СОДЕРЖАНИЕ
Часть 1
1. Введение
2. Защитное заземление в сети c изолированной нейтралью
3. Заземляющее устройство
4. Напряжение шага. Напряжение прикосновения. Выравнивание потенциалов
5. Защитное заземление в сети с заземленной нейтралью (зануление)
6. В каких случаях требуется заземление
Часть 2
7. Сопротивления заземляющих устройств
8. Влияние характера грунта и его состояния на сопротивление растеканию заземлителей
9. Естественные заземлители и заземляющие контуры
10. Заземляющие проводники
Часть 3
11. Прокладка заземляющих проводников, соединения и присоединения
12. Пример расчета заземляющего устройства
13. Правильная эксплуатация — основа безопасности
14. Измерение сопротивления заземляющих устройств
Выбор заземлителей и сечения заземляющих проводов
Кроме вышеописанных заземляющих контуров, ПУЭ допускают использование других естественных заземлителей. Ими могут быть:
элементы зданий, выполненные из металла или железобетона; водопроводные трубы из металла – при условии, что они проложены в земле; металлические оболочки проложенных под землёй кабелей.
Категорически запрещено использование в качестве заземлителей труб отопления, газовых и канализационных систем. Нельзя заземляться от алюминиевых конструкций и оболочек кабелей, а также от железобетонной арматуры, если она была предварительно напряжена.
Не пропустите: Дизельное решение электрических проблем
Сечение провода для заземления выбирается, исходя из определения ПУЭ. Если поперечная площадь фазного проводника однофазной сети меньше 16 мм2 – заземляющий провод должен иметь такое же сечение. К примеру, если к блоку розеток подключается кабель сечением 2,5 мм2, то изолированный проводник заземления должен иметь такую же поперечную площадь – 2,5 мм2. При использовании провода заземления, не имеющего изоляции, его сечение должно быть не менее 4 мм2.
При поперечной площади фазных жил от 16 до 35 мм2 кабель заземления должен иметь сечение 16 мм2. При использовании схем заземления TN-C и TN-C-S проводник PEN должен иметь минимальную поперечную площадь 10 мм2 с медной проволокой. Для алюминиевых проводов эта величина составляет 16 мм2.
Буквенное обозначение проводов
Цветная маркировка может дополняться буквенной. Частично символы для обозначения стандартизированы:
- L (от слова Line) — фазный провод;
- N (от слова Neutral) — нулевой провод;
- PE (от сочетания Protective Earthing) — заземление;
- «+» — положительный полюс;
- «-» — отрицательный полюс;
- М — средняя точка в цепях постоянного тока с двуполярным питанием.
Для обозначения клемм подключения защитного заземления используется специальный символ, который нанесен на клемму штамповкой или на корпус прибора в виде наклейки. Символ заземления единый для большинства стран мира, что уменьшает вероятность путаницы.
В многофазных сетях символы дополняются порядковым номером фазы:
- L1 — первая фаза;
- L2 — вторая фаза;
- L3 — третья фаза.
Встречается маркировка по старым стандартам, когда фазы обозначаются символами А, В и С.
Отступлением от стандартов является комбинированная система обозначения фаз:
- La — первая фаза;
- Lb — вторая фаза;
- Lc — третья фаза.
В сложных устройствах могут встречаться дополнительные обозначения, характеризующие наименование или номер цепи
Важно, чтобы маркировка проводников совпадала в пределах всей цепи, где они участвуют
Буквенные обозначения наносятся несмываемой, хорошо различимой краской на изоляцию вблизи концов жил, на отрезки ПВХ изоляции или термоусаживающейся трубки.
Клеммы подключения могут иметь нанесенные знаки, которые обозначают цепи и полярности питания. Такие знаки выполняются краской, штамповкой или травлением в зависимости от использованного материала.
Watch this video on YouTube
Как найти ноль и фазу индикаторной отверткой, мультиметром и без приборов?
Провод ПВС и его технические характеристики
Описание и технические характеристики провода ПВС
Технические характеристики и область применения кабеля КГ
Схема распиновки USB кабеля по цветам
Какие виды систем заземления существуют и что такое защитное заземление?
КАК САМОМУ ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ, НОЛЬ и ЗАЗЕМЛЕНИЕ У ПРОВОДОВ
Итак, начнем по порядку:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ
Для большего удобства, сперва всегда лучше определять какой из имеющихся проводов фаза. О том, как найти фазу цифровым мультиметром мы уже писали, а как быть если его нет, читайте ниже.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ ИНДИКАТОРНОЙ ОТВЕРТКОЙ
Самый простой способ обнаружения фазного провода – это поиск с помощью индикаторной отвертки. Этот простейший инструмент должен быть у любого домашнего мастера, занимающегося электрикой в квартире – будь то полный электромонтаж, простая замена ламп или установка светильников, розеток и выключателей.
Принцип работы индикаторной отвертки прост – при касании жалом отвертки проводника под напряжением и одновременном касании контакта, на задней стороне отвертки, пальцем руки – загорается индикаторная лампа в корпусе инструмента, которая и сигнализирует о наличии напряжения. Таким образом легко можно узнать, какой провод фазный.
Принцип действия индикаторной отвертки прост – внутри индикаторной отвертки расположена лампа и сопротивление(резистор), при замыкании цепи (касании нами заднего контакта) лампа загорается. Сопротивление защищает нас от поражения электрическим током, оно снижает ток до минимального, безопасного уровня.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗЫ, НУЛЯ И ЗАЗЕМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ ЛАМПОЙ
Еще один способ, которым можно определить фазный, нулевой и провод заземления в современной трехпроводной электрической сети, это использование контрольной лампы
Способ неоднозначный, но действенный, требующий особой осторожности
Чтоб начать определение, в первую очередь необходимо собрать само устройство контрольной лампы. Самый простой способ использовать патрон, с вкрученной туда лампой, а в клеммах патрона закрепить провода со снятой на концах изоляцией. Если же под рукой нет электрического патрона или нет времени что-то мастерить, можно воспользоваться обычной настольной лампой с электрической вилкой.
Технология определения фазы, нули и земли с помощью контрольной лампы максимально проста – поочередно соединяя провода лампы к проводам требующим определения, каждый с каждым.
Определить фазу и ноль из двух проводов
В случае определения контрольной лампой фазного провода среди двух проводов вы лишь сможете узнать, есть фаза или нет, а какой именно из проводников фазный определить не удастся. Если при соединении проводов контрольной лампы к определяемым жилам она загорится, то значит один из проводов фазный, а второй скорее всего ноль. Если же не загорится, то скорее всего фазы среди них нет, либо нет нуля, чего тоже исключать нельзя.
Таким способом, скорее, удобнее проверять работоспособность проводки и правильность её монтажа. Определять фазу лучше индикаторной отверткой, а вот наличие нуля узнавать так.
Определить фазный провод в таком случае можно подключив один из концов, идущих от контрольной лампы, к заведомо известному нулю (например, к соответствующей клемме в электрощите), тогда при касании вторым концом к фазному проводнику, лампа загорится. Оставшийся провод соответственно ноль.
Найти фазу, ноль и заземление из трех проводов:
В такой трехпроводной системе часто возможно точно определить фазный, нулевой и заземляющий провод контрольной лампой. Соединяем контакты, идущие от контрольной лампы поочередно к жилам требующего определения кабеля.
Действуем методом исключения:
Находим положение, в котором лампа горит, это будет значить, что один из проводов фаза, а другой ноль.
После чего меняем положение одного из контактов контрольной лампы, далее возможны несколько вариантов:
– Если лампа не загорится (при наличии УЗО или дифференциального автомата защиты проверяемой линии они также могут сработать) значит оставшийся свободным провод – ФАЗА, а проверяемые НОЛЬ и ЗЕМЛЯ.
– Если после смены положения лампа ненадолго вспыхнет, при этом сразу сработает УЗО или диф. автомат (если они есть), значит оставшийся свободным провод – НОЛЬ, а проверяемые это ФАЗА и ЗАЗЕМЛЕНИЕ.
– Если линия не защищена устройством защитного отключения (УЗО) или дифференциальным автоматом, и свет будет гореть в двух положениях. В этом случае узнать какой провод рабочий ноль (нуль), а какой защитный (заземление), можно просто отключив в щите учета и распределения электроэнергии вводной кабель от клеммы заземления. После чего так же проверить контрольной лампой все жилы и, опять же методом исключения, в положении, когда лампа не горит опознать проводник заземления.
Подбираем кабель для заземления.
Прежде, чем выбирать провод заземления, необходимо определиться с несколькими другими основополагающими вопросами.
Проводить заземление самостоятельно приходится владельцам частных домов или загородных коттеджей, а также старых квартир, постройки ранее 1998 года. Современные дома уже обладают готовой системой заземления, в отличии от всех старых. Для правильного подбора сечения, необходимо выяснить, какая система существует в доме.
Основных, согласно Правилам Устройства Электроустановок (далее ПУЭ), всего четыре:
- TN-S — осуществлено заземление с помощью отдельного провода и нейтрали, в системе переменного тока;
- TN-C — кабели «ноль» и «земля» объединяются в один провод, нейтраль отдельно, наиболее распространено в домах прошлого века;
- TT — прямое защитное заземление, установленное на электрооборудование;
- IT — работа с корпусом устройства через сопротивление или полной изоляцией всех токопроводящих кабелей.
Непосредственно на схеме заземления Вы должны обнаружить одну из маркировок:
- PE — «заземление»,
- PEN — «ноль» и «земля» в одном кабеле.
Следующим немаловажным фактором выбора, который поможет определиться с правильным сечением проводника, является тип заземления. Стационарное или переносное — в зависимости от предназначения. Для обычного бытового заземления достаточного и стационарного типа, который в свою очередь, допускает как многопролочные, так и однопроволочные многожильные кабели.
Провод должен быть выполнен в желто-зелёном цвете изоляции, согласно ПУЭ.
Когда определились с типом, материалом кабеля и видом системы, переходим к основному шагу — подбору сечения кабеля.
Для чего нужен заземляющий провод, принцип работы
Присоединение заземляющего провода к шине
Основная задача заземления – предотвратить поражение человека или животного электрическим током. Исправный электрический прибор имеет целостный корпус с надежно изолированными деталями, которые находятся под напряжением. Если бытовая техника выходит из строя, токоведущие части могут коснуться корпуса и это приведет к тому, что он тоже будет под напряжением. Прикоснувшись к такому устройству, человека неизбежно ударит током.
В данном случае эксплуатация автоматического выключателя нецелесообразна, поскольку силы тока, протекающей по телу человека, будет недостаточно для отключения подачи электроэнергии. Но этой силы, к сожалению, бывает достаточно, чтобы лишить человека здоровья или даже жизни.
Чтобы исключить вероятность развития подобных событий, нужно заземлить все электрические приборы через проводники. Заземление бытовой техники в домашних условиях возможно лишь в том случае, если дом оснащен контуром заземления. К сожалению, дома старых построек подобными новшествами не оснащены. Обусловлено это тем, что еще десятилетия назад люди в домах практически не имели бытовых приборов, следовательно, нагрузка на сеть была минимальной.
Заземление и нормы его монтажа
Прежде чем приступать непосредственно к поиску защитного заземления давайте определимся что это такое и зачем оно вообще необходимо. Ведь зная это нам будет значительно легче определить его на схеме или по месту.
Что такое заземление?
Согласно п. 1.7.29 ПУЭ защитное заземление – это заземление электрических установок и аппаратов, выполняемое в целях электробезопастности. Непосредственно в процессе передачи и распределения электроэнергии данный провод не принимает никакого участия. Его основное назначение, это снижение потенциала на корпусе электрооборудования при возникновении аварийных ситуаций.
Давайте разберем данный вопрос более детально. Итак, у нас есть фазный и нулевой проводник, по которым непосредственно протекает рабочий ток электроустановок. Заземляющий проводник в этом процессе совершенно не принимает участия, так зачем он нужен?
Обратите внимание! Здесь и далее мы рассматриваем однофазную электрическую сеть, как наиболее распространенную
- Провод заземляющий связывает корпус вашей стиральной машинки, утюга или любого другого электрооборудования с землей. Как мы уже отмечали, в обычных условиях он находится без напряжения.
- Ток протекает по фазному и нулевому проводнику. Но, теперь допустим ситуацию, когда на фазном или нулевом проводнике повреждается изоляция и он соприкасается с корпусом вашей электроустановки. Получается на корпусе появляется напряжение. Поэтому при прикосновении к нему вам поразит электрическим током.
- Если же ваш корпус соединен с землей заземляющим проводником, то избыточный потенциал по заземляющему проводу уйдет в землю. Данная формулировка не совсем правильна с технической точки зрения, но наиболее точно объясняет происходящие процессы. Поэтому профессионалов прошу меня не хаять. В результате даже при повреждении изоляции провода с коротким замыканием на корпус вы можете безопасно прикоснуться к корпусу электроустановки.
Требования предъявляемые к проводу заземления
Вообще вопросам связанными с защитным заземлением в ПУЭ посвящен целый раздел1.7. Здесь оговариваются разнообразные варианты заземления для электроустановок до и выше тысячи вольт, вопросы схем выполнения защитного заземления, сечения для каждого отдельного случая и многое другое.
Мы остановимся только на вопросах касающихся однофазных электрических сетей:
Самый простой способ как узнать какой провод заземление — это определить его по цвету. Согласно п.1.1.29 ПУЭ защитное за мление должно быть обозначено желто-зеленым цветом.
Так же провод защитного заземления обозначают буквенными символами — PE. Преимущественно это обозначение можно встретить на схемах или в местах подключения электрооборудования.
Обратите внимание! В некоторых схемах вы можете встретить обозначение PEN. Это значит, что применяется совмещенная прокладка нулевого и защитного провода
То есть к данной жиле или шине мы крепим и нулевой и защитный провод.
- Если вы выполняете монтаж проводки своими руками, то вы должны знать, что провод защитного заземления не должен иметь коммутационных аппаратов.
- Что касается сечения защитного заземления, то оно должно соответствовать табл.1.7.5 ПУЭ. Для проводов сечением до 16 мм 2 , оно должно соответствовать сечению фазного провода. Это правило относится ко всем проводам и кабелям, которые содержат и нулевую и защитную жилу.
- Если нулевой провод прокладывается отдельно от силового, то согласно п.1.7.127 его сечение должно быть не менее 2,5 мм 2 если защитный провод имеет защиту от механических повреждений, например, проложен в гофре. Если же он не имеет такой защиты, то инструкция предписывает выбирать медный проводник сечением не меньше 4 мм 2 .
- Так же стоит отметить и материал данного проводника. Он должен соответствовать материалу фазного проводника. Но так как в бытовых помещениях и квартирах с 2001 года разрешается устанавливать только медную проводку, то и провод защитного заземления должен быть выполнен из этого материала.
Критерии и ограничения
Чтобы не ошибиться при комплектации электротехнического проекта, используют положения «Правил устройства электроустановок» (в дальнейшем «ПУЭ», или «Правила»). В настоящее время действует седьмая версия издания нормативных актов. Она утверждена Министерством энергетики России приказом от 08. 07. 2002 г.
Для исключения сомнений в любой момент можно обратиться к первоисточнику, проверить новейшие изменения в законодательстве. На практике применяют следующие правила для определения, какой кабель системы заземления можно использовать для оснащения дома по площади в разрезе. Для проверки используют сечение фазного проводника имеющейся сети питания (S) в мм2:
- S – при площади проводника меньшей, или равной 16 мм2;
- 16 мм2 – если сечение фазного проводника больше 16 мм2, но меньше или равно 35 мм2;
- S/2 – при площади, превышающей 35 мм2.
Таким образом, если электрическая проводка дома площадью 20 мм2, то подойдет кабель системы заземления сечением 16 мм2.
Эти нормативы применяют в тех случаях, когда фазный и защитный проводники изготовлены из одинаковых материалов.
Чтобы сделать более точный расчет, используют специальную формулу. Она пригодна для ситуаций, когда время отключения защитного автомата меньше или равно 5 с:
/k, где используются следующие обозначения:
- S – сечение, которое должен иметь кабель системы заземления в мм2.
- I – ток, который проходит через заземляющий проводник при коротком замыкании. Его величина должна быть достаточна для срабатывания автоматического устройства отключения питания за время, не превышающее пяти секунд.
- t – это время в секундах, которое нужно автоматическому защитному устройству для прерывания электрической цепи питания.
- k – комплексный коэффициент.
Точное значение последнего параметра берут из таблиц 1.7.6., 1.7.7., 1.7.8. и 1.7.9. ПУЭ. Он рассчитывается с учетом того, какой материал использован для изготовления проводника, в какую оболочку заключен кабель системы заземления. Имеет значение также, какие предполагаются начальные и конечные температуры.
Например, если используется медный заземляющий многожильный кабель, то для разных оболочек надо в формулу добавлять следующие коэффициенты.
Таблица зависимости комплексного коэффициента от температуры и материала кабеля
| Темп. нач., °C | Темп. кон., °C | Комплексный коэффициент k | |
| ПВХ | 70 | 160 | 115 |
| Резина (бутиловая) | 85 | 220 | 134 |
| Сшитый полиэтилен | 90 | 250 | 143 |
Если результат вычислений получился меньше типового размера, выбирают кабель системы заземления с ближайшим большим сечением.
Типы заземления
Перед тем как отправиться в магазин за покупкой заземляющего провода, следует ознакомиться с основными типами заземления. Средин их:
Рабочее. Предназначено для обеспечения нормального функционирования любого оборудования. Если его не выполнить, то использование электрической сети будет практически невозможным.
Защитное. Предназначено для предотвращения получения травмы человеком в результате воздействия электрического тока. Нашло применение как в быту, так и на производстве. Защитное заземление может быть использовано для предотвращения попадания молнии или для снижения вероятности удара током, сформировавшимся на корпусе любого оборудования.
Последний вариант считается наиболее распространенным, так как используется не только на производстве, но и в домашних условиях.
Назначение и принцип организации заземления
Заземляющий провод обязательно должен быть подключен к металлу, который не при каких обстоятельствах не может оказаться под воздействием электрического тока. В случае возникновения электрического заряда на корпусе оборудования или техники, он по проводу переместится на этот металл и буквально уйдет в землю, минуя тело человека. Специфика процесса заключается в том, что низкое сопротивление позволяет быстрее сработать защите и УЗО.
Ярким примером объяснения становится то, что заземляющий контур имеет максимальное значение сопротивления всего 4 Ом, в то время как тело человека – 1 000 Ом. В физике этот процесс объясняется законом Ома. Электрический ток движется всегда по пути с наименьшим сопротивлением.
Соответственно, защитное заземление призвано решить сразу несколько основных задач. А именно:
защитить человеческую жизнь посредством уменьшения разницы потенциалов;
отвод электрического тока в землю и провоцирование срабатывания защитной техники – УЗО или автоматов.
Поэтому при обустройстве заземления часто монтируют в систему защитное оборудование. Эти приборы должны максимально быстро реагировать на любые изменения состояния электрического тока и перекрывать его поступление к проблемному участку. Чем больше скорость организации этого процесса, тем лучше для оборудования и человека.
Требования к сечению
Практически все производственные помещения и большинство домашних квартир, сталкиваются с необходимостью самостоятельного обустройства заземления мастером. В первом случае это вызвано необходимость подключения новых станков и технических приборов. Во втором тем, что до 1998 года в многоквартирных домах не создавали даже шины.
Учитывая ПУЭ, можно организовать четыре разные схемы. А именно:
TN-S. В этом случае выделяется одна нейтраль и один проводник. Этот вариант подходит для сети с переменным напряжением.
TN-C. В этом случае ноль и заземление является одним и тем же проводом. Часто используется в старых квартирах, где нейтраль проходит отдельно.
TT. Прямо отвод земли на любое оборудование.
IT. Осуществляется соединение с корпусом. Мастер использует сопротивление или изолирует проводящий ток элемент.
Для выбора подходящего сечения необходимо учитывать еще несколько важных моментов. Среди них выделяют тип заземления. Он может быть стационарным или переносным. В первом случае он не будет постоянно находиться на одном месте. Во втором – его можно будет перемещать не только на другое расстояние, но и другой объект.
Для бытового использования следует выбирать первый способ. Поэтому именно на него и будет происходить акцент при выборе сечения.
Для предотвращения ошибок, следует придерживаться некоторых основных правил. Среди них:
Сечение фазных проводников. Есть значения ≤16, 2 . S – сечение фазного провода.
В жилом доме редко применяют провода с сечением более 4 мм 2 . Соответственно, сечение заземляющего провода должно быть такого же значения. В некоторых случаях, для проверки результатов можно использовать математическую формулу. Для ее использования придется узнать ток КЗ, затраченное время на срабатывание защиты, вид изоляции и тип прокладки. Соответственно, такой способ на практике применяется крайне редко.
Маркировка и цвет
Маркировка проводов заземления обеспечивает им быструю узнаваемость и удобство в проведении монтажных работ. Так согласно требованиям п.1.1.29 ПУЭ проводники для заземления обладают как буквенной, так и цветовой маркировкой. Буквенное обозначение земли выполняется сочетанием латинских букв PE. Буквы предназначены для нанесения маркировки на соответствующих узлах схемы, концах кабеля и клеммах заземления. Цветовое обозначение выполняется в виде желто-зеленого окраса, расположенного полосами по всей длине или другим сочетанием этих двух цветов, которое соответствует марке кабеля и стандартам производителя.
Рис. 2: варианты цветовой маркировки провода заземления Следует отметить, что вышеприведенный порядок цветовой маркировки не относится к шинам, так как в них желтый обозначает фазу A, зеленый – фазу B, красный – C. Нулевая шина может вообще не иметь окраса и эксплуатироваться в естественном виде. Шина PE окрашивается в черный цвет, а места наложения переносных заземлений организованны в виде оголенных участков металла.
Для чего используется заземление и как работает?
Любой электрик, даже первокурсник, расскажет Вам, что заземлением называют специально созданное соединение рабочего электрического оборудования (точки или узла сети) с некоторым заземляющим устройством.
Шина заземления.
Последним могут выступать как специально смонтированные конструкции и приборы, так и грунт. И то, и другое одинаково эффективно, но используется в различных случаях.
Заземляющее устройство и рабочие кабели выбираются в зависимости от назначения заземления. Основных видов всего пара:
- рабочее (или функциональное),
- защитное.
Функциональным называют процесс в том случае, когда он необходим непосредственно для правильной и исправной работы оборудования.
Защитным, в свою очередь, является заземление, приводящее к безопасной для человека работе приборов. Непосредственно используется этот вид не постоянно (в отличии от предыдущего), а только в ситуациях поломок, выхода из строя или при попадании в прибор молнии.
Заметим, что нередко защитное заземление используется для уменьшения количества электромагнитных помех.
В квартирах и домах проводится именно защитное заземление. Для бытовых целей обычно используется недорогой заземляющий проводник — одножильный кабель или часть многожильного. Основной составляющей провода всегда остается медь, а вот сечение варьируется. Основной вопрос, который волнует домашних мастеров и неопытных электриков — провод для заземления какого сечения должен быть? Попробуем ответить.
Может Вас заинтересует статья Провести электропроводку в гараже — это просто.
Особенности нейтрального провода
Нулевой провод предотвращает нежелательные ситуации при аварийных режимах работы. Без его наличия в случае фазного короткого замыкания двух фаз напряжение в третьей фазе мгновенно возрастет в √3 раз. Это губительно скажется на оборудовании, которое питает этот источник. В случае наличия нуля в такой ситуации, напряжение не изменится.
При обрыве одной из фаз в трехфазной трехпроводной системе (без нуля), напряжение на двух оставшихся фазах уменьшится. Они окажутся соединенными последовательно, а при этом виде соединения напряжение распределяется между потребителями в зависимости от их сопротивления.
При обрыве одной из фаз в трехфазной четырёхпроводной системе, напряжение в двух оставшихся фазах своего значения не изменит.
Так как большую часть времени работы электроустановок ток в этом проводе либо равен нулю, либо незначителен, нет смысла изготавливать его такого же сечения, как и сечение фазных. Чаще всего, из соображений экономии, он имеет меньшее сечение жилы, нежели сечение жил фаз в одной электроустановке. Если защитный провод не совмещен с нулевым, его сечение выполняют вдвое меньше, нежели, у фазного провода.
