Защитное заземление в электроустановках¶
Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции. Оно относится к основным техническим средствам защиты человека от поражения электрическим током и применяется в электроустановках как с изолированной, так и с глухозаземлённой нейтралью. В отличие от рабочего заземления, предназначенного для нормального функционирования электроустановки, защитное заземление выполняет исключительно защитную функцию.
¶Назначение и принцип действия
Основная задача защитного заземления — снизить до безопасных значений напряжение прикосновения и шага, возникающее на корпусах оборудования при замыкании фазы на землю. При пробое изоляции металлический корпус оказывается под фазным напряжением. Если человек касается такого корпуса, через его тело замыкается цепь, что может привести к смертельному исходу.
При наличии заземления основная часть тока замыкания уходит в землю через заземляющее устройство, обладающее малым сопротивлением. Благодаря этому потенциал корпуса относительно земли резко снижается, а ток, протекающий через тело человека, становится безопасным. Принцип действия основан на выравнивании потенциалов и перераспределении тока в пользу заземлителя.
¶Устройство заземляющего устройства
Заземляющее устройство состоит из заземлителей (металлических проводников, непосредственно контактирующих с землёй) и заземляющих проводников, соединяющих заземлители с оборудованием.
Заземлители подразделяются на:
- Естественные — металлические конструкции зданий, трубопроводы, обсадные трубы скважин, проложенные в земле кабельные оболочки. Их использование снижает затраты, но требует проверки на пригодность.
- Искусственные — специально закладываемые в грунт стальные стержни, уголки, трубы, полосы. Их выполняют из оцинкованной или чёрной стали, реже из меди.
По расположению заземлители бывают вертикальными (стержни, забиваемые в грунт) и горизонтальными (полосы, укладываемые в траншеи). На практике чаще применяют комбинированные схемы: вертикальные электроды, соединённые горизонтальной полосой.
¶Нормирование сопротивления
Сопротивление заземляющего устройства регламентируется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и зависит от напряжения сети и режима нейтрали:
| Условия применения | Допустимое сопротивление |
|---|---|
| Сети до 1000 В с изолированной нейтралью | не более 4 Ом |
| Сети до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью | не более 30 Ом (для повторных заземлений) |
| Сети выше 1000 В с малыми токами замыкания | не более 10 Ом |
| Сети выше 1000 В с большими токами замыкания | не более 0,5 Ом |
Сопротивление зависит от удельного сопротивления грунта, которое существенно различается: для глины оно составляет десятки Ом·м, для песка — сотни, для скальных пород — тысячи. Для снижения сопротивления применяют глубинные заземлители, расширение контура, а также специальные смеси (бентонит, солевые засыпки).
¶Отличие от зануления
Защитное заземление часто путают с занулением. Зануление — это соединение нетоковедущих частей с нулевым защитным проводником (PE) сети с глухозаземлённой нейтралью. При замыкании фазы на корпус возникает короткое замыкание, и срабатывает автоматический выключатель или предохранитель, отключающий повреждённый участок. Заземление же не обеспечивает автоматического отключения, а лишь снижает потенциал корпуса. В системах TN-S, TN-C-S и TT применяются различные комбинации этих мер.
¶Области применения
Защитное заземление применяется в:
- электроустановках промышленных предприятий;
- бытовых электросетях (заземляющий контакт в розетках);
- медицинском оборудовании;
- телекоммуникационных и компьютерных системах;
- молниезащите зданий и сооружений;
- тяговых подстанциях и контактных сетях транспорта.
В жилых домах заземление выполняется через отдельный контур, подключаемый к главной заземляющей шине. Использование в качестве заземлителя труб отопления, водопровода и газовых коммуникаций запрещено, поскольку это создаёт опасность для других людей и нарушает работу сетей.
¶Контроль и испытания
Работоспособность заземляющего устройства периодически проверяется. Измерения проводят методами амперметра-вольтметра, компенсационным методом или с помощью специализированных приборов (например, измерителей сопротивления заземления). Периодичность проверок устанавливается нормативными документами: для стационарных электроустановок — не реже одного раза в год, для передвижных — чаще.
Помимо измерения сопротивления, проводится визуальный осмотр целостности заземляющих проводников, проверка надёжности болтовых соединений и отсутствия коррозии. Сопротивление контакта в местах присоединения не должно превышать нормируемых значений.
¶Опасности и ошибки
К типичным ошибкам относится последовательное подключение заземляемых корпусов (шлейфование), при котором нарушение одного соединения обесточивает защиту остальных. Неправильно выполненное заземление может стать причиной электротравм, пожаров и выхода из строя оборудования. Особую опасность представляет так называемое «заземление на ноль» в розетках старых домов, где защитный проводник отсутствует.
Также важно учитывать шаговое напряжение, возникающее вблизи места стекания тока в землю. В зоне растекания потенциал распределяется по поверхности грунта, и разность потенциалов между точками, отстоящими друг от друга на шаг человека, может быть опасной.
¶Нормативная база в России
Основные требования к защитному заземлению содержатся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ), ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление», а также в Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей. Эти документы устанавливают допустимые значения сопротивления, требования к материалам, сечениям проводников и периодичности испытаний.
Источники: Правила устройства электроустановок (ПУЭ); ГОСТ 12.1.030-81; Долин П. А. «Основы техники безопасности в электроустановках»; материалы профильных технических изданий по электробезопасности.