Заземление электрооборудования и зануление электроустановок

Заземление различного электрооборудования и электроустановок, которые подключены к сетевому питанию, производится с целью обезопасить человека от повреждения электрическим током. Эффективность такого метода зависит от разницы потенциалов на контакте защитного автомата. Чем она больше, тем выше эффективность и скорость работы.

Устройство заземления

Заземление — это специальное соединение определенной точки сети, электроустановки или другого энергопотребителя с заземляющим устройством. Снижение напряжения при прикосновении человека до безопасного уровня — вот для чего нужно заземление электрооборудования.

В многоэтажном здании оно выполняется при помощи узкой стальной ленты из черного металла. В частном доме такие меры неэффективны, потому что эта сталь не легированная, и не сплав, сходный с арматурой. Наличие разнофазных сетей питания в частном доме встречаются довольно часто, и для 220 В и 380 В заземление должно быть раздельным, но не исключает включение всей системы в один контур. Точка входа при этом должна выполнять функцию предохранителя, и в случае аварии срабатывать первой, а не после выхода из строя токопроводящих линий, в том числе когда защитные автоматы выйдут из строя.

Уровень защиты основывается на ёмкости контура заземлении, чем больше емкость, тем выше эффективность его работы. Размер контура означает разницу потенциалов и скорость включения защиты от аварии в случае прямого замыкания.

Виды и классификация

На территории Российской Федерации правила установки и эксплуатации заземления регламентируется Правилами устройства электроустановок в редакции седьмого издания.

Выделяют несколько видов заземления в электротехнике:

• Естественное. К этому виду принято относить такие конструкции, устройство которых предусматривает постоянное нахождение в грунте, но их сопротивление ничем не регулируется, и к параметрам сопротивления не установлено никаких конкретных требований. Такой тип нельзя использовать для защиты при работе с электроустановками.
• Искусственное. Это специализированное подключение в соединение какой-либо точки электросети или оборудования к заземляющему устройству. Состоит оно заземлителя, (представляет собой совокупность соединённых между собой в одну сеть токопроводящих частей) и заземляющего проводника, который соединяет точку сети с заземлителем. Заземлитель может быть как простым металлическим стержнем, так и сложным фабричным элементом.

Качество установки заземления определяется по параметру растекания тока, чем оно ниже, тем лучше.

Типы систем искусственного заземления

Электроустановки по совокупности мер электробезопасности делятся на:

• Электрооборудование с рабочим напряжением выше 1кВ в сетях с глухозаземлённой или эффективно заземлённой нейтралью.
• Электроустановки, работающие под напряжением выше 1кВ, в сетях с установленной изолированной или заземлённой чрез дугогасящий реактор или резистор нейтралью (N).
• Установки, эксплуатирующийся под напряжение до 1кВ, в сетях с глухо заземлённой нейтралью (N).
• Оборудование, работающее под напряжение до 1кВ, в сетях с изолированной нейтралью (N).

В зависимости от технических особенностей электроустановки и питающих сетей электроснабжения её использование может требовать использование различных систем заземления.

Для электрооборудования с рабочим напряжением до 1 кВ приняты следующее обозначения:

• Система TN — у которой проводник от источника напряжения имеет глухое заземление, а открытые элементы, проводящие ток, подключены к глухозаземлённой линии источника питания с помощью нулевого защитного проводника.
• Система TN-C — подсистема TN, у которой линии совмещаются в один проводник на всем её протяжении. Была создана немецким концерном AEG в 1913 году. Рабочий ноль и РЕ проводник у этой системы совмещаются в один проводник. Главным недостатком отмечается возможность появления линейного напряжение на открытых частях корпуса электроустановок при обрыве нуля. На данный момент эту системы можно встретить в зданиях, построенных во времена СССР. В современных установках встречается лишь в некоторых случаях в уличном освещении.
• Система TN-S — подсистема TN, в которой линии идут раздельно на всём протяжении. Разработана в 1930 году на замену вышеописанной системы. Защитный и рабочий нуль делились прямо на подстанции, а заземлитель состоял из сложной металлической конструкции на основе арматуры. В случае обрыва рабочего нуля в середине линии на корпус электроустановки не поступало линейное напряжение. Позже на основе этой системы были разработаны дифференциальные автоматы и автоматы учета утекающего тока, которые могли фиксировать даже незначительные утечки тока и зануление электроустановок. Построены они были на основе правил Кирхгофа, согласно которым протекающий ток по рабочему нулю численно равнялся геометрической сумме тока на фазе.
• Система TN-C-S — подсистема TN, у которой функция нулевого защитного и рабочего проводника совмещается в один проводник в определенном промежутке, выходя от источника напряжения. Любая трансформаторная подстанция обладает связью между токопроводящими частями с землей и наглухо заземлённой нейтралью (N).

Из числа достоинств стоит отметить очень простое устройство защиты от удара молнии при условии невозможности появления пикового напряжение между РЕ и N. А также защиту от короткого замыкания фазы и корпуса прибора при установке обычного автомата отключения.

Из недостатков имеется очень слабая защита от обгорания контакта нуля, при которой разрушается PEN на пути от КТП к точке деления проводников. Существовал опыт применения в постсоветских строениях при условии установки точки деления на основе электрощита, при этом РЕ проводилось только до электроплиты. В современной строительной сфере эта система актуальна только с точкой деления в подвале, а на всех этажах проходят независимые N и PE .

• Система I. T. Нейтраль (N) источника питания изолируется от земли или заземляется через устройство, которое обладает большим сопротивлением, а открытые элементы электроустановки заземляются. Используется эта система, как правило, только в помещениях специального и особого назначения, для которых предъявляются повышенные требования к надежности и безопасности.
• Система TT. В ней проводник от источника напряжения глухо заземляется, а открытые элементы, которые проводят ток, заземляются посредством устройства, электрически независимого от глухозаземлённой нейтрали источника.

Из числа достоинств выделяется высокая устойчивость к разрушению N на пути от точки питания к потребителю. В случае разрушения такой линии на РЕ это никак не повлияет.

Из числа минусов — это высокая требовательность к установке защиты от удара молнии. В этом случае есть возможность появления пикового напряжения между N и PE и невозможность определения обычного короткого замыкания силами автоматического выключателя. Происходит это по причине большого сопротивления местного заземления, которое может достигать до 40 Ом. Крайне активно эта система используется для установки в сельских районах.

Определение маркировки

В перечисленной классификации первая буква означает состояние нейтрали источника напряжения относительно земли:

• Т — заземлённая нейтраль.
• I — заизолированная нейтраль.

Вторая буква — состояние открытых элементов, проводящих ток относительно земли:

• T — открытые проводники закрыты вне зависимости от отношения земли к нейтрали источника напряжения.
• N — открытые проводящие части присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника питания.

Последующие буквы в индексе — совмещение в один проводник либо разделение функции нулевого рабочего и защитного проводника:

• S — рабочий ноль (N), и защитный ноль (PE), идут раздельно.
• С — задачи защитного и рабочего нулевого проводника совмещаются в один проводник (PEN).
• N — рабочий N проводник.
• PE — защитный проводник.
• PEN — N и PE проводники совмещаются в один.

Ошибки при установке заземления

На практике фиксируются методы установки заземления с помощью труб системы водоснабжения в многоэтажном доме, которые категорически запрещено использовать с этой целью. По причине того, что на пути трубы могут иметься пластиковые вставки, которые ток не проводят. Также помехой может быть коррозия, а самый объективный вариант — что часть трубы может оказаться демонтированной. Для человека может существовать опасность в случае прикосновения открытой частью тела к металлической трубе.

Еще одним ошибочным мнением является, что компьютерное и телефонное оборудование требует индивидуальной линии заземления от всей системы здания. Ошибочным его можно считать по той причине, что запоминающее устройство обладает ненулевым сопротивление, и в случае возникновения короткого замыкания между фазой и РЕ, которое не будет зафиксировано автоматом защиты, будет начинать протекать ток, параллельно увеличивая потенциал из-за наличия сопротивления.

В случае неправильного разделения PEN проводника имеется высокая вероятность выхода из строя электрооборудования. А происходит это вследствие установки внутри розетки перемычки между нулевым проводником и РЕ контактом розетки. И чего следует, что РЕ проводник рабочего тока оказывается подключенным к рабочему нулю. И в случае разрыва этой перемычки нулевой линии или перестановки местами фазного и нулевого проводника может возникнуть фазный потенциал.