Защитное заземление¶
Защитное заземление — это совокупность мероприятий и технических средств, обеспечивающих соединение корпусов электрооборудования с землёй (грунтом) для устранения опасности поражения электрическим током при пробое изоляции. Оно относится к системам защиты людей и животных от косвенного прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Принцип действия основан на снижении напряжения на корпусе оборудования и обеспечении срабатывания защитных аппаратов (автоматических выключателей, предохранителей, УЗО) при аварийном режиме.
¶Назначение и принцип действия
При повреждении изоляции между токоведущей частью и металлическим корпусом оборудования возникает напряжение, опасное для человека. Без заземления корпус окажется под потенциалом фазы, и прикосновение к нему приведёт к прохождению тока через тело человека.
При наличии защитного заземления повреждённый корпус соединяется с землёй через проводник малого сопротивления. В результате:
- напряжение на корпусе снижается до безопасного значения;
- в контуре «фаза — корпус — земля — нейтраль» возникает ток замыкания на землю, достаточный для срабатывания защиты;
- человек, касающийся корпуса, оказывается в цепи с малым сопротивлением заземлителя и получает лишь малую часть тока.
Эффективность защиты определяется соотношением сопротивления заземлителя и сопротивления тела человека — чем меньше первое, тем безопаснее режим.
¶Системы заземления
В электроустановках напряжением до 1 кВ различают три системы заземления, обозначаемые по схеме соединения нейтрали источника с землёй и заземления открытых проводящих частей:
| Система | Нейтраль источника | Открытые части | Примечание |
|---|---|---|---|
| TN | Заземлена | Заземлены через общий проводник с нейтралью | Наиболее распространена в жилом фонде России |
| TT | Заземлена | Заземлены независимым заземлителем | Применяется в отдельных случаях, например на дачах |
| IT | Изолирована или заземлена через большое сопротивление | Заземлены | Используется в медицине, шахтах, на судах |
В системе TN выделяют подсистемы TN-C (нейтраль и защитный проводник объединены в один PEN-проводник), TN-S (нейтраль и защитный проводник раздельные) и TN-C-S (объединение на вводе, раздельное далее по объекту). В России в жилых зданиях исторически преобладала система TN-C, однако современные нормы (ПУЭ, СП 256.1325800.2016) предписывают применение TN-C-S с разделением PEN-проводника на вводе в здание.
¶Устройство системы
Комплекс защитного заземления включает:
- Заземлитель — совокупность проводников, находящихся в контакте с грунтом. Бывает естественным (металлические конструкции, трубопроводы, железобетонные фундаменты) и искусственным (забитые или вкопанные вертикальные и горизонтальные электроды из стали или меди).
- Заземляющий проводник — соединяет заземляемые части с заземлителем.
- Заземляющий контур — совокупность заземлителя и проводников, обеспечивающая заданное сопротивление.
Сопротивление заземлителя в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, как правило, не должно превышать 4 Ом (для повторного заземления на вводе — до 10 Ом). Точные значения зависят от напряжения сети, типа грунта и назначения объекта.
¶Материалы и конструкции
Для вертикальных электродов применяют стальные трубы, уголки, полосы; для горизонтальных — полосы и круглую сталь. Медные и оцинкованные электроды используются в агрессивных грунтах. Соединения выполняют сваркой (предпочтительно) или болтовыми соединениями с антикоррозийной обработкой. Сечение заземляющих проводников регламентируется ПУЭ и зависит от материала и способа прокладки — для стальных полос оно составляет не менее 48 мм², для медных — не менее 16 мм².
¶Измерение сопротивления
Контроль состояния заземления осуществляется измерением сопротивления заземлителя и переходного сопротивления металлической связи. Используются приборы замкнутого типа (например, серии Ф4103, ИС-10) и открытого типа (ЭС-02, М-1109). Измерения проводят не реже одного раза в три года, а также после ремонтов и грозовых разрядов. Повышенное сопротивление свидетельствует о коррозии электродов или ухудшении контакта и требует восстановления контура.
¶Нормативная база в России
Основные документы, регулирующие вопросы защитного заземления:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ, 7-е издание);
- ГОСТ 12.1.030-81 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Правила устройства»;
- ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (МЭК 60364-5-54) «Заземляющие устройства и защитные проводники»;
- СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа».
¶Отличие от зануления
Защитное заземление часто путают с занулением — соединением корпуса оборудования с нулевым защитным проводником, подключённым к нейтрали источника. Зануление применяется в сетях с глухозаземлённой нейтралью и при аварии создаёт короткое замыкание, вызывающее срабатывание защиты. Защитное заземление используется преимущественно в сетях с изолированной нейтралью (IT) или там, где зануление недоступно. Оба метода преследуют одну цель — устранение опасного напряжения на корпусе, но реализуют её по-разному.
¶Применение
Защитное заземление применяется в электроустановках всех классов напряжения: от бытовых приборов и распределительных сетей до подстанций и промышленных предприятий. Оно обязательно для металлических корпусов стационарного и переносного оборудования, опор ЛЭП, молниезащиты, заземления трансформаторных подстанций. В медицинских учреждениях и на взрывоопасных производствах к параметрам заземления предъявляются повышенные требования.
Источники:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
- ГОСТ 12.1.030-81 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление»
- ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (МЭК 60364-5-54)
- СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий»
- Справочник «Электротехника» под ред. В. Г. Герасимова