Зачем нужно заземление в квартире – Заземление в квартире новостройки и старого дома: схема и монтаж

omsk-1elektrik.ru

Как сделать заземление в квартире если его нет

Как сделать заземление при его отсутствии в квартире? Для многих сограждан нашей страны этот вопрос действительно актуален. По правилам и законам организовать необходимые работы обязаны компании управляющие жилым фондом, исправно взимающие с нас деньги на содержание жилья, проведение его текущего ремонта. Выполнять электромонтажные работы должны организации, имеющие соответствующие допуски для выполнения таких работ, но это в теории.

На практике, для латания проблемных мест в доме просто не хватает денег. Проблема создания современной модели заземления, руководству УК кажется незначительной или вовсе не обязательной для выполнения. Видя без перспективность ожидания реконструкции домовой электросети, люди пытаются что-то делать сами, но сделать качественное заземление, без углубленного знания темы, не получится. Более того, можно непреднамеренно создать ситуации, последствия которых, в штатном режиме, отразятся на работоспособности бытовых электроприборов, а при возникновении аварийных ситуаций выведут аппаратуру из строя. Недаром в народе говорится простота хуже воровства.

Зачем нужно заземление в квартире

• Сказать что для предотвращения от поражения электротоком, значит, ничего не сказать. Всегда следует помнить что заземление само по себе не может гарантировать безопасность человека и обеспечить полноценную функциональность применяемой аппаратуры. Более того, конструкция, сделанная по неправильной электрической схеме или с нарушением правил монтажа (имитации заземляющего контура) ещё более усугубит ситуацию с работоспособностью бытовой техники и её комфортным, безопасным использованием.
• Для исключения поражения ёмкостным током, вызванным технологической утечкой напряжения через плечо симметричного L-C – фильтра, средняя точка которого подключена на корпус устройства. Как пример, схема помехоподавляющего фильтра в стиральной машине “Bosch Maxx 4”. Если подключить такую машину к незаземленной розетке и замерить разницу потенциалов между корпусом устройства и стоящим рядом человеком, то прибор покажет значение, равное половине входного напряжения, порядка 110 вольт.

Кстати, такая особенность электрической схемы может стать причиной ложного, с точки зрения пользователя, срабатывания устройства защитного отключения (УЗО).

• Для достижения электромагнитной совместимости оборудования (ЭМС). Речь идёт прежде всего об кондуктивном воздействии. Импульсных токах и напряжениях инжектируемых в электрическую сеть нагрузкой большой мощности. В многоэтажном жилом доме это: лифты, различные насосы, электросварочное оборудование.

Учесть все возможные ситуации, связанные с ЭМС просто невозможно, поэтому ограничусь только упоминанием о печальных последствиях асимметрии в трёхфазных сетях в случае обрыва (перегорания) нулевого рабочего проводника или захлестывания не изолированных проводов на воздушных линиях.

• Для защиты от разряда статического электричества. Даже находясь, в домашней обстановке человеческое тело может зарядиться до 25 кВ, правда, заряд будет обладать очень небольшой мощностью, но и её может быть достаточно если не для поломки (кто сталкивался с монтажом полевых транзисторов тот меня поймёт), то для сбоя (зависания) электронно-вычислительной аппаратуры.

Замечено что чем сложнее, а следовательно, дороже мультимедийная и вычислительная  аппаратура, тем она более уязвима, даже для, казалось бы, безобидного статического электричества.

• Уравнивания потенциалов. Давайте создадим, на первый взгляд, вполне безобидную ситуацию, одной рукой коснёмся радиатора отопления, а другой не заземленного металлического корпуса компьютера. Как вы думаете, что произойдёт? Если повезёт, то ничего, но если сосед решил использовать трубу отопления как рабочую нейтраль, то через ваше тело пройдёт чувствительный электрический разряд, который неизбежно отразится на работоспособности компьютера.

Существующие системы заземлений

Понимаю, что для людей, не искушенных электротехнике все эти понятия, могут показаться скучными и ненужными, но для того чтобы знать как сделать, без знаний существующих способов не обойтись.

• TN-C. Самая распространенная, но и самая ненадёжная, с точки зрения электробезопасности, система. Защитного проводника PE нет совсем, он совмещен с рабочим нулём в проводнике PEN. Дополнительного заземляющего контура то же нет. Визуально отличить TN-C можно заглянув в этажный щиток. Входящих кабелей четыре: 3 фазы и PEN. Уходящих в квартиру два: фаза и тот же PEN. Для достижения хоть какой-то электробезопасности применяется зануление, с упованием на срабатывание автоматического выключателя (АВ).

• TN-S. Принципиальное отличие, проводники PE защитный и N рабочий нулевой разделены с самого начала от трансформаторной подстанции (ТП) и до квартирного щитка. Нигде на всем своём протяжении не соединяются. Чтобы убедится что используется TN-S схема, придётся добраться до вводно-распределительного устройства (ВРУ). Именно добраться, потому что оно находится в изолированном, закрытом помещении вход в которое, по понятным причинам, ограничен. На входе в ВРУ, должно быть, пять кабелей: три фазы, рабочий ноль и защитный проводник. С этажного распределительного щитка в квартиру уходит три провода: фаза, ноль, PE.

По поводу дополнительного заземления в 7 издании правил устройства электроустановок (ПЭУ) есть интересный пункт 1.7.61. который может трактоваться в самых широких пределах.

• TN-C-S. Промежуточный вариант, совместивший достоинства системы TN-S и относительную дешевизну TN-C. Проводник от подстанции до дома совмещает функции N и PE. Их разделение происходит в ВРУ, в так называемой точке расщепления (хотя физически это отрезок медной или стальной шины), после чего проводники больше нигде не соединяются. Количество проводов входящих в квартиру и их предназначение как в TN-S. Система TN-C-S является тем вариантом, на который переходят после модернизации устаревшей TN-C.

Кстати, по поводу TN-C-S, есть многих интригующая тема, а именно смысл физического разделения шины PEN на шины N и PE. Ищется затаённый замысел (необъясненная необходимость) такого разделения, но адекватных ответов нет. Есть ссылки на первый закон Кирхгофа, определение направления и силы тока для каждого отдельного узла цепи, но очень сомневаюсь что такие расчёты действительно кто-то делает, а тем более применяет на практике.

Возможно, всё гораздо проще и разделение на отдельные шины служит только для упорядочивания монтажа, с целью исключения ошибочного соединения N и PE, после точки расщепления.

• TT. Напряжение передаётся по четырём проводам: трём фазным и проводнику рабочего нуля. Заземление разведено с нейтралью источника и обустраивается непосредственно на входе в здании. Система TT, возможно, наиболее оптимальное решение для отдельно стоящего частного дома.

• IT. Первая буква этой системы указывает что нейтраль изолирована от земли. Для передачи электроэнергии используются только три фазных провода. Несмотря на внешнюю простоту этот способ требует постоянного автоматического контроля за состоянием качества изоляции. Применяется в электроустановках, требующих непрерывное электроснабжение.

Как сделать заземление в квартире если его нет

Наконец, добрались до сути статьи, но зато сейчас, надеюсь, всё будет понятно. Есть три варианта развития событий:

• Правильный способ, выполненный с соблюдением всех требований ПЭУ. Первое что нужно сделать, достоверно узнать какой тип заземления применяется в конкретном доме. Для этого достаточно взглянуть в этажный щиток или переговорить с электриком, обслуживающим ваш дом. Если вы живёте в многоэтажном, многоквартирном доме в котором используется TN-C, то разумнее дождаться капремонта общедомовой электросети, модернизации старой системы в систему TN-C-S и только после этого или во время проведения “глобальной” реконструкции произвести замену двухжильной проводки внутриквартирной сети на трёхжильную.

Если в доме пять и меньше этажей то можно, при наличии желания и некоторых материальных средств, создать для одной или группы квартир заземление типа TT, т. е. сделать отдельный заземляющий контур электрически независимый от N источника. О том как, и из чего правильно сделать, читайте в “Правилах устройства электроустановок”, издание 7, лучшего объяснения не найти.

Недостатком, а скорее особенностью такой схемы, является наличие двух последовательно соединенных УЗО в каждой отдельной цепи. Первого, общего, реагирующего на ток утечки 100-300 мА и УЗО для каждого отдельного потребителя или их групп, рассчитанные на ток утечки 10-30 мА.

Отсутствие заземления не означает исключения других способов обеспечения электробезопасности. ПЭУ в пункте 1.7.80. хоть и с некоторыми оговорками допускает применение УЗО.

• Неправильный способ с возможными проблемами для членов вашей семьи и только вашей бытовой техники. Всегда есть соблазн, не дожидаясь ремонта сделать защитный проводник для одной квартиры. Прикрутить к этажной шине PEN свой провод PE, протянуть его в квартиру, кинуть трёхжильный провод и всё, проблема ре

masterkvartira.ru

Зачем нужно заземление | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

Автор DUNDUK На чтение 4 мин. Опубликовано 15.06.2018

Многие «продвинутые» обыватели устанавливают у себя в квартире или частном доме (чаще всего) заземление, зачастую мало понимая, что это такое и зачем оно нужно. При этом они забывают, что незнание в данном вопросе может привести к большим негативным последствиям, чем вообще отсутствие заземления. В данной статье мы рассмотрим вопрос — зачем нужно заземление.

Электрическое заземление существует двух видов: рабочее и защитное.

Рабочее заземление необходимо для правильного функционирования электрических приборов и устройств. Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ). Примером данного вида заземления является преднамеренное соединение с землей разрядников, нейтралей трансформаторов или генераторов. Рабочим заземлением является также присоединение к заземлению молниеотводов, защищающих электроустановки от прямых ударов молнии и от индуцированных перенапряжений. Их выделяют в особый класс грозозащитных заземлений.

Этот вид заземления применяется на производстве. Нас же больше всего интересует другой вид заземления — защитный. Защитное заземление предназначено для защиты человека от поражения электрическим током. О том как данный вид заземления обеспечивает безопасность человека, мы и рассмотрим более подробно на примере квартиры или частного дома.

Главным элементом всей системы бытового защитного заземления является контур заземления. Это конструкция, состоящая из металлических электродов (заземлителей) — уголков, стержней, труб, которые находятся в земле (грунте). Эффективность заземления определяется по способности заземлителей рассеивать ток.   При монтаже защитного заземления следует учитывать многие факторы, определяющие эффективность рассеивания: состав грунта и климатические условия.

Грунт состоит из земли, песка, глины и т.д. Каждый компонент имеет собственную удельную проводимость, поэтому знание состава почвы позволяет рассчитать удельную проводимость, необходимую для правильного проектирования заземления.

Внутренняя электропроводка квартиры или частного дома по современным стандартам должна быть выполнена трехжильным проводом (фаза + ноль + заземление). Все электроприборы, электроустройства и электрические установочные изделия соединяются с контуром заземления с помощью проводов (проводников) защитного заземления.

Наверняка, многие обращали внимание на то, что современные электрические розетки и штепсельные вилки электроприборов оснащены заземляющими контактами. Провод защитного заземления соединяется с заземляющим контактом в розетке, а контакт на вилке соединен с корпусом электроприбора. Включая вилку в розетку, мы соединяем контур заземления (земля) с металлическим корпусом прибора.

Если в цепи электропроводки или в электроприборе фазный провод начинает контактировать с нулевым или заземляющим проводами, либо с металлическим корпусом прибора, то возникает короткое замыкание. При коротком замыкании появляется ток очень большой величины — порядка 150-300 Ампер. При таком электрическом токе срабатывает автоматический выключатель и УЗО, т.е. они отключают электрическую цепь от питания. Это спасет электропроводку от возгорания, а ваше жилье и имущество от пожара.

Но бывают случаи, при чем сравнительно часто, когда повреждение изоляции на фазном проводе не приводит к возникновению настоящего короткого замыкания. Когда изношена изоляция проводов, либо замкнул понижающий трансформатор, то на металлических корпусах бытовых электроприборов может появиться ток утечки — небольшой ток в несколько десятых Ампера и более. При таком токе автоматы защиты не срабатывают, т.е. не отключают цепь от напряжения. Но данное напряжение на корпусах приборов и оборудования очень опасно для человека, не только для его здоровья, но порой и для жизни.

Для защиты человека от токов утечки устанавливают устройства защитного отключения. Именно УЗО срабатывает на малые электрические токи в цепи. Более подробно о работе данного устройства защиты можно узнать здесь.

В обоих случаях, и при больших токах и при малых, заземление выполняет функцию — «беру огонь на себя». Т.е. электрический ток, попав на корпус электроприбора, устремляется через защитные заземляющие проводники к контуру заземления. И чем лучшими электротехническими характеристиками обладает контур, тем быстрее ток растекается по земле (грунту), тем самым защитив нас от «удара» током.

Правильная работы системы защитного заземления в квартире или частном доме обеспечивается только при правильно смонтированном заземляющем устройстве. В процессе эксплуатации необходимо проводить периодическую проверку заземляющего устройства, которая включает в себя визуальный осмотр с частичной откопкой грунта и измерение сопротивления заземляющего устройства. Состояние контактных соединений между корпусами электроприборов и заземляющим устройством также должно регулярно проверяться – такая проверка называется проверкой металлосвязи и включает в себя проверку состояния контактных соединений в цепи защитного заземление и проверку состояние соответствующих проводников.

elektrikdom.com

Зачем нужно заземление и что такое УЗО

Практически в любом руководстве по эксплуатации современного бытового электроприбора указывается о необходимости его заземления. Как его заземлить? Можно ли включать без заземления? Будет ли он при этом нормально работать? Можно. Будет.
Большая часть наших сограждан живет в домах, где заземления нет. А современная бытовая техника есть у всех. Соответственно большая часть техники рассчитанной на заземление, довольно успешно эксплуатируется без него.

Зачем нужно заземление?

Заземление применяется для защиты человека от поражения электрическим током. При нормальной работе электроприбора его корпус надежно изолирован от находящихся под напряжением токоведущих частей. При поломке прибора находящиеся под напряжением токоведущие части могут коснуться корпуса и тогда он окажется под напряжением. Прикоснувшегося к такому прибору человека ударит током.

Автоматический выключатель в данном случае не поможет, поскольку протекающего через человека тока будет явно недостаточно для его срабатывания. Зато этого тока вполне хватит для того чтобы лишить человека здоровья и даже жизни.

Для исключения подобных ситуаций корпуса всех электрических устройств, к которым может прикоснуться человек, должны быть заземлены, то есть электрически соединены с землей через проводники. В этом случае ток с корпуса устройства, а вместе с ним и опасное напряжение, будут уходить в землю, не причиняя никакого вреда человеку.

Для обеспечения такого заземления европейцы добавили в электропроводку жилых помещений заземляющий провод. Электропроводка получилась трехпроводной. Два провода, как и в наших проводках – фаза и ноль, предназначены для питания электроприборов, а третий и есть защитное заземление.

Розетки такой проводки должны иметь три контакта — нулевой, фазный и заземляющий. Рассчитанные на такую проводку бытовые приборы имеют трехжильный шнур и вилку с тремя контактами. Две жилы шнура это фаза и ноль, а третья предназначена для присоединения корпуса прибора к заземлению электропроводки. Заземляющий контакт розетки (металлические полоски сверху и снизу) присоединяется к защитному заземлению электропроводки. Заземляющий контакт вилки соединен с корпусом электроприбора.

Включая вилку в розетку, мы соединяем металлический корпус прибора с защитным заземлением. Теперь, даже при появлении напряжения на корпусе прибора, весь заряд будет стекать в землю, и неисправный прибор не будет биться током.

Заземление бытовой техники возможно только в том случае если в доме есть контур заземления. В домах старой постройки, его, к сожалению нет. В те времена проводка выполнялась двухжильным проводом, одна из жил была нулем, а другая фазой. Розетки и вилки тоже имели по два контакта, нулевой и фазный. Ни о каком заземлении никто тогда не думал. Ведь в то время у людей практически не было бытовой техники и в домах вполне хватало предохранительных пробок на шесть ампер. То есть если мощность всех включенных в квартире электроприемников достигала полутора киловатт, пробки перегорали.

С развитием техники в жилищах людей становилось все больше электрических помощников. Где то с середины шестидесятых годов в домах начали появляться телевизоры, холодильники, стиральные машины, электрические утюги. Девяностые годы принесли в наш быт компьютеры, стиральные машины-автоматы, посудомоечные машины, кондиционеры и т. д. Вместе с увеличением количества и мощности электроприемников стало увеличиваться число случаев поражения людей электрическим током от неисправных электроприборов. Эту проблему нужно было как то решать и с 1997 строителей обязали оборудовать все строящиеся здания защитным заземлением.

В домах современной постройки вся электропроводка выполняется трехжильной, и проблем с эксплуатацией современной техники нет.

В старых домах, с двухжильной проводкой, биться током может даже абсолютно исправная техника. Дело в том, что бытовые электроприборы оснащены встроенным сетевым фильтром, защищающим электронные схемы прибора от резких скачков напряжения. Конструкция фильтра такова, что он через конденсаторы соединяет нулевой и фазный провод с корпусом прибора.

Если корпус прибора не заземлен, то на нем появляется напряжение 110 вольт. То есть на корпусе стиральной машины, холодильника, микроволновки, компьютера присутствует напряжение 110 вольт.

Если вы живете в доме со старой проводкой без заземления и у вас есть кое-какие познания в электротехнике, попробуйте измерить напряжение на корпусе вашего компьютера, холодильника и стиральной машины. Вполне возможно, что там будет присутствовать напряжение 220 В. Это утверждение похоже на бред. Ведь производители прекрасно понимают, что выпускаемая ими техника должна быть абсолютно безопасной для человека и ни в коем случае не нести вред его здоровью. Но далекие от российской реальности создатели импортной техники не представляют, что где-то она может работать без заземления. Это обстоятельство позволяет понять логику производителя. Новая техника рассчитана на то, что небольшое количество тока должно стекать с конденсаторов в землю через корпус прибора. Напряжение 110 В появляется на корпусе только в том случае если он не соединен с землей.

Несмотря на большую величину, серьезной опасности это напряжение не представляет. Небольшая емкость конденсаторов фильтра ограничивает величину тока так, что он не может нанести серьезного вреда человеку. От него можно лишь получить неприятный удар током если одновременно коснуться находящегося под напряжением корпуса, и какого либо заземленного предмета, например батареи или водопроводного крана. Хотя специально делать этого не стоит, благополучный исход такого эксперимента не может гарантировать никто.

Гораздо хуже ситуация когда из-за поломки прибора его корпус соединяется с питающим проводом. В этом случае на корпусе прибора окажется 220 В и величина тока уже не будет ограничиваться конденсаторами сетевого фильтра. Прикосновение к такому прибору может, при неблагоприятном стечении обстоятельств привести к смерти.

Несмотря на то, что неисправные бытовые приборы могут быть источником серьезной опасности, большая часть населения нашей страны живет в домах без заземления и даже не подозревает о подстерегающих их опасностях. Практически каждого из нас било током, но мало кому довелось пережить серьезные электро травмы. Чем же объясняется такая избирательность тока? Почему одних он калечит и убивает, а других лишь слегка щелкает?

Действие тока на организм человека определяется его величиной. Человек способен почувствовать ток величиной в один миллиампер. Ток величиной от одного до десяти миллиампер вызывает у человека болезненные ощущения. Ток выше десяти миллиампер вызывает судорожное сокращение мышц, в результате чего человек не может самостоятельно разжать руку, чтобы разорвать контакт с находящейся под напряжением токонесущей частью. При токе свыше сорока миллиампер наступает паралич дыхания, и нарушение работы сердца Ток величиной в сто миллиампер приводит к остановке сердца и смерти.

Величина протекающего через тело человека тока зависит от величины приложенного к нему напряжения и от сопротивления цепи, по которой проходит ток. Для того чтобы понять, почему при одном и том же напряжении, ток в одном случае может лишь вызвать у человека неприятные ощущения, не причинив ему при этом никакого вреда, а в другом убить, необходимо уяснить, что такое токовая цепь и как она создается.

Токовая цепь это путь прохождения тока и этот путь всегда замкнут. Ток в наш дом приходит с трансформаторной подстанции по фазному проводу, после чего возвращается на эту же подстанцию по нулевому проводу. Причем сколько тока пришло с подстанции в дом, столько же должно вернуться с дома на подстанцию, не больше и не меньше.

Ток не обязательно возвращается на подстанцию только по нулевому проводу. При повреждении изоляции возможна утечка тока в землю. В этом случае часть тока будет возвращаться на подстанцию по земле, а часть по нулевому проводу. Но и в этом случае полный, вернувшийся на подстанцию ток, будет равен току, идущему от подстанции к потребителю.

Если по каким либо причинам возвращение тока на подстанцию невозможно, например, отгорел нулевой провод у подстанции, то тока в домах потребителя не будет. В розетках будет напряжение, причем как в фазном, так и нулевом контактах по 220 вольт, но ток через приборы не пойдет и они работать не будут.

Почему в домах нельзя выполнять зануление?

Кстати этот случай наглядно показывает, почему в домах нельзя выполнять зануление, то есть присоединять корпуса приборов к нулевому проводу, как это иногда делают горе-электрики в домах где нет заземления. Действительно, пока все работает нормально, нет большой разницы к нулевому или заземляющему проводу присоединены корпуса защищаемых электроприборов. Но при отгорании нулевого провода на нем, а следовательно и на всех присоединенных к нулевому проводу приборах, появится напряжение 220 В. То же самое произойдет, если при ремонте распределительного щитка электрик перепутает нулевой провод с фазным. В этом случае корпуса приборов окажутся присоединенными не к нулевому, а к фазному проводу и на них тоже будет присутствовать напряжение 220 В.

Итак, токовая цепь это путь тока от подстанции к потребителю и обратно от потребителя к подстанции. Если в каком-то месте она нарушена, тока в цепи не будет. Сидящих на проводах птиц не бьет током только потому, что нет цепи для прохождения тока. Стоящего на резиновом коврике электрика не бьет током, потому что коврик мешает току вернуться на подстанцию по цепи: фазный провод -> электрик -> земля -> подстанция. Вот и причина того почему при одном и том же напряжении ток может лишь слегка щипнуть человека, а может и убить. Все зависит от того есть ли у него надежный путь для возвращения на трансформаторную подстанцию или нет. Если есть, то попавшему под напряжение человеку мало не покажется.

В интернете описан трагический случай, произошедший с мальчиком, захотевшим сделать уроки в вечернем саду. Он взял включенную в сеть настольную лампу с удлинителем и начал выносить ее из дома. Лампа была неисправна – находящийся под напряжением фазный провод касался корпуса лампы. Мальчик держал в руках находящийся под напряжением корпус лампы, но током его не било. Сухой деревянный пол мешал току вернуться к подстанции. Как только мальчик сошел с крыльца и наступил на землю, создалась замкнутая токовая цепь: трансформаторная подстанция -> фазный провод -> настольная лампа -> человек -> земля -> снова трансформаторная подстанция и мальчик был убит током. Трагедии могло не быть. Если бы лампа, удлинитель и проводка в доме были заземлены, то ток с корпуса лампы утекал бы через заземление, не причиняя вреда мальчику.

Если в доме нет возможности установить заземление, то хотя бы следует помнить что у тока не должно быть возможности возвратиться на подстанцию через землю. Только по специально предназначенному для этого нулевому проводу. Ни в коем случае нельзя одновременно касаться электроприборов и заземленных частей, таких как батареи, водопроводные трубы и т п, чтобы не дать току возможность пройти через вас в землю и вернуться к подстанции. Если в помещении сырой пол, то желательно чтобы на вас была обувь с непромокаемой подошвой, которая станет преградой между вами и проводящим полом, в случае если вы случайно попадете под напряжение.

Что такое УЗО?

Если вас не устраивают такие способы обеспечения электробезопасности, а установить заземление не представляется возможным, то есть еще одно мощное средство способное надежно обезопасить вас от травмирующего действия электрического тока. Это устройство защитного отключения, больше известное под аббревиатурой УЗО. Оно сравнивает ток фазы с током нуля. Если ток в фазном проводе, хотя бы чуть-чуть больше тока в нулевом проводе, значит, существует утечка и часть тока возвращается на подстанцию через землю. В этом случае УЗО мгновенно отключит линию и если причиной утечки будет попавший под напряжение человек, через которого ток утекает в землю, то с ним не произойдет ничего страшного. УЗО успеет отключить ток до того как он успеет навредить человеку. Хотя несчастные случаи с участием электрического тока в домашних условиях очень редки, не стоит экономить на подобных устройствах. Ведь жизнь человека слишком дорога, чтобы пренебрегать подобной опасностью.

Видео: зачем нужно заземление и что такое УЗО

o-remonte.com

Зачем нужно заземление — просто о сложном

Что такое заземление

Заземлением называют подключение токопроводящих элементов, в норме не пребывающих под напряжением, к заземлителю — заглубленной в грунт металлической конструкции с низким электрическим сопротивлением. В качестве упомянутых токопроводящих элементов могут выступать металлический корпус электроустановки, рабочие органы машин или бытовых приборов и т.д.

Также заземляют экранирующие оплетки электрических кабелей.

Для чего нужно заземление

• защитное;
• функциональное;
• для молниезащиты.

Защитное заземление обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановок.

Функциональное используется для работы прибора или схемы — играет ту же роль, что и нулевой проводник в электросети.

В системах молниезащиты заземлитель подключается к молниеприемнику.

Принцип работы

Контур заземления функционирует за счет способности грунта поглощать электрический заряд. Если корпус оборудования в результате пробоя изоляции оказался под напряжением, то заряд будет стекать в землю. Когда пользователь коснется корпуса, ток все равно будет двигаться по пути наименьшего сопротивления, то есть через заземление, а не через тело человека. Не будь заземления, в подобной ситуации пользователь получил бы электротравму.

Условием нормального функционирования заземления является низкое сопротивление заземлителя. Эта величина зависит от параметров грунта:

• плотность;
• влажность;
• соленость;
• площадь контакта с заземлителем.

Способность грунта впитывать заряд сильно падает при замерзании. Поэтому штыри заземлителя вбивают на глубину ниже отметки промерзания, зависящей от широты местности. Данные о глубине промерзания грунта для разных регионов Российской Федерации приведены в СНиП «Строительная климатология».

Наглядная демонстрация заземления

На каменистых, песчаных и вечномерзлых грунтах, в которые сложно заглубиться, применяют электролитические заземлители из Г-образной перфорированной трубы. Внутри содержится реагент, формирующий соленую среду. Последняя характеризуется высокой проводимостью и низкой температурой замерзания. Длинную часть заземлителя закапывают в неглубокую траншею, короткую выводят на поверхность. Ее используют трояко:

Другой современный вариант заземлителя — модульный. Состоит из множества секций, соединяемых резьбовым или иным способом. По мере забивания в грунт навинчиваются все новые и новые секции. Так что такой заземлитель, в отличие от классического из нескольких штырей, можно установить на любую глубину. Соединяют секции по особым правилам и с применением токопроводящей пасты. При забивании используют особую насадку, защищающую резьбу от повреждений. Модули выполнены из стали и покрыты медью или цинком, отчего их сопротивление падает, а срок службы увеличивается.

Электролитический и модульный заземлители стоят дорого, потому их традиционные аналоги остаются востребованными. Штыри в такой конструкции располагают по-разному:

• в вершинах равностороннего треугольника рядом с объектом;
• по углам объекта;
• по периметру объекта.

Число стержней и расстояние между ними определяются расчетом.

Сопротивление заземлителя периодически проверяют. Максимально допустимая величина — 30 Ом.

Совокупная защита заземляющих устройств и предохранителей

Заземление не только отводит опасный ток, но при наличии аппарата защиты вызывает отключение аварийного оборудования. При контакте фазного проводника с заземленным корпусом сеть работает в режиме, близком к короткому замыканию (КЗ), сопровождающемся резким увеличением силы тока в цепи. На это реагирует выключатель автоматический (ВА), обязательно устанавливаемый на вводе электрической линии на объект.

Правда, подобное возможно лишь при очень низком сопротивлении заземлителя, что бывает крайне редко. В большинстве случаев вероятность отключения ВА довольно низкая. К примеру, при сопротивлении заземлителя в 10 Ом ток в цепи составит I = 220 / 10 = 22 А. Автоматы, согласно требованиям ГОСТ, выдерживают в течение часа ток, в 1,42 раза превышающий номинальное значение. То есть автомат на 16 А при силе тока в 22 А не отключится в течение почти 60-ти мин (16 * 1,42 = 22,72 А).

Схема заземления

Более надежный автомат защиты — выключатель дифференциального тока или устройство предохранительного отключения (УЗО). Этот прибор сравнивает токи в фазном и нулевом проводниках и при обнаружении разницы, свидетельствующей об утечке, разъединяет цепь. По чувствительности, то есть минимальной величине утечки тока, вызывающей срабатывание, УЗО делятся на несколько категорий:

1. Защищающие от поражения электротоком: 10 мА – устанавливаются в помещениях с высокой влажностью и 30 мА – в сухих.
2. Противопожарные – на 100, 300 и 500 мА.

Противопожарные УЗО применяют на объектах, где короткое замыкание может вызвать пожар. Ими защищают участки сети, где поражение током практически исключено, например, цепи освещения.

УЗО и ВА не являются взаимозаменяемыми. ВА защищает от коротких замыканий и перегрузок, УЗО — от поражения электротоком. В идеале ввод и каждая группа потребителей должны быть защищены и ВА, и УЗО.

Заземленное неэлектрическое оборудование

К заземлителю подключаются и конструкции, никак с электричеством не связанные:

1. Ограждения и прочие конструкции на эстакадах и галереях, в которых при разряде молнии на близком расстоянии наводится опасная разность потенциалов. То же может произойти с трубопроводом или емкостью, содержащими горючее вещество. Из-за наведенного напряжения возможно искрение с последующим взрывом, потому такие конструкции также заземляют.
2. Изделия, в которых в процессе эксплуатации накапливается статический заряд. В основном это трубопроводы и емкости: статическое электричество образуется из-за трения частиц транспортируемой среды. По этой причине ограничивают скорость подачи топлива в авиалайнеры.
3. Трубопроводы значительной протяженности. В соответствии с законом электромагнитной индукции, в таких трубопроводах при изменении магнитного поля Земли, а оно всегда нестабильно под действием солнечного ветра, образуются так называемые блуждающие токи. Потому их подключают с определенным шагом к заземлителям.

Отличие от зануления

Занулением называют подключение токопроводящих частей электроустановки к глухозаземленной нейтрали источника тока (к нулевой жиле). Ее сопротивление намного меньше сопротивления заземлителя. Потому при замыкании фазы на зануленный корпус устройства гарантированно возникает ток КЗ, приводящий к срабатыванию автоматического выключателя.

В наиболее распространенной системе заземления типа TN одновременно осуществляется и заземление, и зануление.

Подключение к нулевой жиле осуществляется выше УЗО. Иначе токи в фазном и нулевом проводниках после замыкания фазы на корпус останутся равными и аппарат защиты не сработает.

О системах заземления

Применяют несколько систем заземления, обозначаемых комбинацией букв. Буквы имеют следующее значение:

• I: изолированный проводник;
• N: имеется подключение к глухозаземленной нейтрали;
• Т: имеется подключение к заземляющему проводу.

Основных видов систем заземления три:

1. Тип IT — система с изолированным нейтральным проводом. В данной системе провод заземления изолирован от нейтрали либо контактирует с ней через резистор с высоким номиналом или воздушный промежуток. В жилых домах не применяется. Предназначена для подключения приборов, предъявляющих особые требования к безопасности и стабильности. В основном используется в лабораториях и лечебных учреждениях.
2. Тип TT — система с независимыми заземлителями. Оптимальный вариант для частных и хозяйственных строений. Предусматривает использование двух заземлителей – для источника электротока и металлических элементов системы, не имеющих защиты. Провод заземления (РЕ) в этой системе независим, а его работоспособность на участке между оборудованием и трансформатором улучшена. Возможны сложности при подборе диаметра для собственного заземлителя. Этот недостаток компенсируется путем устройства системы защитного отключения.
3. Тип TN. Провод заземления в такой системе совмещен с нейтралью, потому при пробое фазы на корпус происходит КЗ и автомат разъединяет цепь. Этим обеспечивается высокий уровень безопасности.

Различные системы заземления

Системы TN получили наибольшее распространение. Есть три их подвида:

1. TN-S: вариант с нулевым и разделенным рабочим проводником. С целью повышения безопасности вместо одного нулевого провода применяется два: один используется как защитный, второй — как нейтральный с подключением к глухозаземленной нейтрали. Такая система обеспечивает наилучшую защиту от поражения током.
2. TN и TN-C-S: вариант с PEN-проводом и парой нулей. К оборудованию подключается нулевой провод, расщепленный на жилы PE и N.
3. В TN-C-S после разделения устанавливается второй заземлитель, чем обеспечивается бесперебойная работа системы.

Достоинства системы TN:

• устройство довольно простое;
• осуществляется защита от разрядов молнии;
• для защиты проводки достаточно установить автоматы от замыкания.

Недостатки:

• существует вероятность перегорания нуля снаружи с последующим пробоем металлических корпусов оборудования;
• требуется оборудование для уравнивания потенциалов.

Система TN мало подходит для сельских населенных пунктов.

От правильности организации заземления подчас зависят жизни людей. Под организацией подразумевается не только устройство, но и своевременный контроль сопротивления заземлителя. Из-за окисления или изменения параметров грунта оно может оказаться завышенным, вследствие чего защитный эффект заземления будет утрачен.

proprovoda.ru

Зачем заземляться / Habr

Приветствую хабровцев.

Для кого этот пост

Те кто знают и понимаю зачем нужно заземление — не откроют для себя ничего нового. Когда я сделал для себя это открытие — я с удивлением обнаружил, что многие мои знакомые (связанные с IT сферой) слабо понимают зачем вообще надо заземляться. Поэтому собственно сейчас вы видите этот пост.

История вопроса

Купив новые наушники с микрофоном, и придя домой — я с грустью обнаружил, что микрофон создает посторонний шум. Я вернулся в магазин, там на ноутбуке мы проверили, не было никакого постороннего шума от микрофона. Придя домой стал искать причину. Подключил старые наушники, не шумят. Снова подключил новые наушники, шумят. Через некоторое время я случайно прикоснулся к системному блоку ногой, и о чудо шум значительно уменьшился.

Итак, я пришел к выводу, что на корпусе системника возникают какие-то помехи. У меня сразу же возникла мысль о заземлении, и я полез измерять напряжение корпуса относительно земли. За землю сначала я взял нулевой провод, и с удивлением обнаружил, что разность потенциалов получилась порядка 100В. Решил измерить напряжение относительно отопительной батареи, все те же ~100В.

Стало любопытно, решил гуглить, и как оказалось я далеко не первый:

Откуда все-таки напряжение

Я не буду вдаваться в подробности, откуда берется напряжение на корпусах холодильников/стиральных машин. Скажу лишь, что причина в 99% случаев та же, что и на корпусе системного блока. В гугле можно найти более подробное описание и объяснение. В кратце же причина такова:
В блоке питания компьютера стоит фильтр, гасящий высокочастотные помехи, и сбрасывающий их в землю. А вот собственно и сам этот фильтр:

Таким образом в землю у нас идет 110В (если в розетке 220В), но ток представляет собой только ток помех, а значит и сила тока у нас будет незначительная.
А вот такой девайс наверное знаком всем:

Подводный камень данного девайса заключается в том, что он связывает заземления всех устройств, включенных в него. Если у вас включено N системников в него, то ток, отфильтрованный каждым фильтром в БП будет складываться, и находиться на корпусе каждого системника будет уже сумма 😉 Кроме того, как показали мои «измерения земли» — точно такие же фильтры находятся в мониторах (по крайней мере в обоих моих мониторах именно так).

Чем это грозит

Даже сложив ток от 5-6 устройств, подключенных к вышеупомянутому сетевому фильтру — вряд ли он будет настолько сильным, чтобы убить человека. Но тут есть другие подводные камни.
Что будет если один из конденсаторов фильтра вдруг пробьет? Вы запросто получите полные 220 на корпусе своего системника. Конечно конденсаторы выбираются с таким номинальным напряжением, чтобы пробоя не случилось даже от сильных скачков (на выше приведенной схеме 2kV например), но как говорится раз в год и лапоть стрельнет. Но это не самое страшное.
Основная прелесть в том, что устройства, рассчитанные на заземления проектируются так, как будто у вас заземление есть. устройство правомерно считает, что в случае внештатной ситуации оно может сбросить излишки тока в землю. На схеме выше видно, что земля, которую я обвел — не единственная. И сколько у вас таких потенциальных мест неизвестно. Таким образом без существующего заземления на корпусе вашего электроприбора запросто может образоваться опасное для жизни напряжение.

И самый ужас

Особо опасно таким образом использовать приборы, так или иначе работающие с водой. Например стиральные или посудомоечные машины. В стиральной машине например ТЭН может прохудиться, и на корпусе будет полноценных 220В, а поскольку стиральная машина расположена часто в ванной, где кафель, и влага, то вы будете являться отличным проводником, и удар током скорее всего будет летальным

Выводы

Надеюсь тех, у кого все еще нет заземления, я убедил его сделать. Напоследок лишь скажу, не делайте заземление как проще и побыстрее (на батарею, зануление и т.п.), делайте как надо, ибо это не только ваша личная безопасность, но и безопасность окружающих.
На хабре есть статьи, как правильно делать заземление. Так же кучу информации по этому поводу можно нагуглить.

Ну и спасибо за внимание. 😉
UPD. Стараниями TolTol, vertu77, juray я понял, что значительно обезопасить себя можно используя УЗО, т.к. его можно включить в цепь без заземления. Однако не без недостатков

habr.com