Как устроены заземления и зануления опор вл кратко

Обновлено: 02.07.2024

Также, как и в других элементах электрической цепи системы на воздушных линиях электропередачи могут возникать повреждения с нарушением рабочей изоляции. Обрыв провода, перекрытие или пробой изоляторов и т. п. причины могут вызвать протекание тока через поврежденную опору, а в некоторых случаях и через соседние с ней. Данный процесс сопровождается появлением потенциала на опоре, а, следовательно, и напряжений прикосновения и шаговых напряжений. Для защиты людей, находящихся вблизи с поврежденной опорой, опоры присоединяются к специальным заземляющим устройствам для уменьшения сопротивления растеканию тока в земле. На деревянных опорах потенциал практически не может появиться, поэтому для них даже при наличии металлических траверс защитное заземление не выполняется. Защитное заземление на опорах ВЛ напряжением выше 330 кВ также не выполняется в силу наличия быстродействующих защит и существенного усложнения заземляющего устройства для обеспечения безопасных величин напряжения прикосновения и шага.

Кроме того, заземление опор выполняется при наличии средств молниезащиты. Главным средством молниезащиты на ВЛ является подвеска грозозащитного троса. Заземляющее устройство предназначается для отвода в землю импульсных токов, возникающих в результате прямого удара молнии в опоры или грозозащитные тросы, а также для снижения напряжения на изоляции линии при этом. Так же к заземляющему устройству подключаются защитные искровые промежутки, трубчатые и вентильные разрядники, ограничители перенапряжений, длинно-искровые и мультикамерные разрядники и т.д.

Также, заземляются металлические и железобетонные опоры ВЛ 110-500 кВ без средств молниезащиты, если это необходимо по условиям обеспечения работы релейной защиты и автоматики.

В качестве заземляющих спусков на ВЛ используют конструкции металлических опор или продольную арматуру железобетонных опор. По деревянным и ж/б опорам при отсутствии специальных выпусков арматуры заземляющие спуски прокладывают круглой сталью диаметром не менее 10 мм или многожильным проводом сечением не менее 35 мм 2 . Количество спусков должно быть не менее двух. Один конец заземляющего спуска присоединяют к заземлителю, а второй к заземляемому элементу. На металлических опорах заземляемые элементы присоединяют к опоре, а ствол опоры внизу соединяют с заземлителем.

Рисунок 2 — Подключение заземляемых элементов к заземлителю на металлических опорах

Правила устройства электроустановок регламентируют наибольшее сопротивление заземляющего устройства опор в зависимости от удельного сопротивления грунта, высоты опор, количества цепей ВЛ, числа грозовых отключений, высоты расположения ВЛ над уровнем моря, типа местности (населенная/ненаселенная) по которой проходит ВЛ. Значения сопротивления должны обеспечиваться в летнее время, т.е. без учёта промерзания грунта.

Для опор ВЛ напряжением до 35 кВ сопротивление заземляющего устройства должно обеспечиваться только за счёт искусственных заземлителей. Для опор ВЛ 110 кВ в грунтах с удельным сопротивлением до 1000 Ом∙м в качестве естественных заземлителей могут быть использованы железобетонные фундаменты опор (сборные, монолитные, сваи, набивные). При этом фундаменты не должны иметь гидроизоляции полимерными материалами и необходимо обеспечить металлическую связь между анкерными болтами и арматурой фундамента.

Искусственные заземлители опор представляют собой металлические проводники, которые находятся в непосредственном соприкосновении с землей. Конструктивные решения, принимаемые при проектировании заземляющего устройства, зависят от типа фундамента опоры. Расположение и линейные размеры искусственных заземлителей должны быть согласованы с величиной удельного сопротивления грунта и расположением стоек опоры. Для создания многочисленных путей току молнии или повреждения, стекающему с опоры в землю, и обеспечения достаточного полного использования проводимости растеканию единичных заземлителей рекомендуется выполнять заземляющее устройство в виде групп заземлителей, расположенных около каждой стойки опоры.

Рисунок 3 — Различные конфигурации заземляющего устройства

В зависимости от удельного сопротивления грунта и типов фундамента целесообразно применение тех или иных конструктивных исполнений заземляющих устройств.

В случаях, когда проводимость нижних слоев грунта значительно ниже верхних, а также при использовании свайных фундаментов рекомендуется установка вертикальных электродов. Они хорошо отводят импульсные токи грозовых разрядов. Глубинные заземлители занимают небольшую площадь и за счёт большой глубины обеспечивают малую величину сопротивления растеканию тока. При проектировании глубинных заземлителей важно правильно выбрать расчётное значение удельного сопротивления грунта с учётом его неоднородности, а также определить оптимальную длину единичного электрода.

Когда проводимость поверхностных слоев грунта достаточно высока можно применять горизонтальные протяжённые заземлители. Также данное решение применяется в каменистых и скальных грунтах, когда невозможно заглубить вертикальные заземлители. На участках с очень высоким удельным сопротивлением грунта может быть эффективно применение непрерывных горизонтальных электродов, соединяющих несколько опор (так называемые противовесы).

Защитное зануление — система, в которой токопроводящие части оборудования, не находящиеся в норме под напряжением, соединены с нейтралью. В защитных целях преднамеренно создается соединение между открытыми проводящими элементами глухозаземленной нейтрали (в сетях трехфазного тока).

В сетях однофазного тока создают контакт с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а в случае с постоянным током — с глухозаземленной точкой источника тока. Хотя зануление характеризуется серьезными недостатками, система по-прежнему широко применяется во многих сферах для защиты от тока.

Разница между занулением и заземлением

Между занулением и заземлением имеются отличия:

В случае заземления лишний ток и появившееся на корпусе напряжение перенаправляются в грунт. Принцип действия зануления основан на обнулении на щитке.
Заземление более эффективно с точки зрения защиты человека от удара током.
Заземление основано на быстром и значительном уменьшении напряжения. Тем не менее, какое-то (уже неопасное) напряжение остается.
Зануление заключается в создании соединения между металлическими деталями, в которых отсутствует напряжение. Принцип зануления основан на умышленном создании короткого замыкания при пробое изоляции или попадании тока на нетоковедущие части электроустановок. Как только происходит замыкание, в дело вступает автоматический выключатель, перегорают предохранители или срабатывают иные средства защиты.
Заземление чаще всего используют на линиях с изолированной нейтралью в системах типа IT и TT в трехфазных сетях, где напряжение не превышает тысячи вольт. Заземление применяют при напряжении более тысячи вольт с нейтралью в любом режиме. Зануление используют в глухозаземленных нейтралях.
При занулении все элементы электроприборов, не находящиеся в стандартном режиме под напряжением, соединяются с нулем. Если фаза случайно коснется зануленных элементов, резко увеличивается ток и отключается электрооборудование.
Заземление не зависит от фаз электроприборов. Для организации зануления требуется соблюдение жестких условий подключения.
В современных домах зануление применяется редко. Однако этот способ защиты все еще встречается в многоэтажных домах, где по каким-либо причинам нет возможности организовать надежное заземление. На предприятиях, где имеются повышенные нормативы по электробезопасности, основной способ защиты — зануление.

Обратите внимание! Для правильного определения нулевых точек и выбора способа защиты понадобится помощь квалифицированного электрика. Сделать заземление, собрать элементы контура и установить его в грунт можно и своими руками.

Схема работы

Как было сказано выше, зануление основано на провоцировании короткого замыкания после попадания фазы на металлический корпус электроустановки, соединенной с нулем. Так как сила тока возрастает, подключается защитный механизм, отключающий электропитание.

По нормативам Правил установки электроустановок в случае нарушения целостности линии она должна отключаться автоматически. Регламентируется время на отключение — 0,4 секунды (для сетей 380/220В). Для отключения используются специальные проводники. Например, в случае однофазной проводки задействуется третья жила кабеля.

Для правильного зануления важно, чтобы петля фазы-нуля характеризовалась невысоким сопротивлением. Так обеспечивается срабатывание защиты за нужный промежуток времени.

Организация зануления требует высокой квалификации, поэтому такие работы должны выполнять только квалифицированные электрики.

На схеме ниже показан принцип работы системы:

Область применения

Защитное зануление используют в электроустановках с четырехпроводными электросетями и напряжением до 1 кВт в следующих случаях:

в электроустановках с глухозаземленной нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типов N, PE, PEN;
в сетях с постоянным током и заземленной средней точкой источника;
в сетях с переменным током и тремя фазами с заземленным нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Сети 380/220 допускаются в любых сооружениях, где зануление электроустановок обязательно. Для жилых помещений с сухими полами зануление обустраивать не нужно.

Электрооборудование 220/127 используются в специализированных помещениях, где отмечается повышенный риск поражения током. Такая защита необходима в условиях улицы, где занулению подлежат металлические конструкции, к которым прикасаются работники.

Проверка эффективности зануления

Чтобы проверить, насколько действенно зануление, нужно сделать замер сопротивления петли фаза-ноль в наиболее отдаленной от источника электропитания точке. Это даст возможность проверить защищенность в случае воздействия тока на корпус.

Сопротивление измеряется с использованием специализированной аппаратуры. Измерительные приборы оснащены двумя щупами. Один щуп направляют на фазу, второй — на зануленную электроустановку.

По результатам измерений устанавливают уровень сопротивления на петле фазы и нуля. С полученным результатом рассчитывают ток однофазного замыкания, применяя закон Ома. Расчетное значение тока однофазного замыкания должно быть равно или превышать ток срабатывания защитного оборудования.

Предположим, что для предохранения электроцепи от перегрузок и коротких замыканий подключен автомат-выключатель. Ток срабатывания составляет 100 Ампер. По результатам измерений сопротивление петли фазы и нуля равно 2 Ом, а фазовое напряжение в сети — 220 Вольт. Делаем расчет тока однофазного замыкания на основе закона Ома:

I = U/R = 220 Вольт/2 Ом = 110 Ампер.

Поскольку расчетный ток короткого замыкания превышает ток мгновенного срабатывания автомата-выключателя, делаем вывод об эффективности защитного зануления. В противном случае понадобилась бы замена автомата-выключателя на прибор с меньшим током срабатывания. Другой вариант решения проблемы — сокращение сопротивления петли фаза-ноль.

Нередко при проведении расчетов ток срабатывания автомата умножают на коэффициент надежности (Кн) или коэффициент запаса. Причина в том, что отсечка не всегда равна указанному показателю, то есть возможна определенная погрешность. Поэтому использование коэффициента позволяет получить более надежный результат. Для старого оборудования Кн составляет от 1,25 до 1,4. Для новой техники применяется коэффициент 1,1, так как такие автоматы работают с большей точностью.

Опасность зануления в квартире

Скачки напряжения опасны как для людей, так и для бытовой техники в квартирах. В многоквартирных домах одной из квартир достанется низкое напряжение, а другой — высокое. Если в розетке квартиры случится обрыв нулевого проводника, при следующем включении электроустановки (например, бойлера) человека ударит током.

Особенно зануление опасно в двухпроводной системе. К примеру, при проведении электромонтажных работ электрик может заменить нулевой проводник на фазный. В электрощитах эти жилы далеко не всегда обозначены определенным цветом. Если замена произойдет, электрическое оборудование окажется под напряжением.

По нормативам Правил установки электроустановок на бытовом уровне зануление не разрешается для использования в бытовых целях именно по причине его небезопасности. Зануление эффективно только для защиты больших объектов производственного назначения. Однако, несмотря на запрет, некоторые люди решаются на установку зануления в собственном жилье. Происходит это либо по причине отсутствия иных методов решения проблемы, либо из-за недостаточности знаний по данному предмету.

Зануление в квартире технически осуществимо, но эффективность такой защиты непредсказуема, как и возможные негативные последствия. Далее рассмотрим ряд ситуаций, которые возникают при наличии зануления квартире.

Зануление в розетках

В некоторых случаях защиту электроприборов предлагают выполнить путем перемычки клеммы розеточного рабочего нуля на защитный контакт. Такие действия противоречат пункту 1.7.132 ПУЭ, поскольку предполагают задействование нулевого провода двухпроводной электросети в качестве как рабочего, так и защитного нуля одновременно.

На вводе в жилое помещение чаще всего расположено устройство, предназначенное для коммутации фазы и нуля (двухполюсный прибор или так называемый пакетник). Коммутация нуля, используемого как защитный проводник, не допускается. Иными словами, запрещено использовать в качестве защиты проводник, электроцепь которого включает коммутационный аппарат.

Опасность защиты с применением перемычки в розетке состоит в том, что корпуса электроустановок в случае повреждения нуля (независимо от участка) попадают под фазное напряжение. Если нулевой проводник обрывается, электроприемник перестает функционировать. В этом случае провод кажется обесточенным, что провоцирует на необдуманные действия со всеми вытекающими последствиями.

Обратите внимание! При обрыве нуля источником опасности становится любая техника в квартире или в частном доме.

Перепутаны местами фаза и ноль

При проведении электромонтажных работ в двухпроводном стояке своими руками существует немалая вероятность путаницы между нулем и фазой.

В домах с двухпроводной системой жилы кабелей лишены отличительных признаков. При работе с проводами в этажном щитке электрик может попросту ошибиться, перепутав фазу и ноль местами. В результате корпуса электроустановок попадут под фазное напряжение.

Отгорание нуля

Обрыв нуля (отгорание нуля) часто случается в зданиях с плохой проводкой. Чаще всего проводка в таких домах проектировалась, исходя из 2 киловатт на единицу жилья. На сегодняшний день электропроводка в домах старого типа не только износилась физически, но и не способна удовлетворить возросшее количество бытовой техники.

При обрыве нуля дисбаланс возникает на трансформаторной подстанции, от которой питается многоквартирное здание. Перекос возможен в общем электрическом щите здания или в этажном щитке дома. Следствием этого станет беспорядочное понижение напряжения в одних квартирах и повышение — в других.

Низкое напряжение губительно для некоторых видов электробытовой техники, в том числе кондиционеров, холодильников, вытяжек и прочих аппаратов, оснащенных электрическими двигателями. Высокое напряжение представляет опасность для всех видов электроустановок.

Альтернатива занулению

В подсистеме TN-S зануление защитного проводника PE осуществляется лишь на одном участке — на контуре заземления трансформаторной подстанции или электрогенератора. В этой точке разделяется PEN-проводник, и далее защита и рабочий ноль нигде не встречаются.

В такой схеме энергоснабжения заземление и зануление органично взаимодействуют, создавая условия для высокой электробезопасности. Однако в системах, где нейтраль изолирована (IT, TT), зануление не используется. Электрическое оборудование, работающее в рамках системы TT и IT, заземляется за счет собственных контуров. Так как система IT предполагает подачу питания только специфическим потребителям, рассматривать такой способ организации защиты в жилых домах не имеет смысла. Единственная альтернатива неправильному, а потому опасному занулению шины PE — система TT. Особенно актуальна такая система, потому что переход на технически прогрессивные системы TN-S, TN-C-S технически и финансово затруднен для домов, чей возраст превышает 20 – 25 лет.

Электрическая сеть, построенная по стандарту TT, призвана обеспечивать качественную защиту от попадания под напряжение нетоковедущих частей. Все работы по организации зануления должны осуществляться в соответствии с нормами, указанными в пункте 1.7.39 Правил установки электроустановок.

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией — ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками — лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление

В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления

Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление

Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления

А. Термины и определения

Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).

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

Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).

Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).

Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:

Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).

Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)

Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро :-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.

Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:

Б. Назначение (виды) заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление

Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
в составе электросети объекта

Б2.1. Заземление в составе молниезащиты

Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)

УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд :-) между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети

Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.

В1. Факторы, влияющие на качество заземления

площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)

Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.

(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов, используемых в расчётах заземляющих устройств).

Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
- при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
- при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
В3. Расчёт сопротивления заземления

Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

Строительство заземлителей

При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

В предназначении и монтаже этих способов защиты от поражения электрическим током путаются даже профессиональные электрики. Речь идет не о всех, но прецеденты есть. А ведь элементарное понятие терминов иногда спасает десятки жизней. Даже если говорить не о поражении током, а о сдаче в эксплуатацию нового частного дома. Если выполнить защиту неправильно, контролирующая организация не разрешит подачу напряжения на вводной щит. И правильно сделает, никому не хочется брать на себя ответственность за жизни людей. Сегодня разберемся, что означают термины заземление и зануление, в чем разница между ними, и когда возможно использование того или иного способа защиты.

Требования электробезопасности: выдержки из ГОСТ

В соответствии с ГОСТ 12.1.009–76:
- защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением;
- зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Согласно ПУЭ заземление выполняется (при наличии контура или возможности его монтажа) в обязательном порядке. Заземленными должны быт все металлические корпуса электроприборов, которые гипотетически могут попасть под напряжение. Если возможность заземления отсутствует, производится защитное зануление с обязательной установкой устройств защитного отключения (УЗО) и автоматических выключателей в вводном электрическом щите.

Конечно, язык, которым написаны ПУЭ и ГОСТ бывает сложен для человека без электротехнического образования, а значит стоит разобрать подробно, что такое заземление и зануление на обычном языке, понятном простому обывателю.

Все металлические шкафы и корпуса приборов должны быть заземлены или занулены

Что такое заземление: как устроено, принцип работы и преимущества такой защиты

Принцип работы заземления в том, чтобы не допустить прохождения электрического тока через тело человека, если в силу каких-либо обстоятельств корпус электроприбора окажется под напряжением. Такое может случиться при повреждении изоляции жил кабеля. Рассмотрим пример. Жила с поврежденной изоляцией соприкасается с металлическим корпусом микроволновой печи. Хозяйка, готовя пищу на кухне, прикасается к электроприбору, который не заземлен. Это приводит к тому, что ток устремляется к земле, используя человеческое тело, как проводник. Итог может быть самым плачевным, вплоть до летального исхода.

Неисправная электропроводка приводит к возникновению напряжения на корпусе бытовых приборов

Теперь разберем для чего нужно заземление, как оно работает. Тот же пример, но уже с использованием защиты. Требования к заземлению применяются самые жесткие. При замерах сопротивление контура должно практически отсутствовать, что позволяет току беспрепятственно уходить в землю по шине. Законы физики не дают напряжению протекать через человеческое тело, которое имеет свое сопротивление. У одних оно больше, у других меньше, но наличие его не оспаривается. Получается, что ток утекает по пути наименьшего сопротивления, через заземлитель. Если при этом в схему включено УЗО, оно определит утечку и отключит подачу электроэнергии на прибор.

Устройство защитного отключения (УЗО) срабатывает при малейшей утечке тока

Что такое зануление электроприборов: возможности применения

Защитное зануление электроприборов используется, если смонтировать заземление невозможно. Такая ситуация может возникнуть в случае, если многоквартирный дом построен в советские времена. Своего контура у таких домов нет, а самостоятельно его устроить не получится.

Защитное зануление – это система, выполняющая отличную от заземления работу. Если второе призвано увести напряжение в землю, исключая возможность поражения электрическим током, то первое выполняется с целью создания (при пробое изоляции и попадания напряжения на корпус) короткого замыкания. В этом случае срабатывает автоматика и электричество отключается.

Источником опасности может стать любой незаземленный электроприбор

Важная информация! В многоквартирных домах современной постройки и частных секторах в наши дни монтаж зануления запрещен. Это продиктовано целями безопасности проживающих. Автоматика может подвести, что приведет к непоправимым последствиям.

Правильно выполненное заземление вкупе с защитной автоматикой – залог спокойствия проживающих в доме или квартире

Зануление и заземление: в чем разница

Разница этих систем в методе осуществления защиты. При устройстве защитного заземления роль отсекателя напряжения при возникновении аварийной ситуации берет на себя УЗО, а в случае монтажа зануления УЗО становится бессильно, сработать может только автомат. Почему так происходит? Устройство защитного отключения реагирует только на токовые утечки, совершенно игнорируя любые перегрузки, включая короткое замыкание. В случае монтажа зануления и включения в схему УЗО без автомата, при коротком замыкании УЗО не срабатывает, а попросту сгорает, не отключив напряжение с линии.

Вот к чему может привести неправильный монтаж защитного зануления

Чем отличается заземление от зануления: обобщение

Заземление отличается от зануления способом защиты и монтажом. Такие системы противоречат друг другу, а значит монтаж схемы с включением обоих вариантов, неприемлем. Зануление устраивается только в многоквартирных домах, не оборудованных собственным контуром. В иных случаях такой монтаж запрещен. О способах его устройства сейчас поговорим подробнее.

Что такое зануление и как его правильно устроить

Схема монтажа выглядит следующим образом. Пришедшая к вводному автомату нейтраль раздваивается, каждая из жил идет на отдельную шину. Одна из шин становится нулевой, а вторая заземляющей. От шины нейтрали жилы идут через автоматику и дальше на все нулевые контакты потребителей квартиры. Заземляющая соединяется с корпусом вводного щита, провод желто-зеленого цвета от нее идет на соответствующие контакты розеток и осветительные приборы, которые этого требуют. Соприкосновение заземляющего провода с нулевым после защитной автоматики запрещено.

Вывод заземления из-под земли. Ниже, на определенном расстоянии находится контур

Важная информация! Неправильный монтаж защитного зануления приводит к отгоранию жил кабелей, пожару. Так же возможно поражение электрическим током вплоть до летального исхода.

Лучший вариант защиты это заземляющее устройство?

Единственно правильный ответ на этот вопрос – да. Это действительно так. Контур заземления, смонтированный по всем правилам, защитит человека намного лучше предыдущего варианта. Улучшить защиту можно при помощи дополнительных устройств – автоматических выключателей, УЗО или дифавтоматов. Ведь что такое защитное заземление? По своей сути это система отвода электрического тока в случае аварии туда, где он не может навредить человеку.

Так должен выглядеть готовый контур заземления частного дома

Полезно знать! В качестве естественного заземлителя можно использовать любые металлические конструкции, находящиеся под землей, за исключением трубопроводов ГСМ, канализации и предметов, покрытых антикоррозийными составами. Водопроводные трубы для этой цели могут использоваться.

В таких домах заземление не предусмотрено – придется довольствоваться занулением

Преимущества и недостатки квартирного зануления

О недостатках такой защиты говорилось сегодня много. Попробуем обобщить информацию. При таком способе нельзя быть уверенным на 100% в своей защите. Особенно, если монтаж выполнен неправильно. Еще одним минусом является то, что при слабом контакте или поврежденном кабеле, автомат просто не успеет сработать. В результате провод отгорит, что потребует ремонта.

Читайте также: