Про заземление и зануление для "чайников"

Назначение

Провод заземления предназначен для защиты человека от поражения электротоком в нештатных ситуациях. К примеру, при пробое изоляции возникает электрический контакт между токоведущими элементами и корпусом прибора. В случае прикосновения человека к такому устройству электрический ток протечет через него на землю, что может привести к электротравме и даже к летальному исходу. Опасным для человека считается ток в 100 мА, из-за чего вероятность протекания тока необходимо свести к минимуму.

Рис. 1: Схема протекания тока при электроударе

Для исключения угрозы человеческой жизни в электроустановках устанавливается заземляющий провод. Посредством провода заземления обеспечивается электрическое соединение всех токопроводящих элементов, нормально не находящихся под каким-либо рабочим потенциалом, с контуром заземления. И в случае возникновения потенциала на корпусе или других элементах заряд будет стекать через провод заземления, а при наличии защиты инициирует ее срабатывание.

Несмотря на то, что преимущественное большинство заземлителей устанавливается с целью защиты человека, существует и такая категория, которая предназначена для выполнения рабочих процессов. Поэтому все провода заземления, в соответствии с их назначением, условно можно подразделить на рабочие и защитные проводники. Следует отметить, что опасность электроудара существует не только при отсутствии заземляющего проводника, но и при его несоответствии предъявляемым требованиям.

Молниезащита

Опасность грозовых токов в значительной степени зависит от зоны прямого попадания молнии.

При попадании молнии непосредственно в здание (например, в часть линии при наружной прокладке электрокабеля или в кровлю) системы молниезащиты и заземления должны отводить энергию молнии к потенциалу земли. Расчетное значение угрозы – 200 кА. При попадании молнии в заземленное здание из-за полного сопротивления заземляющего устройства потенциал всей системы может значительно увеличиться, что приводит к разделению токов молнии через саму систему заземления и через сети информационных проводов и силовых электрокабелей к соседним сооружениям, имеющим собственную систему заземления (соседние здания, трансформаторы и т.д.).

При попадании молнии в низковольтную воздушную линию или линию передачи данных значение угрозы составляет до 100 кА. В этом случае разряд может спровоцировать возникновение частичных токов молний в близлежащих зданиях. Особую опасность попадание молнии в электрические провода представляет для электроустановок, находящихся в конце воздушных линий низкого напряжения.

В случае близкого, но непрямого удара молнии значение угрозы составляет всего несколько кА, но при этом возникают высокие магнитные поля, которые приводят к скачкам напряжения в системах проводников. За счет индуктивной или гальванической связи подобные повреждения могут возникать в радиусе до двух километров от точки удара молнии.

Системы молниезащиты

Наиболее популярной системой защиты зданий, сооружений и систем прокладки электрических проводов и кабелей от молний является, так называемая, внешняя система, состоящая из молниеприемника (штыревого, сетчатого или тросового), токоотвода и системы заземления.

Молниеприемник должен монтироваться таким образом, чтобы надежно защищать углы возвышающихся конструкций. На токоотвод возлагается функция безопасного отвода тока молнии к заземлителю. Количество токоотводов определяется архитектурой здания, но минимальное количество проводников независимо от габаритов постройки принимается равным двум. При этом следует учитывать, что токоотвод должен иметь минимальную протяженность, и петли не допускаются. Задача заземлителя – безопасное распределение токов в грунте.

С 1980-х годов в качестве альтернативы классической системе молниезащиты металлических кабельных каналов иногда используют, так называемые, активные молниеприемники с ионными генераторами. При приближении грозы ионный генератор возле наконечника молниеприемника генерирует раннюю эмиссию встречного стримера, притягивая опасные разряды молнии на себя. Зона защиты таких приемников намного шире, чем у классических, они менее заметны визуально, и отсутствует необходимость монтажа на кровле молниеприемной сетки.

Съемные крышки

При организации кабеленесущей линии следует учитывать то, что съемные крышки не относятся к элементам конструкции, которые нужно заземлять. Дело в том, что крышка на лотке изначально хорошо защищена от электричества.

Изделия компании ДКС считаются простыми в установке. Перед монтажом следует выбрать наиболее подходящий способ выполнения работы: с использованием подвесом или за счет высверливания отверстий в стене.

На всех поверхностях конструкции имеется контур заземления, в том числе на крышке и дополнительных устройствах. Для закрепления заземляющего кабеля обычно применяют болт типа М5.

Применение системы TN-C

Система TN-C широко применялась в распространенных ранее двухпроводных сетях, которые нередко встречаются и сегодня (в основном – в домах старой застройки). С точки зрения рядового пользователя она характеризуется тем, что в этом случае в розетках отсутствует специальный заземляющий контакт.

Система заземления TN-C

В сетях, сконструированных на основе этой схемы, нулевой провод заземляется только на станционной стороне (фото слева). Поэтому при его случайном обрыве или так называемом «отгорании» все подключенные к линии электроустановки и приборы оказываются совершенно незащищенными. Это вынуждает пользователей персонально заземлять каждую единицу эксплуатируемого в доме бытового прибора или устанавливать УЗО.

В современном строительстве эта системы уже много лет не используется; сегодня ей на смену пришла более эффективная TN-S.

Применение системы TN-S

Система TN-S более совершенна в смысле организации защиты, то есть имеет большую степень электрической безопасности. Это объясняется тем, что в ней имеется «самостоятельный» заземленный проводник, служащий исключительно для этих целей. Правда, за счет использования дополнительного медного материала стоимость системы существенно возросла. В случае трехфазного питания, например, от источника электроэнергии (трансформаторной подстанции) приходится прокладывать кабель, содержащий пять проводов. Это три обязательные фазы A, B и C, а также нейтраль и защитный проводник PE.

Система заземления TN-S

При реализации системы TN-C в электрических цепях организация повторного заземления нулевого провода также обязательна. Она производится методом соединения нейтрального проводника с земляной жилой защитного контура, обустраиваемого на стороне потребителя.

Система TN-C-S

Эта схема разработана с целью устранения недостатков системы TN-S и предусматривает использование в качестве общей шины совмещенного PEN-проводника, проложенного только до ввода на объект.

Эта система представляет собой нечто среднее между двумя уже рассмотренными вариантами защиты. Она не лишена тех же недостатков, что и TN-S, так как в случае повреждения проводника PEN на линии от подстанции до объекта, все установленные в нем электроприборы окажутся под опасным напряжением. Для этого случая ПУЭ предписывают дополнительную защиту шины PEN от деформаций и механических повреждений.

Система заземления TN-C-S

В этой системе обустраиваемый контур заземления – это повторное соединение нулевого провода PEN с ЗУ перед вводом на конкретный объект. При случайном обрыве проводника на участке линии питания «трансформатор подстанции — здание» заземление осуществляется исключительно посредством PE провода.

Для этого на вводе в электроустановку напряжением до 1 кВ или в распределительном шкафу дома провод PEN обязательно «расщепляется» на две шины. Одна из них используется как рабочий нулевой проводник, а вторая – в качестве заземляющей жилы.

Рассмотренный подход к организации ПЗ позволяет исключить занос в силовые цепи дома наведенных токов через эффект, оказываемый э/м полями внешних коммуникаций. Вдобавок к этому оно снижает потенциал на корпусах оборудования и бытовых приборов при случайном обрыве N-проводника.

Воздушные линии электропередач

На опорах линий электропередач (ВЛ) согласно действующим положениям ПУЭ повторное заземление PEN-проводника, прокладываемого от трансформаторной подстанции, делается обязательно. Объяснить это можно потребностью повышения электрической безопасности персонала, работающего на ВЛ, а также созданием условий для надежного срабатывания автоматов защиты.

Схема повторного заземления нулевого провода в системе электроснабжения

ПЗ обязательно обустраивается в следующих местах:

На опорах, расположенных в конце ВЛ.
На столбах, непосредственно перед вводом «воздушки» на объект.
Перед любым ответвлением от трассы, протяженность которого составляет более 200 метров.

Заземление опоры ВЛ

Для монтажа заземляющего устройства обычно используется подземная часть ВВ опоры. В случае, когда ее недостает для получениятребуемых характеристик – делается дополнительный контур. Для оформления спуска с вершины столба применяется проволока без изоляции диаметром 6,0 или 8,0 мм. Помимо PEN-провода, обязательно заземляются все элементы конструкции опоры, изготовленные из металлов. Согласно требованиям ПУЭ сопротивление повторного контура не должно превышать 30-ти Ом.

На столбах с приборами уличного освещения обязательному заземлению подлежат не только провода СИП, но также корпуса светильников и другие детали самих опор, изготовленные на основе металла. Для этих целей в городской черте с ограниченными возможностями заглубления вместо типовых вертикальных штырей нередко используются горизонтальные полосы. После их монтажа полагается провести испытание обустроенной системы, проверив реальное сопротивление заземляющего устройства посредством специальных измерительных инструментов. Без повторного заземления самонесущих проводов и опор городского освещения, данный участок трассы приемной комиссией к эксплуатации не допускается.

Маркировка

Провода заземления обозначают двумя способами:

буквами;
цветом.

Цвет заземления

Заземление обычно обозначают желто-зеленым цветом. Гораздо реже встречаются чисто желтые или светло-зеленые провода. На кабеле может иметься синяя оплетка на концах в местах фиксации, что указывает на заземление в совокупности с нулем.

В распредщите заземление соединяют с заземлительной шиной, корпусом и металлической дверцей щита. В распредкоробке подключение направляется к проводам «земли» от осветительных приборов и заземлительных контактов розеток.

Обратите внимание! Заземлительный проводник не следует соединять с устройством защитного отключения. Ниже показано обозначение заземления на электросхемах

Ниже показано обозначение заземления на электросхемах.

Условные обозначения:

Стандартное заземление.
Чистое заземление.
Защитное заземление.
Заземление к корпусу электрооборудования.
Заземление для постоянного тока.

Цвет нейтрали

Нулевой проводник обозначается синим цветом. В распределительном щите его подключают к шине нейтрали, обозначенной буквой N. Туда же присоединяют все проводники синего цвета. Шина стыкуется к вводу через электросчетчик или же напрямую, без монтажа автомата. В распредкоробке все провода (кроме провода от переключателя) синего цвета не задействованы в коммутации. В розетках нулевые проводники присоединяют к контакту, который обозначается литерой N (находится на тыльной стороне розетки).

Цвет фазы

Цветовая гамма для обозначения фазового провода более разнообразна по сравнению с заземлением и нейтралью. Используются коричневый, черный, красный или любые другие цвета за исключением желтого, зеленого и синего.

В распредщите фазу, отходящую от потребителя, присоединяют к нижнему контакту автоматического переключателя или устройства защитного отключения. В выключателях происходит коммутация фазы. После замыкания контакта напряжение направляется к потребителям. В фазных розетках черный проводник следует соединить с контактом, промаркированным буквой L.

Буквы в маркировке

Для указания на типы проводов используют такие буквенные обозначения:

А — сердечник проводника изготовлен из алюминия. Если А не указана в маркировке, сердечник произведен из меди.
АА — многожильный проводник с сердечником из алюминия и дополнительной алюминиевой оплеткой.
АС — имеется дополнительная свинцовая оплетка.
Б — кабель относится к защищенной от влаги категории. Оплетка выполнена из двухслойной стали.
Бн — кабельная оплетка обладает стойкостью к огню.
В — оболочка произведена из поливинилхлорида.
Г — оболочка не используется.
r — кабель оголенный и влагозащищенный.
К — контрольный кабель с проволочной обмоткой.
Р — используется оболочка из резины.
НП — негорючая резиновая оболочка.

Самостоятельное обозначение проводов

Иногда встречаются проводники, окрашенные в несвойственные им цвета. Такие цветовые решения не соответствуют стандартам, указанным в Правилах устройства электроустановок. Чтобы облегчить задачу обустройства проводки, рекомендуется произвести самостоятельную маркировку цветами. Для этой цели подойдет цветная изолента, с помощью которой отмечают концы проводников в распредщите. Также для маркировки используют термоусадочную трубку. Остается лишь записать в блокноте значения цветов, которыми помечен тот или иной провод.

2.3.73

На кабельных маслонаполненных линиях низкого
давления заземляются концевые, соединительные и стопорные муфты.

На кабелях с алюминиевыми оболочками подпитывающие
устройства должны подсоединяться к линиям через изолирующие вставки, а корпуса
концевых муфт должны быть изолированы от алюминиевых оболочек кабелей.
Указанное требование не распространяется на кабельные линии с непосредственным
вводом в трансформаторы.

При применении для кабельных маслонаполненных линий низкого
давления бронированных кабелей в каждом колодце броня кабеля с обеих сторон
муфты должна быть соединена сваркой и заземлена.

Металлосвязь

Изначально пользователю может показаться, что прикручивание лотков между собой с использованием специальных винтов позволяет достичь непрерывности кабельной конструкции. Однако хорошая металлосвязь, выраженная в определенной проводимости напряжения, не всегда обеспечивается на электроустановках. Поэтому трасса может считаться заземляющим проводником только в том случае, если используются дополнительные перемычки, либо лотки соединены согласно ряду требований ГОСТ 10434-82.

Чтобы упростить ориентирование в системе заземления, перемычки всегда окрашиваются в определенную цветовую маркировку. Как правило, она являет собой комбинацию желтого и зеленого цвета. Сечение варьируется в пределах 4…6 мм кв.

Создавая заземление лотков с применением собственноручно изготовленных перемычек, необходимо всегда помнить, что нельзя оставлять концы необработанными. На практике делают опрессовку. Винты для зажима защитных проводников не должны использоваться для дополнительных задач, например, для соединения торцевой части лотка или фиксации на опоре.

В некоторых моделях продукции винтовые метизы для лотков могут иметь шайбы или гайки с так называемой «царапающей» поверхностью. Такое технологическое решение было принято производителями для улучшения надежности электрического контакта. Таким образом, вероятность ослабления гаек сводится к нулю. В качестве альтернативы можно встретить маленькие пластины из меди, которые называются шинками.

Назначение и устройство

При изготовлении заземления по принципам вышеописанных систем, при обрыве заземленных проводников на корпусах электроприборов всегда существует возможность возникновения опасного напряжения, поэтому в таких системах ПУЭ регламентируют обязательное наличие повторного заземления в сетях.

Главной задачей, которая стоит при монтаже повторного заземления, является понижение напряжения, возникающего при касании открытых токопроводящих элементов электроприборов. Вследствие этого при замыкании на землю или на токопроводящие элементы корпуса, уменьшается вероятность получить травму от действия электрического тока.

Если смонтировано повторное заземление, то происходит следующее. При замыкании на корпусе отдельного электроприбора ток частично проходит в земле. В результате разность потенциалов между корпусом и землей уменьшается, и пользователь становится защищенным от удара током.

При реализации системы TN-C выполняется повторное заземление нулевого провода. Оно производится путем связывания проводника с землей через определенные интервалы и применяется вместе с основным контуром заземления.

В системе TN-C-S оно представляет собой повторное заземление нулевого защитного проводника PEN перед вводом в здание. Получается, что при обрыве проводника на участке «источник-здание» эффект заземления осуществляется через заземленный PE провод.

Повторное заземление на вводе в здание, независимо от его устройства, устанавливают еще и для того, чтобы исключить занос в цепи электротехники дома наведенных токов через внешние коммуникации. К тому же оно уменьшает потенциал на корпусе электроприборов, если вдруг оборвался N-проводник.

Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов

1.7.139. Соединения и присоединения заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания и выравнивания потенциалов должны быть надежными и обеспечивать непрервывность электрической цепи. Соединения стальных проводников рекомендуется выполнять посредством сварки. Допускается в помещениях и в наружных установках без агрессивных сред соединять заземляющие и нулевые защитные проводники другими способами, обеспечивающими требования ГОСТ 10434 «Соединения контактные электрические. Общие технические требования» ко 2-му классу соединений.

Соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений.

Для болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослабления контакта.

1.7.140. Соединения должны быть доступны для осмотра и выполнения испытаний за исключением соединений, заполненных компаундом или герметизированных, а также сварных, паяных и опрессованных присоединений к нагревательным элементам в системах обогрева и их соединений, находящихся в полах, стенах, перекрытиях и в земле.

1.7.141. При применении устройств контроля непрерывности цепи заземления не допускается включать их катушки последовательно (в рассечку) с защитными проводниками.

1.7.142. Присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки.

Присоединения оборудования, подвергающегося частому демонтажу или установленного на движущихся частях или частях, подверженных сотрясениям и вибрации, должны выполняться при помощи гибких проводников.

Соединения защитных проводников электропроводок и ВЛ следует выполнять теми же методами, что и соединения фазных проводников.

При использовании естественных заземлителей для заземления электроустановок и сторонних проводящих частей в качестве защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов контактные соединения следует выполнять методами, предусмотренными ГОСТ 12.1.030 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

1.7.143. Места и способы присоединения заземляющих проводников к протяженным естественным заземлителям (например, к трубопроводам) должны быть выбраны такими, чтобы при разъединении заземлителей для ремонтных работ ожидаемые напряжения прикосновения и расчетные значения сопротивления заземляющего устройства не превышали безопасных значений.

Шунтирование водомеров, задвижек и т.п. следует выполнять лри помощи проводника соответствующего сечения в зависимости от того, используется ли он в качестве защитного проводника системы уравнивания потенциалов, нулевого защитного проводника или защитного заземляющего проводника.

1.7.144. Присоединение каждой открытой проводящей части электроустановки к нулевому защитному или защитному заземляющему проводнику должно быть выполнено при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в защитный проводник открытых проводящих частей не допускается.

Присоединение проводящих частей к основной системе уравнивания потенциалов должно быть выполнено также при помощи отдельных ответвлений.

Присоединение проводящих частей к дополнительной системе уравнивания потенциалов может быть выполнено при помощи как отдельных ответвлений, так и присоединения к одному общему неразъемному проводнику.

1.7.145. Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи PE- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей.

Допускается также одновременное отключение всех проводников на вводе в электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов, питающихся по однофазным ответвлениям от ВЛ. При этом разделение PEN -проводника на PE- и N-проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата.

1.7.146. Если защитные проводники и/или проводники уравнивания потенциалов могут быть разъединены при помощи того же штепсельного соединителя, что и соответствующие фазные проводники, розетка и вилка штепсельного соединителя должны иметь специальные защитные контакты для присоединения к ним защитных проводников или проводников уравнивания потенциалов.

Если корпус штепсельной розетки выполнен из металла, oн должен быть присоединен к защитному контакту этой розетки.

Основные марки проводов для заземления.

Кабель для заземления.

Кабель NYM

Жилы, а точнее их оболочка, окрашены в соответствии со стандартами ПУЭ, внутри медные жилы. Имеет дополнительную промежуточную оболочку, что повышает уровень безопасности даже при длительном использовании кабеля. Прост в обращении и установке, подходит для напряжения до 660 Вольт с частотой в 50 герц.

Кабель ВВг

Жилы с медной проволокой первого и второго класса скрутки имеют характерную окраску, при этом «ноль» — голубой, а «земля» — желто-зеленая. Изоляция и внешняя оболочка выполняются из поливинилхлорида, благодаря чему сам кабель препятствует горению.

Провод ПВ-6

Медный, многопроволочный в оболочке из прозрачного ПВХ. Токопроводящая жила отлично видна под такой оболочкой, благодаря чему следить за целостностью всей длины провода не составляет труда. Очень гибкий, без проблем может быть подвержен температурам в диапазоне от -40 до +55 градусов Цельсия.

Провод ESUY

Стандартное применение — при защите от короткого замыкания системы. Выдерживает огромные нагрузки, встречается в работе на железных дорогах, в распредблоках. Стойкий к температурам и сгибаниям, имеет защиту от физического и химического воздействия.

Провод ПВ-3

Множество тонких мягких нитей медной проволоки сплетены под единственным слоем поливиниллхлорида. Выпуск возможен в одиннадцати цветовых решениях, но для заземления традиционно используется желто-зеленый вариант.

Особенность оболочки — повышенная ломкость в условиях неправильного производства или хранения

Обратите внимание на свежий срез: не должно присутствовать никаких разрывов. В противном случае кабель использовать не рекомендуется

Как все это использовать? Для заземления обычной среднестатистической квартиры одинаково подойдёт как многожильный ВВГ, так и однопроволочный NYM. Иногда, в целях экономии используется провод ППВ, без характерной окраски. Это чревато проблемами при ремонте или замене проводки в квартире. Нередко для квартир используются немецкие ESUY, гибкие одножильные провода.

Как видите, понять, какой провод нужен для заземления — задача достаточно сложная, но выполнимая. Достаточно внимательно разобраться в вопросе и ознакомиться с несколькими положениями из правил устройства электроустановок.

Список источников