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.
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.
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.
Требуется консультация по организации заземления и молниезащиты для вашего объекта? Обратитесь в
Современная бытовая техника и аппаратура требует наличия заземления. Только в этом случае производители будут поддерживать свои гарантии. Обитателям квартир приходится ждать капремонта сетей, а владельцам домов можно все сделать своими руками. Как сделать заземление в частном доме, каков порядок действий и схемы подключения — обо всем этом читайте тут.
Вообще, контуры заземления могут быть в виде треугольника, прямоугольника, овала, линии или дуги. Оптимальный вариант для частного дома — треугольник, но вполне подойдут и другие.
Заземление в частном доме — виды заземляющих контуров
Треугольник
Заземление в частном доме или на даче чаще всего делают с контуром в виде равнобедренного треугольника. Почему так? Потому что при таком строении на минимальной площади получаем максимальную площадь рассеивания токов. Затраты на устройство заземляющего контура минимальны, а параметры соответствуют номам.
Минимальное расстояние между штырями в треугольнике контура заземления — их длина, максимальное — удвоенная длина. Например, если штыри забиваете на глубину 2,5 метра, то расстояние между ними должно быть 2,5-5,0 м. В этом случае при измерении сопротивления контура заземления получите нормальные показатели.
Во время работ не всегда получается сделать треугольник строго равнобедренным — камни попадаются в нужном месте или другие труднопроходимые участки грунтов. В этом случае можно штыри сдвигать.
Линейный контур заземления
В некоторых случаях проще сделать контур заземления в виде полукруга или цепочки штырей, выстроенных в линию (если нет свободного участка подходящих размеров). В этом случае расстояние между штырями тоже равно или больше длины самих электродов.
При линейном контуре необходимо большее число вертикальных электродов — чтобы площадь рассеивания была достаточной
Недостаток такого способа — для получения нужных параметров необходимо большее количество вертикальных электродов. Так как забивать их — то еще удовольствие, при наличии мета стараются сделать треугольный контур.
Материалы для контура заземления
Чтобы заземление частного дома было эффективным, его сопротивление не должно быть больше 4 Ом. Для этого необходимо обеспечить хороший контакт заземлителей с грунтом. Проблема в том, что измерить сопротивление заземления можно только специальным прибором. Эту процедуру проводят при вводе системы в эксплуатацию. Если параметры хуже, акт не подписывают. Потому, делая заземление частного дома или дачи своими руками, старайтесь строго придерживаться технологии.
Параметры и материалы штырей
Штыри заземления обычно делают из черного металла. Чаще всего используется пруток сечением 16 мм и больше или уголок параметрами 50*50*5 мм (полочка 5 см, толщина металла — 5 мм). Обратите внимание, что арматуру использовать нельзя — ее поверхность каленая, что изменяет распределение токов, к тому же в земле она быстро ржавеет и разрушается. Нужен именно пруток, не арматура.
Еще вариант для засушливых регионов — толстостенные металлические трубы. Их нижнюю часть сплющивают в виде конуса, в нижней трети сверлят отверстия. Под их установку сверлят лунки требуемой длины, так как забить их не получится. При пересыхании грунтов и ухудшении параметров заземления, в трубы заливают соляной раствор — для восстановления рассеивающей способности грунтов.
Длинна стержней заземления — 2,5-3 метра. Этого достаточно для большинства регионов. Конкретнее есть два требования:
Конкретные параметры заземления можно высчитать, но требуются результаты геологического исследования. Если у вас таковые имеются, можно заказать расчет в специализированно организации.
Из чего делать металлосвязь и как соединять со штырями
Все штыри контура соединяются между собой металлосвязью. Ее можно сделать из:
- медного провода сечением на менее 10 мм 2 ;
- алюминиевого провода сечением не менее 16 мм 2
- стальной проводник сечением не менее 100 мм 2 (обычно полоса 25*5 мм) .
Чаще всего штыри между собой соединяются при помощи стальной полосы. Ее приваривают к уголкам или оголовкам прутка. Очень важно чтобы качество сварного шва было высоким — от этого зависит пройдет ли ваше заземление испытание или нет (будет ли оно соответствовать требованиям — сопротивление меньше 4 Ом).
При использовании алюминиевого или медного провода к штырям приваривают болт большого сечения, к нему уже крепят провода. Провод можно накрутить на болт и прижать шайбой с гайкой, можно провод оконечить разъемом подходящего размера. Главная задача та же — обеспечить хороший контакт. Потому не забудьте зачистить болт и провод до чистого металла (можно обработать шкуркой) и хорошо поджать — для хорошего контакта.
Как сделать заземление своими руками
После того как закуплены все материалы, можно приступать к собственно изготовлению контура заземления. Для начала нарезают металл на отрезки. Длина их должна быть больше расчетной примерно на 20-30 см — при забивании вершины штыре изгибаются, так что приходится их срезать.
Заточить забиваемые края вертикальных электродов — дело пойдет быстрее
Есть способ уменьшить сопротивление при забивании электродов — один конец уголка или штыря заточить под углом 30°. Этот угол оптимален при забивании в грунт. Второй момент — к верхнему краю электрода, сверху, приварить площадку из металла. Во-первых, по ней проще попасть, во-вторых, меньше деформируется металл.
Порядок работ
Независимо от формы контура, начинается все с земляных работ. Необходимо выкопать канаву. Лучше ее сделать со скошенными краями — так она меньше обсыпается. Порядок работ такой:
Собственно, на этом все. Заземление в частном доме своими руками сделали. Осталось его подключить. Для этого надо разобраться со схемами организации заземления.
Ввод контура заземления в дом
Контур заземления необходимо каким-то образом завести на шину заземления. Сделать это можно при помощи стальной полосы 24*4 мм, медной проволоки сечением 10 мм2, алюминиевым проводом сечением 16 мм2.
В случае использования проводов, их лучше искать в изоляции. Тогда к контуру приваривается болт, конец проводника надевается гильза с контактной площадкой (круглой). На болт накручивается гайка, на нее — шайба, затем провод, сверху — еще одна шайба и все это затягивается гайкой (картинка справа).
Как завести «землю» в дом
При использовании стальной полосы есть два выхода — завести в дом шину или провод. Стальную шину размером 24*4 мм тянуть очень не хочется — вид неэстетичный. Если есть — можно при помощи того же болтового соединения провести медную шину. Она нужна гораздо меньшего размера, смотрится лучше (фото слева).
Также можно сделать переход с металлической шины на медный провод (сечение 10 мм2). В этом случае к шине приваривают два болтана расстоянии в несколько сантиметров друг от друга (5-10 см). Медный провод закручивают вокруг обоих болтов, прижимая их с помощью шайбы и гайки к металлу (затягивать как можно лучше). Это способ — самый экономный и удобный. Требует не так много денег, как при использовании только медного/алюминиевого провода, провести его через стену проще, чем шину (даже медную).
Схемы заземления: какую лучше сделать
В настоящий момент в частном секторе используют только две схемы подключения заземления — TN-C-S и TT. В большинстве своем к дому подходит двухжильный (220 В) или четырехжильный (380 В) кабель (система TN-С). При такой проводке кроме фазного (фазных) провода приходит защитный проводник PEN, в котором объединены ноль и земля. На данный момент этот способ не обеспечивает должной защиты от поражения электротоком, потому рекомендуется заменить старую двухпроводную проводку на трехпроводную (220 В) или пятипроводную (380 В).
Для того чтобы получить нормальную трех- или пяти- жильную проводку необходимо провести разделение этого проводника на землю PE и нейтраль N (при этом необходим индивидуальный контур заземления). Делают это во вводном шкафу на фасаде дома или в учетно-распределительном шкафу внутри дома, но обязательно до счетчика. В зависимости от способа разделения получают либо систему TN-C-S, либо TT.
Устройство в частном доме системы заземления TN-C-S
При использовании этой схемы очень важно сделать хороший индивидуальный контур заземления. Обратите внимание, что при системе TN-C-S для защиты от поражения электрическим током необходима установка УЗО и дифавтоматов. Без них ни о какой защите речь не идет.
Также для обеспечения защиты требуется к земляной шине отдельными проводами (неразрывными) подключить все системы, которые сделаны из токопроводящих материалов — отопление, водоснабжение, арматурный каркас фундамента, канализация, газопровод (если они выполнены из металлических труб). Потому шину заземления необходимо брать «с запасом».
Для разделения PEN проводника и создания заземления в частном доме TN-C-S нужны три шины: на металлическом основании — это будет шина PE (земляная), и на диэлектрическом основании — это будет шина N (нейтрали), и маленькая шина-расщепитель на четыре «посадочных» места.
Металлическую «земляную» шину надо прикрепить к металлическому корпусу шкафа так, чтобы был хороший электрический контакт. Для этого в местах крепления, под болты, с корпуса счищают краску до чистого металла. Нулевую шину — на диэлектрическом основании — лучше крепить на дин-рейку. Такой способ установки выполняет основное требование — после разделения шины PE и N нигде не должны пересекаться (не должны иметь контакта).
Заземление в частном доме — переход с системы TN-С на TN-С-S
- Пришедший с линии проводник PEN заводится на шину-расщепитель.
- На эту же шину подключаем провод от контура заземления.
- С одного гнезда медным проводом сечением 10 мм 2 ставим перемычку на земляную шину;
- С последнего свободного гнезда ставим перемычку на нулевую шину или шину нейтрали (тоже медный провод 10 мм 2).
Теперь все — заземление в частном доме сделано по схеме TN-C-S. Далее для подключения потребителей фазу берем от вводного кабеля, ноль — с шины N, землю — с шины PE. Обязательно следим, чтобы земля и ноль нигде не пересекались.
Заземление по системе TT
Преобразование схемы TN-C в TT происходит вообще просто. От столба приходят два провода. Фазный и дальше используется как фаза, а защитный PEN-проводник крепится к «нулевой» шине и дальше считается нулем. На шину заземления напрямую подается проводник от сделанного контура.
Заземление в частном доме своими руками — схема TT
Недостаток этой системы в том, что она обеспечивает защиту только той техники, у которой предусмотрено использование «земляного» провода. Если есть еще бытовая техника, сделанная по двухпроводной схеме, она может оказаться под напряжением. Даже если корпуса их заземлить отдельными проводниками, в случае проблем напряжение может остаться на «нуле» (фазу разорвет автомат). Поэтому из этих двух схем предпочтение отдают TN-C-S как более надежной.
В этой статье мы будем с Вами разбираться, как подключить заземление . Эта тема довольно-таки обширная и имеет множество нюансов, и здесь так просто не скажешь — делай так или подключай сюда. Поэтому, чтобы Вы понимали меня, а мне было легче Вам объяснить, будет и теория и практика.
Заземление в нашей современной жизни является неотъемлемой частью. Конечно, можно обойтись и без заземления, ведь, сколько мы жили без него. Но, с появлением современной бытовой техники, заземление является просто обязательным условием для защиты человека от поражения электрическим током.
Общие понятия.
Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Заземление предназначено для отвода токов утечки , возникающих на корпусе электрооборудования при аварийном режиме работы этого оборудования, и обеспечение условий к немедленному отключению напряжения с поврежденного участка сети путем срабатывания устройств защитного и автоматического отключения.
Например: произошел пробой изоляции между фазой и корпусом электрооборудования — на корпусе появился некоторый потенциал фазы. Если оборудование заземлено, то это напряжение потечет по защитному заземлению, обладающему низким сопротивлением, и даже, если не сработает устройство защитного отключения, то при прикосновении человека к корпусу, ток, который остался на корпусе, будет не опасен для человека. Если же оборудование не заземлено — весь ток потечет через человека.
Заземление состоит из заземлителя и заземляющего проводника , соединяющего заземляющее устройство с заземляемой частью .
Заземлителем является металлический стержень, чаще всего стальной, или другой металлический предмет, имеющий контакт с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.
Заземляющий проводник – это провод, соединяющий заземляемую часть (корпус оборудования) с заземлителем.
Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Немного теории.
Все Вы видели во дворах небольшие кирпичные сооружения, в которые заходят и выходят силовые кабеля — это трансформаторные подстанции (электроустановки). Трансформаторные подстанции служат для приема, преобразования и распределения электрической энергии. Любая подстанция имеет силовой трансформатор, служащий для преобразования напряжения, распределительные устройства и устройства автоматического управления и защиты.
Принимая высоковольтное напряжение сети 6 – 10 kV (киловольт) подстанция преобразует его и передает потребителю — то есть нам. Прием и преобразование напряжения обеспечивает силовой трансформатор, с выхода которого к потребителю уходит трехфазное переменное напряжение 0,4 kV или 400 Вольт .
Для питания домашнего однофазного оборудования (телевизор, холодильник, утюг, компьютер и т.д.) используется одна из трех фаз L1 ; L2 ; L3 и нулевой рабочий проводник «N ».
Это стандартная схема обеспечения потребителей электрической энергией, на базе которой были разработаны дополнительные схемы, различающиеся по способу подключения защитного заземления, подключения и защиты электрооборудования, а также принятых мер для защиты людей от поражения электрическим током .
Трансформаторная подстанция имеет свой контур заземления , к которому подключены все металлические корпуса оборудования подстанции. Контур заземления представляет собой вбитые в землю металлические стержни, связанные между собой металлической шиной при помощи сварки. Эту шину называют шиной заземления .
Шина заземления заводится в здание подстанции и прокладывается по периметру здания. К ней привариваются болты, к которым уже через заземляющие проводники подключается все оборудование подстанции.
Согласно ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) заземляющий проводник (нулевой защитный ) на электрических схемах имеет буквенное обозначение «РЕ » и цветовую маркировку с чередующимися поперечными или продольными полосами желтого и зеленого цветов.
Системы заземления.
Системы заземления различаются по способу заземления нулевого рабочего «N» проводника на вторичной обмотке силового трансформатора и потребителей электрической энергии (двигатель, телевизор, холодильник, компьютер и т.д.), питающихся от этого трансформатора.
Рассмотрим на примере трансформаторной подстанции.
Вторичная обмотка силового трансформатора подстанции имеет три катушки соединенные «звездой
», где начала катушек соединяются в общую точку, называемую нейтралью
«N
», которая непосредственно соединена с заземляющим устройством
.
Свободные концы катушек подключаются к проводам трехфазной сети, уходящей к потребителям трехфазной или однофазной электрической энергии. Такое соединение нейтрали называется глухозаземленной и используется в системах заземления типа TN .
Здесь нейтраль «N », или еще ее называют рабочий ноль , выполняет две функции:
1. Совместно с одной из трех фаз образует напряжения 220 Вольт.
2. Выполняет защитную функцию, так как имеет прямой контакт с землей.
На данный момент существует 3 типа систем заземления:
1. TN
– система, в которой нейтраль трансформатора заземлена, а открытые проводящие части присоединены к нейтрали;
2. TT
— система, в которой нейтраль трансформатора заземлена, а открытые проводящие части заземлены при помощи заземляемого устройства, электрически независимого от заземленной нейтрали трансформатора;
3. IT
— система, в которой нейтраль трансформатора изолирована от земли или заземлена через устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены.
Все три системы заземления разработаны для защиты людей и электрооборудования от действия электрического тока. Данные системы заземления считаются равноценными для защиты людей, но они не равноценны по способу обеспечения надежности (безотказности, ремонтопригодности) электроснабжения потребителей электрической энергией.
Обозначаются системы заземления двумя буквами.
Первая буква определяет связь нейтрали трансформатора с землей:
T
– нейтраль заземлена;
I
– нейтраль изолирована от земли.
Вторая буква определяет связь открытых проводящий частей с землей:
T
– открытые проводящие части непосредственно заземлены;
N
– открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали трансформатора.
Теперь рассмотрим все системы по порядку.
1. Система заземления TN.
Система «TN » — это система, в которой нейтраль трансформатора заземлена , а открытые проводящие части присоединены к нейтрали посредством нулевых защитных проводников .
Открытая проводящая часть – доступная прикосновению проводящая часть электроустановки (например: корпус бытовых электроприборов), которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением , но может оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.
Как правило, повреждение изоляции может быть вызвано многими факторами: это и старение оборудования, механические повреждения, длительная эксплуатация при максимальных нагрузках, скопление пыли между корпусом оборудования и токоведущими частями, образование влаги на пыльной поверхности, находящейся рядом с токоведущими частями, климатическое воздействие, заводской брак и т.д.
Так вот, в свою очередь система TN разделяется еще на три подсистемы:
1. TN-C
— система, в которой нулевой защитный «РЕ» и нулевой рабочий «N» проводники совмещены в одном проводнике «PEN» на всем протяжении системы;
2. TN-S
— система, в которой нулевой защитный «РЕ» и нулевой рабочий «N» проводники разделены на всем протяжении системы;
3. TN-C-S
— система, в которой функции нулевого защитного «РЕ» и нулевого рабочего «N» проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от силового трансформатора.
Система TN-С.
Система TN-C — это одна из первых систем заземления, которая еще встречается в старом жилищном фонде построенном до середины 90-х годов, но, не смотря на это, она еще существует и действует. Эта система прокладывается четырехпроводным кабелем, в котором идут 3 фазных провода и 1 нулевой .
Здесь нулевой защитный «РЕ » и нулевой рабочий «N » проводники совмещены в одном проводнике на всем протяжении системы. То есть, для питания электрооборудования и его заземления используется один «PEN » проводник, и это на сегодняшний день является главным недостатком системы TN-C .
В то время практически не было электрооборудования требующего трехпроводное подключение и поэтому к защитному заземлению не придавалось особых требований, и такая система считалась надежной. Но с появлением в нашем быту современного трехпроводного оборудования, где предусмотрен заземляющий проводник «РЕ», система TN-C перестала обеспечивать нужный уровень электробезопасности.
На сегодняшний день, практически вся современная техника питается через импульсные блоки питания, которые не имеют гальванической развязки с сетью 220 Вольт.
Это связано с тем, что в импульсных блоках питания есть помехоподавляющие фильтры , которые предназначены для подавления высокочастотных помех питающей сети 220 Вольт, и которые через развязывающие конденсаторы соединены с корпусом оборудования.
Высокочастотные помехи, возникающие в питающей сети, через развязывающие конденсаторы, провод защитного заземления «PE», трехполюсную вилку и розетку стекают на «землю». Вот поэтому возникает опасность появления фазного напряжения на корпусе оборудования при пробое изоляции между фазой и корпусом или пропадании рабочего нуля «N» при питании современной техники используя систему заземления TN-C не имеющей отдельного проводника защитного заземления «РЕ».
Например: если оторвется или отгорит между этажным и квартирным щитом Ваш рабочий ноль «N», то возникает опасность появления фазового напряжения на корпусе, работающего в данный момент бытового оборудования. И если оно не будет заземлено, то при прикосновении к металлическому неокрашенному корпусу голой рукой, через Вас потечет ток, и Вы получите заряд.
Хотя, благодаря импульсным блокам питания современная техника стала меньше, дешевле и легче, но и, естественно, требования в отношении уровня электробезопасности стали уже выше.
Но, как говорится, спасение утопающих дело рук самих утопающих, и поэтому некоторые умельцы, чтобы обезопасить себя, тянут заземление самостоятельно. Одни садятся на батареи центрального отопления, другие подключаются к корпусу этажного щита, ставят перемычку в розетке, устанавливают УЗО, а некоторые даже делают свой контур заземления.
Например: Вы подключились третьим проводником к корпусу этажного щита и думаете что заземлились. Это большое заблуждение. Вы сделали зануление — и не более того.
Защитное зануление – это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановки (например, корпус оборудования) с глухозаземленной нейтралью генератора или силового трансформатора, выполняемое в целях электробезопасности.
Глухозаземленная нейтраль – это нейтраль трансформатора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству.
Так вот, зануление на корпус этажного щита опасно тем, что в случае обрыва Вашего рабочего нуля «N» питание бытовых приборов, включенных в данный момент в розетку, будет проходить уже через защитный проводник «РЕ».
А это уже неправильная схема питания для бытовых приборов, которая приведет к короткому замыканию и поломке всей техники. Автомат защиты сработает, но только от тока короткого замыкания, который создаст Ваша уже сгоревшая техника. А если в этот момент Вы возьметесь за металлический неокрашенный корпус, то вдобавок, на мгновение, получите заряд бодрости.
Хотя в ПУЭ №7 зануление допускается и считается дополнительной мерой защиты. Но опять же возникает вопрос: в каком месте делать зануление . Здесь решать Вам.
Другой пример.
Вы подключились к батарее центрального отопления
, пытаясь таким-образом обмануть счетчик или заземлиться. На Вашем стояке сосед снизу делает ремонт и заменил старые ржавые трубы на пластиковые. Как итог — Вы оказались отрезанными от Вашей мнимой земли. Теперь Вы и соседи сверху будут находиться в постоянной опасности.
Или еще пример.
Вы учли все нюансы и решили заземлиться другим способом. В подвале дома или возле дома вырыли яму, вбили штыри, сделали по всем правилам контур заземления
, и заземляющий проводник «РЕ» провели к себе в квартиру. Все, дело сделано, и теперь можно спать спокойно. А вот и нет.
Вдруг Ваш сосед задумал подшутить над Вами из вредности или просто из зависти, что у Вас есть заземление, а у него его нет. Возьмет и отрежет заземляющий проводник. Или ответственный по дому увидит неположенный по проекту провод и уберет его, а Вы живете и знать не знаете, что остались без заземления. К тому же еще заземление должно периодически проверятся специальными приборами. Вы это будете делать? У Вас есть такие приборы?
Как вариант защиты Вы установили в двухпроводную линию УЗО . В принципе, это не такой уж плохой вариант, но тоже имеет свои нюансы .
УЗО срабатывает на токи утечки 10 mA, 30 mA и 300 mA, но для этого ему нужен защитный проводник «РЕ», относительно которого УЗО видит эти токи. В системе TN-C защитного проводника «РЕ» нет , зато он есть в системе TN-S , для которой и было разработано УЗО. На двухпроводной линии УЗО тоже сработает, но через ток утечки, который Вы создадите своим телом .
Возьмем, к примеру, все тот же пробой изоляции на корпус, и при этом, одновременное прикосновение к оголенной батарее центрального отопления.
В системе TN-S ток утечки, возникший на корпусе, сразу пойдет по защитному проводнику «РЕ », и если его порог превысит уставку УЗО, то оно сработает и отключит питание. И даже, когда для УЗО порог будет маленький и оно не сработает — Вы ничего не почувствуете, или Вас будет просто немного пощипывать.
В системе TN-C другой случай. При одновременном касании к корпусу и оголенной батарее центрального отопления через Вас на батарею потечет ток. Если будет стоять обыкновенный автомат, то Вы, в зависимости от силы тока , так и останетесь висеть между двух огней, так как проходящий через Вас ток не будет являться током короткого замыкания . Если же будет стоять УЗО , то по достижению порога уставки оно сработает и отключит питание.
И вот здесь наступает момент истины: УЗО, в системе TN-C, от поражения электрическим током Вас не спасет . Свой заряд бодрости Вы получите. Вопрос только во времени нахождения под действием электрического тока .
В ПУЭ №7 по поводу установки УЗО в систему TN-C сказано:
1.7.80. Не допускается применять УЗО, реагирующие на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система TN-C). В случае необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы TN-C, защитный РЕ-проводник электроприемника должен быть подключен к PEN-проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата.
Опять возникает вопрос: откуда тянуть защитный проводник. Так что, здесь опять решать Вам.
Поэтому, если Вы живете в домах старой постройки и у Вас двухпроводная сеть, то обезопасив свою квартиру заземлением, как Вам кажется, проблема не решиться, а только ухудшится для Вас или соседей. Проблему двухпроводной сети надо решать коллективно – всем домом:
1. Переделка или изменение системы питания дома с четырехпроводной на пятипроводную линию.
2. Замена старых этажных щитов на новые, рассчитанные для пятипроводной линии.
Но не подумайте, что все так страшно. В этой части статьи я рассказал о возможных ситуациях, которые могут возникнуть с нами при неправильном подключении и использовании защитного заземления. Во статьи мы продолжим разбираться с оставшимися системами заземления.
Удачи!
Уют и комфорт в частном доме или квартире трудно представить без налаженной системы электроснабжения. Потребление электроэнергии постоянно увеличивается, поэтому защита людей и домашних животных от поражения электрическим током осложняется. Устранить риски, минимизировать последствия травм можно с помощью заземляющей системы, соединяющей точки электрической сети или энергетического потребителя с заземляющей конструкцией.
Конструкция и назначение заземляющих устройств
Подобные конструкции подразделяются на рабочие и защитные устройства.
- Рабочее используется для организации безопасности функционирования агрегатов промышленного назначения. Также распространено в частных хозяйствах.
- обязательна для электросетей в жилом секторе.
Установка заземляющего устройства (ЗУ) требуется в соответствии с Правилами устройства электроустановок и Правилами эксплуатации электроустановок потребителей.
Прикосновение людей к токоведущим частям, открытым в результате неправильной эксплуатации электрооборудования, дефектов конструкции, прихода в негодность изоляции и других причин, встречается часто. Некачественная конструкция ЗУ и ее монтаж может повлечь тяжелые последствия для людей: электрический шок, ожоги, нарушение работы сердца и иных органов человека поражение током часто приводит к ампутации конечностей, инвалидности и даже летальным исходам.
Система заземления состоит из наружной и внутренней частей, которые стыкуются в электрическом щитке. Наружное заземляющее устройство состоит из комплекса металлических электродов и проводников, отводящих аварийный ток от электрооборудования в землю в безопасных для людей местах. Электроды называются заземлителями. Электрические жилы – это , представляют собой штыри длиной 1,5 м, диаметром 1 мм.
Изготавливаются промышленностью из меди или стали, покрытой медью. Их основное достоинство - повышенная проводимость тока. Вбиваются в землю молотами или кувалдами на глубину 50 см, контакт с землей должен быть максимально прочным, иначе ухудшится способность конструкции отводить ток.
Простая конструкция изготавливается из одного электрода. Применяется в молниеотводах или для защиты удаленных объектов и оборудования. В индивидуальных хозяйствах предпочтение отдается многоэлектродным устройствам. Размещаются в один ряд и называются линейными профилями ЗУ. Стандартная длина цепи — 6 метров. Между собой соединяются латунными муфтами, крепление резьбовое, сварка не рекомендуется. Заземляющие проводники устанавливаются через клеммы. Скручивания, пайки жил исключаются.
По-прежнему распространено такое устройство, как контур заземления (замкнутый вариант). Сооружается на расстоянии не ближе 1 метра и не далее 10 метров от дома. Размещается в траншее в виде равностороннего треугольника. Длина стороны 3 м, глубина – 50 см, ширина – 40 см. По углам вбиваются заземлители. Эта же операция проделывается с другими вертикальными электродами (не свыше пяти единиц). Заземлители в нижней опорной части свариваются с горизонтальными изделиями.
Изготавливаются из меди, покрытого медью или цинком стального уголка (полка 5 мм, полоса 40 мм), Часто применяется стандартный уголок из нержавеющей стали любого профиля. Изделия не окрашиваются, так как в этом случае ухудшатся электротехнические свойства из-за ослабления контакта с землей.
Конструкция контура несложная, ее можно сделать собственными руками. Но работа упрощается при использовании готовых заземляющих устройств, представленных на рынке, в комплекте с которыми есть . Финансовые потери окупятся за счет применения качественных материалов, стойких к коррозии и с большим сроком эксплуатации.
Подключение наружной части ЗУ к щитку
Для определения точного к щитку требуется знание способа применения нейтрали. Она бывает изолированной и заземленной. Изолированная жила используется в сетях с повышенными значениями напряжения 3-35 кВ. При электроснабжении 380 В и 220 В эффективно работают оба варианта. Однако новые правила ПУЭ требуют заземлять нейтраль. Контуры должны возводиться под напряжение до 1000 В.
Популярны системы заземления TN-C, TN-S, TN-C-S. Двухфазная TN-C устарела, но по-прежнему применяется в строениях, имеющих длительный срок эксплуатации. Их замена связана с трудностями технического и финансового характера. В этой схеме в качестве защитного заземляющего провода используется нулевая жила. С практической точки зрения, для жильцов квартир и домов кабельная и проводниковая продукция с 4 жилами выгодна: ее стоимость ниже, монтажные работы проще.
Интерес представляет вопрос, как подключить заземление в многоэтажном доме. Проводники подключаются к общей шине ЗУ. Затем шина выводится на корпус электрического щитка на этаже. Аналогичен процесс перевода TN-C на TN-C-S в домашнем щитке. Суть заключается в подключении нулевых защитных проводников на единую шину ЗУ с последующим креплением перемычкой с нулевой шиной.
Главный недостаток связан с опасностью повреждения нулевого провода. Тогда заземляющая конструкция придет в негодность. Регламентирующими документами введен запрет на использование TN-C в новостройках. Но для полной замены системы потребуются десятилетия.
Принцип работы TN-S основан на том, что нулевые рабочая и защитная линии подводятся к потребителю отдельными жилами от трансформаторной подстанции. В РФ и странах СНГ распространен промежуточный вариант TN-C-S, при котором разделение проводников производится непосредственно при вводе в дом. В обоих вариантах функции безопасности выполняет устройство защитного отключения (УЗО).
Однако для полноценного предупреждения и локализации последствий электрических ударов комплект защитных средств должен включать также автоматические выключатели в щитках, шину заземления РЕ для подсоединения нулевых проводников и контура заземления.
Последний обеспечивает условия для бесперебойной работы электрической техники. Кроме того, он снижает уровень излучения электрических агрегатов, кабелей и проводов, локализует шумовые явления в электросети.
В следующем порядке (система TN-C-S). Два питающих провода, состоящих из фазного и совмещенного рабочего нулевого и защитного (REN), разделяются на три отдельные жилы. Для подключения фазной и рабочей жил используют изолированную от щита шину заземления. Каждая шина (N и Re) должна иметь собственную маркировку и цвет: ноль – синего, земля – желтого цвета. Жила N закрепляется на электрическом щитке с использованием изоляторов. RE устанавливается на корпус. Между собой соединяются перемычкой из токопроводящего материала.
В дальнейшем эти должны быть изолированы друг от друга во избежание короткого замыкания.
Многие пользователи отдают предпочтение варианту, когда кабели REN сохраняют свою целостность и подключаются к шине N, играя роль нулевых защитных проводников. Достоинство этой схемы заключается в том, что на свободную шину RE замыкаются бытовых потребителей электрической энергии. При перегорании линии REN, все токоприемники будут продолжать сохранять заземляющие контакты.
Ошибки при установке ЗУ
К типовым недостаткам, часто встречающимся на практике, относятся:
- Использование в качестве контура металлических заборов или мачт. Не учитывается сопротивление току и создается опасность тяжелого поражения током людей в случае аварии в системе.
- Подключение контура непосредственно к корпусу электроприборов, минуя заземляющие шины в щите.
- Установка отдельных выключателей в нулевом проводнике. При выходе устройства из строя электроприборы могут оказаться под напряжением. Иногда контакт нулевого провода не прочен. Последствия те же.
- Использование для заземлителей изделий меньшего сечения или толщины. Подобные электроды под воздействием коррозии быстро выходят из строя.
- Использование как заземлителя рабочего «ноля». Повышается вероятность того, что система окажется под напряжением.
- Расположение горизонтальных заземлителей на поверхности земли. При аварии зона поражения увеличится.
- Подключение заземления к трубе отопления. Нельзя сказать, какое направление возьмут блуждающие токи, поскольку неизвестна ситуация в соседней квартире. Возрастает вероятность поражения током посторонних людей.
По завершении монтажных работ проводится проверка системы. Внимание обращается на величину сопротивления рассеиванию тока. Для проведения этой работы желательно привлечение специалиста с соответствующей аппаратурой.
Мой горький опыт электрика позволяет мне утверждать: Если у Вас "заземление" сделано как надо - то есть в щитке есть место присоединения "заземляющих" проводников, и все вилки и розетки имеют "заземляющие" контакты - я вам завидую, и вам не о чем беспокоиться.
Правила подключения заземления
В чем же состоит проблема, почему нельзя подключать провод заземления на трубы отопления или водоснабжения?
Реально в городских условиях блуждающие токи и пр. мешающие факторы столь велики, что на батарее отопления может оказаться что угодно. Однако основная проблема, в том, что ток срабатывания автоматов защиты достаточно велик. Соответственно один из вариантов возможной аварии - пробой накоротко фазы на корпус с током утечки как раз где-то на границе срабатывания автомата, то есть, в лучшем случае 16 ампер. Итого, делим 220в на 16А - получаем 15 ом. Всего каких-то тридцать метров труб, и получите 15 ом. И потек ток куда-то, в сторону не пиленого леса. Но это уже не важно. Важно то, что в соседней квартире (до которой 3 метра, а не 30, напряжение на кране почти те же 220.), а вот на, скажем, канализационной трубе - реальный ноль, или около того.
А теперь вопрос - что будет с соседом, если он, сидя в ванной (соединившись с канализацией посредством открывания пробки) коснется крана? Угадали?
Приз - тюрьма. По статье о нарушении правил электробезопасности повлекшем жертвы.
Не надо забывать, что нельзя делать имитацию схемы "заземления" , соединяя в евророзетке "нулевой рабочий" и "нулевой защитный" проводники, как иногда практикуют некоторые "умельцы". Такая замена крайне опасна. Не редки случаи отгорания "рабочего нуля" в щите. После этого на корпусе Вашего холодильника, компьютера и т.д. очень прочно размещается 220В.
Последствия будут примерно такими же, как и с соседом, с той разницей, что за это ни кто ответственности нести не будет, кроме того, кто сделал такое соединение. А как показывает практика, это делают сами же хозяева, т.к. считают себя достаточными специалистами, чтобы не вызывать электриков.
"Заземление" и "зануление"
Одним из вариантов "заземления" является . Но только не как в случае описанном выше. Дело в том, что на корпусе распределительного щита, на Вашем этаже имеется нулевой потенциал, а если точнее, нулевой провод, проходящий через этот самый щиток, просто-напросто имеет контакт с корпусом щита посредством болтового соединения. Нулевые проводники с расположенных на этом этаже квартир, тоже присоединяются к корпусу щита. Давайте рассмотрим этот момент поподробнее. Что мы видим, каждый из этих концов заведен под свой болт (на практике правда часто встречается по парное соединение этих концов). Вот как раз туда и надо подсоединять наш новоиспеченный проводник, который в последствии будет называться "заземлением".
В этой ситуации тоже есть свои нюансы. Что мешает "нулю" отгореть на входе в дом. Собственно говоря, ни чего. Остается лишь надеяться, что домов в городе меньше чем квартир, а значит и процент возникновения такой проблемы значительно меньше. Но это опять же русский "авось", который проблему не решает.
Единственно правильное решение, в этой ситуации. Взять металлический уголок 40х40 или 50х50, длинной метра 3, забить его в землю, чтобы за него не запинались, а именно, копаем яму на два штыка лопаты в глубину и максимально забиваем туда наш уголок, а от него провести провод ПВ-3 (гибкий, многожильный), сечением не менее 6 мм. кв. до, Вашего распределительного щита.
В идеале должен состоять из 3х - 4х уголков, которые свариваются металлической полосой той же ширины. Расстояние между уголками должно составлять 2 м.
Только не надо сверлить в земле дыру метровым буром и опускать туда штырь. Это не правильно. Да и КПД такого заземления близко к нулю.
Но, как и в любом способе здесь есть свои минусы. Вам, конечно, повезло, если Вы живете в частном доме, или хотя бы, на первом этаже. А как быть тем, кто живет этаже на 7-8? Запастись 30-ти метровым проводом?
Так как же найти выход из создавшейся ситуации? Боюсь, что ответ на этот вопрос Вам не дадут даже самые опытные электромонтажники.
Что требуется для разводки по дому
Для разводки по дому Вам понадобится медный провод заземления, соответствующей длины, и сечением не менее 1,5 мм. кв. и, конечно, розетка с "заземляющим" контактом. Короб, плинтус, скоба - дело эстетики. Идеальный вариант, это когда Вы делаете ремонт. В этом случае я рекомендую выбрать кабель с тремя жилами в двойной изоляции, лучше ВВГ. Один конец провода заводится под свободный болт шины распределительного щита, соединенной с корпусом щита, а второй - на "заземляющий" контакт розетки. При наличии в щите УЗО заземляющий проводник не должен нигде на линии иметь контакта с N проводником (в противном случае будет срабатывать УЗО).
Не надо так же забывать, что "земля" не имеет права разрываться, посредством каких либо выключателей.