Защитное заземление – назначение, принцип действия и монтаж

Что это такое?

Итак, что называется защитным заземлением. Традиционно процесс заземления представляет собой объединение любой точки электросети или оборудования, а также электрических установок с устройствами заземляющего типа. Данный вид устройств является совокупностью одного или сразу нескольких эффективных заземляющих элементов и специальных проводников, пригодных для заземления.

Защитные заземлители в виде одного элемента или совокупности проводящих частей, чаще всего прибывают в стандартном электрическом контакте с грунтом. К важным конструкционным особенностям заземлителя относится количество проводящих частей, их длина и тип размещения электродов, что рассчитывается в зависимости от предъявляемых к заземлителю требований и способностей земли выполнять защиту от электрического тока.

zazemlenie-chastnogo-doma-2-750x536.jpg

Заземление частного дома

Применяемые в настоящее время защитные заземлители бывают не только естественными, но и искусственного типа. Первый вариант является наиболее распространенным, и чаще всего бывает представлен:

  • водопроводными трубами, проложенными в грунтах;
  • конструкциями построек из металла, имеющих достаточное соединение с грунтом;
  • кабельными оболочками из металла, за исключением алюминиевых проводов;
  • обсадными трубами, установленными внутри артезианских скважин.

Категорически нельзя применять для заземления трубопроводные системы, заполненные газом или любой горючей жидкостью, а также трубы, применяемые на тепловых трассах.

Заземлитель естественного типа подсоединяется к сети заземления минимум в паре мест.

Все используемые на сегодняшний день искусственные защитные заземлители могут быть представлены:

  • стальными трубами, диаметр которых составляет 30-50 мм при толщине стенок в 3,5 мм и длине 200-300 см;
  • стальными полосами, имеющими толщину в 0,4 см и более;
  • стальным уголком толщиной в 0,4 см и более;
  • стальными прутами, имеющими диаметр в 1 см и более, при длине около 10-11 м.

Следует отметить, что применение искусственных заземлителей в грунтах агрессивного типа, включая излишне кислые или щелочные почвы, сопровождается коррозийными изменениями металлов. Именно поэтому заземлители в таких почвах должны быть представлены медью, омедненными или оцинкованными элементами.

При выборе искусственного заземлителя нужно избегать использования алюминиевых кабельных оболочек и голых алюминиевых проводников, потому что под воздействием почвы происходит окисление.

Provoda_dlya_zazemleniya1-1.jpgПри проведении электропроводки важным шагом является монтаж заземления. В статье расскажем о том, для чего нужен провод заземления и как его выбрать.

Инструкция по тестированию диода мультиметром приведена тут.

Схему подключения УЗО без заземления смотрите в этой статье. Можно ли исключить заземление?

Определение понятия

Если сказать кратко и простыми словами, то:

chto-takoe-zazemlenie-2-768x431.jpg

Заземление – это устройство, которое защищает человека от поражения электрическим током, если всё электрооборудование соединено с землей. В аварийной ситуации опасное напряжение «стекает» на землю.

Защита – основное назначение заземления. Оно заключается в подключении дополнительного, третьего заземляющего проводника в проводку, который соединен с таким устройством, как заземлитель. Он, в свою очередь, имеет хороший контакт с землей.

Заземление бывает рабочим и защитным по назначению. Рабочее нужно для нормального функционирования электроустановки, защитное нужно для обеспечения электробезопасности (предотвращения поражения электрическим током).

chto-takoe-zazemlenie-3.jpg

Обычно заземление (заземлитель) выглядит как три электрических прута вбитых в землю, на одинаковом расстоянии друг от друга, расположенных в углах равностороннего треугольника. Эти пруты соединены между собой металлической полосой. Вы могли видеть такие пруты около домов и сооружений.

Также вы могли заметить, что на стенах многих зданий внутри или снаружи закреплены металлические полосы, иногда выкрашенные желтыми и зелеными чередующимися полосами – это заземляющая шина, она тоже соединена с заземлителем. Заземляющая шина нужна для того, чтобы не тянуть от каждой электроустановки заземляющий провод.

Третий проводник обычно соединяется с корпусом электрических приборов, обеспечивая защиту от появления на нем опасного напряжения. В кабелях он обычно имеет меньшее сечение, чем соседние «рабочие» жилы и другой цвет изоляции – желто-зеленый.

Виды ЗУ

В качестве заземляющего устройства может использоваться объекты естественного происхождения либо искусственные заземлители.

К первым относятся:

  • конструкции домов и помещений, осуществляющие соединение с землей;
  • фундаменты из железобетона – при наличии вокруг влажных грунтов (глинистые, суглинки и др.);
  • подземные трубы различных систем, кроме теплотрасс и слущащих для транспортировки горючих материалов;
  • оболочки кабеля из свинца.

Следует учитывать, что значение R (сопротивление) у естественных заземлителей можно узнать только путем проведения контрольных замеров, и если естественные элементы заземления будут иметь приемлемые показатели сопротивления, то конструировать что-то еще не нужно будет.

В качестве искусственных заземляющих устройств применяются элементы представляющие собой:

  • стальные трубы от 3 см в диаметре и от 2 метров длинной;
  • стальные полосы или угловая сталь не тоньше 0,4 см и длинной от 2 метров;
  • длинные (до 10 м) стальные прутья диаметром от 1 см;
  • обрезки труб из стали, рельс;
  • металлические цепи, тросы.

Выбирая размеры электрода, обязательно учитывайте:

  • значение сопротивления заземлителя при наименьшей массе – уровень сопротивления зависит в основном от длины электрода, и в наименьшей степени от его поперечного сечения; 
  • механическую устойчивость к подземной коррозии – показатель устойчивости к коррозии зависит от толщины и площади соприкосновения с грунтом.

Имея одинаковые сечения, в качестве более долговечных электродов служат круглые стержни. Для предотвращения коррозии в агрессивных щелочных и кислых почвах, используют медные, омедненные или оцинкованные материалы. На любых типах почв нельзя использовать алюминий, из-за окисления и последующей изоляции его поверхности.

Монтируют вертикальные электроды таким образом, чтобы верхний конец находился около поверхности грунта или глубже на 50-80 см – данный вариант обеспечивает более стабильную и эффективную защиту из-за небольших изменений удельного сопротивления грунта в разные периоды. Если одного электрода недостаточно для достижения необходимых технических параметров сопротивления растеканию, тогда устанавливают несколько электродов подряд или по периметру. Лучшую прочность во время углубления показывают трубы и уголки.

Вертикальные элементы чаще всего соединяются стальными стержнями, приваренными к верхним концам, реже с помощью пластин или колец.

Виды

Чтобы сопротивление было минимальным, желательно сократить длину защитного проводника. Это обеспечивают с помощью создания заземляющего контура по периметру объекта.

Выносные системы применяют при оснащении установок, которые работают с питающим напряжением до 1 000 V.

  • В первом – их создают специально, для системы заземления. Такой подход позволяет точно рассчитать сопротивление, размеры отдельных частей, иные важные параметры.

Заземлитель

Естественный заземлитель – металлическая часть конструкции, находящейся в земле

  • Второй вариант предусматривает подсоединение к металлическим частям конструкции здания, арматуре фундаментных блоков. Он экономичнее, так как для защиты применяются некоторые готовые детали. Однако надо учитывать, что для подключения оборудования понадобится прокладка соответствующих линий, которые будут иметь определенное нормативами сопротивление. Недостатком является относительная доступность обычному персоналу.

Для заземления используют проводники из меди, черной и оцинкованной стали. Сечения и другие характеристики изделий подбираются с учетом электрических параметров установки и условий ее эксплуатации.

В частности, имеет значение уровень влажности.  При расчете проверяют удельное сопротивление и другие особенности грунтов.

Грунты

Грунты, в которых устанавливают устройства заземления

</ul>

Принцип работы

Обычно его устанавливают для защиты при возникновении короткого замыкания. Если фазный проводник отсоединится и прикоснется к металлическому шасси установки, то корпус окажется под напряжением.

Правильно созданное защитное заземление образует электрическую цепь, имеющую низкое сопротивление. Именно этот путь является наиболее благоприятным для электрического тока, поэтому случайное прикосновение человека к корпусу не будет опасным (рис. выше).

  1. Оно обеспечит защиту и в том случае, когда потенциально опасное напряжение на корпусе образовано не коротким замыканием, а индукционными токами. Такие ситуации возможны в установках с высоким напряжением и там, где допустимо воздействие излучения СВЧ.
  2. При использовании глухозаземленной нейтрали и некоторых других схем подключения в цепи питания при коротком замыкании возникнут продолжительные и большие по амплитуде импульсы, достаточные для срабатывания автоматов, отключающих напряжение.
  3. Если заземленное оборудование подвергнется удару молнии, то такой проводник обеспечит определенную защиту от повреждений.

По этой формуле рассчитывают сопротивление проводника защитной цепи между основной шиной и распределительным щитком: 50 х СЦФН/ НН. СЦФН – сопротивление в цепи ноль-фаза; НН – напряжение номинальное в вольтах.

  • Рабочим называют заземление, которое выполняет функции второго проводника. Его используют для электрического питания установок, решения иных задач.
  • Упомянутая выше защита от молнии не является целевым предназначением. Для обеспечения безопасности при грозах применяют специально предназначенные для этого устройства. Они рассчитываются на относительно большие величины токов и напряжений.

</ul>

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий