PE).
Система TT В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции. Система IT Нейтраль источника изолирована или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, корпуса электрооборудования глухо заземлены. Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения.
ВЫВОДЫ
В качестве общих рекомендаций для выбора той или иной сети можно указать следующее: 1. Сети ТN-C и ТN-C-S не следует использовать из-за низкого уровня электро- и пожаробезопасности, а также возможности значительных электромагнитных возмущений. 2. Сети TN-S рекомендуются для статичных (не подверженных изменениям) установок, когда сеть проектируется «раз и навсегда». 3. Сети ТТ следует использовать для временных, расширяемых и изменяемых электроустановок. 4. Сети IT следует использовать в тех случаях, когда бесперебойность электроснабжения является крайне необходимой. Возможны варианты, когда в одной и той же сети следует использовать два или три режима. Например, когда вся сеть получает питание по сети TN-S, а часть ее через разделительный трансформатор по сети IT. Резюмируя изложенное выше, отметим, что ни один из способов заземления нейтрали и открытых проводящих частей не является универсальным. В каждом конкретном случае необходимо проводить экономическое сравнение и исходить из критериев: электробезопасности, пожаробезопасности, уровня бесперебойности электроснабжения, технологии производства, электромагнитной совместимости, наличия квалифицированного персонала, возможности последующего расширения и изменения сети.
ПРИМЕЧАНИЯ
Пункт 1.1.29 ПУЭ пункты 1.7.122 и 1.7.123 ПУЭ 1.7.135 ПУЭ При других типах неисправностей заземление менее эффективно, поэтому они здесь не рассматриваются В схеме импульсного источника вторичного электропитания присутствуют входные проходные или обычные конденсаторы, включенные как между питающими проводниками, так и (в случае наличия металлического корпуса и трёхполюсной вилки) между каждым питающим проводником и корпусом прибора, в этом случае они представляют делитель напряжения, сообщающий корпусу потенциал, примерно равный половине напряжения питания. Этот потенциал обычно присутствует, даже когда прибор выключен имеющимися у него средствами. В наличии потенциала на корпусе можно убедиться с помощью неонового пробника.
В статье использованы материалы из Википедии , и сайта журнала «Новости Электротехники».
Из школьного курса физики, каждый человек помнит, что электрический ток не может возникнуть из неоткуда, он представляет собой движение заряженных частиц в проводнике, которым может служить провод. Но также многие помнят, из курса ОБЖ, что электрический ток опасен для жизни человека. Когда же возникает опасность получить удар током? Это происходит в том случае, если человек прикоснулся к оголенным проводам, или же к прибору, который включен в незаземленную розетку. В здравом уме ни один взрослый человек не будет трогать оголенные провода, а вот включить чайник в розетку без заземления может каждый.Для того чтобы произошел «удар», нужно создать электрическую цепь. В случае, когда используется розетка без заземления, ток поступает в прибор, накапливается в нем и переходит к человеку, как только тот касается его. Человек в данном случае является проводником, так как стоит на полу. Ток проходит через тело и далее уходит в пол. В лучшем случае, пострадавший почувствует неприятные ощущения, а в худшем – отправиться в карете скорой помощи в больницу.
Как обезопасить себя от удара током?
Когда в доме много электрических приборов, люди не всегда используют только заземленные розетки. Торопясь, они забывают о важности заземления или вовсе не знают, есть ли оно в их квартире, и просто втыкают вилку в ту розетку, которая оказалась ближе. Постоянно используя для работы металлического электрического прибора розетку без заземления, есть высокий риск того, что в нем накопится статическое напряжение и человек получит удар током. Чтобы избежать этого, нужно установить дома розетки с заземляющими контактами в каждой комнате. Конечно, риск не исчезнет совсем, ведь, невозможно быть полностью уверенным в качестве розеток, но все же станет меньше.Те люди, у кого дома есть большая кухонная плита и стиральная машина автомат, должны дополнительно заземлить приборы. Сделать это достаточно просто, требуется взять специальный провод, присоединить его к корпусу прибора и направить в землю. В частных домах это легко можно осуществить, а вот в квартире могут возникнуть проблемы с тем, куда же направить этот заземляющий провод.
В связи с тем, что смерть от удара током, давно перестала быть редкостью, большинство застройщиков, перед тем, как сдать дом в эксплуатацию, оборудуют электросеть специальными приборами защитного отключения. Его работа заключается в том, что, при возникновении утечки тока, он отключает всю квартиру от электричества, тем самым спасая жителей от смертельной травмы. На сегодняшний день, это самая эффективная защита от удара током. Установить такую систему может каждый, для этого достаточно обратиться в соответствующую фирму.
Розетка с заземлением в вашем доме не только защищает от возможного поражения электрическим током. Наличие заземления делает более стабильной работу сложных бытовых устройств: стиральной машины, компьютера, видео и аудиоаппаратуры.
Внешне с заземлением отличается от обычной присутствием встроенных заземляющих скоб, изготовленных из металла. В мировой практике используется множество вариантов конструкций розеток с заземлением, однако в России был выбран именно этот вариант, со скобами. Выбор обусловлен конструкцией, в которой при подключении штепселя сначала входят в контакт клеммы (скобы), предназначенные для заземления, лишь потом – фазовые. Такой тип устройства носит название Shuko, или тип F (СЕЕ 7/4).
Зачем нужно заземление
Под этим термином в электротехнике подразумевают соединение токоведущих элементов электроустановок, электроприборов с землей. Главная задача заземления – защита от удара электротоком. При ее наличии электрический потенциал уходит в землю, защищая человека. Для обеспечения процесса используют несложные устройства. Чаще всего это стержень из металла, вкопанный на глубину минимум 2 метра. Иногда закапывают несколько стержней, соединенных промеж себя, - качество заземления тем выше, чем больше общая площадь контакта с почвой.
Существует и еще одно понятие – соединение с « ». Здесь имеется в виду контакт корпуса электрооборудования (к примеру, распределительного щитка, электроинструмента стационарного типа) с «нулем» проводки. Подобная операция необходима для защиты от замыкания электрооборудования. В идеальном варианте «ноль», «земля» соединены.
Особенности монтажа розетки с заземлением
Устанавливается такая розетка по аналогии с традиционным устройством подключения, но с учетом наличия трех, а не двух контактов. Один из важных моментов при монтаже – расцветка проводов. Провод, изначально предназначенный для подсоединения заземления, всегда имеет желто-зеленую окраску. Провод под нулевой контакт – сине-голубой. Фазовый провод может иметь разный цвет, но в любом случае он будет отличаться от нуля и заземления. Все же рекомендуется проверять правильность подключения тестером.
При обустройстве заземления в частном (загородном) жилье сложностей обычно не возникает, но в многоэтажном доме проблемы возникнуть могут. Здесь есть 2 варианта подключения заземления. В первом случае можно провести провод к корпусу щитка на лестничной площадке (он должен быть заземлен). Второй вариант – соединение заземляющего провода и «нулевого». Такой вариант делает возможным подключение УЗО, дифференциальных автоматов.
Если обычного человека спросить, для чего нужно заземление, то ответ будет примерно таким: «Чтобы током не ударило». Приведённая формулировка правильно характеризирует предназначение данного устройства, но она является неполной.
Помимо обеспечения защиты человеческого организма от поражения электрическим током, у заземления есть и другие функции, о которых будет рассказано ниже. Для начала нужно понять значение данного термина, расшифровав определение, данное одной из важнейших книг в профессии электрика, которая называется «Правила Устройства Электроустановок», сокращённо ПУЭ:
Для простого обывателя данная сухая формулировка мало что значит, поэтому ниже будет поэтапно расписано значение каждого слова.
Расшифровка терминов
Многие люди представляют себе заземление в виде металлического штыря, закопанного в земле, с тянущимся от него проводом, идущим к электрощиту.
На самом деле, металлическая конструкция, закапываемая в грунт, является заземлителем, а совокупность заземлителя и подключенных к нему проводов называется заземляющим устройством (ЗУ).
на рисунке изображены составные части заземления
Как видно из определения ПУЭ, заземление – это, прежде всего процесс, выполнение которого должно обеспечивать электротехническую защиту людей и оборудования.
Говоря о заземляемом оборудовании, как о защите от поражения, подразумевают защитное заземление. Термин «электрическое соединение» означает подключение при помощи проводников.
Точкой сети может быть место соединения с ЗУ как токонесущего проводника, так и защитного провода, экрана или брони кабеля.
провод заземления или точка соединения ЗУ к контуру заземления
Электроустановкой называют совокупность аппаратов, машин, оборудования, конструкций, сооружений, помещений, предназначенных для генерации, трансформации, распределения и передачи электроэнергии, а также для преобразования в другие типы энергии.
Назначение заземления
Вышеописанная терминология пока не дает ответ на вопрос, зачем необходимо заземление, но приближает к пониманию сути вещей. Интуитивно понятно, что напряжение на заземлённых точках пребывающего в нормальном состоянии оборудования будет равным нулю.
Удельные сопротивления некоторых грунтов
Идеальное заземление должно обладать бесконечно малым сопротивлением ЗУ, чтобы обеспечивать падение напряжения до нуля при бесконечно больших значениях пропускаемых токов.
Иными словами, идеальное заземление обеспечивает зануление любых возникающих в заземлённой точке потенциалов. На практике сопротивление заземления (очень важная характеристика) – зависит от площади контакта заземлителя, характера окружающих его грунтов, их влажности, солёности, плотности.
Также немаловажную роль играет поперечное сечение заземляющих проводов, которое согласно ПУЭ не должно быть меньше 6мм². Падение напряжения на заземлённом металлическом корпусе электроприбора при замыкании на него фазного провода будет зависеть от сопротивления заземления и максимально возможного тока в цепи.
Таким образом, должно быть обеспечено снижение до безопасного для жизни и здоровья уровня разности потенциалов между заземляемым электрооборудованием и землёй.
Совокупная защита заземляющих устройств и предохранителей
Естественно, что одно только заземление не может обеспечить безопасную жизнедеятельность человека, даже, если бы оно было идеальным – ведь тогда в электрических цепях электрооборудования, при повреждении изоляции токонесущих проводов произойдёт короткое замыкание, которое неминуемо приведёт к возгоранию, если не принять дополнительные защитные меры в виде применения и
Поэтому, помимо снижения до безопасного значения разности потенциалов, заземление должно обеспечивать ток утечки, достаточный для того, чтобы сработали автоматы защиты и предохранители.
Поскольку нулевой провод электросети имеет достаточно малое сопротивление, и к тому же его заземляют как на трансформаторной подстанции, так и повторно по пути прохождения, то связка заземление плюс зануление корпусов оборудования даёт лучшие результаты, обеспечивая быстрое срабатывание защиты в случае пробоя изоляции.
Система заземления tn-c-s
Если сопротивление заземления достаточно высокое, то защитный автомат может не сработать за короткий период времени. В этом случае необходимо применить , моментально реагирующее на очень малые токи утечки.
Заземление и зануление в системах энергоснабжения
Заземлять каждый корпус электроприбора невыгодно, и нет возможности обеспечить надлежащее качество заземлителя в различных условиях.
Поэтому заземление электрооборудования и бытовой техники осуществляется при помощи линий электропередач, которые имеют, в зависимости от системы, защитный заземляющий провод PE (protect earth – защита землёй). Таких систем электроснабжения, имеющих провод заземления всего три:
TN означает заземлённая нейтраль, S – разделённый, C – совмещённый. В системе TN-C защитные функции, которые должно выполнять заземление осуществляет зануление PEN проводом корпусов электроприборов.
Данная схема не является безопасной, поэтому была упразднена, а на смену ей пришли системы энергоснабжения TN-S и TN-C-S, обеспечивающие более безопасную электротехническую защиту при помощи дополнительного заземляющего провода PE.
Обозначение проводников
Заземление электросетей многоквартирного дома по данным схемам должны выполняться исключительно специалистами.
Собственноручно заземлённый защитный провод
Ответом на вопрос, как сделать заземление самостоятельно будет система ТТ, где не надо выполнять работ по разделению PEN, достаточно установить индивидуальное заземляющее устройство и соединить его с шиной PE.
Поскольку сопротивление кустарного заземлителя будет больше, чем заземление плюс зануление, то обязательным условием является применение УЗО, которое отреагирует на возникший ток утечки и отключит питание.
На неофициальном уровне можно договориться со службами энергоснабжения о самостоятельном разделении PEN провода на вводном распределительном устройстве частного дома.
В данном случае осуществляется заземление и зануление главной заземляющей шины, с последующим разделением PEN на рабочий N и защитный PE провод.
Осуществляя подобный электромонтаж, всегда нужно помнить важное правило – недопустимо использовать в качестве заземляющего устройства трубопроводы коммуникаций, это может быть смертельно опасным как для членов семьи, так и для соседей. Изготовляют заземлитель из металлопроката различной формы профиля, монтаж осуществляют электросваркой.
Плакат сечение проводников, материал заземления
Обязательно нужно проконсультироваться со специалистом, и попросить его потом измерить сопротивление получившегося заземлителя, которое не должно превышать 30 Ом.
Заземлённое неэлектрическое оборудование
Термин защитное заземление применяется не только по отношению к электрооборудованию. Очень часто заземляют металлические конструкции, которые в принципе не имеют ничего общего с электротехникой, и не соприкасаются с изоляцией кабелей, которая может повредиться.
Например, стальные поручни эстакад и галерей должны быть заземлены, также как и различные трубопроводы и даже металлическая ванна в санузле. Возникает резонный вопрос, зачем требуется заземление данных конструкций, если их функции далеки от использования электроэнергии?
Ответ заключён в том, что опасные потенциалы могут возникнуть не только при пробое изоляции. Очень большим электромагнитным воздействием обладает разряд молнии, происходящий на расстоянии сотен метров, при котором на металлических поверхностях индуцируется опасная разница потенциалов.
Принцип молниезащиты от вторичных проявлений молний (первичный – это прямое попадание) состоит в том, что при помощи системы уравнивания потенциалов (СУП), соединённой с заземлением, наведённые в проводниках токи стекают в землю. Также СУП, установленная в ванной, защищает от статического электричества, возникающего при трениях молекул воды в потоке.
Система уравнивания потенциалов
Наведённое молнией, также как и статическое перенапряжение может достигать нескольких киловольт, чего достаточно для возникновения искры, что является критически опасным для трубопроводов и объектов хранения жидких, газообразных, пылеобразных горючих, легко воспламеняемых, взрывоопасных веществ.
Поэтому нормативные требования по заземлению к таким объектам являются максимальными
Применение заземляющих устройств в радиоаппаратуре
В электронике заземление применяют для подавления влияния электромагнитных помех, защищая от них электронные цепи путём помещения их в заземлённый корпус, выполняющий роль экрана.
Подобное экранирование осуществляется и для чувствительных проводов при помощи оплётки кабеля. Но не стоит путать заземление с термином «земля», означающим условное принятие нуля потенциала в некотором узле цепи.
В радиопередающей технике заземление служит для улучшения эффективности излучения стационарной антенны, которое достигается увеличением емкости между излучателем и противовесом (землей).
Защитное заземление – это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека. 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 людей. 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:
- TN-S;
- TN-C;
- TNC-S;
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.
Системы с глухозаземленной нейтралью системы заземления TN
К таким системам относятся:
- TN-C;
- TN-S;
- TNC-S;
Согласно п. 1.7.3 ПУЭ TN-система – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников.
TN включает в себя такие элементы, как:
- заземлитель средней точки, которая относится к источнику питания;
- внешние проводящие части устройства;
- проводник нейтрального типа;
- совмещенные проводники.
Нейтраль источника глухо заземлена, а внешние проводники установки подключены к глухозаземленной средней точке источника при помощи проводников защитного типа.
Сделать заземляющий контур можно только в электроустановках, мощность которых не превышает 1 кВ.
Система TN-C
В данной системе нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник. Они совмещены на всем протяжении системы. Полное название – Terre-Neutre-Combine.
Среди преимуществ TN-C можно выделить только легкий монтаж системы, который не требует больших усилий и денежных затрат. Для монтажа не требуется улучшение уже установленных кабельных и воздушных линий электропередачи, у которых есть всего 4 проводящих устройства.
Недостатки:
- возрастает вероятность получения удара током;
- возможно появление линейного напряжения на корпусе электрической установки во время обрыва электрической цепи;
- высокая вероятность потери заземляющей цепи в случае повреждения проводящего устройства;
- такая система защищает только от короткого замыкания.
Система TN-S
Особенность системы заключается в том, что электричество поставляется к потребителям через 5 проводников в трехфазной сети и через 3 проводника в однофазной сети.
Всего от сети отходит 5 проводящих источников, 3 из которых выполняют функцию силовой фазы, а оставшиеся 2 – это нейтральные проводники, подсоединенные к нулевой точке.
Конструкция:
- PN – нейтральный механизм, который задействован в схеме электрического оборудования.
- PE – глухозаземленный проводник, выполняющий защитную функцию.
Преимущества:
- легкость монтажа;
- низкая стоимость покупки и содержания системы;
- высокая степень электробезопасности;
- не требуется создание контура;
- возможность использовать систему в качестве устройства от защиты утечки тока.
Система TN-C-S
TN-C-S система предполагает разделение проводника PEN на PE и N в каком-то участке цепи. Обычно разделение происходит в щитке в доме, а до этого они совмещены.
Достоинства:
- простое устройство защитного механизма от попадания молний;
- наличие защиты от короткого замыкания.
Минусы использования:
- слабый уровень защиты от сгорания нулевого проводника;
- возможность появления фазного напряжения;
- высокая стоимость монтажа и содержания;
- напряжение не может быть отключено автоматикой;
- отсутствует защита от тока на открытом воздухе.
Система TT
TT разработана для обеспечения высокого уровня безопасности. Устанавливается на электростанциях с низким уровнем технического состояния, например, где используются оголенные провода, электроустановки, которые расположены на открытом воздухе или закреплены на опорах.
TT монтируется по схеме четырех проводников:
- 3 фазы, подающие напряжение, смещаются под углом 120° между собой;
- 1 общий ноль выполняет совмещенные функции рабочего и защитного проводника.
Преимущества TT:
- высокий уровень устойчивости к деформации провода, ведущего к потребителю;
- защита от КЗ;
- возможность использования на электроустановках высокого напряжения.
Недостатки:
- сложное устройство защиты от молний;
- невозможность отследить фазы короткого замыкания электрической цепи.
Системы с изолированной нейтралью
В ходе передачи и распределения электрического тока на потребителей применяется трехфазная система. Это дает возможность обеспечить симметричность и равномерное распределение нагрузки по току.
Такое устройство создает режим, предусматривающий использование трансформаторной будки и генераторов. Их нейтральные точки не оснащены контуром заземления.
Изолированный тип нейтрали применяется в схеме питания при соединении вторичных обмоток трансформаторных установок по схеме треугольника и при отсутствии питания во время аварийный ситуаций. Такая сеть представляет собой замещающую цепь.
Изолированная нейтраль способствует пробиванию изоляционного покрытия при коротком замыкании и возникновению короткого замыкания на других фазах.
Система IT
Система IT с напряжением до 1000 В обеспечивает заземление через высокий уровень сопротивления и оснащена нейтралью источника питания.
Все внешние элементы электроустановки, которые выполнены из материалов, проводящих ток, заземляются. Среди преимуществ можно выделить невысокие показатели утечки тока во время однофазного КЗ электрической сети. Установка с таким механизмом может функционировать долгое время даже при аварийных ситуациях. Между потенциалами отсутствует разность.
Недостаток: защита от тока не срабатывает при замыкании на землю. Во время работы в режиме однофазного КЗ возрастает вероятность поражения током при прикосновении ко второй фазе установки.