Принцип работы защитного заземления: Устройство защитного заземления Рабочее заземление

Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

( ПУЭ п.1.7.29 )

Защитное заземление —это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Цель защитного заземления—снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм.

При длительном прохождении тока сопротивление тела снижается до 500 – 300 Ом.

Примечание: сопротивление тела человека постоянному току от 3 до 100 кОм.

Расчеты, приведенные на рисунках, весьма приблизительны, но показывают оценить эффективность защитного заземления.

Существенное влияние на ток, проходящий через человека, оказывает величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.

Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.

ВНИМАНИЕ!

1. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

Запрещено:

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

Соединение с естественным заземлителем должно быть не менее чем в двух разных местах.

2. Искуственные

Контурные

При контурном заземлении обеспечивается выравнивание потенциалов в защищаемой зоне и уменьшается напряжение шага.

Выносные: групповые и одиночные

Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.

Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.

Широкое распространение в последнее время получили глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами, которые по долговечности и затратам на изготовление заземлителя существенно превосходят традиционные методы.

Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты. Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему.

Подробную информацию о различных схемах зазелителей, способах расчета и консультации можно получить на сайте  www.zandz.ru

Основная система уравнивания потенциалов.

Построение основной системы уравнивания потенциалов – создание эквипотенциальной зоны в пределах электроустановки с целью обеспечения безопасности персонала и самой электроустановки при срабатывании системы молниезащиты, заносе потенциала и коротких замыканиях.

Основная система уравнивания потенциаловв электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

 Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. (ПУЭ п. 1.7.82)

Несоединенный с ГЗШ элемент конструкции, инженерной системы, независимой системы рабочего заземления ( FE ) и тд. – грубейшее нарушение целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов ( возможность искры ) – угроза жизни персонала и безопасности объекта.

Примечание: разрядник, указанный на рисунке – специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов.

Например: серии «KFSU», «EXFS..» компании DEHN.

Система дополнительного уравнивания потенциалов

-должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток (ПУЭ п. 1.7.83).

Система дополнительного уравнивания потенциалов значительно улучшает уровень электробезопасности в помещении. Короткие проводники защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину, формируют эквипотенциальную зону по принципу аналогично основной системы уравнивания потенциалов.

Как видно из рисунков, схема электропитания претерпевает существенные изменения. Чрезвычайно важно обеспечить соединение контактов заземления розеток и клемм заземления стационарных приборов на шину дополнительного уравнивания потенциалов. При этом, даже если не будет выполнено соединение корпусов приборов с шиной ( безалаберная эксплуатация, особенно переносных приборов ) система сохранит свою эффективность по безопасности. Ситуация, когда земли розеток и приборов не подключены к шине, а сторонние проводящие части гарантированно соединены с шиной уравнивания потенциалов, в разы ухудшает электробезопасность в помещении даже по сравнению с классической схемой питания.

Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Если формально подходить к определению, то и металлическая дверная ручка и петли на деревянной двери в деревянном доме являются сторонними проводящими частями.

При формировании дополнительной системы уравнивания потенциалов возникает вопрос, что подключать, а что не подключать на шину дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы добиться необходимого уровня электробезопасности и не делать систему слишком громоздкой. Здесь, с точки зрения здравой логики, можно руководствоваться двумя принципами:

1. Фактическая ( потенциальная ) возможность связи с «землей».
2. Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

Примеры сторонних проводящих частей подключаемых / не подключаемых к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Сторонняя проводящая часть	Рисунок	Необходимость подключения
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала.		НЕТ
Металлическая полка, закрепленная на стене из железобетона.		ДА (потенциальная связь с «землей» за счет крепежа к стене)
Металлическая полка, закрепленная на стене из непроводящего материала. На полке расположен электроприбор.		ДА (возможность появления потенциала при аварии прибора с классом изоляции I)
Металлическая тумбочка с резиновыми (пластиковыми) колесиками на бетонном полу.		НЕТ
Металлическая тумбочка с резиновыми колесиками на бетонном полу. В помещении грязь и пыль в сочетании с повышенной влажностью.		ДА (потенциальная связь с «землей» за счет загрязнения и повышенной влажности)

Некоторое количество вопросов с уравниванием потенциалов возникает по ванным и душевым помещениям. Современные требования и рекомендации по устройству системы дополнительного уравнивания потенциалов изложены в циркуляре № 23/2009.

Широкое применение пластиковых труб породило закономерный вопрос: является ли водопроводная вода сторонней проводящей частью и возможен ли занос потенциала через воду….

Ответ, содержащийся в циркуляре, несколько настораживает:«…Водопроводная вода нормального качества …не рассматривается как сторонняя проводящая часть.»

К сожалению, вода нормального качества из наших кранов течет не всегда и лучше перестраховаться, используя токопроводящие вставки на отводах от стояков водопровода подключив их к шине дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы не подключать отдельно каждый кран. Этот метод в качестве рекомендуемого описан в этом же циркуляре.

Практика выполнения дополнительной системы уравнивания потенциалов.

Фактически наиболее распространены пять вариантов выполнения шин системы дополнительного уравнивания потенциалов:

Вариант 1. С использованием стандартных коробок уравнивания потенциалов ( КУП ).

Вариант 2. Стальная шина 4х40 ( 4х50 ) с приварными болтами опоясывающая помещение.

Вариант 3. Стальная шина, уложенная в стандартный пластиковый короб.

Вариант 4. Использование шины заземления в РЩ ( для небольших помещений ).

Вариант 5. С использованием специализированного щитка типа ЩРМ – ЩЗ

                   ( встроенный щиток с шиной 100 мм² ( Cu ) со степенью защиты IP54 ).

Главные требования нормативов по устройству шины дополнительного уравнивания потенциалов содержат два требования:

—       возможность осмотра соединения

—       возможность индивидуального отключения

1. Длина проводников дополнительной системы уравнивания потенциалов, соединяющих контакты штепсельных розеток, сторонние проводящие части и корпуса электрооборудования не должна превышать 2,5 м. ( ? ). Сечение 4 мм² Сu ( ПВ-1, ПВ-3 ). См. ПУЭ 1.7.82 рис. 1.7.7.
2. Для электроустановки здания, где применяются негорючие ( ВВГ нг –FRLS…) кабеля, следует с осторожностью использовать кабеля марки ПВ-1, ПВ-3 ( проводники уравнивания потенциалов от дополнительной системы уравнивания потенциалов до ГЗШ или щитовой шины заземления ). Данный тип кабеля, будучи уложенным вместе с негорючими кабелями, формально превращает всю систему в распространяющую горение. В большинстве случаев контролирующие органы относятся к этому спокойно, но в некоторых случаях стоит применить негорючие одножильные кабеля той же марки с нанесением соответствующей маркировки.
3. Для зданий детских дошкольных учреждений, больниц, специальных домах престарелых и тд. применяемые пластиковые короба должны иметь сертификат о не выделении токсичных веществ при горении. Тоже касается линолеума. Поставляемые в Россию короба Legrand, ABB … таких сертификатов не имеют. Как вариант — короба фирмы DKC в которых в качестве отбеливающего вещества используется мел и есть все необходимые сертификаты.

МЕД. ГОСТ Р 50571.28 п. 710.413.1.6.3 « Шина уравнивания потенциалов должны быть расположены в самом медицинском помещении или в непосредственной близости от него. В каждом распределительном шкафу или в непосредственной близости от него должны быть расположена шина системы дополнительного уравнивания потенциалов, к которой должны быть подключены проводники…»

Для учреждений здравоохранения в помещениях гр.1 и особенно в помещениях гр.2 (чистые помещения) удобно воспользоваться вариантом № 5, схема которого представлена на рисунке.


отличия от рабочего, назначение, схема и устройство

Работающие электрические приборы должны иметь заземление. В зависимости от цели оно может быть рабочим или защитным. Первое предназначено для корректной работы устройств, а второе – для защиты людей. Принцип действия одного и второго разный.

Содержание

1. Основные цели и задачи заземления
2. Принцип защитного заземления
3. Защита от попадания молнии
4. Защита от импульсного перенапряжения
5. Защита людей
6. Отличие рабочего заземления от защитного
7. Требования к защитному заземлению
8. Бытовое заземление
9. Работа заземления при неисправностях электрооборудования
10. Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов
11. Установка заземлителей

Основные цели и задачи заземления

Заземление представляет собой заземлитель и заземляющие проводники, по которым ток стекает в грунт и нейтрализуется

Почва способна нейтрализовать электрический ток, так как степень ее напряжения равна нулю. Сопротивление – это основной показатель заземляющего устройства, по которому можно судить о его качестве и способности выполнять свое предназначение. Удельное сопротивление зависит от состава почвы, наличия в ней химических веществ – кислотных или щелочных, влажности, рыхлости. В зависимости от состава почвы может потребоваться использование какого-либо специального комплекта заземления или же полная замена грунта для корректной работы заземляющих устройств.

Заземление – это соединение какого-либо прибора, электрической установки или части сети с заземляющим устройством. Оно представляет собой заземлитель и заземляющие проводники, по которым ток стекает в грунт и нейтрализуется.

Заземлителей может быть несколько. В распределенной схеме они располагаются по периметру объекта, электрическую сеть которого необходимо обезопасить. Проводящая часть (заземлители) обычно выполняются из металла. К ним подводятся заземляющие электроды, которые имеют непосредственный контакт с почвой.

Устройство контура заземления

Заземляющее устройство монтируется по контуру. Контур заземления – это несколько проводников электродов, которые забиваются в грунт. Их длина – 3 метра, располагаются они на небольшом расстоянии друг от друга. В качестве соединения применяется горизонтальная металлическая полоса, которую укладывают в почву на небольшую глубину – до 1 метра. Соединение с электродами осуществляется с помощью обычной сварки. В специальных заземляющих комплектах части оборудования соединяются резьбой, что никак не влияет на рабочие свойства.

Рабочее заземление необходимо в следующих случаях:

• Защита оборудования от накопления статического электричества. Процессы, происходящие в природе, например, молнии, могут влиять на ток, протекающий в цепи, в результате чего оборудование может быть повреждено. Электроды, установленные в грунте, отводят излишки тока.
• Защита сети от замыканий.
• Защита от перенапряжения.

Пример рабочего заземления – молниеотвод, который присоединен к электродам. Особенно актуально в генераторах, трансформаторах.

Принцип защитного заземления

Защитное заземление – это комплекс мер, которые направлены на защиту оборудования и людей, которые с ним работают. Используется для устранения электромагнитных помех, возникающих из-за работающего рядом устройства, а также для нейтрализации помех при коммутации в цепи питания.

Защита от попадания молнии

Схема защиты дома от молний

Воздушная среда – это участок с большим сопротивлением, но разряд имеет мощность, превосходящую данное сопротивление, поэтому пробивает его. По пути следования из верхних слоев атмосферы к земле молния выбирает участки с наименьшим сопротивлением – мокрые участки, стены, деревья и капли воды. Этим объясняется тот факт, что разряды часто попадают в дерево – оно имеет сопротивление меньше, чем воздух вокруг. При попадании в здание ток также проходит по участкам с наименьшим сопротивлением – это металлические трубы, электрические приборы или их металлические детали, влажные стены. Если устройство не имеет заземления, прикосновение к нему в момент прохождения заряда может быть смертельным.

При установке молниеотвода на крыше заряд попадает в него, а далее движется в землю и нейтрализуется. Важно, чтобы токи не распространялись внутрь объекта, поэтому материалы, которые используются для обустройства заземления, имеют низкое сопротивление. По правилам оно не должно превышать показатель в 4 Ом. Сам молниеотвод должен быть соединен с электродами в грунте.

Защита от импульсного перенапряжения

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Электронное оборудование чувствительно к скачкам напряжения или работающим в их радиусе мощным электрическим установкам. Повредить электронику может внезапно возникший разряд молнии вблизи.

В качестве примера: во время грозы может возникнуть избыточный заряд в медном кабеле, которыми соединены дома и по которым проходит ток. Заряд при увеличении его размера способен разрушить кабель. В этом случае на линии питания ставится УЗИП – устройство защиты от импульсного перенапряжения, чтобы избыток заряда стравливался в грунт.

Защита людей

Корпуса приборов, все металлические элементы способны проводить ток. Если коснуться незаземленного прибора, в котором накопилось статическое электричество, можно получить сильный удар. Это отразится прежде всего на сердечно-сосудистой и нервной системе. Снизить удар помогает резиновая обувь, прорезиненные перчатки, абсолютно сухое помещение, но люди редко ходят по квартире или офису в резиновых сапогах. Подключение третьего провода к корпусу приборов, а затем соединение его с электродами позволяет утилизировать в грунт лишний ток.

В старых частных и многоквартирных домах заземляющие мероприятия не проводились, поэтому все электрические приборы представляют потенциальную опасность для людей.

Самодельные устройства могут выглядеть следующим образом: к корпусу прибора подсоединен провод, который выводится на улицу и соединяется с вбитым в землю металлическим изделием (труба, уголок, ведро, арматура). Эти изделия являются хорошими проводниками тока, в отличие от человеческого тела, поэтому ток выбирает металл и уходит в грунт.

Отличие рабочего заземления от защитного

Рабочее и защитное заземление по правилам техники безопасности не должно совмещаться водной схеме. При атмосферных разрядах электрические приборы могут повредиться, при этом защитное заземление не сработает.

В схеме функционального (рабочего) заземления все токонесущие конструкции соединяются с электродами, установленными в грунте. Для корректной работы рабочего заземления используются также предохранители, которые принимают напряжение на себя и выходят из строя.

Рабочее заземление оборудуется в том случае, если к приборам прилагается указание производителя и требования, которые защищают данное устройство.

К защитному заземляющему устройству предъявляется больше требований, так как оно имеет более важные задачи: сохранение жизни людей.

Назначение рабочего заземляющего устройства	Назначение защитного заземления
Большая мощность приборов	Трехфазные приборы мощностью менее 1 кВт
Электронное чувствительное оборудование	Одно- и двухфазные устройства, не имеющие контакта с грунтом
Медицинские приборы	Техника мощностью более 1 кВт
Электронная техника, которая является носителем важной информации	В схемах с предохранителями и нулевым защитным проводником

Самое надежное заземление предусмотрено в схеме электросети дома. Кабели, которые подходят к каждой розетке, должны быть трехжильными. Третья жила соединяется с землей и отводит статическое электричество, а также предотвращает короткие замыкания и попадание молнии внутрь здания.

Требования к защитному заземлению

Чтобы заземляющие установки выполняли свои функции, они должны соответствовать определенным параметрам и указаниям производителя оборудования.

Нюансы, которые влияют на функционал:

• Сопротивление грунта из-за его физико-химических особенностей. Лучше всего проводит ток влажная глина, графитовая крошка, торф, солончаки или морская вода. Хуже – сухой песок или твердые породы – гранит, щебень, кварц, асфальт, бетон.
• Площадь контакта заземлителя с почвой. Чем больше площадь, тем более благоприятные условия создаются для перетекания тока, тем быстрее это происходит. Увеличить площадь можно, установив большее количество электродов по контуру здания. В этом случае их соединяют вместе стальной пластиной в единое целое. Если увеличить размер одного электрода, общая площадь также увеличится. Увеличить площадь помогает установка вертикального металлического контура, если нижние слои грунта имеют большее сопротивление, чем поверхностные.

Поскольку добиться идеального сопротивления почвы трудно, устройства создаются исходя из ее характеристик. Для каждой электрической установки существуют свои нормы сопротивления заземлительных устройств. Например, для электрической подстанции с напряжением более 100 кВт сопротивление не должно быть больше 0,5 Ом, а для домашней сети с системой ТТ, а также применением автоматического отключения – до 500 Ом.

Необходимо обязательно обрабатывать сварные швы заземления от коррозии

Заземлители из металла не должны покрываться лакокрасочными материалами. Иногда в качестве заземляющего устройства используется подземная часть здания с металлическими конструкциями – электропроводящий бетон с арматурой внутри. Нельзя использовать газовые металлические трубы для решения проблемы заземления.

Согласно Правилам устройства электроустановок заземлению подлежат:

• Сети, напряжение которых выше 380 В.
• Особо опасные и наружные установки.

Части оборудования, подлежащие занулению и заземлению:

• Корпуса электрического оборудования.
• Вторичная трансформаторная обмотка.
• Приводы электрических приборов.
• Распределительные щиты, каркасы шкафов.
• Металлические конструкции оборудования.
• Железная оболочка кабеля.

Если напряжение не превышает 42 В переменного тока или 110 В постоянного, заземление не требуется.

Бытовое заземление

Заземление ванны в квартире

Большая часть несчастных случаев в бытовых условиях связана с касанием прибора, который имеет повреждение изоляции. Тело человека в данном случае является проводником тока. Электрические варочные плиты, стиральные и посудомоечные машины, радиаторы отопления, микроволновки, бойлеры, ПК, мойки для посуды – все это металлические конструкции, которые хорошо проводят ток и без заземления могут причинить вред здоровью.

Короткое замыкание – это соприкосновение фазного и нулевого провода в сети, что приводит к срабатыванию аварийной защиты и отключению прибора от питания. Чаще всего происходит не короткое замыкание, а утечка тока, который накапливается в корпусе бытового оборудования. Это может привести к поражению электричеством.

Для безопасности человека необходимо устанавливать розетки с заземляющими контактами. К розетке должен быть подведен трехжильный кабель. При двухжильной и трехжильной системе заземление оборудуется по-разному – от распределительной коробки или электрического щитка.

В качестве заземлителя нельзя использовать газовые, водопроводные или трубы централизованного отопления.

Работа заземления при неисправностях электрооборудования

Под неисправностью оборудования подразумевают повреждение изоляции и возникновение фазы в корпусе прибора. Если части оборудования находятся под напряжением, но не имеют защиты в виде заземления и УЗО, человек, не подозревающий об опасности, может получить удар током.

Во втором варианте утечка тока может быть не значительной, устройство защиты оборудования не среагирует на напряжение и не отключит прибор. Человек может получить незначительный удар.

Если корпус не заземлен, но УЗО установлено, оно сработает через 0,02 секунды после прикосновения человека к корпусу прибора. Этого времени не достаточно для нанесения вреда здоровью.

Самой эффективной с точки зрения безопасности схемой является наличие заземления и УЗО. При возникновении утечки тока и переходе его в грунт УЗО реагирует и отключает прибор.

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

Расчет параметров заземляющего устройства выполняется по формулам. Исходными элементами являются:

• сопротивление грунта на данном участке;
• длина, толщина, диаметр электродов, а также их количество.

На практике во всех случаях бывают расхождения с намеченным планом работ, так как показатель почвы необходимо анализировать более точно. Сделать это практически невозможно: на 100 квадратных метрах необходимо пробурить около 100 мини шахт глубиной до 10 м, чтобы оценить слои почвы, ее состав и включения элементов – глины, известняка, песка и других компонентов.

Установку заземляющих устройств проводят по главному принципу заземления: наличие запаса прочности, имея усредненные значения параметров. Чем ниже получается сопротивление, тем лучше для всех электрических приборов и людей.

Установка заземлителей

Вертикальные электроды более эффективно выполняют свои функции, так как их можно установить на большую глубину. При горизонтальной укладке на небольшую глубину сопротивление увеличивается, особенно в зимний период, когда верхние слои грунта промерзают.

Для электродов применяют штыри, длина которых более 1 метра (обычно 1,5 м). Такие конструкции легко забить в грунт с помощью обычного молотка, соединение выполняется в горизонтальной плоскости не менее 0,5 м в глубину.

Принципы защитного многократного заземления (PME) | by Voltimum

Поскольку большинство низковольтных источников питания как новых, так и существующих электроустановок подключаются к клемме заземления PME, в этой статье обсуждаются рабочие характеристики этой конкретной схемы питания, которая в целом известна как система TN-C-S. .

Как показано на рис. 1, в схеме PME нулевой провод питания выполняет функции как защитного, так и нулевого проводника и подключается к нескольким точкам заземления в сети питания. Нейтральный провод питания, часто называемый проводником PEN (комбинированный защитно-нейтральный) или CNE (комбинированный нейтральный и заземляющий), заканчивается в распределительном устройстве (вырез), где достигается соединение заземляющего проводника с нейтралью питания. по внутренней ссылке, предоставленной дистрибьютором.

Использование комбинированного провода относится только к питанию, а не к установке потребителя. Поэтому, за исключением обстоятельств, разрешенных Положением 543.4.2, внутри установки потребителя должны использоваться отдельные нейтральный и заземляющий проводники (см. Положение 543.4.1).

Поскольку нейтраль питания соединена с землей в системе PME, обратный путь как для замыкания на землю, так и для замыкания на нейтраль проходит через комбинированный проводник. Преимущество использования комбинированного проводника таким образом заключается в том, что он обеспечивает обратный путь с низким импедансом, который обеспечивает быстрое отключение питания в условиях неисправности. Для системы TN-C-S дистрибьюторы питания указывают максимальное полное сопротивление контура внешнего замыкания Ze, равное 0,35 Ом.

Если применяются условия PME, обратный ток имеет два возможных пути: через комбинированный проводник и общую массу Земли. В зависимости от их относительных импедансов некоторый ток, называемый отведенным или циркулирующим нейтральным током, может возвращаться через общую массу Земли. В опасных местах, таких как автозаправочные станции, это может представлять риск воспламенения или взрыва, поэтому использование PME в таких местах не допускается. Некоторые другие соображения, касающиеся поставок PME, заключаются в следующем.

В нормальных условиях может существовать небольшая разница в напряжении между клеммой заземления PME в начале установки и общей массой Земли, в зависимости от конфигурации и нагрузки распределительной сети.

Это небольшое напряжение, превышающее потенциал Земли, может при определенных условиях создать возможность «ощущения удара током» для человека, одновременно находящегося в контакте с открытой проводящей частью или посторонней проводящей частью и «потенциалом Земли». Особенно в местах, где сопротивление тела снижено из-за присутствия воды, например, в душевой спортивного сооружения.

Как показано на рис. 2, обрыв цепи PEN-проводника в сети может привести к тому, что комбинированная клемма нейтрали/земли в отсеке в помещении потребителя превысит потенциал земли из-за переноса токов нагрузки от установок, расположенных ниже по течению от открытая цепь. Следовательно, защитные проводники, подключенные к этой клемме, также могут повысить потенциал; это означает, что любые металлические детали, такие как газовые трубы, подключенные к установке потребителей, также могут подняться выше потенциала земли, создавая риск поражения электрическим током любого человека при одновременном контакте с такими частями и общей массой Земли.

По этим причинам, если имеется клемма заземления PME, ее использование может быть нежелательным в одних помещениях и запрещенным в других. Например, Правило 9(4) Положения о качестве и непрерывности электроснабжения 2002 года (с поправками) запрещает подключение комбинированного нейтрального и защитного проводника к любым металлическим конструкциям в караване или лодке. Подключение к терминалу PME разрешено для стационарных зданий в этих местах, таких как офисы, рестораны или магазины, но его нельзя использовать для причала караванов или лодок.

Чтобы свести к минимуму риски, связанные с PME, комбинированный проводник заземляется в нескольких точках сети, а соединение обеспечивается в соответствии с BS 7671 внутри установки потребителя. Из-за низкого импеданса контура заземления существует возможность протекания более высоких токов короткого замыкания в системе PME, поэтому размеры основных проводников защитного заземления должны соответствовать нейтральному проводу питания и таблице 54.8 BS 7671 . , Таблица 1 см.

Минимальная площадь поперечного сечения, эквивалентная меди, определяется медным соединительным проводником с площадью поперечного сечения, указанной в таблице, или соединительным проводником из другого металла, обеспечивающим эквивалентную проводимость, в некоторых случаях распределитель может потребовать проводник большего размера. (Таблица 54.8 из BS 7671 также применима для системы PNB, варианта системы PME). эти требования к соединению также должны быть применены к любым посторонним токопроводящим частям в гараже. При таких обстоятельствах рекомендуется использовать отдельное (ТТ) заземляющее устройство для установки в отдельно стоящем здании.

Несмотря на то, что дистрибьютор может предоставить устройство заземления PME, проектировщик электроустановки несет ответственность за оценку его пригодности и адекватности, и, при необходимости, может потребоваться использование альтернативных средств заземления, таких как система TT. .

Мой источник: https://www.voltimum.co.uk/articles/principles-protective-multiple-earthing

ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ (ТЕОРИЯ) – NPR Tech News & Tutorials

NPROnline:

Добро пожаловать на курс домашних электрических систем от NPR Online Technologies!

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Прежде чем начать этот урок, мы рекомендуем вам подписаться на наш канал YouTube и посещать все наши уроки на нашем сайте.

В этом теоретическом уроке мы рассмотрим основные аспекты, касающиеся устройств защиты и системы заземления.

Система заземления или система заземления соединяет определенные части системы электроснабжения с землей, обычно с проводящей поверхностью Земли, в целях безопасности и функциональных целях. Выбор системы заземления может повлиять не только на безопасность, но и на электромагнитную совместимость установки.

В дополнение к нулевому и горячему проводникам в нашей электросистеме имеется также защитный заземляющий проводник, подключенный к главной клемме заземления домашней электросистемы.

Проводник защитного заземления, как правило, не важен для нормальной работы электронного или электрического оборудования.

Фактически, мы видели в предыдущих уроках, что электрическая система может работать правильно при полном отсутствии заземляющего проводника,

, но он используется для защиты вещей или людей при наличии токов короткого замыкания, например, из-за изоляции. разрыв между горячим проводником и оголенной токопроводящей частью.

Рассмотрим, например, люстру. При штатной работе системы нулевой и горячий провода правильно подключены к светильнику.

В этих случаях при прикосновении человека к люстре, даже если она изготовлена ​​из токопроводящего материала, нет риска поражения электрическим током и нет риска для человека.

—

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Теперь предположим, что по какой-то причине горячий проводник оторвался от контакта с лампочкой и соприкоснулся с конструкцией люстры. В этой ситуации лампа перестанет гореть, и велика вероятность того, что кто-то пойдет и проверит люстру, тем самым соприкоснувшись с ней.

Этот человек создаст путь тока утечки, который начинается от горячего проводника, контактирующего с люстрой, и достигает пола. К сожалению, этот ток будет проходить через тело этого человека и может вызвать серьезное повреждение тканей или смерть.

Также бывают случаи, когда наличие неисправности не представляет непосредственной опасности для людей, но может способствовать развитию пожара.

Например, предположим, что нейтральный и горячий провода, питающие лампочку, отсоединяются и соприкасаются с металлической конструкцией люстры.

Металлическая конструкция люстры создает электрическую непрерывность между фазным проводом и нулевым проводом, поэтому возникает сильный электрический ток.

Наличие больших токов в проводниках, в свою очередь, приводит к аномальному перегреву, который может необратимо повредить электрическую систему или даже вызвать возгорание.

На этих двух простых примерах мы определили два различных сценария опасности, связанных с неисправностью электрической системы.

В первом примере у нас есть электрический ток утечки, который обычно мал, но может быть смертельным.

Во втором примере имеется короткое замыкание, которое генерирует большие токи и также может вызвать возгорание.

В электрических системах обычно используются решения, позволяющие справиться с этими опасными сценариями. Эти решения, которые мы вскоре обсудим, на самом деле представляют собой реальные обязательства, которые необходимо учитывать при проектировании и монтаже электрической системы.

—

NPROnline:

В частности, для борьбы со сценарием опасности № 1 необходимо использовать УЗО, а для преодоления сценария опасности № 2 необходимо использовать УЗО. автоматический выключатель тока.

Автоматические выключатели расположены в специальном электрическом щите.

Для простоты мы пока рассмотрим только один автоматический выключатель в электрощите.

Мы можем видеть, как этот автоматический выключатель замыкается в нормальных условиях работы электрической системы.

Однако при наличии ненормальных условий

автоматический выключатель разомкнется со временем реакции, которое зависит от используемого типа.

Таким образом электрическая цепь прерывается, что позволяет избежать повреждения вещей или людей, вызванного неисправностью электрической системы.

В конкретном случае мы рассмотрели двухполюсный автоматический выключатель, но существуют и однополюсные типы. В этом случае важно, чтобы автоматический выключатель был подключен к горячему проводу, как показано на следующем рисунке.

Важной особенностью автоматического выключателя является то, что его можно сбросить для возобновления нормальной работы, как только неисправность в системе будет устранена.

Это основное различие между автоматическим выключателем и предохранителем.

Как мы видим, при нормальной работе электрической системы предохранитель позволяет току беспрепятственно проходить по нити накала.

Если происходят перегрузки,

нить плавится и прекращает подачу электричества.

Если предохранитель перегорел, его следует выбросить и заменить новым предохранителем.

Это не относится к автоматическому выключателю, который можно вручную сбросить для возобновления нормальной работы, как только неисправность в системе будет устранена.

—

NPROnline:

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Казалось бы, с помощью автоматических выключателей мы спроектировали безопасную электрическую систему.

Тем не менее, существуют опасные ситуации, которых можно избежать, внедрив систему заземления.

Рассмотрим типичную неисправность, при которой фазный провод отсоединяется от клеммы и касается конструкции люстры.

В этом случае у нас нет тока короткого замыкания, способного привести в действие автоматический выключатель.

Только когда пользователь электрической системы коснется люстры, его пересечет ток утечки

, который активирует автоматический выключатель.

Хотя активация переключателя происходит очень быстро, мы видим, что для его активации требуется, чтобы пользователь прошел через электрический ток хотя бы в течение короткого периода времени, и, очевидно, мы хотим избежать этого условия.

Для предотвращения таких эпизодов, которые могут перерасти в настоящие трагедии, используется третий проводник, называемый защитным заземлителем.

Защитный проводник присоединяется с одной стороны к металлической конструкции люстры,

, а с другой стороны к металлическому штырю или металлической сетке или другой токопроводящей конструкции. Металлический стержень, также известный как заземляющий электрод, должен находиться в тесном контакте с землей, чтобы увеличить контактную поверхность с самой землей. Таким образом, создается электрическое соединение с землей, что способствует рассеянию тока короткого замыкания в сторону земли.

В соответствии с этим электродом (который представляет точку сбора проводов защитного заземления) можно найти обозначение земли или символ заземления, показанный на следующем рисунке.

Напоминаем, что правила устройства электроустановок устанавливают точные цвета для заземляющего провода. Например, в Европе используется желто-зеленый цвет.

Что ж, разобравшись с этими уточнениями, вернемся к нашей электрической неисправности. Мы видели, что эту неисправность невозможно обнаружить, поскольку она не генерирует ток утечки.

Вместо этого мы можем отметить, что при использовании заземляющего проводника при возникновении неисправности создается электрический ток, который от горячего проводника достигает заземляющего проводника.

, который немедленно обнаруживается автоматическим выключателем дифференциального тока, который быстро срабатывает, прерывая электрическую цепь.

С введением заземляющего проводника мы ввели два преимущества: во-первых, автоматический выключатель срабатывает, как только возникает неисправность, а также ток утечки протекает по заземляющему проводнику и, следовательно, не требует наличия контакта с вещи или люди, как показано на схеме без заземляющего проводника.

Это основная причина, по которой заземляющий провод играет важную роль в электрической системе и может спасти нашу жизнь при использовании в сочетании с устройством защитного отключения.

Это также объясняет, почему все оборудование или устройства с опасным напряжением должны быть подключены к системе заземления.

Этот подход используется не только для ламп, но и для электрического или электронного оборудования, как в случае со стиральной машиной, которая имеет металлическую конструкцию и в случае контакта горячего проводника с металлической конструкцией может вызвать серьезный ущерб пользователю стиральной машины.

При подключении металлической конструкции к системе заземления через защитный заземляющий провод сразу же возникает ток утечки при возникновении неисправности.

Если электрическая система оснащена устройством защитного отключения, он обнаружит ток короткого замыкания и, следовательно, отключит электрическую систему.

—

NPROnline:

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Многим будет интересно, как автоматический выключатель может распознать наличие токов короткого замыкания.

Принцип работы концептуально очень прост.

Устройства защитного отключения работают путем сравнения значений тока через горячий и нейтральный провода.

В нормальных условиях мы имеем, что ток, протекающий через горячий проводник, равен току, протекающему через нейтральный проводник.

В случае неисправности часть электрического тока будет протекать через заземляющий провод или, при отсутствии системы заземления, через тело пользователя.

Это приводит к несоответствию между током, поступающим в прибор через нагревательный провод, и током, выходящим через нейтральный провод.

Эта разница в электрическом токе называется остаточным током.

Подводя итог, мы можем отметить, что в то время как устройство защитного отключения действует, обнаруживая токи утечки или, другими словами, небольшие различия между электрическим током горячего и нейтрального проводов.

Мы видели, что даже УЗО может работать без системы заземления, но в этом случае степень защиты хуже.

На самом деле мы видели, что использование заземляющего провода очень полезно для генерирования токов короткого замыкания, чтобы как можно быстрее вызвать срабатывание устройства защитного отключения.

По этой причине важно использовать устройство защитного отключения в сочетании с системой заземления, надежно подключенной ко всем приборам и электрическим устройствам.

Что касается автоматического выключателя максимального тока, его задачей является обнаружение высоких токов независимо от наличия токов утечки.

В частности, автоматический выключатель максимального тока не проверяет, совпадает ли ток, протекающий через нейтральный и горячий провод, но проверяет, превышает ли ток, протекающий через горячий провод, максимальное значение.

Если такое состояние возникает, например, из-за короткого замыкания,

выключатель размыкается автоматически.

Таким образом, мы видим, что этот механизм может работать правильно даже без заземляющего провода.

Интересно отметить, что существуют определенные типы автоматических выключателей, которые включают как электромагнитные , так и тепловые механизмы. В этом случае электромагнитный механизм мгновенно реагирует на большие скачки тока (короткие замыкания), тогда как тепловой механизм автоматического выключателя обеспечивает запаздывающую реакцию в зависимости от значения тока, что позволяет сохранять меньшие перегрузки в течение более длительного времени. Это допускает кратковременные всплески тока, например, возникающие при включении двигателя или другой нерезистивной нагрузки. Разумеется, при очень больших перегрузках по току при коротком замыкании магнитный элемент отключает автоматический выключатель без преднамеренной дополнительной задержки.

Таким образом, мы поняли, что оба переключателя важны для безопасности электрической системы, а также выполняют разные функции.

Поэтому нам необходимо установить их оба в электрическую систему.

Простейшая схема подключения основана на последовательном соединении двух автоматических выключателей.

Таким образом, любой ток короткого замыкания сможет прервать линию питания.

Распространенной ошибкой является предположение, что электрическая система, оснащенная автоматическими выключателями, не представляет опасности поражения электрическим током.

Рассмотрим несколько типичных случаев. В случае, показанном на следующем рисунке,

мы имеем человека, сидящего на деревянном стуле. Поэтому человек изолирован от земли. Если этот человек прикоснется к горячему проводу, ток не может генерироваться, и поэтому он не получит удара током.

Если человек сидит на проводящем металлическом стуле, он больше не будет изолирован от земли. Если этот человек коснется горячего проводника, возникнет ток утечки, который пройдет через человека, но который, к счастью, активирует устройство защитного отключения для защиты человека.

К счастью, наличие автоматического выключателя позволит быстро отключить электрическую цепь.

Хотя разрыв цепи происходит очень быстро, следует отметить, что человека все же пересекал электрический ток, что является событием, хотя и кратковременным, но может вызвать проблемы.

Из только что сделанного примера может показаться, что деревянный стул может обеспечить большую безопасность, чем металлический стул. На самом деле это не всегда так.

На самом деле, если человек прикоснется к горячему проводу и нейтральному проводу одновременно, будет генерироваться ток, не обязательно сильный, который пройдет через его тело.

Как уже говорилось, генерируемый ток не обязательно будет высоким, учитывая сопротивление человеческого тела, поэтому автоматический выключатель не обнаружит никаких отклонений.

С другой стороны, деревянный стул предотвратит возникновение токов утечки, и поэтому устройство защитного отключения не обнаружит аномалии.

Другими словами, ток будет продолжать течь через тело человека.

Понятно, что если человек чувствует удар током, он всегда может отойти от точки соприкосновения, вызвавшей его, но есть случаи, когда это невозможно: подумайте, например, о случае, когда человек болеет или проволока обмотана вокруг руки или ноги.

Таким образом, эти случаи могут быстро привести к смерти соответствующего лица.

Таким образом, на этом последнем примере мы можем заметить, что хотя устройства защиты являются фундаментальным аспектом безопасности электрической системы, всегда важно избегать контакта с проводниками электрической системы.

Вот мы и подошли к концу этого урока, посвященного системе заземления и устройствам защиты.