Основные системы заземления
1. Система заземления TN-C
К системе TN-C относятся трехфазные четырехпроводные (три фазных проводника и PEN- проводник, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников) и однофазные двухпроводные (фазный и нулевой рабочий проводники) сети зданий старой постройки. Эта система простая и дешевая, но она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.
2. Система заземления TN-C-S
В настоящее время применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах не допускается. При эксплуатации системы TN-C в здании старой постройки, предназначенном для размещения компьютерной техники и телекоммуникаций, необходимо обеспечить переход от системы TN-C к системе TN-S (TN-C-S).
Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы, во вводном устройстве электроустановки (например, вводном квартирном щитке). Во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный проводник PE и нулевой рабочий проводник N. При этом нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми токопроводящими частями электроустановки. Система TN-C-S является перспективной для нашей страны, позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при относительно небольших затратах.
3. Система заземления TN-S
В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно. С подстанции приходит пяти жильный кабель. Все открытые проводящие части электроустановки соединены отдельным нулевым защитным проводником PE. Такая схема исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех. Хорошим вариантом для минимизации помех является пристроенная трансформаторная подстанция (ТП), что позволяет обеспечить минимальную длину проводника от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима. Система TN-S при наличии пристроенной подстанции не требует повторного заземления, так как на этой подстанции имеется основной заземлитель. Такая система широко распространена в Европе.
4. Система заземления TT
В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.
5. Система заземления IT
В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования. Такая система используется, как правило, в электроустановках зданий, к которым предъявляются повышенные требования по безопасности.
Требования ПУЭ к главной шине заземления
Правила устройства электроустановок в пункте 1.7.119 определяют основные требования по установке главной заземляющей шины, для сетей до 1 кВт. Она в большинстве случаев размещается в шкафах распределительных устройств, при большом количестве заземляющих проводников используется отдельный шкаф.
Для схем заземления типа TN-С в распределительных устройствах разрешается использовать шину РЕ как ГШЗ, сечение которой не должно быть меньше проводов заземления которые к ней подсоединяются. Для главной шины заземления применяют медь, в крайнем случае, устанавливают сталь, грубейшей ошибкой является использование алюминиевых полос. Это категорически запрещается по причине разности сопротивления на контактах из различных металлов. Такие контакты греются, проводимость снижается, при больших токовых нагрузках болтовые соединения могут полностью выгореть.
Соединения осуществляются разборные с помощью специальных инструментов, чаще всего это болтовые крепления с шайбами и гайками. Концы проводов опрессовываются медными наконечниками с отверстиями под болты и завинчиваются на шину. На стене возле шины или выделенном для нее отдельном шкафу наносится символический знак.
Пункт 1.7.120 определяет, что для помещений имеющих два и более отдельных ввода, каждый шкаф РУ оборудуется отдельной шиной заземления. На трансформаторных подстанциях устанавливается собственная шина с заземляющим контуром, РЕN проводник от которых уходит на ГШЗ ВРУ (вводное распределительное устройство) помещений с электроустановками. Заземляющие шины на разных РУ для выравнивания потенциалов должны соединятся проводом. Сечение проводника не должно быть меньше ½ большего провода, который приходит на одну из ГШЗ в ВРУ с трансформаторной подстанции.
Для соединения нескольких шин от разных ВРУ допускается использование металлоконструкций различного назначения если они неразборные имеют непрерывный электрический контакт. При этом надо учитывать требования пункта 1.7.123, который запрещает применять в качестве РЕN проводника:
- трубы газораспределительных систем;
- трубопроводы с горючими материалами;
- конструкции систем отопления, водоснабжения и канализации;
- свинцовые и металлические оболочки бронированных кабелей;
- трос несущий кабель для электрической проводки.
Обратите внимание на часто допускаемую ошибку, заземлять эти конструкции на главную шину заземления можно и даже нужно, пункт 1.7.20. Но делать прямые соединения шин, на разных шкафах используя перечисленные конструкции, пункт 1.7.123 запрещает. С первого взгляда заземление троса и трубопровода на ГШЗ ВРУ обеспечит их прямое соединение, но при ремонте или демонтаже этих систем цепь будет разорвана
С первого взгляда заземление троса и трубопровода на ГШЗ ВРУ обеспечит их прямое соединение, но при ремонте или демонтаже этих систем цепь будет разорвана.
Поэтому используются только неразборные токопроводящие конструкции, надежнее всего провести многожильный медный провод с желто-зеленой изоляцией, соответствующей обозначению заземляющего РЕN проводника. В этом случае соединение обеспечивающее распределение потенциала растекания, будет автономное не зависящее от других систем.
Конструкция
Нулевая шина с заземлением может размещаться как внутри вводного устройства (ВРУ), так и отдельно от него. В первом случае в качестве ГЗШ допускается использовать искусственно организованную шину РЕ, имеющую непосредственный электрический контакт с корпусом распределительного шкафа.
Для ограничения доступа посторонних лиц открытые шины заземления могут укрываться в запирающемся на замок ящике, дверца которого помечается специальным знаком.
Для выпускаемых промышленностью типовых изделий ГЗШ ХХ-УХЛ4 ТВС, например, эти размеры строго нормируются и выбираются из следующего ряда: 3х30, 3х40, 4х40 миллиметров. При этом подходящую рейку выбирают исходя из нормированного количества отверстий под крепление проводников (10, 15 или 20).
Перечисленные выше размеры у разных производителей могут отличаться по своей величине, однако все они должны рассматриваться в качестве параметров ГЗШ, дополняющих уже приведённые ранее характеристики.
Обращаем особое внимание на тот факт, что применение алюминия для изготовления распределительных полос не допускается. Кроме того, при выборе изделия с заданными параметрами всегда следует иметь в виду, что габариты ГЗШ не могут быть менее чем сечение РЕ-шины, организуемой в границах ВРУ
К этому нужно добавить, что конструкцией реек должна предусматриваться возможность подключения к ним дополнительных проводников с помощью подходящего инструмента (ключа под болтовое соединение, например).
При наличии в здании нескольких вводов линии питания, шина заземления обустраивается на каждом из них. Образующееся при этом соединение шин должно быть подключено к уравнителям потенциала.
И, наконец, при организации системы заземления не следует путать ГЗШ с РЕ-шиной, организуемой с целью получения повторного заземления на приёмной стороне. Хотя они и имеют электрический контакт, но назначение у них разное.
Можно ознакомиться с рисунком, на котором приводится внешний вид и обозначение ГЗШ.
В следующих разделах на конкретных примерах будут рассмотрены возможные места монтажа шины заземления с учётом удобства организации заземления и обслуживания всей системы в целом.
Характеристики нулевых шин
Неизолированная шина нулевая со сторонами 6*9мм и 8*12мм, длиной 0,5 и 1 м отличаются двумя способами подсоединения проводников: по центру или краям изделия.
Шина нулевая изолированная с двумя полимерными «лапками» для крепления к щиту, питает провода через верхние, боковые отверстия. Размеры брусков (ширина/высота): 6*9 и 8*12 мм.
Шина нулевая HCD имеет универсальные крепления: на Din-рейку и поверхность щитка одновременно. Базовые размеры металлического бруска 6*9 мм и 8*12мм.
Нулевая шина с изолятором CD крепится на Din-рейку по центру изделия. Размеры клеммы 6*9мм, 1 м.
Кросс-модуль представлен нулевой рейкой в корпусе для монтажа в щиток или 2-4 проводниками в полимерной коробке, фиксируемой на DIN-рейке или плоской поверхности через отверстия на задней панели. Устройство содержит отверстия различных диаметров, позволяя подключать провода соответствующих сечений.
Допустимый ток для использования кросс-модуля в электросети 100-125 А, номинальное напряжение 500В.
Подписка на рассылку
Заземление оборудования — это обязательная мера для предприятий разной направленности. Необходимо заземлять следующее оборудование:
- корпуса электродвигателей;
- корпуса сварочных аппаратов;
- регулировочную аппаратуру;
- металлические элементы светильников;
- корпуса всех механизмов и машин, выполненные из металла.
Если напряжение в сети не превышает значение в 200 В, заземление оборудования осуществляется только в тех местах, которые создают опасность для поражения током. Например, в помещениях с повышенной влажностью, склады с большим количеством металлических масс и наружные установки, подвергающиеся воздействию атмосферных осадков.
Способы заземления оборудования разных видов
Существует несколько вариантов заземления для оборудования, и выбор конкретного варианта зависит от возможностей предприятия. В качестве естественных заземлителей для оборудования может использоваться широкий ряд элементов, включая:
- конструкции зданий из металла и железобетона, находящихся в контакте с землей, например фундамент здания, оснащенный гидроизоляционным покрытием;
- металлические водопроводные трубы, расположенные в земле;
- обсадные трубы в буровых скважинах;
- рельсовые пути железных дорог и подъездные пути, в которых имеются специальные устройства перемычек;
- свинцовые оболочки и металлическая броня кабелей.
Стоит упомянуть, что заземление оборудования нельзя осуществлять с помощью алюминиевых оболочек кабеля. Не подходят для заземления и трубопроводы канализации, центрального отопления и по которым проходит транспортировка горючих или взрывоопасных жидкостей и газов.
Рисунок 1 Таким образом, если на предприятии есть возможность монтировать заземление к естественным заземлителям, это позволит использовать более экономичные способы заземления оборудования. Однако если такой возможности нет, появляется необходимость монтажа искусственных заземлителей.
В качестве искусственных заземлителей могут выступать стальные проводники, заложенные в грунт в разных положениях — в горизонтальном, вертикальном или наклонном — и соединенных между собой. Вертикальные заземлители выполняются из оцинкованной стали диаметром не менее 6 мм или угловые варианты с толщиной не меньше 4 мм закладываются в грунт и соединяются между собой полосами стали. К ним с помощью сварки присоединяется заземляющий проводник (провод ПуГВ или ПВ3), который должен обладать сечением не менее 16 мм 2 .
Заземление технологического оборудования: монтаж шины заземления
После того, как выбран или смонтирован заземлитель, следует установить главную заземляющую шину PE. Сечение шины не должно быть меньше сечения проводника линии электропитания. Шина РЕ выполняется из меди и устанавливается в электрощитовой (рис. 1).
Рисунок 2 А уже от главной заземляющей шины производится заземление технологического оборудования предприятия — каждое оборудование присоединяется к шине с помощью отдельного проводника. Заземление сварочного оборудования и других видов техники производится с помощью надежных болтовых соединений (рис. 2).
Также важен выбор проводника для подключения оборудования. Для заземления отлично подходит проводник с сечением 16 мм2, например провод марки ПВ3 (ПуГВ) или ПВ4 — гибкие медные провода с изоляцией из ПВХ. Также можно приобрести более дорогостоящий провод ПВ6, который отличается высокой гибкостью.
Прокладка внутреннего контура
Электрооборудование, которое подлежит заземлению, размещено по всей площади производственных помещений. К системе заземления оно подключается путем прокладки внутри здания магистральных шин. Установка заземляющих проводников делается открыто, к ним всегда должен быть свободный доступ для контроля и осмотра. Исключение составляют металлические трубы скрытой электропроводки и взрывоопасные установки, где проемы заделываются легко выбиваемыми негорючими материалами.
Полосы заземления внутреннего контура положено прокладывать горизонтально или вертикально. Только если здание включает наклонные конструкции, разрешено прокладывать проводники параллельно им. Внутренний контур заземления монтируется с использованием стен и потолков, при необходимости прокладки по полу полоса заземления укладывается в каналы. Проводники прямоугольного сечения монтируют широкой плоскостью к стене. Крепление полосы к кирпичным и бетонным поверхностям производится забиванием гвоздей с помощью строительно-монтажного пистолета. Для фиксации на деревянных стенах используются шурупы.
Заземляющие проводники соединяют между собой при помощи сварки. При сильном нагреве защитное цинковое покрытие испаряется, при этом снижается сопротивляемость стали внешним воздействиям. Поэтому точки соединения обрабатываются цинковым спреем или эмалью. В местах, где предусмотрено измерение сопротивления заземляющего устройства, проводник крепится болтами. Он должен иметь возможность отсоединения, но только с помощью инструмента. Точки крепления полос заземления должны находиться на расстоянии от 650 мм до 1000 мм друг от друга. Они расположены тем чаще, чем больше поперечное сечение полосы.
Конструкция здания может включать температурные швы, предохраняющие его от деформации Пересекающая такой шов полоса заземления должна иметь компенсирующий изгиб. Через стены и перекрытия полосу заземления свободно проводят через проемы или заключают в стальную трубу.
Принцип построения и назначение защитного заземления
Если говорить простыми словами, защитное заземление формируется следующим образом. Заземляющий провод подключается к нетоковедущей металлической части.
На следующем этапе «земля», подключенная к оборудованию, объединяется, а далее идет отдельным проводом или шинкой к заземляющему устройству.
В случае пробоя напряжения на металлический корпус и прикосновения к нему человека потенциал идет через землю, а не через тело. Благодаря низкому сопротивлению, быстрее срабатывает защит и УЗО.
Для сравнения R заземляющего контура всего 4 Ом или меньше, а человека — более 1000 Ом. По закону Ома мы знаем, что ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления.
ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Что такое диммер и для чего он нужен?
Таким образом, защитное заземление предназначено для решения таких задач:
- уменьшение разницы потенциалов между заземляемым устройством и иными предметами и защита жизни человека;
- отвод тока в землю и повышение его значений для срабатывания защитных устройств (УЗО, автоматов).
Следовательно, при прокладывании проводника для заземления важно позаботиться о наличии защитных устройств. Последние должны быстро реагировать на утечку или высокие токи, отсекая поврежденный участок
Чем быстрее это произойдет, тем лучше.
Конструкция
Нулевая шина с заземлением может размещаться как внутри вводного устройства (ВРУ), так и отдельно от него. В первом случае в качестве ГЗШ допускается использовать искусственно организованную шину РЕ, имеющую непосредственный электрический контакт с корпусом распределительного шкафа.
При размещении вне границ вводного устройства эта сборно-распределяющая конструкция должна находиться неподалёку от него (в удобном для обслуживания и доступном для специалистов месте).
Для ограничения доступа посторонних лиц открытые шины заземления могут укрываться в запирающемся на замок ящике, дверца которого помечается специальным знаком.
Для выпускаемых промышленностью типовых изделий ГЗШ ХХ-УХЛ4 ТВС, например, эти размеры строго нормируются и выбираются из следующего ряда: 3х30, 3х40, 4х40 миллиметров. При этом подходящую рейку выбирают исходя из нормированного количества отверстий под крепление проводников (10, 15 или 20).
Перечисленные выше размеры у разных производителей могут отличаться по своей величине, однако все они должны рассматриваться в качестве параметров ГЗШ, дополняющих уже приведённые ранее характеристики.
Обращаем особое внимание на тот факт, что применение алюминия для изготовления распределительных полос не допускается. Кроме того, при выборе изделия с заданными параметрами всегда следует иметь в виду, что габариты ГЗШ не могут быть менее чем сечение РЕ-шины, организуемой в границах ВРУ. К этому нужно добавить, что конструкцией реек должна предусматриваться возможность подключения к ним дополнительных проводников с помощью подходящего инструмента (ключа под болтовое соединение, например)
К этому нужно добавить, что конструкцией реек должна предусматриваться возможность подключения к ним дополнительных проводников с помощью подходящего инструмента (ключа под болтовое соединение, например).
При наличии в здании нескольких вводов линии питания, шина заземления обустраивается на каждом из них. Образующееся при этом соединение шин должно быть подключено к уравнителям потенциала.
И, наконец, при организации системы заземления не следует путать ГЗШ с РЕ-шиной, организуемой с целью получения повторного заземления на приёмной стороне. Хотя они и имеют электрический контакт, но назначение у них разное.
Можно ознакомиться с рисунком, на котором приводится внешний вид и обозначение ГЗШ.
В следующих разделах на конкретных примерах будут рассмотрены возможные места монтажа шины заземления с учётом удобства организации заземления и обслуживания всей системы в целом.
Надежное заземление — гарантия безопасности
Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование.
При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.
Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное – жизнь человека.
Цены на комплектующие для молниезащиты и заземления
Комплектующие для молниезащиты и заземления
Какой тип покрытия стержней выбрать – оцинкованный или омедненный?
С точки зрения экономичности, оцинковка с тонким слоем (от 5 до 30 мкм) выгоднее. Эти штыри не боятся механических повреждений при монтаже, даже оставленные глубокие царапины не влияют на степень защищенности железа. Тем не менее, цинк является довольно активным металлом, и, защищая железо, окисляется сам. Со временем, когда весь слой цинка прореагировал, железо остается без защиты и быстро «съедается» коррозией. Срок службы подобных элементов обычно не превышает 15 лет. А делать цинковое покрытие более толстым – это стоит немалых денег.
Сравнительный тест: оцинкованный (слева) и омедненный (справа) электрод после 10 лет эксплуатации в условиях агрессивной среды кислого грунта
Медь же, наоборот, не вступая в реакции, защищает закрываемое ею железо, которое более активно с точки зрения химии. Такие электроды могут без ущерба эффективности служить очень долго, например, производитель гарантирует их сохранность в суглинистой почве вплоть до 100 лет
Но при монтаже следует проявлять осторожность – в местах повреждения слоя омеднения наверняка возникнет участок коррозии. Чтобы снизить вероятность этого, слой омеднения делают достаточно толстым, до 200 мкм, поэтому такие штыри значительно дороже обычных оцинкованных. Каковы общие достоинства такого комплекта системы заземления с одним глубоко размещённым электродом:
Каковы общие достоинства такого комплекта системы заземления с одним глубоко размещённым электродом:
- Монтаж не представляет особой сложности. Не требуется объемных земляных работ, не нужен сварочный аппарат – все производится обычным инструментом, который есть в каждом доме.
- Система очень компактна, ее можно разместить на крошечном «пятачке» или даже в подвале дома.
- Если используется омедненные электроды, то срок службы такого заземления будет исчисляться несколькими десятками лет.
- Благодаря хорошему контакту с грунтом достигается минимальное электрическое сопротивление. Кроме того, на эффективность системы практически не влияют сезонные условия. На уровень промерзания грунта приходится не более 10% длины электрода, и зимние температуры никак не могут отрицательно сказаться на проводимости.
Есть, конечно, и свои недостатки:
- Такой тип заземления не может быть реализован на каменистых грунтах – скорее всего, забить электроды на требуемую глубину не удастся.
- Возможно, кого-то отпугнет и цена комплекта. Однако это – вопрос спорный, так как качественный металлический прокат для обычной схемы заземления тоже стоит недешево. Если еще присовокупить длительность эксплуатации, простоту и быстроту монтажа, отсутствие необходимости в специализированном инструменте, то, вполне возможно, такой подход к решению проблемы заземления может показаться даже более перспективным с точки зрения экономичности.
ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА. СИСТЕМЫ УРАВНИВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ. ЗАЗЕМЛИТЕЛИ. ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ ПРОВОДНИКИ
Издание официальное
Москва Стамдартимформ 2020
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-производственная фирма. Электротехника: наука и практика» (ООО «НПФ ЭЛНАП»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 336 «Заземлители и заземляющие устройства различного назначения»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН 8 ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 июня 2020 г. N9 254-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Стацдартинформ. оформление. 2020
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и рас* пространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Термины и определения
4 Сокращения
5 Классификация и типы заземляющих устройств, заземлителей и заземляющих проводников
6 Общие технические требования
7 Общие требования к заземляющим устройствам, заземлителям и заземляющим проводникам
электроустановок
7.1 Характеристики
7.2 Назначение
7.3 Требования к конструкции
7.4 Требования к заземляющим устройствам, заземлителям и заземляющим проводникам
электроустановок электрических станций и подстанций напряжением выше 1 кВ
7.5 Требования к заземляющим устройствам, заземлителям и заземляющим проводникам
воздушных линий электропередачи напряжением выше 1 кВ
7.6 Требования к заземляющим устройствам электроустановок напряжением до 1 кВ
7.7 Требования к заземляющим устройствам молниезащиты
7.8 Требования к заземляющим устройствам взрыво* и пожароопасных объектов
7.9 Требования к заземляющим устройствам, заземлителям и заземляющим проводникам
в высоковольтных испытательных лабораториях
7.10 Требования к заземляющим устройствам электрохимической защиты
7.11 Требования к комплектности поставки
8 Требование к проверке состояния заземляющих устройств
9 Указания по монтажу и эксплуатации
Приложение А (рекомендуемое) Паспорт заземляющего устройства
Приложение Б (справочное) Методы расчета параметров заземляющих устройств
Приложение В (справочное) Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств
Библиография
ж W
ж
Какими бывают нулевые шины
Нулевые шины для крепления на металлическую Дин-рейку, G-рейку или панель щита бывают изолированными и без дополнительной защиты. Изоляцией для клеммы служит плоская ПВХ основа или планка, оснащенная двумя полимерными «ножками» (например, ШНИ-6х9-6-У2-Ж от IEK). К изолятору брусок крепят по центру или по краям.
Нулевая шина без дополнительной защиты
Изолированная нулевая шина
На участках, требующих дополнительной защиты или подключения нескольких проводников: N «ноль», PE «земля», PEN «земля-ноль» применим полимерный корпус, предложенный различными цветовыми решениями: голубым для нейтрали, желтым или зеленым для заземления.
