Искусственное заземление электроустановок

Заземление. Искусственные заземлители.

Что представляет собой искусственный заземлитель?

В большинстве случаев в роли искусственного заземлителя выступает проводник, изготовленный из стали и помещенный в грунт в горизонтальной или вертикальной плоскости. В некоторых случаях используют целую группу подобных проводников, которые соединяют между собой. В таком случае заземлитель получается сложным. Если же электроды образуют контур, то это уже будет заземляющий контур.

Чем отличаются друг от друга вертикальные и горизонтальные заземлители?

Фактически эти понятия достаточно условны, так как, например, во втором случае, совершенно необязательно, чтобы положение заземлителя в грунте было строго горизонтальным. Однако очень важно, чтобы проводники, образующие собой заземлитель или заземляющий контур, находились на требуемой глубине. Это необходимо для того, чтобы в случае земляных работ они не получили никаких механических повреждений.

Из-за того что поверхность земли на различных ее участках не является достаточно ровной, горизонтальные заземлители должны следовать рельефу поверхности, по возможности в точности повторяя его.

Точно так же вертикальные электроды могут быть установлены не совсем вертикально, а под незначительным наклоном, который, впрочем, не будет оказывать существенного влияния на их работу.

На какую глубину помещают горизонтальный заземлитель?

Горизонтальные заземлители лучше всего прокладывать на глубине приблизительно 0,5 м. Если же земли пахотные, то глубину лучше всего увеличить приблизительно до 1 м. Их следует использовать в тех случаях, когда верхний слой грунта в состоянии обеспечить требуемую проводимость электрического тока.

Как правило, подобные заземлители устанавливаются с помощью специальных аппаратов, поэтому ручной труд здесь практически не задействуется. Следует отметить, что верхние слои почвы зачастую способны сильнее сопротивляться электрическому току по сравнению с более глубокими.

Если же заложить горизонтальный заземлитель слишком близко к поверхности земли, то в этом случае растекание электрического тока по почве будет проходить не слишком равномерно, а на более значительной глубине такой эффект достигается без лишних затрат и усилий.

У горизонтально заложенных проводников сопротивление значительно выше по сравнению с аналогичным проводником, установленным в вертикальное положение. Именно по этой причине чаще всего при проведении электромонтажных работ пользуются вертикальными проводниками.

Лучше всего для этой цели использовать глубинные вертикальные электроды, так как они способны добраться до хорошо проводящих электрический ток слоев грунта.

Как подобрать размеры искусственных заземлителей?

Заземляющие электроды, установленные в почве, а также выводы от них и любые перемычки, должны иметь следующие минимально допустимые размеры:

— круглая сталь — диаметр 10 мм;

— круглая оцинкованная сталь — диаметр 6 мм;

— угловая сталь — толщина полки 4 мм;

— общее сечение для заземлителей с присоединенной к ним системой защиты от молний — 160 мм2;

— полосовая сталь — 4 мм, в случае, если сечение составляет 48 мм2 (при изготовлении магистрали заземления сечение должно составлять не менее 100 мм2, а для заземления с молниезащитой — 160 мм2);

— отбракованные трубы — толщина стенок труб 3,5 мм.

Исходя из чего вычисляются минимальные размеры?

Указанные выше минимальные размеры для электродов в искусственной системе заземления берутся, главным образом, для их использования во временных установках, где условиями коррозии можно пренебречь, так как они не будут иметь решающей роли.

Если же необходимо соорудить систему заземления для постоянной установки, то в этом случае сечение заземлителей нужно выбирать таким образом, чтобы был еще и запас на коррозионное разрушение материалов. Лучше всего способна сопротивляться негативному воздействию коррозионный процессов круглая сталь. Дело в том, что разъедание металла ржавчиной напрямую зависит от поверхности металла, которая будет непосредственно соприкасаться с землей. Из-за того что площадь круглой стали наименьшая, она значительно медленнее разрушается.

Для того чтобы заземлитель надежно функционировал достаточно долгое время, например 40—50 лет, для его изготовления нужно брать материал гораздо большей толщины, чем указанное минимальное значение. Например, если фунтовые условия достаточно благоприятные, то есть не слишком влажные, то диаметр заземлителя должен быть больше всего на 2—3 мм. Если же грунт влажный, то диаметр должен быть больше минимального значения в два раза.

Как устанавливать в грунте искусственный заземлитель?

От заземляемой части электроустановки горизонтальные лучи заземляющего устройства должны расходиться в противоположных направлениях. Если же этих лучей не два, а больше, то лучше всего их располагать под углом друг к другу.

Это делают с той целью, чтобы как можно большая площадь земли использовалась рационально. Если же установить заземлители рядом друг с другом, то они будут экранироваться друг другом, следовательно, их эффективность будет в значительной степени снижена. По такой же причине на значительном расстоянии друг от друга устанавливают и вертикальные заземлители. Вертикальные заземлители лучше всего установить на расстояние, равное как минимум длине самого заземлителя.

Из-за того что потенциалы на поверхности земли могут распределиться не слишком равномерно, вокруг заземлителя будут создаваться опасные напряжения. Для того чтобы выровнять разные потенциалы, заземлитель изготавливают в форме сетки, которая должна быть сделана из горизонтальных элементов. В почве их нужно уложить вдоль и поперек места электроустановки. Также их следует соединить друг с другом с помощью сварки. Как правило, размер одной ячейки полученной сетки составляет от 6 х 6 до 10 х 10 м.

Кроме того, в некоторых случаях потенциалы выравнивают с помощью заземлителя, который изготавливают в форме концентрических колец. Их необходимо поместить в почву и соединить с заземляемым устройством.

Напряжение на поверхности можно снизить за счет сетчатого заземлителя, только в этом случае все равно высока вероятность того, что за пределами этой сетки возможность поражения электрическим током будет сохраняться. В связи с этим нужно уложить дополнительные заземлители, глубина закладки которых должна постепенно увеличиваться. Такие дополнительные конструкции также нужно соединить с основными заземлителями.

Как дополнительно обезопасить участок заземления?

Площадь заземлителя и расход металла можно сократить за счет сооружения специального изолирующего заграждения, которое устанавливается по периметру заземлителя. Следует отметить, что ограждение должно быть изготовлено из диэлектрика. Такой подход позволяет не допустить растекания электрического тока по земной поверхности. Кроме того, ограждение из диэлектрика позволяет выровнять потенциал за пределами заземлителя.

Из чего лучше всего изготовить заграждение?

Для сооружения данной конструкции можно использовать любой материал, не пропускающий электрический ток, также он должен быть весьма прочным с механической точки зрения, а электрическая прочность его должна составлять не меньше 1 МВ/м. Для этой цели лучше всего подойдут изоляторы, которые изготавливают на битумной основе. Например, к ним относят бризол, производимый из отходов производства. Его электрическая прочность обычно бывает не менее 20 МВ/м.

Какие трудности могут возникнуть при изготовлении заземлителя?

Зачастую заземлители, изготовленные из профильной стали, не в состоянии удовлетворить те требования, которые предъявляют к заземляющим конструкциям. Допустим, в засушливой местности достаточно проблематично добиться того, чтобы данный вид заземлителя имел необходимую проводимость электрического тока. В скальных породах затруднен монтаж данного типа заземлителей, а в агрессивной среде очень сложно защитить их от коррозии и одновременно добиться необходимого уровня проводимости электрического тока. Для подобных случаев разработаны специальные конструкции искусственных заземлителей.

Из чего делают заземлитель в районах с засушливыми почвами?

Для засушливых районов чаще всего используется следующая конструкция. Заземлитель представляет собой емкость, изготовленную из железобетона. Ее размещают ниже поверхности земли. Водой такая емкость наполняется через специальный съемный люк.

Такая конструкция оборудуется водораспределительной системой. Она представляет собой отрезки стальных труб, в которых имеются отверстия для стока воды, располагающиеся равномерно по всей длине трубы. Трубы покрывают слоем материала, способного поглощать влагу, например бетоном или цементом. Скорость фильтрации влаги, с которой вода будет просачиваться через бетон и уходить в почву, напрямую зависит от марки бетона. Правильно подобранный бетон позволит сократить затраты усилий, направленных на регулярное увлажнение. Вывод от железобетонной емкости соединяется со стальными стержнями.

Какие отличительные черты иностранной конструкции заземлителя современного образца?

Основная цель данной конструкции состоит в уменьшении металлоемкости и облегчении помещения этого устройства в грунт. Заземлитель в этом случае оснащен тонкостенной металлической трубкой (толщина ее стенок равна 1—2 мм). При этом в нее установлен полужесткий стержень, изготовленный из пластичного материала. Однако его жесткость достаточна для того, чтобы служить опорой для упругой трубки с не слишком толстыми стенками. Данное свойство позволяет заземлителю обходить препятствия, которые встречаются на его пути. Для того чтобы максимально увеличить срок службы данного заземлителя, трубку изготавливают из нержавеющей стали.

На конце, этой трубки имеется конусообразный стальной наконечник, изготовленный из обычной стали. Он предназначен для того, чтобы трубку можно было как можно легче забивать в землю. Если же наконечника нет, то трубку можно попросту обжать в тисках.

Диаметр данной трубки обычно составляет 15 см. При этом диаметр сердечника, который впрессовывают в такую трубку, обычно больше его. Трубку иногда заполняют не полужестким сердечником, а текучим материалом, затвердевающим после заполнения. Чаще всего для этой цели используют эпоксидную смолу, полиуретан или эластомер.

Однако не следует использовать для этой цели слишком пластичные материалы, так как они не способны создать достаточную прочность для стенок трубки, ведь ее придется забивать на относительно большую глубину — приблизительно 2,3 м. Для того чтобы забить такую конструкцию в почву, используют специальную съемную наковальню. В ее конструкции предусмотрено плечо, которое упирается в конец трубки, а также выступ, который соединяется не только с внутренним диаметром самой трубки, но и пластичным сердечником.

Заземление электроустановок

Отсутствие заземления электрооборудования или неправильное его выполнение может привести к производственному травматизму, выходу из строя приборов автоматизации или неправильной их работе, погрешности показаний измерительной техники. Это происходит в результате пробоя изоляции между токоведущими частями и корпусом оборудования. В результате на корпусе появляется напряжение и протекает электрический ток, который может нанести травму человеку и привести к сбоям в работе электрических устройств. Чтобы этого избежать, часть установки, не находящуюся в нормальном состоянии под напряжением, соединяют с заземляющим устройством. Этот процесс называется заземлением.

Смотрите так же:  Как правильно проводка в деревянном доме

Заземляющее устройство

Заземляющее устройство – система, состоящая из заземляющего контура и проводников, обеспечивающих безопасное прохождение тока через землю. Исходя из Правил Устройства Электроустановок, естественными заземлителями могут быть:

  1. Каркасы зданий (железобетонные или металлические), которые соединены с землей.
  2. Защитная металлическая оплетка проложенных в земле кабелей (кроме алюминиевой)
  3. Трубы скважин, водопроводов, проложенных в земле (кроме трубопроводов с горючими жидкостями, газами, смесями)
  4. Опоры высоковольтных линий электропередач
  5. Неэлектрифицированные железнодорожные пути (при условии сварного соединения рельсов)

Для искусственных заземлителей, по правилам, используют неокрашенные стальные прутки (с диаметром более 10 мм), уголок (с толщиной полки более 4 мм), листы (с толщиной более 4 мм и сечением в разрезе более 48 мм2). Для создания системы с искусственным заземлением возле сооружения вкапывают или вбивают в землю металлические пруты, уголок или листы с указанными выше толщиной и сечением, но длиной не менее 2,5 м. Затем их сваркой соединяют между собой с помощью прутковой или листовой стали. От поверхности земли данная конструкция должна находиться более 0,5 м. По требованиям, контур заземления здания должен иметь не менее двух соединений с заземлителем.
В зависимости от назначения, заземление оборудования делится на два типа: защитное и рабочее. Защитное заземление служит для безопасности персонала и предотвращает возможность поражения человека электрическим током вследствие случайного прикосновения к корпусу электроустановки. Защитному заземлению подлежат корпуса электроустановок и электрических машин, которые не закреплены на «глухозаземленных» опорах, электрошкафы, металлические ящики распределительных щитов, металлорукав и трубы с силовыми кабелями, металлические оплетки силовых кабелей.
Рабочее заземление используют в том случае, когда для производственной необходимости в случае повреждения изоляции и пробоя на корпус требуется продолжение работы оборудования в аварийном режиме. Таким образом, например, заземляют нейтрали трансформаторов и генераторов. Также, к рабочему заземлению относят подключение к общей сети заземления молниеотводов, которые защищают электроустановки от прямого попадания молний.

Согласно Правилам Устройства Электроустановок обязательно подлежат заземлению электрические сети с номинальным напряжением свыше 42 В при переменном токе и свыше 110 В при постоянном.

Классификация систем заземления

Различают следующие системы заземления:

  • Система ТN (которая в свою очередь разделяется на подвиды TN-C, TN-S, TN-C-S)
  • Система TT
  • Система IT

Буквы в названиях систем взяты из латиницы и расшифровываются так:
Т – (от terre) земля
N – (от neuter) нейтраль
C – (от combine) объединять
S – (от separate) разделять
I – (от isole) изолированный
По буквам в названиях систем заземления можно узнать, как устроен и заземлен источник питания, а также принцип заземления потребителя.

Система ТN

Это наиболее известная и востребованная система заземления. Основным ее отличием является наличие «глухозаземленной» нейтрали источника питания. Т.е. нулевой провод питающей подстанции напрямую соединен с землей.
TN-C – подвид системы заземления, которая характеризуется объединенным заземляющим и нейтральным нулевым проводником. Т.е. они идут одним проводом от питающего трансформатора до потребителя. Отсутствие отдельного РЕ (защитного нулевого) проводника в данной системе однозначно является недостатком. Система TN-C широко использовалась в советских зданиях и непригодна для современных новостроек, т.к. в ней отсутствует возможность выравнивания потенциалов в ванной комнате.
TN-S – система, в которой защитный проводник системы уравнивания потенциалов и рабочий нулевые проводники идут раздельными проводами от источника питания до электроустановки. Эта система только обретает широкое применение при подключении зданий к электроснабжению. Является наиболее безопасной. К недостаткам можно отнести ее дороговизну, т.к. требуется монтаж дополнительного проводника.
TN-C-S – система, в которой нулевой защитный проводник и нейтральный рабочий идут совмещенным проводом, а разделяются на входе в распределительный щит. По требованиям Правил Устройства Электроустановок для этой системы необходимо дополнительное заземление.

Система TT

Это система, в которой питающая подстанция и электроустановка потребителя имеют различные, независимые друг от друга заземлители. Областью применения системы ТТ являются мобильные объекты, имеющие электроустановки потребителей. К ним относят передвижные контейнеры, ларьки, вагончики и т.д. В большинстве случаев для потребителя в системе ТТ применяется модульно-штыревое заземление.

Система IT

Система, в которой источник питания разделен с землей через воздушное пространство или соединен через большое сопротивление, т.е. изолирован. Нейтраль в этой системе соединена с землей через сопротивление большой величины. Система IT используется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых функционирует высокоточное и чувствительное оборудование.

Требования к заземлению электродвигателя

Согласно требованиям и правилам установленный электродвигатель перед пуском должен быть заземлен. Исключением являются те случаи, в которых корпус электродвигателей установлен на металлическую опору, соединенную с землей через металлоконструкцию здания или через проводник заземлителя. В остальных случаях корпус электродвигателя должен быть соединен проводом с контуром заземления здания, выполненного из полосы металла при помощи сварки.

Это является рабочим заземлением. В противном случае при нарушении изоляции между обмоткой двигателя или токопроводом и корпусом электродвигателя защитное устройство не сработает и не отключит питание. А двигатель продолжит работу.
Каждая электрическая машина должна иметь индивидуальное соединение с заземлителем. Последовательное соединение электродвигателей с контуром заземления запрещено, т.к. при нарушении одного из соединений с заземлителем, вся цепь будет изолирована от земли. Для установки защитного заземления, необходимо наличие дополнительного заземляющего проводника в силовом кабеле, один конец которого подключают к клеммной коробке электродвигателя, а другой к корпусу электрошкафа управления двигателем. Электрошкаф предварительно должен быть соединен с землей. В случае пробоя между токопроводом и этим заземляющим проводником образуется ток короткого замыкания, который разомкнет защитное или коммутирующее устройство (тепловое или токовое реле, защитный автомат).
Сечение заземляющего проводника, удовлетворяющее требованиям Правил Устройства Электроустановок приведено в таблице 1:

Заземление электроустановок

Отсутствие заземления электрооборудования или неправильное его выполнение может привести к производственному травматизму, выходу из строя приборов автоматизации или неправильной их работе, погрешности показаний измерительной техники. Это происходит в результате пробоя изоляции между токоведущими частями и корпусом оборудования. В результате на корпусе появляется напряжение и протекает электрический ток, который может нанести травму человеку и привести к сбоям в работе электрических устройств. Чтобы этого избежать, часть установки, не находящуюся в нормальном состоянии под напряжением, соединяют с заземляющим устройством. Этот процесс называется заземлением.

Заземляющее устройство

Заземляющее устройство – система, состоящая из заземляющего контура и проводников, обеспечивающих безопасное прохождение тока через землю. Исходя из Правил Устройства Электроустановок, естественными заземлителями могут быть:

  1. Каркасы зданий (железобетонные или металлические), которые соединены с землей.
  2. Защитная металлическая оплетка проложенных в земле кабелей (кроме алюминиевой)
  3. Трубы скважин, водопроводов, проложенных в земле (кроме трубопроводов с горючими жидкостями, газами, смесями)
  4. Опоры высоковольтных линий электропередач
  5. Неэлектрифицированные железнодорожные пути (при условии сварного соединения рельсов)

Для искусственных заземлителей, по правилам, используют неокрашенные стальные прутки (с диаметром более 10 мм), уголок (с толщиной полки более 4 мм), листы (с толщиной более 4 мм и сечением в разрезе более 48 мм2). Для создания системы с искусственным заземлением возле сооружения вкапывают или вбивают в землю металлические пруты, уголок или листы с указанными выше толщиной и сечением, но длиной не менее 2,5 м. Затем их сваркой соединяют между собой с помощью прутковой или листовой стали. От поверхности земли данная конструкция должна находиться более 0,5 м. По требованиям, контур заземления здания должен иметь не менее двух соединений с заземлителем.
В зависимости от назначения, заземление оборудования делится на два типа: защитное и рабочее. Защитное заземление служит для безопасности персонала и предотвращает возможность поражения человека электрическим током вследствие случайного прикосновения к корпусу электроустановки. Защитному заземлению подлежат корпуса электроустановок и электрических машин, которые не закреплены на «глухозаземленных» опорах, электрошкафы, металлические ящики распределительных щитов, металлорукав и трубы с силовыми кабелями, металлические оплетки силовых кабелей.
Рабочее заземление используют в том случае, когда для производственной необходимости в случае повреждения изоляции и пробоя на корпус требуется продолжение работы оборудования в аварийном режиме. Таким образом, например, заземляют нейтрали трансформаторов и генераторов. Также, к рабочему заземлению относят подключение к общей сети заземления молниеотводов, которые защищают электроустановки от прямого попадания молний.

Согласно Правилам Устройства Электроустановок обязательно подлежат заземлению электрические сети с номинальным напряжением свыше 42 В при переменном токе и свыше 110 В при постоянном.

Классификация систем заземления

Различают следующие системы заземления:

  • Система ТN (которая в свою очередь разделяется на подвиды TN-C, TN-S, TN-C-S)
  • Система TT
  • Система IT

Буквы в названиях систем взяты из латиницы и расшифровываются так:
Т – (от terre) земля
N – (от neuter) нейтраль
C – (от combine) объединять
S – (от separate) разделять
I – (от isole) изолированный
По буквам в названиях систем заземления можно узнать, как устроен и заземлен источник питания, а также принцип заземления потребителя.

Система ТN

Это наиболее известная и востребованная система заземления. Основным ее отличием является наличие «глухозаземленной» нейтрали источника питания. Т.е. нулевой провод питающей подстанции напрямую соединен с землей.
TN-C – подвид системы заземления, которая характеризуется объединенным заземляющим и нейтральным нулевым проводником. Т.е. они идут одним проводом от питающего трансформатора до потребителя. Отсутствие отдельного РЕ (защитного нулевого) проводника в данной системе однозначно является недостатком. Система TN-C широко использовалась в советских зданиях и непригодна для современных новостроек, т.к. в ней отсутствует возможность выравнивания потенциалов в ванной комнате.
TN-S – система, в которой защитный проводник системы уравнивания потенциалов и рабочий нулевые проводники идут раздельными проводами от источника питания до электроустановки. Эта система только обретает широкое применение при подключении зданий к электроснабжению. Является наиболее безопасной. К недостаткам можно отнести ее дороговизну, т.к. требуется монтаж дополнительного проводника.
TN-C-S – система, в которой нулевой защитный проводник и нейтральный рабочий идут совмещенным проводом, а разделяются на входе в распределительный щит. По требованиям Правил Устройства Электроустановок для этой системы необходимо дополнительное заземление.

Система TT

Это система, в которой питающая подстанция и электроустановка потребителя имеют различные, независимые друг от друга заземлители. Областью применения системы ТТ являются мобильные объекты, имеющие электроустановки потребителей. К ним относят передвижные контейнеры, ларьки, вагончики и т.д. В большинстве случаев для потребителя в системе ТТ применяется модульно-штыревое заземление.

Система IT

Система, в которой источник питания разделен с землей через воздушное пространство или соединен через большое сопротивление, т.е. изолирован. Нейтраль в этой системе соединена с землей через сопротивление большой величины. Система IT используется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых функционирует высокоточное и чувствительное оборудование.

Смотрите так же:  Провода пэв гост

Требования к заземлению электродвигателя

Согласно требованиям и правилам установленный электродвигатель перед пуском должен быть заземлен. Исключением являются те случаи, в которых корпус электродвигателей установлен на металлическую опору, соединенную с землей через металлоконструкцию здания или через проводник заземлителя. В остальных случаях корпус электродвигателя должен быть соединен проводом с контуром заземления здания, выполненного из полосы металла при помощи сварки.

Это является рабочим заземлением. В противном случае при нарушении изоляции между обмоткой двигателя или токопроводом и корпусом электродвигателя защитное устройство не сработает и не отключит питание. А двигатель продолжит работу.
Каждая электрическая машина должна иметь индивидуальное соединение с заземлителем. Последовательное соединение электродвигателей с контуром заземления запрещено, т.к. при нарушении одного из соединений с заземлителем, вся цепь будет изолирована от земли. Для установки защитного заземления, необходимо наличие дополнительного заземляющего проводника в силовом кабеле, один конец которого подключают к клеммной коробке электродвигателя, а другой к корпусу электрошкафа управления двигателем. Электрошкаф предварительно должен быть соединен с землей. В случае пробоя между токопроводом и этим заземляющим проводником образуется ток короткого замыкания, который разомкнет защитное или коммутирующее устройство (тепловое или токовое реле, защитный автомат).
Сечение заземляющего проводника, удовлетворяющее требованиям Правил Устройства Электроустановок приведено в таблице 1:

Назначение и характеристики искусственного заземлителя

Если коротко ответить на вопрос, что является определением понятия искусственного заземлителя, можно сказать, что это проводящий элемент, напрямую контактирующий с землей. Элементов может быть несколько, и контакт может осуществляться посредством промежуточной среды, проводящей электрический ток. От естественного заземления искусственное приспособление отличается тем, что сделано специально с применением расчетов и должной подготовки.

Основные функции

В электротехнике используются такие понятия, как заземление рабочее и защитное. Рабочее заземление применяется с целью обеспечения эффективной и бесперебойной работы установки. Молниеотводы, защищающие электроустановки от небесного электричества и воспламенений, также принадлежат к категории рабочих, поскольку в этом случае заземление никак не ограждает от поражений электрическим током.

Для защиты человека от электротока или удара молнией применяется защитное заземление. Другими словами, защитное заземление выполняется с целью снизить напряжение прикосновения до безопасного уровня. Это особенно важно на электрооборудовании с высоким, опасным для жизни напряжением.
Заземлитель является частью заземляющего устройства (заземления, ЗУ). Он плотно контактирует с грунтом. Один его конец подключен к электроприбору, благодаря чему происходит выравнивание потенциалов прибора и земли, и это защищает от удара током.

Согласно пункту 1.7.28 ПУЭ, заземлением является преднамеренно выполненное электрическое соединение точки электросети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Заземление подключают на всех электроустановках.

Расположение в грунте

Искусственное заземление применяется там, где нет возможности воспользоваться естественным заземлением, либо когда токовые нагрузки на естественные заземлители превышают допустимые нормы. Искусственные заземляющие устройства изготавливаются из стальных конструкций, но если в почвах превышена кислотность, или напротив, она подвержена ощелачиванию, применяются ЗУ из меди или оцинкованного металла.

По форме и структуре искусственный заземлитель похож на классический электрод. Чаще, это стержень, выполненный из стальной полосы или круглого прута. По типу расположения существуют 2 основных вида ЗУ. В горизонтальном типе заземлители укладывают по периметру фундамента на дне траншеи.

Вертикальные заземлители делают из стержней диаметром 12-15 мм и длиной до 4-5 метров. Их забивают в грунт на глубину 0,5-0,7 м.

Допускается расположение искусственных заземлителей под некоторым углом, и тогда понятия вертикальный или горизонтальный становится условным.

Наклонное расположение применяют в том случае, если стена строения расположена под углом к вертикали. Наклон не сказывается существенным образом на выполняемых функциях устройства.

В заземлении электроустановок с высоким напряжением используются так называемые сложные заземлители, в которых вертикальные элементы соединены с горизонтальными.

Когда устройство искусственных заземлителей оказывается на пахотной земле, все электроды должны размещаться на глубине не менее 1 метра. Это позволяет увеличить контакт с грунтом.

Какие требования предъявляются к искусственным заземлителям

Искусственные заземлители не подлежат окрашиванию, так как окраска играет роль изолятора и препятствует отведению электротока в землю. Таким образом, цвет заземлителя должен быть естественным, которым обладает применяемый в заземляющих устройствах, металл. Но места соединения проводников (сварочные швы) должны быть окрашены битумной краской, для предотвращения разрушения.

Нельзя размещать искусственные или применять естественные заземлители вблизи источников тепла, которые сушат землю. Для засушливых территорий существует особая железобетонная конструкция. Заземлитель делают в форме емкости, и помещают ниже поверхности земли. Емкость заполняют водой через люк. Таким образом, в заземлении принимает участие водораспределительная система. Стальные электроды соединены с выводом из емкости. Так обеспечивается оптимальное сопротивление.

Для создания искусственных заземлителей используются следующие материалы с указанными параметрами:

  • диаметр стального арматурного прута не менее 10 мм;
  • диаметр оцинкованного прута не менее 6 мм;
  • в уголках толщина стенок от 4 мм;
  • при использовании полосовой стали ее толщина должна быть не менее 4 мм;
  • в молниезащитных заземлителях сечение берется от 155 мм2;
  • толщина стенок отбракованных труб не менее 3,5мм.

Только для временных электроустановок можно применять электроды с минимальными значениями. Чтобы заземляющее устройство служило 40-50 лет в благоприятных грунтовых условиях, достаточно выбрать стержни для него на 2-3 мм больше. Во влажных грунтах толщина и диаметры ЗУ должны быть в 2 раза выше минимального.

Из всех названых материалов наиболее оптимальным признано использование круглой арматуры, поскольку расход металла в этом случае снижается в 1,5 раза, уменьшается соответственно и себестоимость заземляющих устройств.

Коррозионная стойкость у круглой стали выше, чем у линейной, потому что у круглого электрода площадь соприкосновения с землей самая малая в сравнении с другими формами ИЗ. Еще одно преимущество состоит в том, что стержневые круглые электроды легче монтируются, экономится время, затрачиваемое на устройство ЗУ.

При заземлении мощных высоковольтных установок применяются контуры, состоящие из горизонтальных лучей, раскинувшихся на сотни метров и нескольких десятков вертикально установленных стержней. Чтобы искусственные заземлители не экранировали друг на друга, лучи разводят горизонтально в противоположные стороны. Если лучей 3, или 4, их располагают под углом 90 и 120 градусов соответственно.

Сопротивление искусственного заземлителя

Чтобы ЗУ эффективно выполняло свою задачу, оно должно иметь сопротивление растекания, не превышающее определенных значений. Данный параметр показывает, насколько хорошо устройство проводит электрический ток.

Для заземляемой электроустановки с напряжением 380В сопротивление искусственного заземлителя не должно превышать 30 Ом. Работающие под высоким напряжением, медицинская аппаратура, серверные блоки, системы видеонаблюдения заземляются с сопротивлением 0,5-1 Ом.

Расчет для искусственных заземлителей производится с целью определить, какое количество вертикальных и горизонтальных токопроводящих стержней должно быть смонтировано для получения оптимального сопротивления.

Заземление

1.7.28. Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

— Глава 1.7 ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. Область применения. Термины и определения
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) Издание седьмое. Утверждены Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204

В электротехнике при помощи заземления добиваются снижения напряжения прикосновения до безопасного для человека и животных значения.

Содержание

Терминология

  • Глухозаземленная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.
  • Изолированная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.
  • Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
  • Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
    • Искусственный заземлитель — заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.
    • Естественный заземлитель — сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.
  • Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.
  • Защитный (РЕ) проводник — проводник, предназначенный для целей электробезопасности.
  • Защитный заземляющий проводник — защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.
  • Защитный проводник уравнивания потенциалов — защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов.
  • Нулевой защитный проводник — защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания.
  • Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) — проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.
  • Совмещенные нулевой защитный и нулевой рабочий (PEN) проводники — проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.
  • Главная заземляющая шина — шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.
  • Проводящая часть — часть, которая может проводить электрический ток.
  • Токоведущая часть — проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе её работы под рабочим напряжением, в том числе нулевой рабочий проводник (но не PEN-проводник).
  • Открытая проводящая часть — доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.
  • Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.
  • Зона нулевого потенциала (относительная земля) — часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю.
  • Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
  • Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
  • Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ — преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.
  • Уравнивание потенциалов — электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.
  • Защитное уравнивание потенциалов — уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.
  • Выравнивание потенциалов — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.
  • Зона растекания (локальная земля) — зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.
  • Замыкание на землю — случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.
  • Прямое прикосновение — электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.
  • Косвенное прикосновение — электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.
  • Защита от прямого прикосновения — защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
  • Защита при косвенном прикосновении — защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.
  • Защитное автоматическое отключение питания — автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.
  • Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей.
  • Безопасный разделительный трансформатор — разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким напряжением.
  • Защитный экран — проводящий экран, предназначенный для отделения электрической цепи и/или проводников от токоведущих частей других цепей.
  • Защитное электрическое разделение цепей — отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью:
    • двойной изоляции;
    • основной изоляции и защитного экрана;
    • усиленной изоляции.
  • Основная изоляция — изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения.
  • Дополнительная изоляция — независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.
  • Двойная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций.
  • Усиленная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.
  • Непроводящие (изолирующие) помещения, зоны, площадки — помещения, зоны, площадки, в которых (на которых) защита при косвенном прикосновении обеспечивается высоким сопротивлением пола и стен и в которых отсутствуют заземленные проводящие части.
  • Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.
  • Напряжение на заземляющем устройстве — напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.
  • Напряжение прикосновения — напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
  • Ожидаемое напряжение прикосновения — напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.
  • Напряжение шага — напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.
  • Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) — напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.
  • Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
  • Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой — удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.
Смотрите так же:  Провода печки ваз 2105

Термин «земля», используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания.

Термин «удельное сопротивление», используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.

Термин «повреждение изоляции» следует понимать как единственное повреждение изоляции.

Термин «автоматическое отключение питания» следует понимать как защитное автоматическое отключение питания.

Термин «уравнивание потенциалов», используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов.

Обозначения

  • Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение «PE» (англ.Protective Earthing ) и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) жёлтого и зелёного цветов.
  • Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой «N» и голубым цветом.
  • Совмещённые нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение «PEN» и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зелёные полосы на концах. [1]

Устройство заземления

В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Заземление в электротехнике подразделяют на естественное и искусственное.

Естественное заземление

К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле. Однако, поскольку их сопротивление ничем не регулируется и к значению их сопротивления не предъявляется никаких требований, конструкции естественного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. К естественным заземлителям относят, например, трубы.

Искусственное заземление

Искусственное заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.

Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.

Разновидности систем искусственного заземления

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
  • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
  • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления.

Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

  • система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
  • система TN-С — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем её протяжении;
  • система TN-S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем её протяжении;
  • система TN-C-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то её части, начиная от источника питания;
  • система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;
  • система ТТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Первая буква — состояние нейтрали источника питания относительно земли

  • Т — заземленная нейтраль (лат.terra );
  • I — изолированная нейтраль (англ.isolation ).

Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли

  • Т — открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
  • N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников

  • S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены (англ.separated );
  • С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) (англ.combined );
  • N — нулевой рабочий (нейтральный) проводник; (англ.neutral )
  • РЕ — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов)(англ.Protective Earth )
  • PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ.Protective Earth and Neutral ).
Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN-системы)

Системы с глухозаземлённой нейтралью принято называть TN-системами, так как данная аббревиатура происходит от фр. Terre-Neutral , что означает «земля-нейтраль».

    Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN-системы)

Похожие статьи:

  • Сечение кабеля от мощности акустики Сечение кабеля от мощности акустики Провода и кабели, которые используются при инсталляции аудиосистемы, играют далеко не последнюю роль, и должны как минимум обеспечивать передачу питания и сигналов с минимальными потерями. О том как […]
  • Преобразователь из 220 в 120 вольт Преобразователь из 220 в 120 вольт +380442339466 +380632339466 +380958920021 +380979796526 Вас может заинтересовать! Преобразователи 220-110 Вольт от производителя Понижающие автотрансформаторы предназначены для питания переменным […]
  • Инвертор 12 220 схема простая Простой самодельный инвертор напряжения 12-220В на двух транзисторах В настоящее время интернет пестрит всевозможными схемами инверторов 12-220 Вольт, которые построены на микросхемах серии TL и полевых транзисторах и нет ни одной схемы […]
  • Сколько стоит провести розетку от щитка Сколько стоит проводка электрики в квартире (материал + работа) Сегодня предлагаю поговорить о стоимости проводки в квартире. Причем эту работу нужно делать на начальном этапе, перед штукатуркой и шпаклевкой. Потому как многие провода […]
  • 3 фазная сеть заземление Начинающим электрикам о заземлении Что здесь есть: Сколькими усадьбами владеет премьер-министр Медведев? Узнайте из расследования Фонда по борьбе с коррупцией. Вот видеоверсия. А здесь текстовый вариант. Заземление в сетях с […]
  • Раки узо Рецепт УЗО (OUZO) 7 дней.Если класть анис 100г(2 аптечных пачки) на 1 литр 70% спирта. Анис - бадьян 50+50 г на на 1 литр 70% спирта. 7 дней настаиваем(на батарее отопления можно и 3 дня, если на водяной бане, то 3 часа). Убираем из […]