Как подключить заземление.

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. 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 второй части статьи мы продолжим разбираться с оставшимися системами заземления.
Удачи!