Охрана труда и БЖД

Работа заземления в частном секторе

В данном разделе разберем, как работает заземление на примере частного дома. Схема питания дома, изображенная на рисунке состоит из воздушной линии. Воздушная линия – двухпроводная, наиболее часто встречающаяся в частном секторе. Состоит из двух проводов фазного (на рисунке обозначен красным цветом) и нулевого (синего цвета). Нулевой провод является нулевым рабочим и защитным одновременно. То есть совмещенным проводником. В электротехнической литературе обозначается как PEN проводник.

Для того чтобы разделить этот проводник на два независимых рабочий и защитный, во вводном щите дома делается специальное ответвление на заземляющий контур. После этого с вводного щита выходит два нулевых проводника которые имеют разное назначение. Один из них рабочий ноль, который служит для работы приборов. Другой защитный ноль — заземляющий проводник, должен иметь желто-зеленую маркировку и обозначение PE.

В «Правилах Устройства Электроустановок» такая система заземления обозначается как TN-C-S. Внутренняя электропроводка дома должна быть трехпроводной, то есть фаза, ноль и заземление. Все розетки в доме должны быть соответственно с заземляющим контактом. В этом случае корпус потенциально опасного прибора будет подключен к защитному проводнику через заземляющий контакт розетки. В зону риска особенно входит так называемая мокрая техника это водонагреватели, насосы, посудомоечные и стиральные машинки.

Если в ходе эксплуатации фазный провод в результате пробоя изоляции соприкасается с корпусом прибора (для примера это корпус холодильника), то между фазным проводом (красным) и заземляющим (желто-зеленым) произойдет замыкание, в результате чего отключится силовой автомат.

Объясните назначение и принцип действия защитного заземления со схемами

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е. при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по назначению к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления – трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали.

Рис.1 Принципиальные схемы защитного заземления:

а – в сети с изолированной нейтралью до 1000В и выше

б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000В

1 – заземленное оборудование;

2 – заземлитель защитного заземления

3 – заземлитель рабочего заземления

r_в и r_о – сопротивления соответственно защитного и рабочего заземлений

I_в – ток замыкания на землю

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя – металлических проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки.

Данный тип заземляющего устройства применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения. Преимуществом такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещают по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют по всей площадке по возможности равномерно.

Безопасность при контурном заземлителе обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, трубопроводу, кабели и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей. При этом в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных по условиям поражения током, а также в наружных установках заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42В переменного и выше 110В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности – при напряжении 380В и выше переменного и 440В и выше постоянного тока. Лишь во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от назначения установки.

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы для иных целей.

Для искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3…5см и стальные уголки размером от 40*60 до 60*60мм и длиной 2,5…,м.

В качестве естественных заземлителей можно использовать: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии. Естественные заземлители обладают, как правило, малым сопротивлением растеканию тока, и поэтому использование их для целей заземления дает большую экономую. Недостатками естественных заземлителей является доступность их неэлектротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей.

От чего защищает заземление

Основное предназначение заземления в электрической сети – это защита. Для работы электрических приборов в электропроводке предусмотрено два провода: фазный и нулевой.

Защита, которую обеспечивает заземление заключается в подключении третьего проводника, соединенного непосредственно с заземлителем который в свою очередь соединен с контуром заземления. Благодаря заземлению можно не беспокоиться о том, что возникшая по вине неисправности бытового прибора аварийная ситуация приведет к удару электрическим током кого либо из окружающих.

Друзья давайте разберемся, какие аварийные ситуации могут возникнуть и в чем заключается принцип работы защитного заземления?

Опасность поломки электрического прибора заключается в том, что его корпус может оказаться под напряжением, тем самым сделав его опасным. Такое обстоятельство может возникнуть в том случае, если повреждается внутренняя изоляция. Например, когда провода прибора со временем ссыхаются или плавятся, и соприкасается с металлическим корпусом бытового прибора.

Визуально заметить такую аварийную поломку невозможно, однако достаточно дотронуться к электроплите или стиральной машинке, удар током пройдет незамедлительно.

У многих после таких ситуаций возникает вопрос: как работает заземление, и может ли оно эффективно защитить. Сила такого удара может быть разной в зависимости от состояния человека и окружающих условий.

Что произойдет, если корпус не соединен с заземлением? Сама по себе такая поломка ничего собой не представляет. Стиральная машинка с пробитым корпусом как работала, так и будет работать. Она будет отлично выполнять свои функции, пока вы к ней не дотронетесь.

Все дело в том, что человек больше чем на 70% состоит из воды и является прекрасным проводником электричества. Когда вы стоите на полу или прикасаетесь к стене, то ваше тело может послужить проводником. При прикосновении к поврежденному корпусу ток начнет протекать через ваше тело в землю.

Конечно, можно избежать удара током, если одеть резиновые перчатки или обувь, но в доме так никто не ходит. Если у вас в доме нет заземления, и прибор бьется током, следует помнить, что даже невысокое напряжение может привести к плачевным обстоятельствам.

Величина в 50 мА уже является опасной для человека. Такое маленькое значение тока может привести к фибрилляции сердца и даже к смертельному случаю.

Для того чтобы не беспокоиться за свою жизнь и здоровье семьи важно, чтобы в доме было подключено заземление. В этом случае опасный потенциал, имеющийся на корпусе прибора, будет уходить в землю, защищая вас от удара

В этом заключается принцип работы заземления. К тому же дополнительно заземлению рекомендуется устанавливать УЗО, которое отключит поврежденное оборудование при малейших утечках.

Переносные конструкции защитного заземления

Во многих ситуациях необходимо придерживаться дополнительной безопасности при ведении работ рядом с электроустановками. Не смотря даже на то, что общее напряжение может быть отключено, заземлить отдельные конструкции желательно, если вам необходимо работать непосредственно с ними. Стационарное устройство защитного заземления может дать сбой, и возникнет напряжение в элементах, с которыми работает мастер. Чтобы этого не произошло, используются мобильные переносные заземлители. Они могут занулить внезапно возникшее напряжение, тем самым обезопасив людей, работающих на отдельных элементах электроустановок. Такая электробезопасность должна соблюдаться на всех крупных промышленных предприятиях, заводах, электростанциях.

Переносная заземляющая установка

Переносных заземляющих установок встречается несколько видов в зависимости от формы и предназначения:

• штанговые переносные конструкции;
• бесштанговые переносные конструкции;
• штанговые переносные конструкции с металлическими звеньями.

Чаще всего переносные защитные механизмы используются для проведения ремонтно-монтажных работ на воздушных линиях или распределительных электроустановках. Принцип их действия заключается в том, что они состоят из трех основных элементов: токопроводящей детали, контактной и собственно изолирующего элемента (их может быть несколько).

К подобным переносным конструкциям применяются очень высокие требования, ведь от их качества непосредственно зависит жизнь человек. Во-первых, они должны быть крепкими, чтобы зажимы, которые крепятся к проводам или контактам, не соскакивали и не ломались от манипуляций электромонтажников. Во-вторых, все элементы переносной установки должны быть сделаны из высокоустойчивых материалов, которые не расплавятся от напряжения при коротком замыкании.

Можно сделать вывод, что для всего электрооборудования (от крупномасштабного, питающего целые районы электричеством, до мелкой бытовой техники) используют системы защитного заземления или зануления. Назначение защитного заземления – свести риск поражения людей током к минимуму или уменьшить силу напряжения до безопасного уровня. Если соблюдены все основные требования по монтажу этих конструкций, то человеку не грозит быть пораженным высоким напряжением при коротком замыкании, утечке тока или повреждении электропроводки.

Основные термины и общие понятия

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

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

Короткое замыкание

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

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

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

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

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

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

Требования к заземлению

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

Нерекомендуемый вариант заземления (TN-C-S)

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

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

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

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

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

Схема поражения напряжением прикосновения (зануление отсутствует)

Перечисленные элементы в защитном заземлении, занулении не нуждаются:

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

Отличие от зануления

Занулением называют подключение токопроводящих частей электроустановки к глухозаземленной нейтрали источника тока (к нулевой жиле). Ее сопротивление намного меньше сопротивления заземлителя. Потому при замыкании фазы на зануленный корпус устройства гарантированно возникает ток КЗ, приводящий к срабатыванию автоматического выключателя.

В наиболее распространенной системе заземления типа TN одновременно осуществляется и заземление, и зануление.

Подключение к нулевой жиле осуществляется выше УЗО. Иначе токи в фазном и нулевом проводниках после замыкания фазы на корпус останутся равными и аппарат защиты не сработает.

Защитное заземление для дачи и дома

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение части электроустановки (ЭУ) с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности.

Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу электроустановки или другим конструктивным частя, оказавшимся под напряжением.Принцип действия защитного заземления состоит в снижении до безопасного уровня напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Этого достигают уменьшением потенциала заземленного оборудования за счет снижения сопротивления заземлителя, а также путем выравнивания потенциала основания, на котором стоит человек. И заземленного оборудования за счет подъема потенциала основания до уровня, равного или близкого к уровню потенциала заземленного оборудования.

Если говорить человеческим языком, то поскольку ток идет по пути наименьшего сопротивления, то чем меньше будет сопротивление заземляющего устройства, тем лучше, это своеобразная ловушка для электротока. Тоесть минуя вас (сопротивление от 1000 Ом), как источник повышенного сопротивления он пойдет путем наименьшего сопротивления, которым будет заземляющий контур (сопротивление не больше  10 Ом).

А поскольку при монтаже современной электропроводки, как правило, устанавливаются элементы защиты (автоматические выключатели, дифференциальные автоматические выключатели — УЗО), то при пробое изоляции и замыкании на заземленный корпус сработает защита и линия обесточится.

Вот в принципе для чего служит заземление, которое называют защитным.

В квартирах, как правило, используется защитное зануление, а вот на даче и в частном доме, где такая защита практически не используется из-за отсутствия техусловий. Нам на помощь прейдет защитное заземление.

Заземление своими руками

Мы можем выполнить заземление своими руками. Для этого выберем самое простое групповое заземляющее устройство с искусственными заземлителями, выполненное в виде равнобедренного треугольника.

Для этого выберем место около дома (дачи) на расстоянии не далее метра (рекомендуется) от стены или цоколя здания и выкопаем траншею в виде равностороннего треугольника глубиной 0,8м и сторонами по 3м.

Под вертикальные заземлители желательно выбурить в углах траншеи три скважины глубиной по три метра. Даже если вы решили забить заземлители кувалдой. То для облегчения работы советую выкопать скважины 1,5 м и заострить с помощью болгарки материал, который будете использовать для вертикальных заземлителей.

Материал для вертикальных заземлителей: труба 50×3 либо сталь круглая сечение 10 мм2 или сталь угловая 50×50×5, три штуки по 3м.

Затем по периметру к установленным вертикальным заземлителям привариваем стальную полосу, которая играет роль горизонтального заземлителя.

Материал для горизонтального заземлителя сталь полосовая 40×4, длина 9м.

После к смонтированному контуру заземления привариваем заземляющий проводник с приваренным болтом М6 или М8 для крепления провода заземления.

Материал для заземляющего проводника: сталь круглая сечение 6 мм2 или сталь полосовая 40×4.

Для уменьшения сопротивления заземляющего устройства (контур заземления) рекомендуется соединить его с естественными заземлителями.

Естественные заземлители, рекомендуемые к использованию:

Проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей;

Обсадные трубы скважин;

Металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей;

Металлические шунты гидротехнических сооружений и т.п.

Готовая конструкция со всеми траншеями заполняется однородным грунтом без щебня и строительного мусора.

Контур заземления | Схема

1 – Крепление. Болт М6, М8 2 – Горизонтальный заземлитель.
Сталь полосовая 40×4. 3 – Варианты заземляющих электродов (вертикальные заземлители): а) – Труба 50×3 б) – сталь круглая сечение 10 мм2 в) – Сталь угловая 50×50×5. 4 – Заземляющий проводник.
Сталь круглая сечение 6мм2
или сталь полосовая 40×4. 5 – Медный провод заземления сечение 4мм2.
Алюминиевый провод заземления сечение 6мм2. 6 – Сварной шов
Сопротивление заземления зависит от удельного сопротивления грунта.

Таблица удельного сопротивления грунта – (Ом/м):