Для чего заземление

Заземляющие устройства: заземление, виды и технические параметры

Заземляющее устройство (ЗУ) — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников которые соединяют землю с электрическими приборами, машинами и электроустановками.

Главная задача ЗУ – создание надежного соединения для отвода напряжения с элементов, которые могут попасть под высокое напряжение.

Причиной тому чаще всего служат:

• молния;
• вынос потенциалов;
• вторичная индукция из-за влияния близко находящихся токоведущих частей.

Роль земли может выполнять грунт или вода в крупных водоемах и реках, каменноугольные выработки, и иные природные или рукотворные объекты с похожими свойствами.

Разделяют три вида заземления:

• рабочее зазмеление необходимо для нормального функционирования прибора или установки, которое пропускает через себя рабочий ток, составляющий часть тока в фазе трехфазной системы или в одном из полюсов постоянного тока;
• зануление заземление — нейтраль трехфазного генератора или трансформатора заземлена и от нее проложен нулевой провод, выполняющий одновременно функции рабочего и защитного зануления;
• заземление безопасности — главной задачей является уменьшение шагового напряжения и обеспечение электробезопасности. Это осуществляется путем снижения сопротивления каждого отдельного заземлителя и равномерным распределением потенциала по всей площади;

В трехфазных сетях с напряжением менее 1000 Вольт при наличии изоляции нейтрали в обязательном порядке требуется защитное заземление, и независимо от режима изоляции в сетях от 1000 Вольт.

Требования к заземлению

Требования к защитному заземляющему контуру заключаются в следующем:

1. Заземлены должны быть все электроустановки, в том числе металлические дверцы электрошкафов и щитов.
2. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом в электроустановках с заземляющей нейтралью.
3. Необходимо использовать системы уравнивания потенциалов.

Мы разобрались что такое заземление, теперь поговорим о том для чего оно нужно.

Защита от поражения электрическим током

Прежде чем дать ответь на этот вопрос стоит разобраться, что же такое заземление. Заземление — это кусок провода (электрического), где один конец подсоединен к электрооборудованию, а второй запускается под землю.

Монтаж заземляющего устройства дает возможность избежать поражения током. Для чего необходим контур заземления? Он необходим для бытового электрического оборудования, который выполняется из металла, например, холодильник, стиральная машина, плита.

Как работает заземление

Для начала разберемся, почему на корпусе стиральной машинки или другого электрооборудования появилось опасное напряжение. Всё достаточно просто – изоляция проводников по какой-то причине испортилась или повредилась и поврежденный участок касается металлического корпуса какой-то из деталей оборудования.

Если заземление или зануление электрооборудования отсутствует, то при касании человеком поврежденного прибора может возникнуть напряжение прикосновения (разность потенциалов на поверхности между точками касания). При нахождении рядом с поврежденным оборудованием может возникнуть шаговое напряжение (разность потенциалов между ступнями, соприкасающимися с землей). Напряжение прикосновения и шаговое напряжение могут иметь опасное для человека значение. Чтобы уменьшить их значение до безопасной величины, применяется защитное заземление.

Для человека опасны даже такие маленькие значения как 50 мА – такой ток может привести к фибрилляции желудочков сердца и смерти.

Так вот принцип работы заземления заключается в следующем: к заземлителю подключаются корпуса всех электроприборов, дополнительно устанавливается УЗО. В случае возникновения опасного напряжения на корпусе заземление всегда притягивает опасный потенциал к безопасному потенциалу земли и напряжение «стекает» на заземление.

Зачем нужно заземление

Если описывать ток, то это субстанция без запаха, вкуса и цвета. Прикасаясь к предмету под напряжением, человек может не знать об опасности. Искрить начинает лишь в случае короткого замыкания. Оно происходит при соединении точек электрической цепи с разными электронными потенциалами.

«Молчаливое» заземление призвано уберегать от столь же незаметного напряжения. Потенциал земли уравнивается с потенциалом корпуса электрического прибора. Однако, полностью отвести ток в землю удается лишь при низком сопротивлении на участке цепи.

Альтернативой заземлению служит зануление. Его провод подводится к трансформаторной нейтрали подстанции. При попадании фазы на прибор, происходит замыкание. Оно служит толчком к срабатыванию в сети предохранителей.

Прибор автоматически отключается. То есть, зануление дает людям сигнал о неисправностях, но напряжение остается на корпусах приборов. Нужно починить сеть, лишь потом возвращаться к эксплуатации оборудования. Актуально для промышленных объектов. Дома заземление лучше.

Зануление еще именуют рабочим заземлением. Руководствуются не столько вопросами безопасного труда, сколько подстраховкой на случай аварии. Нужно обеспечить возможность работы оборудования в экстремальных условиях.

Обычное же заземление именуют защитным. Его главная роль – спасти жизни и здоровье людей. Для удара током, кстати, мало прикоснуться к аппарату под напряжением. Нужна электрическая цепь.

В ней 3 участника – прибор, тело и земля. Если человек, к примеру, зависнет в воздухе, цепь не сложится и удар током минует. Но, как сетовала героиня повести Островского «Гроза»: — «Почему люди не летают?»

В первой главе указывалось, что еще лучше земли ток вбирает вода. Смертельными, обычно, становятся электрические дуги, формирующиеся через тело человека в мокрую почву, лужу.

Достаточно вспомнить сцены из фильмов с опусканием в воду руки с включенным феном. В общем, заземление приборов особенно важно во влажных помещениях, площадях с риском затопления.

Способность разных грунтов столь же по-разному «воспринимать» ток – это сопротивление заземления. Земля противодействует растеканию по ней электронов. Есть рамки этого противодействия. Для частных коттеджей и дач рекомендовано сопротивление в 30 Ом. На газопроводах и молниеотводах достаточно 10-ти Ом, а на телекоммуникациях – 2-4-ех.

Третьим типом заземления признан тот самый громоотвод, созданный Бенджамином Франклином. Отсутствие защиты на бытовых и промышленных приборах редко приводит к пожарам.

Температура в месте напряжения невысока. Дабы началось возгорание, нужна искра и легковоспламеняющиеся газы в воздухе. Совпадают факторы редко. При ударе же молнии точка взаимодействия с ней раскаляется до 30000 градусов. 1/5 пожаров на личных усадьбах – итог попадания небесного разряда.

Такова статистика. Поэтому, заземление в частном доме необходимо и на приборах, и на крыше в виде металлического шпиля. Как установить его, и сделать защиту на электроаппаратуре, поведаем далее.

Защита от молний

Система защиты от данных природных явлений состоит из трех частей:

• Приемник для молнии. Его задача принять удар на себя и передать ток дальше по цепи. Внешне данный элемент представляет собой круглый металлический стержень. Его диаметр не превышает 10 мм, а длина редко меньше 250 мм (она рассчитывается, исходя из радиуса необходимой зоны защиты: чем больше площадь строения, тем длиннее должен быть молниеприемник). Как правило, устанавливают данный элемент на крыше, как можно выше, чтобы удар молнии приходился именно в него;
• Вторым элементом является отвод для тока. Его задачей является передача тока от приемника на заземлитель. Он представляет собой катанку с диаметром в 6 мм. Ее соединяют с молниеприемником с помощью сварки, а затем опускают по стене строения и подсоединяют к заземлителю;

Важно! Токоотвод должен быть удален от дверей и окон на максимальное расстояние, чтобы избежать попадания заряда внутрь помещения. Также при монтаже категорически запрещается гнуть данный элемент защиты от молнии, чтобы избежать возникновения искрового разряда в месте деформации.

• Непосредственно сам заземлитель. В частных домах он, как правило, является общим для защиты от молнии и для бытовых электроприборов. На промышленных предприятиях допускается разделение таких контуров. Заземлитель представляет собой устройство, состоящее из трех проводников, которые забивают в грунт и связывают между собой стальным проводом с помощью сварки. Устройство следует располагать не ближе одного метра к стенам и пяти метров до крыльца, а также проходов и частых мест прогулок.

Почему в домах нельзя выполнять зануление?

Кстати этот случай наглядно показывает, почему в домах нельзя выполнять зануление, то есть присоединять корпуса приборов к нулевому проводу, как это иногда делают горе-электрики в домах где нет заземления. Действительно, пока все работает нормально, нет большой разницы к нулевому или заземляющему проводу присоединены корпуса защищаемых электроприборов. Но при отгорании нулевого провода на нем, а следовательно и на всех присоединенных к нулевому проводу приборах, появится напряжение 220 В. То же самое произойдет, если при ремонте распределительного щитка электрик перепутает нулевой провод с фазным. В этом случае корпуса приборов окажутся присоединенными не к нулевому, а к фазному проводу и на них тоже будет присутствовать напряжение 220 В.

Итак, токовая цепь это путь тока от подстанции к потребителю и обратно от потребителя к подстанции. Если в каком-то месте она нарушена, тока в цепи не будет. Сидящих на проводах птиц не бьет током только потому, что нет цепи для прохождения тока. Стоящего на резиновом коврике электрика не бьет током, потому что коврик мешает току вернуться на подстанцию по цепи: фазный провод -> электрик -> земля -> подстанция. Вот и причина того почему при одном и том же напряжении ток может лишь слегка щипнуть человека, а может и убить. Все зависит от того есть ли у него надежный путь для возвращения на трансформаторную подстанцию или нет. Если есть, то попавшему под напряжение человеку мало не покажется.

В интернете описан трагический случай, произошедший с мальчиком, захотевшим сделать уроки в вечернем саду. Он взял включенную в сеть настольную лампу с удлинителем и начал выносить ее из дома. Лампа была неисправна – находящийся под напряжением фазный провод касался корпуса лампы. Мальчик держал в руках находящийся под напряжением корпус лампы, но током его не било. Сухой деревянный пол мешал току вернуться к подстанции. Как только мальчик сошел с крыльца и наступил на землю, создалась замкнутая токовая цепь: трансформаторная подстанция -> фазный провод -> настольная лампа -> человек -> земля -> снова трансформаторная подстанция и мальчик был убит током. Трагедии могло не быть. Если бы лампа, удлинитель и проводка в доме были заземлены, то ток с корпуса лампы утекал бы через заземление, не причиняя вреда мальчику.

Если в доме нет возможности установить заземление, то хотя бы следует помнить что у тока не должно быть возможности возвратиться на подстанцию через землю. Только по специально предназначенному для этого нулевому проводу. Ни в коем случае нельзя одновременно касаться электроприборов и заземленных частей, таких как батареи, водопроводные трубы и т п, чтобы не дать току возможность пройти через вас в землю и вернуться к подстанции. Если в помещении сырой пол, то желательно чтобы на вас была обувь с непромокаемой подошвой, которая станет преградой между вами и проводящим полом, в случае если вы случайно попадете под напряжение.

Преимущества и недостатки квартирного зануления

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

Положительным в такой защите является возможность ее монтажа в многоквартирном доме старой постройки, где контур заземления отсутствует. Хоть и плохая, но все же защита. Сразу вспоминается поговорка, «с паршивой овцы хоть шерсти клок» или «на безрыбье и рак – рыба». Предлагаем посмотреть несколько фото примеров щитов с выполненным в них занулением.