Заземление: назначение и устройство¶
Заземление — это соединение металлических частей электроустановки с землёй с помощью заземлителя. Основная цель заземления — защита людей от поражения электрическим током и предотвращение повреждения оборудования при замыканиях на корпус. Заземление относится к обязательным мерам электробезопасности и применяется в бытовых, промышленных и сетевых электроустановках.
¶Назначение
Заземление выполняет две основные функции:
- Защита от поражения током. Если изоляция проводов повреждена и фаза замкнулась на металлический корпус прибора, заземлитель отводит ток в землю. Напряжение на корпусе снижается до безопасного уровня, а срабатывает защитная автоматика (УЗО или автоматический выключатель).
- Защита оборудования. При грозовых разрядах и коммутационных перенапряжениях заземление отводит опасный потенциал от электроустановки, снижая риск пробоя изоляции и выхода техники из строя.
Дополнительно заземление снижает помехи в радиоэлектронной аппаратуре и обеспечивает стабильную работу высокочувствительных приборов.
¶Принцип работы
Земля обладает большим объёмом и относительно низким сопротивлением. При замыкании фазы на заземлённый корпус ток проходит через заземлитель в грунт. Сопротивление заземлителя подбирается так, чтобы ток замыкания был достаточно велик для срабатывания защиты, но напряжение на корпусе осталось безопасным.
Важно понимать: заземление не «гасит» ток само по себе. Оно создаёт путь с низким сопротивлением для тока утечки и ускоряет срабатывание защитных устройств.
¶Виды заземления
| Вид | Назначение | Пример |
|---|---|---|
| Рабочее | Обеспечение работы электроустановки | Нейтраль трансформатора |
| Защитное | Защита людей и оборудования | Корпуса бытовых приборов |
| Молниезащитное | Отвод разряда молнии | Стержни на крыше здания |
| Антикоррозийное | Защита трубопроводов от электрохимической коррозии | Подземные магистрали |
¶Устройство заземлителя
Заземлитель состоит из одного или нескольких металлических электродов, заглублённых в грунт. В качестве электродов используют:
- Стальные уголки или полосы (старый тип, применяется реже).
- Оцинкованные или нержавеющие стержни (современный вариант).
- Медные стержни (наиболее долговечные, но дорогие).
Электроды соединяются между собой горизонтальными связями и подключаются к электроустановке заземляющим проводником. Сопротивление заземлителя нормируется: для бытовых сетей обычно не более 4 Ом, для промышленных установок — до 10 Ом и ниже в зависимости от класса напряжения.
¶Системы заземления
В распределительных сетях применяют несколько систем:
- TN-C. Совмещённый нулевой защитный и рабочий проводник (PEN). Устаревшая система, в которой нет отдельного PE-проводника.
- TN-S. Раздельные нулевой рабочий (N) и защитный (PE) проводники. Наиболее безопасная система.
- TN-C-S. Совмещённый PEN на вводе, раздельные N и PE в дальнейшей части сети.
- TT. Заземление нейтрали источника и корпусов оборудования выполняется независимо.
В жилых зданиях по современным нормам применяются системы TN-C-S и TN-S.
¶Заземление и зануление
Зануление — соединение корпуса с нулевым проводником. При замыкании фазы на корпус возникает короткое замыкание, и срабатывает защита. Зануление применяется в сетях с глухозаземлённой нейтралью и не заменяет заземление полностью — в системах TN-C оно является основным способом защиты.
¶Требования и нормы
В России проектирование и монтаж заземления регламентируются:
- Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
- ГОСТ Р 50571 (МЭК 60364) — «Электроустановки низковольтные».
- ГОСТ 12.1.030 — «Электробезопасность. Защитное заземление».
Периодически измеряют сопротивление заземлителя и осматривают соединения — коррозия и разрушение контактов снижают эффективность защиты.
¶Заземление в быту
В квартирах и домах заземление обеспечивается через вводной кабель: PE-проводник соединяется с общим заземляющим контуром здания. Отдельные бытовые приборы (стиральные машины, электроплиты, водонагреватели) подключаются к розеткам с заземляющим контактом. Использование трёхконтактных вилок без заземления в розетках без PE-контакта снижает уровень защиты.
Источники:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
- ГОСТ Р 50571.5.54 — Электроустановки низковольтные. Защита от поражения электрическим током. Защитное заземление
- ГОСТ 12.1.030-81 — ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Требования
- МЭК 60364-5-54 — Электроустановки низковольтные. Защитные меры. Защитное заземление и соединение заземляющее
- Справочник «Электрика» — раздел «Заземление и зануление»