Схема заземляющего устройства: Заземление в частном доме своими руками: схема, устройство, подключение

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

• T — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• I — изолирование.
• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное — жизнь человека.

Смотрите также:

Схема подключения заземления в загородном доме

Полную инструкцию по заземлению и молниезащите для частного дома (в картинках) смотрите на отдельной странице.

Сегодня практически каждый загородный дом оснащен электрическими приборами. Безопасность их эксплуатации обеспечивается соединением установленного в помещениях электрооборудования с заземляющим устройством. Грамотно выполненное защитное заземление исключит вероятность поражения людей электрическим током и предотвратит выход из строя бытовой техники и сложных технических устройств от воздействия перенапряжений, если они защищаются УЗИП. Выбор схемы подключения зависит от различных факторов. В частном доме, в отличие многоквартирного, заземление можно сделать самостоятельно. Разобраться в вопросе его подключения поможет данная инструкция.

Основные элементы схемы подключения заземления загородного дома и правила по их выполнению

Схема подключения заземления в загородном доме выглядит следующим образом: электроприбор— розетка — электрический щит — заземляющий проводник — контур заземления — земля.

Подключение начинается с выполнения на придомовом участке заземляющего устройства в соответствие с правилами, определенными в главе 1.7 ПУЭ 7-го издания. Заземлитель представляет собой металлическую конструкцию, имеющую большую площадь контакта с землей. Предназначен для выравнивания разности потенциалов и уменьшения потенциала заземленного оборудования, в случае замыкания на корпус или появления избыточного напряжения в электросети. Конструкция и глубина его установки определяется исходя из сопротивления грунта на участке (например, сухой песок или влажный чернозем).

От выполненного на участке заземляющего устройства (заземления) прокладываем заземляющий проводник, который подключаем к главной заземляющей шине, с использованием болтового соединения, зажима или сварки. Выбираем проводник сечением не менее 6 мм² для меди и 50 мм² для стали, при этом он должен соответствовать требованиям к защитным проводникам, указанным в таблице 54.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013, а для системы ТТ иметь сечение не менее 25 мм² для меди. Если проводник голый и прокладывается в земле, то его сечение должно соответствовать приведенному в таблице 54.1 ГОСТ Р ГОСТ Р 50571.5.54-2013.

В электрощитке заземляющий проводник через шину заземления соединяется с защитными проводниками, проложенными к розеткам, имеющим заземляющий контакт и остальным электроприемникам в доме. В результате чего, каждый электроприбор оказывается подключенным к системе заземления.

Зависимость схемы подключения заземления от контура заземления

Если у столба линии электропередач выполнено повторное заземление, то схема подключения заземления в загородном доме выполняется по системам TN-C-S или TT. Когда состояние сетей не вызывает опасений, в качестве заземляющего устройства дома следует использовать повторное заземление линии и подключать дом в соответствии с системой заземления TN-C-S. Если воздушная линия старая, либо качество выполнения повторных заземлений подлежит сомнению, лучше выбрать систему ТТ и оборудовать индивидуальное заземляющее устройство на придомовом участке.

Для заземляющего устройства в первую очередь следует использовать естественные заземлители — сторонние проводящие части, имеющие непосредственный контакт с грунтом (водопроводы, трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции загородного дома и прочее). (см. п.1.7.54, 1.7.109 ПУЭ 7-го издания).

При отсутствии таковых, выполняем искусственное заземляющее устройство, используя вертикальные или горизонтальные электроды, которые вкапываем в землю. Выбор конфигурации заземлителя главным образом от требуемого сопротивления и особенностей придомового участка.

При отсутствии таковых, выполняем искусственное заземляющее устройство, используя вертикальные или горизонтальные электроды, которые вкапываем в землю. Выбор конфигурации заземлителя главным образом от требуемого сопротивления и особенностей придомового участка.

Наиболее эффективен в использовании, если на вашем участке почва представлена суглинком, торфом, насыщенным водой песком, обводненной глиной. Стандартная длина стержней составляет от 1,5‑х до 3‑х м. Выбирая длину вертикальных электродов, исходим из водонасыщенности вмещающих пород на участке. Заглубленные грунт вертикальные заземлители объединяются горизонтальным электродом, например, полосой, а для минимизации экранирования располагаются на расстоянии, соразмерном длине самих штырей.

Конструкцию заземляющего устройства рекомендуют располагать на расстоянии одного метра от фундамента строения (см. п. 1.7.94 ПУЭ 7-го издания).

Зависимость схемы подключения от типа системы заземления

Заземление объектов жилого фонда выполняют по следующим системам: ТN (подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S) или ТТ. Первая буква в названии обозначает заземление источника питания, вторая – заземление открытых частей электрооборудования.

Последующие буквы после N указывают на совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены. С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник).

Электробезопасность обеспечивается полноценно, когда уменьшение сопротивления заземлителя не влечет за собой увеличения показателей тока замыкания на землю. Рассмотрим, как схема подключения заземления зависит от выполненной на объекте системы электрической сети.

Система заземления TN-S

Рисунок 1. Система TN-S

На объектах, оборудованных электросетью по системе TN-S, нулевые рабочий и защитный проводники разделены по всей длине, и в случае пробоя изоляции фазы, аварийный ток отводится по защитному РЕ-проводнику. Устройства УЗО и дифавтоматы, реагирующие на появление утечки тока через защитный ноль, отключают сеть с нагрузкой.

Достоинством подсистемы заземления TN-S является надежная защита электрооборудования и человека от поражения аварийным током при пользовании электросетями. За счет чего данную систему относят к наиболее современной и безопасной.

Для выполнения заземления по системе TN-S, требуется прокладка от трансформаторной подстанции отдельного провода заземления к своему строению, что приведет к значительному удорожанию проекта. По этой причине, для заземления объектов частного сектора, подсистема заземления TN-S практически не используется.

Система заземления TN-C. Необходимость перехода на ТN-C-S

Рисунок 2. Система TN-S

Заземление по системе TN-C наиболее распространено для старых построек жилого фонда. Преимуществом является экономичность и проста ее выполнения. Существенным недостатком — отсутствие отдельного проводника РЕ, что исключает наличие в розетках загородного дома заземления и возможности уравнивания потенциалов в ванной.

К загородным постройкам электрических ток подводится по воздушным линиям. К самому строению подходят два проводника: фазный L и совмещенный PEN. Подключить заземление можно, только при наличии в частном доме трехжильной проводки, что требует переделки системы TN-C на TN-C-S, путем разделения нулевого рабочего и нулевого защитного проводника в электрическом щите (см. п. 1.7.132 ПУЭ 7-го издания).

Подключение заземления по системе TN-C-S

Для подсистемы заземления TN-C-S характерно объединение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников на участке от линий электропередач до ввода в здание. Заземление по данной системе достаточно простое в техническом исполнении, за счет чего рекомендуется для широкого применения. К недостатку можно отнести потребность в постоянной модернизации, во избежание обрыва PEN проводника, в результате чего электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом.

Рассмотрим схему подключения заземления в загородном доме по системе TN-C-S на примере перехода к ней от системы TN-C.

Рисунок 3. Схема главного распределительного щита

Как уже отмечалось, для получения трехжильной проводки, необходимо произвести правильное разделение PEN проводника в распределительном щитке дома. Начинаем с того, что в электрощит устанавливаем шину с обеспечением прочной металлической связи с ним, и подключаем к этой шине идущий со стороны линии электропередач объединенный проводник PEN. Шину PEN соединяем перемычкой со следующей установленной шиной РЕ. Теперь шина PEN выступает в качестве шины нулевого рабочего проводника N.

Рисунок 4. Схема подключения заземления (переход с TN-C на TN-C-S)

Рисунок 5. Схема подключения заземления TN-C-S

Выполнив указанные подключения, соединяем распределительный щиток с заземлителем: от заземляющего устройства заводим проводна шину РЕ. Таким образом, в результате несложной модернизации, мы оснастили дом тремя отдельными проводами (фазным, нулевым защитным и нулевым рабочим).

Правилами устройства электроустановок требуется выполнение повторного заземления для РЕ — и РEN-проводников на вводе в электроустановки, с использованием, в первую очередь, естественных заземлителей, сопротивление которых при напряжении электросети 380/220 В должно быть не более 30 Ом (см. п. 1.7.103 ПУЭ 7-го издания).

Подключение заземления по системе TТ

Рисунок 6. Система TT

Другим вариантом схемы является подключения заземления загородного дома по системе ТТ с глухозаземленной нейтралью источника тока. Открытые токопроводящие элементы электрооборудования такой системы подсоединены к заземляющему устройству, не имеющему электрической связи с заземлителем нейтрали источника питания.

При этом должно соблюдаться следующее условие: значение произведения величины тока срабатывания устройства защиты (Iа) и суммарного сопротивления заземляющего проводника и заземлителя (Rа) не должно превышать 50 В (см. п.1.7.59 ПУЭ). Rа Iа ≤ 50 В.

Для соблюдения этого условия “Инструкция по устройству защитного заземления и уравнивания потенциалов в электроустановках” И 1.03-08 рекомендует выполнять заземляющее устройство с сопротивлением 30 Ом. Данная система достаточно востребована на сегодняшний день и применяется для частных, преимущественно мобильных построек, при невозможности обеспечения достаточного уровня электробезопасности системой TN.

Заземление по системе TТ не требует разделения совмещенного PEN проводника. Каждый из подходящих к дому отдельных проводов подсоединяем к изолированной от электрощита шине. А сам PEN проводник, в таком случае, считаем нулевым проводов (нулем).

Рисунок 7. Схема подключения заземления по системе TT

Рисунок 8. Схема подключения заземления и УЗО по системе TT

Как следует из схемы, системы TN-S и ТТ очень похожи между собой. Отличие состоит в полном отсутствии у ТТ электрической связи между заземляющим устройством и PEN проводником, что, в случае отгорания последнего со стороны источника питания, гарантирует отсутствие избыточного напряжения на корпусе электрических приборов. В этом и состоит очевидное преимущество системы ТТ, обеспечивающее более высокий уровень безопасности и надежности в эксплуатации. Недостатком ее использования можно назвать лишь дороговизну, поскольку для защиты пользователей при косвенном прикосновении, обязательна установка дополнительных устройств защитного отключения питания (УЗО и реле напряжения), что, в свою очередь, требует прохождение апробации и заверение специалистом энергонадзора.

Заключение

Схема заземления в общем виде представляет собой соединение ее элементов: электрооборудования, вводно-распределительного щита, заземляющего проводника РЕ, заземлителя.

Для установки заземляющего устройства в загородном доме необходимо разобраться в особенностях его подключения, в зависимости от следующих факторов:

• способ питания электрической сети (воздушными линиями или кабелем от трансформаторной подстанции)
• тип грунта на придомовом участке, где выполняется контур заземления.
• наличие системы молниезащиты, дополнительных источников питания или специфического оборудования.

Выполняя подключение заземления самостоятельно, необходимо руководствоваться положениями раздела 1.7 Правил устройства электроустановок. При невозможности использования естественных заземлителей, выполняем заземляющее устройство с применением искусственных заземлителей.. Заземление частного дома может быть выполнено по двум системам: TN-C-S или ТТ. Наиболее широкое применение получила модернизированная система TN-C — TN-C-S, за счет простоты ее технического исполнения. Для обеспечения электробезопасности загородного дома по системе TN-C-S, требуется разделение PEN проводника, на нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.

Выполнив контур заземления, необходимо проверить качество его монтажа, и произвести замеры сопротивления на соответствие нормам ПУЭ при помощи специальных приборов, для чего может потребоваться привлечение специалистов.

Полную инструкцию по заземлению и молниезащите для частного дома (в картинках) смотрите на отдельной странице.

Требуется консультация по организации заземления и молниезащиты для вашего объекта? Обратитесь в Технический центр ZANDZ.ru!

Смотрите также:

Контур заземления, его устройство, расчет и схема

Устройство контура заземления, установка и проверка уровня сопротивления контура – это работы, необходимость которых обусловлена спасением жизни человека и предохранением зданий от пожаров. Для производства работ следует выполнять требования ПУЭ, знать способы производства работ по монтажу защитного контура.

Каждый новичок хочет знать, что же это такое заземление и его контур.

Устройство и принцип действия заземления

Защитное устройство и его основное назначение – соединение всех потребителей электричества, при помощи заземляющего провода с контуром защиты. Систем заземления 3, но в жилом помещении наиболее часто устанавливают систему с маркировкой TN – 5. Эта система предусматривает проведение ноля и земли двумя отдельными проводами.

При коротком замыкании или утечке тока с корпуса приборов снимается опасное напряжение и по проводу подается на контур защитного заземления. Он должен монтироваться и изготавливаться, выполняя требования ГОСТа. Нормы, предусматривают оборудование контура с учетом уровня сопротивления. На его величину влияют:

• виды почвы;
• влажность и уровень грунтовых вод;
• глубина погружения заземлителей;
• количества заземлителей в контуре;
• материалы электрода и всех составляющих устройства.

По форме, контур заземления, согласно нормам СНиП, делают в форме равностороннего треугольника, из вертикальных заземлителей и горизонтальных электродов. Они должны располагаться на определенной глубине. Из этого значения и свойства грунта производится расчет контура заземления. Каждый вид грунта имеет свой уровень сопротивления растекания токов КЗ.

Для обустройства контура защиты лучшим вариантом будет:

• торфяник;
• суглинистая почва;
• глинистая, с близко расположенными грунтовыми водами.

Худшими свойствами обладают каменистые участки грунта и монолитные скалы. На выбор влияют климатические особенности региона установки.

Проведение расчета защитного контура

Сопротивление контура заземления следует проводить, определив несколько значений:

1. Определить удельное сопротивление почвы на участке.
2. Выявить влажность грунта.
3. Уровень солености почвы.
4. Средней температуры в регионе.
5. Расстояние от фундамента до контура.
6. Размеров заземлителей и других деталей устройства.

Методика расчетов «проста» — нужно знать множество физических формул и иметь инженерное образование. Но, как правило, никакая методика выполнения расчетов не может учитывать все значения. Поэтому, проведя монтаж наружного контура заземления и измерив, значение сопротивления защиты – вы увидите, что расчет не совпадает с фактическим результатом.

По этой причине, для обустройства в данном регионе выполняется типовой проект, остается только провести изменения, учитывая удаление устройства от здания. И затем проводят измерение сопротивления контура, вносят изменения до достижения номинального значения сопротивления, не более 4 Ом в жилищном строительстве.

Поэтому, выбрав лучшую схему, соблюдая все размеры и глубину забивания заземлителей, подобрав качественный материал, правильно сделать работу для вашего жилья не составит труда. А рассчитать заземление нужно обязательно для крупных промышленных и торговых зданий.

Объекты, требующие оснащения контуром

Для безопасного проживания и условий труда, каждое помещение, в котором установлены промышленные или бытовые электроустановки обязано быть защищено.

Для этого, оборудуется как внутренний контур заземления, так и наружный. Защита должна быть установлена в помещениях:

• С различными по мощности железными кожухами и корпусами приборов, станков и осветительных устройств.
• В электрощитовых, в которых находятся стальные корпуса щитков, шкафов и другого электротехнического оборудования, а также в комплектных трансформаторных подстанциях (ктп).
• В местах с металлоконструкциями, оболочками кабелей, проводов различного сечения, а также защитных стальных трубопроводов для кабелей.
• Вторичная обмотка измерительного трансформатора.

Заземление не проводится:

• для арматуры изоляторов и штырей, крепления их на опорах электропередачи;
• оборудования установленного на заземленные корпуса электроустановок;
• электроизмерительные устройства, автоматы защиты, установленные в электрощитках или на одной из стен камеры распределяющего устройства.

При особо оговоренных условиях может не заземляться металлическая защитная оболочка контрольного кабеля.

Наружный контур заземления потребует проведения земляных работ, поэтому, приготовьтесь к тяжелой и небыстрой работе.

Установка контура заземления

Способов установки несколько. Новая, но более затратная методика модульно-штырьевого монтажа всем хороша. Но этот способ мы рассмотрим несколько позже. Мы разберем классический монтаж контура заземления.

Сначала проводятся подготовительные работы.

Подготовка к монтажу

Определяемся с местом установки защиты. Лучшим решением будет расположение контура недалеко от здания и со стороны установки распределительного электрощита.

Исходя из требований пункта 1.7.111 ПУЭ — все вертикально и горизонтально расположенные электроды должны изготавливаться из меди, оцинкованного или обычного стального уголка или другого профиля. Окрашивать поверхность заземлителей нельзя, для лучшего токоотведения и обнаружения дефектов.

Для обустройства, нам потребуется 50 уголков толщиной полок — 5 мм и полоса шириной — 40 мм. Это основные материалы для изготовления самого контура. Также нам потребуются провода достаточного сечения, для обустройства внутреннего контура заземления и разделения проводки на нулевой провод и проводник земли.

Теперь готовим к работе лопату и начинаем выполнение основного этапа работ.

Монтаж защитного устройства

Копаем треугольную траншею — длиной стороны 3 м, на ширину штыка лопаты и глубиной не менее полуметра. Можно выполнить прямую траншею — длиной не менее 6 м (таким способом оснащаются устройства с недавнего времени). Если делаем по старой методе, в углах равностороннего треугольника кувалдой забиваем заземлители до необходимой глубины. Его нельзя засовывать в готовую скважину, он должен плотно и без зазоров погрузится на глубине не более 3 м.

При оснащении прямолинейной системы, через каждый метр, забиваем по 1-му заземлителю, но не более 5-ти штук. Для лучшего захода в землю, заострите края уголка на заточном станке или обрежьте их болгаркой. Погрузиться в грунт колья должны не полностью, над поверхностью земли должен быть отрезок уголка не менее 200 мм.

Надеваем сварочный костюм и маску, готовим аппарат и подвариваем к вертикальным заземлителям горизонтальные электроды, из полосы шириной не менее 40 мм. От нее, к стене здания, по выкопанной траншее проводим полосу или отрезок силового кабеля достаточного сечения. Теперь, заводим в здание и подводим к входящему электрощиту, а от него выполняем заземление внутридомовой системы.

При проведении заземляющего проводника, с помощью силового кабеля, работы выполняют следующим способом: на вертикальный заземлитель, болтом и гайкой с надежным гровером, закрепляем, запакованный в концевой контакт отрезок кабеля. Для выполнения этой работы понадобится:

• медная шина сечение которой более 10 мм2;
• алюминиевая, сечением более 16 мм2;
• металлический проводник более 75 мм2 сечением.

Все места сварки, проверив качество шва, покрываем грунтовкой или растопленной смолой. В месте сварки металл ослаблен из-за высокой температуры при сваривании и сильнее поддается коррозии. Выполнив все завершающие работы, засыпаем траншею. Сначала слоем песка, а потом заполняем вынутым грунтом.

Все основные работы выполнены, теперь нам остается выполнить измерение сопротивления контура заземления.

Замер сопротивления защитного устройства

Выполнять эту работу лучше в летнее или зимнее время. В эти моменты грунт имеет наибольшую величину электрического сопротивления. В разных условиях применения величина может быть различной. Для жилого здания, это значение не должно превышать 30 Ом. Для измерения сопротивления применяют специальные измерители сопротивления «МС- 08» или «М-416». Выполняется с использованием системы пробных электродов.

Выполнение замеров разбито на несколько этапов.

Между контуром и зданием расположен потенциальный зонд на расстоянии не менее 20–ти метров, а второй выносной электрод располагаем на прямой линии с потенциальным электродом и контуром, на расстоянии не более 40 метров. Подключаем напряжение и выполняем замер уровня сопротивления. Выполняем эту операцию несколько раз, приближая выносной кол на расстояние не менее 5 метров. Выполнив эти замеры, определяем сопротивление контура.

При замерах в обширных подземных коммуникациях, потребуется выполнение дополнительного измерения данной физической величины. Такие замеры проводятся на различных расстояниях между заземлителями и по разным направлениям.

Но во всех измерениях, номинальной величиной сопротивления заземления будет наихудший результат выполненных замеров. В любое время года и в различных погодных условиях, значение сопротивления защиты не должно быть выше наибольшей допустимой величины.

После выполнения замеров и определения сопротивления электрического тока цепи защитного устройства, комиссия составляет акт проведения и контрольного измерения заземления здания. В процессе пользования необходимо проверять надежность обтяжки болта на подключении к заземляющему проводнику, а также при очень высокой температуре, не забывайте смачивать места заглубления электродов.

Проведя все работы по монтажу и контрольному замеру, мы получаем безопасное жилое помещение, защищенное от токов короткого замыкания.

Паспорт заземляющего устройства (ЗУ) | энергетик

Пример составления паспорта заземляющего устройство и схемы заземляющего устройства :

 Вернутся назад:  к   перечню документов НТД  или  энергетику ОЭХ (НТД)

1. Обложка паспорта (шапка).
2. Расчет заземления.
3. Схема ЗУ.
4. Акт освидетельствования скрытых работ.
5. Пример протокола испытания сопротивлений заземлителей и заземляющих устройств.

Расчет контуров заземления

1. Расчет заземляющего устройства разработан на основании технического задания и в соответствии технических условий (ТУ) от __.__.2015 г. № 00-00000П/00-000.
2. Рабочие чертежи разработаны в соответствии с действующими нормами, правилами и стандартами.
3. Технические решения. Принятые в рабочих чертежах, соответствуют требованиям ПУЭ, «Инструкции по устройству защитных заземлений зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003, РД 34.21.122-87.
4. Климатические условия:

• Грунт – суглинок пластичный;
• Коррозионная активность грунтов по отношению к стали меньше 50 Ом м.

5. Материал заземлителей:
   • Вертикальных – сталь круг Ø 20 мм., L = 2 м., кол. 8 шт.
   • Горизонтальных – полоса стальная 4х40 мм., L = 2х8 м., L_общ.= 16 м.
   • Глубина прокладки – 0,5 м.
6. Способ соединения – сварка, ручная электродуговая, с последующей засыпкой устройства грунтом. Токоотводы для предохранения от коррозии окрасить черной эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76 за 2 раза.
7. Сопротивление растеканию одиночного заземлителя определяется по формуле:

R = C ρ /N L, где

ρ– удельное сопротивление грунта;

L – длина протяженного электрода;

С – безразмерный коэф., зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления (0,5 – 0,8 во I климатической зоне);

Cv – сезонный климатический коэф., вертикального заземлителя = 8;

Cg — сезонный климатический коэф., горизонтального  заземлителя = 4,5;

N – число электродов.

Необходимое число электродов рассчитывается по формуле:

N = Rв/Rз, где

Rв – сопротивление растеканию одного заземлителя;

Rз – необходимое сопротивление заземлителя по норме.

Нормируемое сопротивление при U = 380 В, не более 4 Ом.

Коэф., использования вертикального заземлителя = 0,62;

Коэф., использования горизонтального заземлителя = 0,4.

                           Расчет сопротивления:

 где:

Эквивалентное удельное сопротивление, Ом²м = 45;

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом = 20,22;

Коэф., заземления при R_уд.экв. менее 100 Ом²м = 1;

Сопротивление растеканию горизонтального заземлителя, Ом = 48,43;

Сопротивление растеканию искусственного заземлителя, Ом = 4,36;

Полное сопротивление заземлителей:

R = (R_i х r_a/ r_a – R_i) η         ((4 х 20,22) / (20,22 – 4)) х 0,62 = 3,09 Ом.

 Предварительный расчет сопротивления ЗУ — R ≈ 3,09 Ом., что соответствует ПУЭ.

8. Решение о пригодности заземляющего устройства к эксплуатации может быть принято только после подтверждения:

• Акт освидетельствования скрытых работ по монтажу заземляющего устройства.
• Протокол проверки сопротивления заземляющего устройства. 

9. Схема заземляющего устройства.

Схема заземляющего устройства:

Образец составления акта скрытых работ:

    Общего бланка по составлению акта скрытых работ нету, но существуют требования которые обязательно нужно указать:

1. Название документа
2. Название работ или объекта
3. Месторасположение
4. Дата составления
5. Состав комиссии (ФИО, должность)
6. Название организации или исполнителя
7. Название скрытых работ
8. Название проектной организации
9. Номера чертежей и дата их составления
10. Название используемых материалов при выполнении работ с указанием сертификатов качества
11. Отклонения от проектно-сметной документации, кем и когда согласованы
12. Дата начала и завершения работ
13. Решение комиссии
14. Подписи членов комиссии

После заполнения, один экземпляр акта отправляется заказчику, а второй соответственно исполнителю.

Пример протокола испытания ЗУ:

 Право на испытания заземляющего устройства имеет только: специализированная организация, имеющая в своем составе электротехническую лабораторию с правом выполнения испытаний и измерений в электроустановках.

Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 1) / Хабр

Мой рассказ будет состоять из трёх частей.

1 часть. Заземление
(общая информация, термины и определения)

2 часть. Традиционные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)

3 часть. Современные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)

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

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

И попытаюсь “перевести” эти определения на “простой” язык.

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

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:

Удельное электрическое сопротивление грунта — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Б. Назначение (виды) заземления

Б1. Рабочее (функциональное) заземление

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

Б2. Защитное заземление

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.

Подробнее защитное назначение заземления можно рассмотреть на двух примерах:

• 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

Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.

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.

Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.

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.

Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.

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

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)

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).

В2. Существующие нормы сопротивления заземления

Для ориентирования приведу следующие значения:

• 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

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

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.

Подробнее о строительстве — в следующих частях.

Продолжение:

При подготовке данной части использовались следующие материалы:

• Публикации на сайте “Заземление на ZANDZ.ru”
• Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), часть 1.7 в редакции седьмого издания (гуглить)
• ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96)
  Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
• Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87 (гуглить)
• Собственный опыт и знания

какие нужны провода, виды и чертежи

Для обеспечения безопасного использования электронных приборов, электроустановок и цепей проводится заземление. Имеется несколько типов заземления. От этого зависит по каким формулам его рассчитывать и каким проводом делать. Для обеспечения надежности и безопасности обязательно должна использоваться схема заземления.

Что это такое

Линейное заземление защиты — подключение цепи к намеренно заземленным или эквивалентным непроводящим частям из металла приборов и цепей, в которых возможно замыкание и другие неполадки (индуктивное воздействие соседних проводящих контуров, воздействие молниевых вспышек и т. д.). Контур заземления защиты требуют отличать от остальных типов соединений, таких как рабочее заземление и молниезащитное.

Область применения и принцип работы

Значение безопасности шага и контактного напряжения значительно уменьшается из-за замыкания на корпусе. Безопасность обеспечивается из-за понижения потенциала установки, для которой собирается контур заземления (путем сокращения сопротивления электрода, находящегося в грунте) и доведения потенциала контура до потенциала основной цепи до одного уровня (путем повышения потенциала электрода до величины, сравнимой с потенциалом прибора, защита которого проводится).

Применение:

• Электронные устройства и установки (ИТ-системы) с рабочими параметрами до 1 кВ в трехфазной трехпроводной цепи с переменным током.
• Электрооборудование с рабочим показателем до 1 кВ в однофазной двухпроводной цепи с переменным током, с изоляцией от почвы.
• Электрооборудование с максимальным показателем в 1 кВ в двухпроводной цепи постоянного напряжения с изоляцией на обмотках источника электрического тока (IT-система).
• Электрические устройства в цепях с показателем не только переменного, но и постоянного тока, величина которого более 1 кВ.

Внешний контур или из чего состоит заземление

Заземляющий контур представляет проводящий компонент либо набор взаимосвязанных компонентов, также являющихся проводниками, которые находятся в электрическом взаимодействии с землей напрямую или посредством какой-либо среды.

Классификация заземляющих устройств

Проводник заземления соединяет заземленный участок (точку) с электродом. Заземляющее устройство представляет собой комбинацию электрода и проводящего контура.

Существует две разновидности устройств такого типа, которые различаются расположением системы электродов по отношению к основному устройству: удаленные устройства или цепи, выполненные в виде контура.

Устройства для дистанционного создания защиты отличаются тем, что заземляющий электрод перемещается за границы области, где должно быть заземлено оборудование, или сосредоточено в определенных частях области. Поэтому такое оборудование также называется централизованным.

Существенным недостатком удаленного заземляющего оборудования является то, что расстояние между системой электродов и защищаемым оборудованием слишком велико, в результате чего коэффициент контакта равен единице практически во всей области защиты. Поэтому такой тип оборудования используется исключительно при небольших значениях напряжения, чаще всего в приборах до 1 кВ.

Кроме того, поскольку расстояние до электрода в земле велико, сопротивление цепи заземления значительно увеличивается. Это напрямую зависит от характеристик электрода, находящегося в грунте.

Преимуществом удаленного оборудования считается возможность решить, где будет располагаться электрод и выбрать место с самым малым сопротивлением (например, мокрая глина).

Удаленное заземляющее устройство может потребоваться в следующих ситуациях:

• Если по какой-либо причине заземляющий выключатель не может быть помещен в защитную зону.
• Высокая устойчивость к заземлению в данной области (например, песчаная или каменистая почва) и значительно лучшая проводимость грунта за пределами области.
• Децентрализованное размещение заземленного оборудования (например, в шахтах) и т. д.

Устройство в виде контура отличается тем, что части его заземляющего электрода размещены вдоль области и по окружности внутри нее. Как правило, электроды распределены как можно более равномерно в полевых условиях, поэтому такой тип оборудования так же имеет название распределительное.

Безопасность распределенного заземленного оборудования обеспечивается как путем снижения потенциала контура, так и путем его регулировки в защищаемой зоне до максимального контактного напряжения и ступенчатого напряжения, не превышающего допустимого значения. Это может быть достигнуто путем правильного размещения одного заземляющего провода в защищенной зоне.

Как рассчитать параметры основных компонентов заземления

Для расчета параметров контура понадобится следующая информация:

• Характеристики электрического устройства: тип устройства, тип основного оборудования, рабочее напряжение, наличие ноля у трансформатора и генератора.
• Электрический чертеж установки, показывающий основные размеры и расположение оборудования.
• Форма и размер электрода, из которого планируется построить заземляющий электрод проекционной группы, и предполагаемая глубина погружения в землю.
• Замер удельного сопротивления почвы в районе, где планируется установка ​​системы заземляющих электродов, а также информация о погодных (климатических) условиях и характеристиках климатических зон этих измерений. Если слой почвы разделен на два слоя, необходимо получить данные по удельному сопротивлению и толщине верхнего слоя двух слоев почвы.
• Данные о естественных заземляющих проводниках: можно получить, какие структуры доступны для этой цели, путем прямого измерения и их сопротивления распространению тока. Если по какой-либо причине сопротивление естественного заземляющего электрода не может быть измерено, необходимо предоставить информацию для вычисления сопротивления с помощью расчета.
• Номинальный ток замыкания на землю. Если ток неизвестен, расчет производится обычным способом.
• Если рассчитывается напряжение прикосновения, вычисляется значение этого допустимого напряжения и длительности защиты.

Схема подключения заземления в щитке

Защита жилого объекта осуществляется по следующим схемам, монтаж которых происходит в электрощитке: ТN (подсистема TN-C, TN-S, TN-C-S) или ТТ. Первая буква в имени обозначает принцип действия заземляющего устройства источника питания, а вторая буква обозначает заземление открытых частей электрооборудования.

Буква после N указывает на функциональное перераспределение комбинированного или нулевого рабочего и нулевого защитного проводника в одном проводе. Операция S-нуля (N) и провод нулевой фазы (PE) разделены. Функциональная комбинация защитного проводника C-zero и рабочего нулевого проводника объединена в один проводник (PEN-проводник).

Пренебрежение заземлением при использовании высоких напряжений чревато последствиями. Для предупреждения электрических ударов лучше позаботиться о заземляющем контуре заранее.

Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

( ПУЭ п.1.7.29 )

Защитное заземление —это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Цель защитного заземления—снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. При длительном прохождении тока сопротивление тела снижается до 500 – 300 Ом.

Примечание: сопротивление тела человека постоянному току от 3 до 100 кОм.

Расчеты, приведенные на рисунках, весьма приблизительны, но показывают оценить эффективность защитного заземления.

Существенное влияние на ток, проходящий через человека, оказывает величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.

Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.

ВНИМАНИЕ!

1. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

Запрещено:

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

2. Искуственные

Контурные

Выносные: групповые и одиночные

Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.

Широкое распространение в последнее время получили глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами, которые по долговечности и затратам на изготовление заземлителя существенно превосходят традиционные методы.

Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты. Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему.

Подробную информацию о различных схемах зазелителей, способах расчета и консультации можно получить на сайте  www.zandz.ru

Основная система уравнивания потенциалов.

Построение основной системы уравнивания потенциалов – создание эквипотенциальной зоны в пределах электроустановки с целью обеспечения безопасности персонала и самой электроустановки при срабатывании системы молниезащиты, заносе потенциала и коротких замыканиях.

Основная система уравнивания потенциаловв электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

 Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. (ПУЭ п. 1.7.82)

Несоединенный с ГЗШ элемент конструкции, инженерной системы, независимой системы рабочего заземления ( FE ) и тд. – грубейшее нарушение целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов ( возможность искры ) – угроза жизни персонала и безопасности объекта.

Примечание: разрядник, указанный на рисунке – специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов. Например: серии «KFSU», «EXFS..» компании DEHN.

Система дополнительного уравнивания потенциалов

—должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток (ПУЭ п. 1.7.83).

Система дополнительного уравнивания потенциалов значительно улучшает уровень электробезопасности в помещении. Короткие проводники защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину, формируют эквипотенциальную зону по принципу аналогично основной системы уравнивания потенциалов.

Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Если формально подходить к определению, то и металлическая дверная ручка и петли на деревянной двери в деревянном доме являются сторонними проводящими частями.

При формировании дополнительной системы уравнивания потенциалов возникает вопрос, что подключать, а что не подключать на шину дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы добиться необходимого уровня электробезопасности и не делать систему слишком громоздкой. Здесь, с точки зрения здравой логики, можно руководствоваться двумя принципами:

1. Фактическая ( потенциальная ) возможность связи с «землей».
2. Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

Примеры сторонних проводящих частей подключаемых / не подключаемых к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Сторонняя проводящая часть	Рисунок	Необходимость подключения
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.		НЕТ
Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона.		ДА (потенциальная связь с «землей» за счет крепежа к стене)
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала. На полке расположен электроприбор.		ДА (возможность появления потенциала при аварии прибора с классом изоляции I)
Металлическая тумбочка с резиновыми (пластиковыми) колесиками на бетонном полу.		НЕТ
Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу. В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью.		ДА (потенциальная связь с «землей» за счет загрязнения и повышенной влажности)

Некоторое количество вопросов с уравниванием потенциалов возникает по ванным и душевым помещениям. Современные требования и рекомендации по устройству системы дополнительного уравнивания потенциалов изложены в циркуляре № 23/2009.

Широкое применение пластиковых труб породило закономерный вопрос: является ли водопроводная вода сторонней проводящей частью и возможен ли занос потенциала через воду….

Ответ, содержащийся в циркуляре, несколько настораживает:«…Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть.»

К сожалению, вода нормального качества из наших кранов течет не всегда и лучше перестраховаться, используя токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы не подключать отдельно каждый кран. Этот метод в качестве рекомендуемого описан в этом же циркуляре.

Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов.

Фактически наиболее распространены пять вариантов выполнения шин системы дополнительного уравнивания потенциалов:

Вариант 1. С использованием стандартных коробок уравнивания потенциалов ( КУП ).

Вариант 2. Стальная шина 4х40 ( 4х50 ) с приварными болтами опоясывающая помещение.

Вариант 3. Стальная шина, уложенная в стандартный пластиковый короб.

Вариант 4. Использование шины заземления в РЩ ( для небольших помещений ).

Вариант 5. С использованием специализированного щитка типа ЩРМ – ЩЗ

                   ( встроенный щиток с шиной 100 мм² ( Cu ) со степенью защиты IP54 ).

Главные требования нормативов по устройству шины дополнительного уравнивания потенциалов содержат два требования:

—       возможность осмотра соединения

—       возможность индивидуального отключения

1. Длина проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов, соединяющих контакты штепсельных розеток, сторонние проводящие части и корпуса электрооборудования не должна превышать 2,5 м.( ? ). Сечение 4 мм² Сu ( ПВ-1, ПВ-3 ). См. ПУЭ 1.7.82 рис. 1.7.7.
2. Для электроустановки здания, где применяются негорючие ( ВВГ нг –FRLS…) кабеля, следует с осторожностью использовать кабеля марки ПВ-1, ПВ-3 ( проводники уравнивания потенциалов от дополнительной системы уравнивания потенциалов до ГЗШ или щитовой шины заземления ). Данный тип кабеля, будучи уложенным вместе с негорючими кабелями, формально превращает всю систему в распространяющую горение. В большинстве случаев контролирующие органы относятся к этому спокойно, но в некоторых случаях стоит применить негорючие одножильные кабеля той же марки с нанесением соответствующей маркировки.
3. Для зданий детских дошкольных учреждений, больниц, специальных домах престарелых и тд. применяемые пластиковые короба должны иметь сертификат о не выделении токсичных веществ при горении. Тоже касается линолеума. Поставляемые в Россию короба Legrand, ABB … таких сертификатов не имеют. Как вариант — короба фирмы DKC в которых в качестве отбеливающего вещества используется мел и есть все необходимые сертификаты.

МЕД. ГОСТ Р 50571.28 п. 710.413.1.6.3 « Шина уравнивания потенциалов должны быть расположены в самом медицинском помещении или в непосредственной близости от него. В каждом распределительном шкафу или в непосредственной близости от него должны быть расположена шина системы дополнительного уравнивания потенциалов, к которой должны быть подключены проводники…»

Для учреждений здравоохранения в помещениях гр.1 и особенно в помещениях гр.2 (чистые помещения) удобно воспользоваться вариантом № 5, схема которого представлена на рисунке.

Электрические схемы и заземление: Электрооборудование онлайн

Заземление имеет первостепенное значение, и каждая розетка и все кабели должны иметь систему заземления и должным образом подключаться как к розетке, так и к устройствам по мере необходимости.

Электрические схемы на нашем сайте обычно не включают заземления, но это не умаляет важности заземления. Я делаю это, чтобы не загромождать электрические схемы и сосредоточиться на том, как заставить схему работать должным образом.Заземляющие провода — это всегда первых соединений, которые вы выполняете при подключении устройств или добавлении цепей, и должны быть последними , которые вы отключаете при удалении устройства.

ЦИК определяет заземление как:

«Постоянный и непрерывный токопроводящий путь к земле с достаточной амплитудой, чтобы нести любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на нее, и с достаточно низким импедансом, чтобы ограничить рост напряжения над землей и облегчить работу защитных устройств в цепь».

Всегда сверяйтесь с приведенными здесь электрическими схемами, чтобы узнать, как следует выполнять заземляющие соединения как с розеткой, так и с устройствами.

Типичные способы подключения электрической розетки или розетки.

Вот типичная электрическая схема коммутационного устройства и соединений розеточной коробки.

Вот типовая электрическая схема подключения осветительной розетки, коробки и светильника.

Пожалуйста, обратитесь к этому подключению

9 Рекомендуемые методы заземления

Основы безопасности и качества электроэнергии

Заземление и заземление — основа безопасности и качества электроэнергии. Система заземления обеспечивает путь с низким импедансом для тока короткого замыкания , а ограничивает повышение напряжения на обычно нетоковедущих металлических компонентах системы распределения электроэнергии.

В условиях повреждения низкий импеданс приводит к высокому протеканию тока повреждения , вызывая срабатывание устройств защиты от сверхтока, быстро и безопасно устраняя повреждение.Система заземления также позволяет безопасно отводить на землю переходные процессы, такие как молнии.

Соединение — это намеренное соединение обычно не токонесущих металлических компонентов для образования токопроводящей дорожки. Это помогает гарантировать, что эти металлические компоненты имеют одинаковый потенциал, ограничивая потенциально опасные перепады напряжения.

Следует внимательно рассмотреть установку системы заземления, которая превышает минимальные требования NEC для повышения безопасности и качества электроэнергии.

1. Проводники заземления оборудования

Изумрудная книга IEEE рекомендует использовать заземляющие провода для оборудования во всех цепях, не полагаясь только на систему кабельных каналов для заземления оборудования. Используйте заземляющие проводники оборудования, сечения которых равны фазным проводам, чтобы снизить полное сопротивление цепи и сократить время отключения устройств защиты от сверхтоков.

Соедините все металлические корпуса, кабельные каналы, коробки и заземляющие провода оборудования в одну электрически непрерывную систему.Рассмотрим установку заземляющего проводника оборудования проводного типа в качестве дополнения к заземляющему проводнику оборудования только для кабелепровода для особо чувствительного оборудования .

Минимальный размер заземляющего провода оборудования для обеспечения безопасности указан в NEC 250.122, но рекомендуется использовать заземляющий провод полного размера из соображений качества электроэнергии.

Вернуться к оглавлению ↑

2. Изолированная система заземления

Согласно NEC 250.146 (D) и NEC 408.40 Исключение, рассмотрите возможность установки изолированной системы заземления, чтобы обеспечить чистый эталонный сигнал для правильной работы чувствительного электронного оборудования.

Изолированное заземление — это метод, который пытается снизить вероятность попадания «шума» в чувствительное оборудование через заземляющий провод оборудования. Штырь заземления электрически не связан с ярмом устройства и, следовательно, не подключен к металлической розетке. Таким образом, он «изолирован» от зеленого провода заземления.

Отдельный провод зеленого цвета с желтой полосой подводится к щиту вместе с остальными проводниками схемы, но обычно он не подсоединяется к металлическому корпусу. Вместо этого он изолирован от корпуса и проходит через шину заземления вспомогательного оборудования или заземление отдельно выделенной системы. Изолированные системы заземления иногда устраняют циркулирующие токи контура заземления.

Обратите внимание, что NEC предпочитает термин изолированное заземление , в то время как IEEE предпочитает термин изолированное заземление .

Вернуться к оглавлению ↑

3. Заземление ответвленной цепи

Замените параллельные цепи, не содержащие заземления оборудования, параллельными цепями с заземлением оборудования. Чувствительное электронное оборудование, такое как компьютеры и оборудование с компьютерным управлением, требует ссылки на землю, обеспечиваемой заземляющим проводом оборудования, для правильной работы и защиты от статического электричества и скачков напряжения.

Отказ от использования заземляющего проводника оборудования может вызвать протекание тока через низковольтные цепи управления или связи, которые подвержены сбоям и повреждению, или через землю.

должны подключаться к заземляющему проводу оборудования.

Вернуться к оглавлению ↑

4. Сопротивление заземления

Измерьте сопротивление системы заземляющих электродов относительно земли.

Примите разумные меры для обеспечения того, чтобы сопротивление земли составляло 25 Ом или меньше для типичных нагрузок .Во многих промышленных случаях, особенно при наличии электронных нагрузок, существуют требования, которые требуют значений от 5 Ом или менее во много раз ниже 1 Ом.

Для этих особых случаев разработайте программу обслуживания чувствительных электронных нагрузок для измерения сопротивления заземления раз в полгода, первоначально с использованием измерителя сопротивления заземления . После этого следует измерять сопротивление заземления не реже одного раза в год.

При проведении этих измерений следует принять соответствующие меры безопасности. , чтобы снизить риск поражения электрическим током. .

Запишите результаты для использования в будущем. Изучите значительные изменения в измерениях сопротивления заземления по сравнению с историческими данными и устраните недостатки в системе заземления. Проконсультируйтесь со специалистом по электрическому проектированию для получения рекомендаций по снижению сопротивления заземления, где это необходимо.

Вернуться к оглавлению ↑

5.Штанги заземления

NEC позволяет размещать заземляющие стержни на расстоянии не более 6 футов друг от друга, но сферы влияния стержней являются вертикальными.

Рекомендуемая практика заключается в размещении нескольких заземляющих стержней на расстоянии минимум двойной длины стержня друг от друга. Устанавливайте заземляющие стержни с глубокой забивкой или химически усиленными грунтами в гористой или каменистой местности и в плохих почвенных условиях. Детальное проектирование систем заземления выходит за рамки этого документа.

Вернуться к оглавлению ↑

6.Кольцо заземления

В некоторых случаях может быть целесообразно установить медное заземляющее кольцо , дополненное приводными заземляющими стержнями , для нового коммерческого и промышленного строительства в дополнение к металлическим водопроводным трубам, конструкционной строительной стали и электродам в бетонном корпусе, так как требуется Кодексом.

Кольца заземления обеспечивают удобное место для соединения нескольких электродов системы заземления, например, нескольких заземлителей Ufer, молниеотводов, нескольких вертикальных электродов и т. Д.

Установите заземляющие кольца полностью вокруг зданий и сооружений и ниже линии промерзания в траншее на расстоянии нескольких футов от места основания здания или сооружения. Если необходимо низкое сопротивление заземления, дополните заземляющее кольцо заземляющими стержнями с приводом в тройной конфигурации в каждом углу здания или сооружения и в средней точке с каждой стороны.

Минимальный размер проводника для заземляющего кольца, установленный NEC, составляет 2 AWG , но чаще используются сечения 500 kcmil . Чем больше проводник и чем длиннее проводник, тем большая площадь поверхности контактирует с землей и тем ниже сопротивление заземления.

Вернуться к оглавлению ↑

7. Система электродов заземления

Соедините все заземляющие электроды , которые имеются, включая металлические подземные водопроводные трубы, конструкционную строительную сталь, электроды в бетонном корпусе, трубчатые и стержневые электроды, пластинчатые электроды, а также заземляющее кольцо и все подземные металлические трубопроводные системы, пересекающие заземляющее кольцо, к системе заземляющих электродов.

Соедините заземляющие электроды отдельных зданий в университетском городке вместе, чтобы создать одну систему заземляющих электродов.

Подсоедините все электрические системы , такие как электроснабжение, кабельное телевидение, спутниковое телевидение и телефонные системы, к системе заземляющих электродов. Прикрепите наружные металлические конструкции, такие как антенны, радиомачты и т. Д., К системе заземляющих электродов. Подсоедините токоотводы молниезащиты к системе заземляющих электродов.

Вернуться к оглавлению ↑

8. Система молниезащиты

Медные системы молниезащиты могут превосходить другие металлы по показателям коррозии и обслуживания. NFPA 780 (Стандарт на установку систем молниезащиты) следует рассматривать как минимальный стандарт проектирования.

Систему молниезащиты следует подключать только к высококачественной системе заземляющих электродов с низким сопротивлением и надежным заземлением .

Вернуться к оглавлению ↑

9. Устройства защиты от перенапряжения (SPD) (ранее называвшиеся TVSS)

Настоятельно рекомендуется использовать устройства защиты от перенапряжения. Обратитесь к стандарту IEEE 1100 (Изумрудная книга) по вопросам дизайна. Систему защиты от перенапряжения следует подключать только к высококачественной, надежной системе заземляющих электродов с низким сопротивлением.

Как правило, устройство защиты от перенапряжения не следует устанавливать после источника бесперебойного питания (ИБП).См. Инструкции производителя.

Вернуться к оглавлению ↑

Справочная информация // Рекомендуемые методы проектирования и установки медных проводных систем зданий — Copper Development Association Inc.

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Введение в сеть заземления подстанции

In высокого и среднего напряжения ^[1] Подстанции с воздушной изоляцией ( AIS ), электромагнитное поле , , которое вызывает статические заряды оголенных кабелей и проводников, а также атмосферные условия ( скачков ), индуцируют напряжения на обесточенных частях установки, которые создают разности потенциалов между металлическими частями и землей, а также между разными точками земли .

Подобные ситуации могут возникать при наличии коротких замыканий между токоведущими частями установки и токоведущими частями , например, в случае короткого замыкания фазы на землю .

Эти разности потенциалов дают начало ступенчатому потенциалу и потенциал касания или комбинации обоих , которые могут привести к циркуляции электрического тока через тело человека , что может причиняют вред людям .

Напряжение прикосновения ( E _t ) можно определить как максимальную разность потенциалов, которая существует между заземленной металлической конструкцией, к которой можно прикоснуться рукой, и любой точкой земли при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между металлической конструкцией и точкой на земле составляет 1 м.

Напряжение шага ( E _s ) определяется как максимальная разность потенциалов, которая существует между ножками при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между ножками составляет 1 м.

Частным случаем ступенчатого напряжения является передаваемое напряжение ( E _trrd ) : когда напряжение передается на подстанцию ​​или с подстанции от или к удаленной точке, внешней по отношению к месту подстанции.

Другие концепции: :

• Повышение потенциала земли ( GPR ): Максимальный электрический потенциал, которого может достичь сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления, предположительно находящейся под потенциалом удаленной земли.Это напряжение, GPR, равно максимальному току сети, умноженному на сопротивление сети.
• Напряжение сети ( E _м ): Максимальное напряжение прикосновения в пределах ячейки сети заземления.
• Напряжение прикосновения металл-металл ( E _мм ): Разница потенциалов между металлическими объектами или конструкциями в пределах подстанции, которые могут быть перекрыты прямым соединением рук или ног контакт.

На диаграмме на Рисунке 1 показаны явления, упомянутые выше .

Рисунок 1 — Напряжение прикосновения, шага и передаваемое напряжение

Для минимизации допустимых значений от до из токов, проходящих через человеческое тело , до обеспечения электробезопасности для человек, работающих в пределах или вблизи установки , а также до ограничить любые возможные электрические помехи стороннему оборудованию. , AIS должен быть снабжен заземлением (или заземлением ) системой , к которой все металлические не находящиеся под напряжением части к установке должны быть подключены , такие как металлические конструкции , заземлители, разрядники для защиты от перенапряжений, корпуса распределительных щитов и двигателей, рельсы трансформаторов и металлические ограждения .

Поскольку заземление влияет на уровни перенапряжения энергосистемы и ток короткого замыкания , а также на определение систем защиты, система заземления должна быть спроектирована таким образом, чтобы гарантировать надлежащую работу защитных устройств, таких как защитное реле и перенапряжения. разрядники .

Проектирование и конструкция системы заземления должны гарантировать, что система будет работать в течение ожидаемого срока службы установки, и поэтому должны учитывать будущие дополнения и максимальный ток короткого замыкания для окончательной конфигурации.

Система заземления состоит из ячеек скрытого в земле медного кабеля , с дополнительных заземляющих стержней , и должна быть рассчитана, рекомендуется использовать IEEE Std. 80-2000 .

Важные формулы для проектирования системы заземления подстанции

Поперечное сечение подземного кабеля следует рассчитывать в соответствии со значением тока короткого замыкания фазы на землю , но это обычное явление использовать для этой цели трехфазный ток короткого замыкания .

Для этого расчета необходимо использовать следующую формулу : Где:

• I ” _K1 — ток короткого замыкания между фазой и землей [ A ]
• t _с — продолжительность неисправности [ с ]
• Δθ — максимально допустимое повышение температуры [ ° C ] — для неизолированной меди Δθ = 150 ° C

Согласно указанному стандарту IEEE Стандарт максимально допустимый шаг и потенциал касания и максимально допустимый ток через тело человека ( I _hb ) и сопротивление заземляющей сети ( R _g ) рассчитываются по формулам :

Максимально допустимый потенциал шага

Максимально допустимый потенциал касания

мА ximum допустимый ток через человеческое тело

Сопротивление земной сети

Где:

• C _s — коэффициент снижения характеристик поверхностного слоя, рассчитываемый по формуле:
• t _с — продолжительность разлома [ с ]
• ρ _с — удельное сопротивление материала поверхности [ Ом. м ] – типичное значение для мокрого щебня / гравия: 2,500 Ом м
• ρ — удельное сопротивление земли под материалом поверхности [ Ом . м ]
• h _с — толщина материала поверхности [ м ]
• A — площадь, занимаемая наземной сеткой [ м ² ]
• l _T — общая скрытая длина проводника, включая заземляющие стержни [ м ]

Если не используется защитный поверхностный слой, то C _s = 1 и ρ _s = ρ

Эти расчеты обычно выполняются с использованием специального программного обеспечения .

Сеть заземления подстанции

На Рисунке 2 показан пример сети заземления.

Рисунок 2 — Заземляющая сеть

Наиболее подходящие методы для подключения заземляющей сети: :

a.) Экзотермическая сварка

Рисунок 3 — Экзотермическая сварка

Экзотермическая сварка — это процесс постоянного соединения проводников , в котором используется расплавленного металла и литейные формы , который основан на химической реакции между оксидами металла ( проводник ) и воспламеняющимся алюминиевым порошком , который выступает в качестве топлива , при этом выделяет тепловую энергию .Эта химическая реакция представляет собой пиротехнический состав , известный как термит .

Необходимо гарантировать, что количество экзотермических сварок, выполненных с каждой формой, не будет превышать указаний производителя.

b .) C разъем :

с использованием гидравлического обжимного инструмента и матриц с размером , подходящим для размера разъемов .

Рисунок 4 — Разъем C и обжимной инструмент

Рядом с блоками управления автоматических выключателей, переключателей и изоляторов должен быть установлен металлический эквипотенциальный мат , подключенный к системе заземления , аналогичный к показанному на рисунке 5.

Рисунок 5 — Металлический эквипотенциальный мат

Полезно знать:

[1] Номинальное напряжение сети U _n соответствует номинальному напряжению сети: HV — U _n ≥ 60 кВ ; MV — 1 кВ n ≤ 49,5 кВ .

Об авторе: Мануэль Болотинья

— Степень лиценциата в области электротехники — Энергетические и энергетические системы (1974 — Высший технический институт / Лиссабонский университет)
— Магистр электротехники и вычислительной техники (2017 — Faculdade de Ciências e Tecnologia / Nova University of Lisbon)
— старший консультант по подстанциям и энергетическим системам; Профессиональный инструктор

Похожие сообщения:

.

Что такое заземление и зачем мы заземляем систему и оборудование?

Что такое заземление?

Термин «заземление» обычно используется в электротехнической промышленности для обозначения «заземления оборудования» и «заземления системы». Заземление оборудования означает соединение заземления с нетоковедущими проводящими материалами, такими как кабелепровод, кабельные лотки, распределительные коробки, кожухи и корпуса двигателей.

Что такое заземление и почему мы заземляем систему и оборудование? (на фото: заземляющий электрод и проводник; кредит: nachi.орг)

Заземление системы означает соединение заземления с нейтральными точками токоведущих проводов , такими как нейтральная точка цепи, трансформатора, вращающегося оборудования или системы, либо сплошным, либо с устройством ограничения тока.

На рисунке 1 показаны два типа заземления.

Рисунок 1 — Система заземления (щелкните, чтобы развернуть схему)

Что такое заземленная система?

Это система, в которой по крайней мере один провод или точка (обычно средний провод или нейтральная точка обмоток трансформатора или генератора) намеренно заземлены либо жестко, либо через полное сопротивление (Стандарт IEEE 142-2007 1.2).

Типы системного заземления, обычно используемые в промышленных и коммерческих энергосистемах, — это твердое заземление , заземление с низким сопротивлением, заземление с высоким сопротивлением и незаземленное .

Какова цель заземления системы?

Заземление системы или преднамеренное соединение фазного или нейтрального проводника с землей используется в целях для управления напряжением относительно земли или земли в предсказуемых пределах.Он также обеспечивает прохождение тока, что позволяет обнаруживать нежелательное соединение между проводниками системы и землей [замыкание на землю].

Что такое замыкание на землю?

Замыкание на землю — это нежелательное соединение между проводниками системы и землей . Неисправности заземления часто остаются незамеченными и наносят ущерб производственным процессам растений. Выключение питания и повреждение оборудования, замыкания на землю нарушают поток продукции, что приводит к часам или даже дням потери производительности.

Необнаруженные замыкания на землю представляют потенциальную опасность для здоровья и безопасности персонала. . Замыкания на землю могут привести к угрозам безопасности, таким как неисправности оборудования, пожар и поражение электрическим током.

Замыкания на землю вызывают серьезные повреждения оборудования и ваших процессов. Во время неисправности оборудование может быть повреждено, а процессы прекращены, что серьезно повлияет на вашу прибыль.

Вопросы и ответы

ВОПРОС №1 — У меня есть максимальная токовая защита.Нужна ли мне дополнительная защита от замыкания на землю?

Защита от перегрузки по току прерывает цепь для токов, для которых она была разработана и настроена на работу. Однако некоторые замыкания на землю, особенно дуговые замыкания низкого уровня, приведут к значительным повреждениям и создадут источник возгорания, даже не достигнув уровня, необходимого для активации устройства защиты от сверхтоков.

ВОПРОС № 2 — Есть ли опасность при использовании 480-вольтовой незаземленной системы на старом производственном предприятии? Следует ли заземлить систему?

Основная опасность при работе незаземленной системы 480 В заключается в том, что при замыкании на землю единственным индикатором, который у вас будет, являются три индикатора.Напряжение на незаземленных фазах увеличится до 480 В относительно земли, напряжение на заземленном проводе составит 0 В относительно земли .

В этой системе единственный способ указать наличие замыкания на землю — это когда два индикатора имеют большую яркость, чем индикатор неисправной фазы. Чтобы определить место замыкания на землю, необходимо переключить каждый выключатель фидера, пока все три индикатора снова не загорятся с одинаковой яркостью.

Как только это будет сделано, продолжите работу по этому фидеру, пока не найдете неисправность .Это звучит очень легко сделать, но в реальном мире оказывается очень сложно.

Обычно установка не заземлена, потому что она работает постоянно, , и следует избегать изоляции из-за замыкания на землю ! К сожалению, это означает определение места замыкания на землю. Единственный способ определить место замыкания на землю — это включить и выключить выключатели фидера.

Это то, чего вы пытаетесь избежать. Таким образом, в конце концов, замыкание на землю остается в системе, потому что нет простого способа его локализовать.Это опасно, потому что любое техническое обслуживание, выполняемое в системе в заземленном состоянии, зависит от полного линейного потенциала относительно земли.

Хорошая новость в том, что решение есть! Незаземленные объекты можно легко преобразовать в объекты с заземлением с высоким сопротивлением, а обнаружение и локализация замыкания на землю могут быть выполнены без прерывания подачи электроэнергии.

ВОПРОС № 3 — Какое воздействие, если таковое имеется, на движущееся оборудование, спроектированное для установки с плавающим заземлением или незаземленной вторичной обмоткой, на установку, имеющую действительно заземленную систему? Я думаю, это не должно иметь значения, но я могу ошибаться.

В вашем случае (от незаземленной системы до глухозаземленной) нет, не имеет значения. Однако, если вы пошли другим путем (от SG к системе UNG), то да, это имело бы значение. Во время нормальной работы это, скорее всего, не имеет значения.

Однако при замыкании на землю это произойдет. В незаземленной системе напряжение поврежденной фазы падает до потенциала земли (или ~ 0 В) , а в неисправных фазах повышается до межфазного напряжения относительно земли.

Например, система 480 В будет иметь ~ 277 В фазное напряжение во время нормальной работы, поэтому она должна работать нормально. Однако при замыкании на землю на одной фазе ее напряжение возрастает до 0 В , а на двух других фазах повышается с 277 В до 480 В, фаза-земля.

Так как этого не происходит в системе с глухим заземлением, все, что рассчитано только на 300 В между фазой и землей, взорвется , например TVSS, VFD, счетчики и т. Д.

ВОПРОС № 4 Какое напряжение вы бы прочитали, если бы вы подключили провода от L1, L2 или L3 к земле 460-вольтовой трехфазной системы питания переменного тока, подключенной по схеме Y?

Если система с Y-соединением надежно заземлена , вы увидите 266В от линии к земле .Если система с Y-соединением не заземлена или заземлена с высоким сопротивлением и в системе нет замыкания на землю, вы также читаете 266V. В случае неисправности одной фазы, неисправная фаза будет показывать низкое напряжение около 0, а две другие фазы будут показывать около 460 В.

Ссылка // Заземление через сопротивление — вопросы и ответы отраслевых экспертов от iGard

,

No related posts.