Заземяване на електрически уредби и съоръжения - видове и правила

Заземяването на електрически инсталации е предпоставка за безопасната работа на всяко електрическо оборудване.Правилно изпълненото заземяване може да предотврати сериозни наранявания и дори да спаси здраве или живот, да не говорим за повреда на скъпо оборудване.

Класификация на заземителните системи

Старото (шесто) издание на PUE предвиждаше 2 варианта за заземяване на електрически трансформатори и потребители. В този случай класификацията на схемите за заземяване изглежда проста:

1. Сляпа (твърдо заземена) неутрална шина. Свързан директно към заземяващия контур на разпределителния трансформатор. Чифт проводници отидоха до потребителите. Те имаха собствено заземяване.
2. Дистанционна или изолирана неутрална. Заземителната шина не беше свързана към верига, вкопана в земята, а беше извършена с отделен проводник в допълнение към двата вече положени захранващи проводника.

На теория заземителната система трябваше да работи като часовник - беше проста и разбираема за всеки електротехник, свързващ електрическа инсталация към мрежата. В по-голямата си част заземяването работеше добре, стига балансирането на напрежението и заземителният проводник да бяха направени правилно.

Проблеми възникнаха само когато натоварването беше неравномерно (обикновено в селските райони) или когато неутралът беше счупен.При изолирана неутрала винаги имаше излишен потенциал спрямо нулата, което не беше безопасно.

Дори на най-простите осветителни устройства, хладилници, да не говорим за по-мощни електрически инсталации, се появи потенциал, чиято величина беше опасна за човешкото здраве и живот.

От 2009 г. седмото издание на PUE (глава 1.7) определя нови схеми за заземяване на електрически инсталации и въвежда тяхната класификация и буквено обозначение.

Съвременната класификация представя 5 вида заземяване на електрически инсталации:

1. TN-C е стара версия със специална заземена "мъртва" неутрална.
2. Вариант TN-S с разделени неутрални и защитни (земни) проводници.
3. TN-C-S диаграма. Нулата (N) се комбинира със защитния проводник PE.
4. TT диаграма. Защитният проводник се свързва към индивидуалното заземяване на електрическата инсталация.
5. TI версия с изолирана неутрала и собствено заземяване на ел. инсталацията.

Първата и последната диаграма представляват стари системи за организиране на заземяването на части под напрежение, които съществуват в шестото и по-ранните издания на PUE. Те бяха включени в класификацията, тъй като всички електрически инсталации, трансформатори, електрическо оборудване, окабеляване в промишлени и жилищни помещения бяха извършени точно по тези две схеми. Никой нищо не промени. Нито цветовете на проводниците, нито схемата на свързване. Следователно в седмото издание на PUE към класификацията просто бяха добавени 3 допълнителни системи, използвани във вносното оборудване.

Сега заземената линия спрямо електрическата инсталация се обозначаваше с “Т”, а изолираната – с “I”. „N“ показва неутралния работен проводник. В кабела винаги е син и се използва за ток. Монтира се на изолирани клеми.Що се отнася до „заземяването“ на земята, на него ще има излишен потенциал.

За заземяване на корпуса на електрическите инсталации и свързване към заземяващия контур (на земята) се използва проводник с маркировка PE (жълто-зелен, раиран). Това е истинската нула в окабеляването.

До 2009 г. нулата (заземяването) в електрическата инсталация се осъществяваше с черен проводник. Следователно, когато инспектирате или преразглеждате разпределително табло, има смисъл първо да потърсите неутралните жълто-зелени и черни проводници. Преди започване на работа проверете с индикатор кой от тях отговаря за заземяването на електрическата инсталация.

TN-C система за заземяване

Това е стара схема с твърдо заземен неутрал за мрежи с електрически инсталации до 1000 V, в някои случаи до 6000 V. Тук работната нула и заземяването са комбинирани в една шина. Въпреки „остарялото“ решение, тази опция все още се използва в домакински уреди и в стари електропроводи.

Системата TN-C се счита за един от най-ефективните начини за защита на хората от токов удар. Но при условие, че заземяващото устройство е монтирано правилно в земята. За да може заземяващата част на окабеляването да работи правилно, е необходимо да актуализирате и периодично да възстановявате веригата. Това е най-слабото място в цялата верига TN-C.

Заземителна система TN-S

Схемата се появи в Европа преди 60-70 години и се оказа много надеждна, безопасна, но по-скъпа за поддръжка. В СССР не беше популярен.

Опцията с изолирана неутрала се използва само в електрически инсталации до 1000 V. Веригата TN-S се използва в условия, при които не е възможно да се установи ефективно заземяване с помощта на разсейваща метална верига в земята.Понякога се използва в мобилни генератори на енергия.

Вносни домакински уреди, донесени от същата Източна Европа, изненадани от наличието на допълнителна заземителна клема на щепсела. TN-S често се нарича еврозаземяване, въпреки че това не е съвсем вярно. Еднофазна мрежа с работно напрежение 220 V се захранва към апартамента с 3 проводника (фаза, нула и земя). За трифазно захранване на електрическите инсталации бяха необходими 5 проводника.

Системата TN-S означава, че нулевата защитна и "неутралната" са разделени по цялата линия.

В този случай PN е неутралната (синя жица), PE е чистата нула „земя“ (жълто-зелен проводник с ивици).

Системата TN-S има редица предимства:

• няма нужда металната верига да се заравя в земята;
• няма смущения от високочестотно излъчване;
• Има възможност за инсталиране на RCD устройство.

Устройствата или защитните устройства работят на принципа на измерване на ток на утечка във влажна среда. Веднага щом токът на утечка от фазата към земята (мокър под, стени или друга повърхност) или към неутралата надхвърли безопасен праг от 30 mA, машината ще изключи линията от захранването.

Заземителна система TN-C-S

Тази опция може да се счита за междинно решение или начин за премахване на проблема с наличието на стари TN-C и по-модерни TN-S в жилищния фонд. Въпросът е повече от актуален поради масовото строителство на нов жилищен фонд, както и основните ремонти на стари апартаменти.

TN-C-S съчетава елементи от предишни системи за заземяване. С най-модерната система за заземяване на електрически инсталации TN-S, кабелът към апартамента дойде до разпределителното табло с отделена неутрална и защитна линия. Освен това целият пакет се простира от трансформаторната подстанция.Сега в частна къща (до входа на висока сграда) беше доставен кабел, в който един общ PE-N или PEN кабел беше използван за защита и заземяване (както и неутрален).

На входния панел PEN се свързват отново 3 проводника:

• неутрален, син проводник (N);
• защитен, жълто-зелен PE проводник;
• изход към заземителната шина на локалния заземен контур.

В резултат на това се оказва, че е възможно да се свържат внесени електрически инсталации, тъй като има защитна и неутрална линия. От друга страна, окабеляването в къщата или апартамента е оборудвано с локално заземяване на земята, което повишава нивото на безопасност.

Системата сякаш съчетаваше предимствата на TN-C и TN-S, но в същото време наследи техните недостатъци. Например, в случай на прекъсване на PEN линията или ако кранът към допълнителния заземяващ контур е изгнил (често се случва), тогава през неутрала към тялото на електрическата инсталация ще дойде повишен потенциал. Това вече е изпълнено с токов удар.

TT система за заземяване

На пръв поглед малко необичайна, но всъщност много практична TT верига с двойно заземяване отдавна се използва широко в предградията, селските райони, летните вили и вилните селища.

В съответствие със седмото издание на PUE (клауза 1.7.3), системата TT е верига, в която неутралът на трансформаторната подстанция (или разпределителният трансформатор) е здраво заземен, а заземителната верига също е оборудвана за отворените части на електрическата инсталация. В този случай и двете заземявания са електрически независими.

Системата е проста и надеждна, въпреки че преди появата на PUE в изданието от 2009 г. тя се смяташе за рискована и беше официално забранена. Днес използването за заземяване на електрически инсталации в частни домове е разрешено само ако са изпълнени следните условия:

1. Подреждане на пълен заземителен контур в земята.
2. Монтаж на система за изравняване на потенциала на всички метални елементи в къщата.
3. Използване на RCD (устройство за остатъчен ток).

Клауза 1.7.59 от PUE определя веригата, според която RCD устройствата трябва да бъдат включени.

Най-трудната част ще бъде направата на земния контур. Не е достатъчно да изкопаете изкоп и да заварите периметър от стар метален ъгъл. Контактната повърхност между метал и почва трябва да бъде достатъчно голяма, така че съпротивлението на заземяване, измерено със специален уред, да не надвишава изчислената стойност в ома. Той (R) не трябва да надвишава частното от 50, разделено на максималната стойност на работния ток на RCD. От няколко устройства се избира този с максимален ток.

Потенциалната заземителна система е (меден) проводник, с който основните метални предмети, върху които може да се появи излишен потенциал, са свързани със земята. Може да е:

• корпус за електрическа инсталация;
• уреди;
• стоманени рамки;
• вентилация;
• водопроводни и канализационни тръби.

ИТ система за заземяване

Стара версия, широко използвана в огромните пространства на бившия СССР по време на масовото строителство на сгради "Хрушчов". Схемата за заземяване на IT е класическа с изолирана неутрала.

Корпусът на потребителската електрическа инсталация получава само 3 проводника (трифазен ток) и 2 за еднофазна мрежа. Нулата в мрежата на потребителя е заземена в земята съгласно съществуващите правила за заземяване.

Предимства на схемата:

1. Случайното докосване с ръка на контактите или един проводник под напрежение, но без изолация, води до леко изтръпване, вместо пълноценен токов удар.
2. Малък ток на утечка, когато нулата в окабеляването е късо към заземен корпус.
3. Падането на проводник на земята (скъсване на стълб) не води до появата на стъпково напрежение.

Сред недостатъците може да се отбележи невъзможността за използване на RCD. Освен това, когато се включи мощен товар с ниско съпротивление между нула и една от фазите, на третия проводник се появява излишен потенциал със значителна величина.

Изисквания за заземяване на електрически инсталации до 1000 волта

Инсталирането на заземителни и защитни устройства от страната на трансформатора или генератора не представлява голям интерес за потребителите. За тези, които работят с електрически инсталации и използват домакински уреди, е по-важно да направят заземяването правилно.

Изискванията се отнасят за заземяване на електрически инсталации до 1000 W:

1. Осигурете надеждна връзка с минимално токово съпротивление между корпуса на електрическата инсталация и земята.
2. Осигурете нормално разсейване на излишния потенциал, който навлиза в тялото на електрическата инсталация в резултат на авария.
3. Предотвратете появата на стъпково напрежение.

При правилно оборудвано заземяване, в случай на повреда на изолацията, токът ще тече по пътя на най-малкото съпротивление - през металните части на корпуса към заземителната шина в земята. Тъй като в подстанцията или в междинната секция нулата също е заземена в земята, токът ще тече през земните маси в посока на трансформатора. Поради съпротивлението на почвените маси, електрическият ток ще се разсее, губейки потенциал.

В този случай докосването на заземеното тяло на електрическата инсталация със суха ръка ще бъде абсолютно безопасно, дори ако е частично засегнато от повишено напрежение. Съпротивлението на нормалното заземяване рядко надвишава няколко ома. За суха човешка кожа тази цифра е няколко хиляди ома, за влажна (но не мокра) - от 500 ома до 1000 ома.

Основните изисквания за подреждането на защитно заземяване за напрежения от 42-380 V за променлив ток и 110-440 V за постоянен ток при специални условия (наличие на силно проводими среди) са описани в GOST 12.1.013-78. В други случаи заземяването на електрически инсталации над 380 V AC и 440 V DC се извършва въз основа на GOST 12.1.030-81.

Естествено заземяване

Това са обекти и среди, които улесняват потока на потенциала на напрежението в разсейващата ток земна маса. Заземяващите електроди могат да бъдат изкуствени и естествени. Първите включват специално произведени разпръскващи маси и устройства с определени характеристики. Втората включва всякакви метални предмети на повърхността на почвата, поставени в приповърхностния слой на почвата. Не може да бъде:

• стоманени водопроводни тръби;
• мощни кабели с метална (оловна) защитна обвивка;
• укрепване на стени и основи;
• чугунени канализационни линии;
• стелажи;
• елементи на вертикални държачи.

Всичко това по един или друг начин е в контакт с почвата и при наличието на проводяща среда (влага) може да действа като естествено заземяване. В допълнение към способността да прехвърлят потенциал към земята, естествените заземителни електроди се характеризират със способността да разсейват тока, частично да гасят и да преобразуват енергията си в топлина.

Естествените заземяващи проводници могат да помогнат за разсейване на излишния потенциал, но също така могат да причинят токов удар, ако заземяването е дефектно. Например, ако в банята контактът или корпусът на електрическата инсталация не са заземени или заземителната шина е дефектна. Освен това подът е върху стоманобетонна подова плоча.

Бетонът лесно абсорбира вода и влагата се просмуква към стоманената армировка (един от видовете естествено заземяване).Излишният потенциал от фазата в гнездото може да потече по мократа повърхност към смесителя за вода. Ако стоите на пода с боси крака и докоснете крана, можете да получите силен токов удар. Следователно подът в банята или кухнята трябва да бъде покрит с хидроизолация.

Значението на съпротивлението на токовия поток

Най-важната характеристика на заземяването е стойността на съпротивлението за разсейване на излишния потенциал. Работата на заземяващия контур може да бъде представена като затворена верига, в която токът от фазовата линия навлиза в тялото на електрическата инсталация и след това се насочва по пътя с най-малко съпротивление към земята.

Електрическият ток, протичащ в заземяващата верига, трябва да бъде ефективно погасен. Следователно заземителният контур е направен не само от масивни стоманени профили или тръби с относително голяма повърхност. Периметърът трябва да е голям - това подобрява "разпространението" на тока в проводящата маса.

Следователно заземяването на мощни електрически инсталации с работно напрежение 380–660 V се извършва под формата на правоъгълна верига с голям периметър. Колкото по-голям е правоъгълникът, толкова по-добро е разсейването на тока и толкова по-ниско е съпротивлението.

Също така не се препоръчва силно намаляване на съпротивлението на заземяващото устройство. Размерът на разсейването на тока трябва да отговаря на препоръките на PUE и GOST и най-важното е да бъде относително постоянен по всяко време на годината.

Това е особено важно в случаите, когато в близост до къщата се намира подстанция или трансформатор със заземен неутрал. Например, ако частна къща е в градска зона с множество подземни комуникации, тогава е напълно възможно стоманените водопроводни тръби да могат рязко да намалят съпротивлението на „земята“ и да доведат до авария на електрическата инсталация.

Понякога собствениците се ограничават до конвенционалното заземяване на щифта. Това е по-просто и по-евтино от контур и е напълно достатъчно за малки битови електрически инсталации. Но в този случай възниква втори проблем. Електрическият ток, влизащ в почвата от тялото на електрическата инсталация през самата заземителна шина, създава допълнителен потенциал на земята. Колкото по-високо е напрежението на линията, толкова по-висок е потенциалът при изтичане. Особено ако частите на заземяващия контур са изкопани на малка дълбочина.

Тъй като контактната площ на металния прът със земята е малка, съпротивлението на заземяващия контур е голямо. Излишният потенциал се разпространява радиално от пръта, като намалява на повърхността, когато точката на монтаж се отдалечава. Появява се стъпково напрежение.

Това означава, че при дъжд, мъгла или суграшица всеки, който избере да ходи с мокри обувки близо до заземяващия щифт, ще получи болезнен електрически удар в краката си.

Ако попаднете в такава зона, можете да излезете от нея само като скочите, притискайки краката си плътно един към друг.

Обикновено такива зони се срещат в близост до електрически инсталации с високо напрежение.

Действие на заземяване в случай на нарушаване на защитната изолация на части под напрежение

Не се разглежда ситуацията, когато изолационната обвивка на кабела на линията е счупена. Мрежата има собствено заземяване и ако възникне повреда в изолацията, машината ще изключи линията.

У дома или на работното място е възможно повреда на фазовата изолация:

1. В системата TN-S (универсално инсталирана в съвременните жилищни помещения) излишният потенциал ще падне върху корпуса и съответно токът ще тече през защитния проводник PE в заземяващия контур, свързан към разпределителното табло.
2. Ако фазовата изолация не е нарушена, но окабеляването гори в малки импулси.Във влажни помещения може да почувствате леко изтръпване (потенциален удар) при докосване на метални части или части под напрежение. Няма да има проблем, ако на линията има RCD с повредени кабели - той просто ще изключи кабелите на разпределителното табло.

Приблизително същата картина ще бъде в случай на заземяване на битови електрически инсталации по схемата TN-C-S. Само излишният потенциал ще отиде в заземителния контур на входа. Единственият минус е, че общото заземително устройство, свързано към таблото на жилищна сграда, може да бъде счупено или повредено. В този случай можете да получите токов удар, тъй като PE защитният проводник, който трябва да бъде заземен, също е свързан към нулата, водеща към подстанцията.

TT и IT системите не се използват в домашни условия.

Във веригата T-C, ако изолацията е повредена, токът ще тече частично към нулевата линия и частично към заземяващия контур, заровен в двора на къщата. Ако работи правилно, нищо няма да се случи. Просто, в случай на късо съединение, автоматичният пакетизатор ще дезактивира линията. Безопасно е да докосвате тялото, без да докосвате други метални предмети.

Понякога все пак се получава лек, едва забележим удар. Но това явление се дължи на факта, че човешкото тяло има свой собствен капацитет.

Защита на електрообзавеждане в цехове

В производствените помещения по правило се инсталира значително количество основно и спомагателно оборудване. Освен това работилницата трябва да има вентилационни и осветителни системи, които са свързани към отделна линия.

Осветлението трябва да бъде независимо в съответствие с правилата за пожарна безопасност Вентилацията е допълнително оборудвана с цяла мрежа от спомагателни (изолирани) проводници с разрядници и изкуствени заземители.С тяхна помощ се премахва високоволтовият потенциал на статичното електричество, което се натрупва върху вентилационните канали по време на движение на въздуха.

И двете системи за заземяване трябва да са галванично независими от основната система за защита на електрическото оборудване. TN-C и TN-S могат да се използват в малки изолирани помещения с максимално напрежение на електрически инсталации до 380 V.

За защита на електрическите инсталации в цеховете се използват 2 системи за заземяване - TT и TI. Освен това всички комуникации и метални части, с които има контакт работниците по поддръжката, са заземени. Системата за вторично заземяване осигурява свързване на стоманобетонни плочи на подове, стени, стълбища с парапети към допълнително заземяване.

Заземяване на заваръчни машини

Този тип електрически машини са изключени от редица електрически инсталации по много причини. На първо място, поради огромните токове, поради които се образуват вторични смущения върху кабелите на заваръчната машина. Ако в обикновените електрически уреди потенциална разлика от няколко волта се индуцира върху корпуса от работещ двигател или захранване, тогава при заварчик индуцираното напрежение може да бъде няколко десетки волта.

Вторият важен момент е индуктивният и периодичен характер на товара. В допълнение, значителни токове достигат нулата на заваръчната машина, а потенциалният скок в момента на включване може за кратко да достигне повече от сто волта.

Характеристики на заземяващите машини за заваряване:

1. Всяка електрическа инсталация трябва да има своя индивидуална верига за заземяване.
2. Свързването на няколко устройства към едно заземяване не е разрешено.
3. Върху електрозаваръчното тяло трябва да се заварява клема за винт - крилчата гайка или скоба, контактът от шината към земята трябва да се захване механично.

Съгласно PUE-7 (клаузи 1.7.112-1.7.226), заземителният проводник за стационарна електрическа инсталация трябва да има напречно сечение най-малко 10 mm² за мед, 16 мм² за алуминий 75 мм² за стомана.

Заваръчните инвертори и всички подобни видове електрически инсталации могат да бъдат заземени с помощта на изолирана неутрална верига, при условие че RCD е инсталиран на специална линия.

Защита на мобилни инсталации

По правило става дума за електрически инсталации, разположени на базата на автомобила. За сервизи, моб заваръчни машини, инсталирани на необорудвани обекти за относително дълго време (до 2 седмици), може да се използва заземяване според веригата TT.

За мобилни измервателни лаборатории, радиостанции, оборудване с малък токов товар се използва веригата TN-S. И в двата случая заземяването е оборудвано с помощта на стандартен алуминиев заземяващ кол с винтово закрепване. Трябва да се зарови в земята на дълбочина най-малко 80 см, ако на мястото има трева. Това показва, че почвата е влажна. За сухи зони за заземяване на електрически инсталации използвайте верига от 3 стоманени щифта, забити на дълбочина 100-120 cm.

Могат да се използват преносими заземителни електроди. Използват се от електротехници за ремонт и поддръжка на външни електрически инсталации от всякакъв вид. Всяка станция генератор, трансформаторът има собствен капацитет и наличието на въздушни линии (проводници), окачени на стълбове над земята, само увеличава стойността на C.Следователно, след изключване на захранването, второто действие е да инсталирате „заземяване“ (преносимо заземяване) на всички линии. Могат да се използват и за временно заземяване на мобилни електрически инсталации.

Защита на електроуреди

Схемите за защитно заземяване на промишлени електрически инсталации и устройства са описани подробно в техническата документация. Но домакинските уреди, дори сравнително сложни, като бойлер или пералня, не са оборудвани с верига за заземяване. Предвижда се представители на фирмата да монтират електрическата инсталация - да направят заземяването.

Всеки домакински електрически уред с работно напрежение от 42 V AC или DC напрежение от 110 V или по-високо трябва да бъде заземен. Това е изискването на клауза 1.7.33 от PUE. Електротехниците обикновено правят изключение за осветителни системи, с които няма постоянен контакт. Всичко останало, което боравим с ръцете си и има връзка с мрежата 220 V, е задължително заземено.

Обикновено веригата TN-C-S или TN-C се използва за битови електрически инсталации. Използва се защитното PE, което се намира в гнездото. Той също така отива към разпределителното табло и общото заземяване.

Ако апартаментът има мощни електрически инсталации (бойлер, пералня, отоплителен котел), тогава е по-добре да направите индивидуално заземяване с верига в земята. Освен това не е факт, че общата „основа“ на входния панел на висока сграда, върху която висят 20-25 апартамента, ще работи 100% в случай на непреодолима сила.

Електрическите инсталации, оборудвани с импулсни захранвания, също трябва да бъдат заземени. Това ще премахне високочестотните смущения и ще премахне риска от фазов контакт с корпуса чрез тока на утечка на мрежовия филтър.

Не забравяйте да заземите хладилника, това е втората статистически (след електрическите котли) причина за токови удари.

Основи на заземяването на двигателя

Приблизително половината от всички електрически инсталации са оборудвани с електродвигатели, най-често AC двигатели. Характеристика на двигателя на компресора е голям брой проводници, положени в намотката на статора или ротора. Освен това проводниците са в много тънка, лесно повреждаема лакова или емайлирана изолация.

Следователно неизправността на електродвигателя най-често причинява токови удари:

1. Изолацията е минимална, намотките стават много горещи.
2. Проводникът може да е в контакт с корпуса.
3. Роторът се върти дори след като електрическата инсталация е изключена и може да освободи натрупаната енергия както в линията, така и в корпуса.

За заземяване на електродвигатели се използва дисипативна верига, свързана с проводник или шина през клема на корпуса. Захранващото окабеляване е свързано към двигателя чрез системата TT. Ако в стаята са монтирани няколко електродвигателя, всички те се свързват към тоководещата шина с независим проводник, успореден на шината - не се допускат последователни връзки.

За електродвигатели с ниска мощност 220 V понякога се прави изключение със защитен проводник, но само когато двигателят е монтиран върху метална основа и е фиксиран с щифтове, забити в земята на дълбочина най-малко 60 cm.

Но дори и в тази версия на „земята“, обслужването на електродвигателя трябва да започне с пълно изключване и свързване на допълнително дистанционно заземяване към корпуса. Първо се монтира заземяващ контур и едва след това се закрепва към корпуса на двигателя. Това е универсално правило за свързване на всички видове заземяване.

Резултати

Заземяването на електрическата инсталация е единственият начин за защита срещу токови удари, както от захранващия трансформатор, така и от остатъчния потенциал, оставащ на линията. Въпреки факта, че някои практически аспекти не са описани подробно в PUE, когато работите с електрическо оборудване, трябва да използвате правилата и едва след това инструкциите на производителя.

Разкажете ни за вашия опит в заземителните инсталации - какви проблеми сте срещали и как са били разрешени. Запазете статията в отметките си, за да не се загуби полезна информация.