Заземлення

(!)
Ця стаття або розділ описує ситуацію стосовно лише до одного регіону.
Ви можете допомогти Вікіпедії, додавши інформацію для інших країн і регіонів.

1.7.28. Заземлення - навмисне електричне з'єднання якої-небудь точки мережі, електроустановки чи обладнання з заземлювальним пристроєм.

- Глава 1.7 ЗАЗЕМЛЕННЯ І ЗАХИСНІ ЗАХОДИ ЕЛЕКТРОБЕЗПЕКИ. Область застосування. Терміни та визначення
Правила улаштування електроустановок (ПУЕ) Видання сьоме. Затверджені Наказом Міненерго Росії від 08.07.2002 № 204

В електротехніці за допомогою заземлення домагаються зниження напруги дотику до безпечного для людини і тварин значення.


1. Термінологія

  • Глухозаземленою нейтраллю - нейтраль трансформатора або генератора, приєднана безпосередньо до заземлювального пристрою. Глухозаземленою може бути також вивід джерела однофазного змінного струму або полюс джерела постійного струму в двопровідних мережах, а також середня точка в трипровідних мережах постійного струму.
  • Ізольована нейтраль - нейтраль трансформатора або генератора, неприєднання до заземлювального пристрою або приєднана до нього через великий опір приладів сигналізації, вимірювання, захисту та інших аналогічних їм пристроїв.
  • Заземлювальний пристрій - сукупність заземлювача і заземлювальних провідників.
  • Заземлювач - провідна частина або сукупність з'єднаних між собою провідних частин, що знаходяться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище.
    • Штучний заземлювач - заземлювач, спеціально виконується для цілей заземлення.
    • Природний заземлювач - стороння провідна частина, що знаходиться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище, використовувана для цілей заземлення.
  • Заземлювальний провідник - провідник, яка з'єднує заземлювальний частина (точку) із заземлювачем.
  • Захисний (РЕ) провідник - провідник, призначений для цілей електробезпеки.
  • Захисний заземлювальний провідник - захисний провідник, призначений для захисного заземлення.
  • Захисний провідник зрівнювання потенціалів - захисний провідник, який призначений для захисного зрівнювання потенціалів.
  • Нульовий захисний провідник - захисний провідник в електроустановках до 1 кВ, призначений для приєднання відкритих провідних частин до глухозаземленою нейтралі джерела живлення.
  • Нульовий робочий (нейтральний) провідник (N) - провідник в електроустановках до 1 кВ, призначений для живлення електроприймачів і з'єднаний з глухозаземленою нейтраллю генератора або трансформатора в мережах трифазного струму, з глухозаземленою виводом джерела однофазного струму, з глухозаземленою точкою джерела в мережах постійного струму.
  • Суміщені нульовий захисний і нульовий робочий (PEN) провідники - провідники в електроустановках напругою до 1 кВ, що поєднують функції нульового захисного і нульового робочого провідників.
  • Головна заземлювальна шина - шина, що є частиною заземлюючого пристрою електроустановки до 1 кВ і призначена для приєднання декількох провідників з метою заземлення і зрівнювання потенціалів.
  • Провідна частина - частина, яка може проводити електричний струм.
  • Струмоведучих частин - провідна частина електроустановки, що перебуває в процесі її роботи під робочою напругою, у тому числі нульовий робочий провідник (але не PEN-провідник).
  • Відкрита провідна частина - доступна дотику провідна частина електроустановки, нормально не перебуває під напругою, але яка може опинитися під напругою при ушкодженні основної ізоляції.
  • Стороння провідна частина - провідна частина, яка не є частиною електроустановки.
  • Зона нульового потенціалу (відносна земля) - частина землі, яка перебуває поза зоною впливу якогось заземлювача, електричний потенціал якої приймається рівним нулю.
  • Захисне заземлення - заземлення, яке виконується з метою електробезпеки.
  • Робоче (функціональне) заземлення - заземлення точки чи точок струмоведучих частин електроустановки, що виконується для забезпечення роботи електроустановки (не в цілях електробезпеки).
  • Захисне занулення в електроустановках напругою до 1 кВ - навмисне з'єднання відкритих провідних частин із глухозаземленою нейтраллю генератора або трансформатора в мережах трифазного струму, з глухозаземленою виводом джерела однофазного струму, з заземленою точкою джерела в мережах постійного струму, виконуване з метою електробезпеки.
  • Зрівнювання потенціалів - електричне з'єднання провідних частин для досягнення рівності їх потенціалів.
  • Захисне зрівнювання потенціалів - зрівнювання потенціалів, що виконується з метою електробезпеки.
  • Вирівнювання потенціалів - зниження різниці потенціалів (крокової напруги) на поверхні землі або підлоги за допомогою захисних провідників, прокладених у землі, в підлозі або на їх поверхні і приєднаних до заземлювального пристрою, або шляхом застосування спеціальних покриттів землі.
  • Зона растекания (локальная земля) - зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.
  • Замыкание на землю - случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.
  • Прямое прикосновение - электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.
  • Косвенное прикосновение - электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.
  • Защита от прямого прикосновения - защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
  • Защита при косвенном прикосновении - защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.
  • Защитное автоматическое отключение питания - автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.
  • Разделительный трансформатор - трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей.
  • Безопасный разделительный трансформатор - разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким напряжением.
  • Защитный экран - проводящий экран, предназначенный для отделения электрической цепи и/или проводников от токоведущих частей других цепей.
  • Защитное электрическое разделение цепей - отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью:
    • двойной изоляции;
    • основной изоляции и защитного экрана;
    • усиленной изоляции.
  • Основная изоляция - изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения.
  • Дополнительная изоляция - независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.
  • Двойная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций.
  • Усиленная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.
  • Непроводящие (изолирующие) помещения, зоны, площадки - помещения, зоны, площадки, в которых (на которых) защита при косвенном прикосновении обеспечивается высоким сопротивлением пола и стен и в которых отсутствуют заземленные проводящие части.
  • Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети - отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.
  • Напряжение на заземляющем устройстве - напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.
  • Напряжение прикосновения - напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
  • Ожидаемое напряжение прикосновения - напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.
  • Напряжение шага - напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.
  • Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) - напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.
  • Сопротивление заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.
  • Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой - удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.

Термин "земля", используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания.

Термин "удельное сопротивление", используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.

Термин "повреждение изоляции" следует понимать как единственное повреждение изоляции.

Термин "автоматическое отключение питания" следует понимать как защитное автоматическое отключение питания.

Термин "уравнивание потенциалов", используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов.


2. Позначення

Позначення
Заземлення
Заземлення
Заземление микроэлектронных (сигнальных) схем
Заземление микроэлектронных (сигнальных) схем
Заземление на
Заземление на "корпус"
  • Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение " PE " (англ. Protective Earthing ) и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) жёлтого и зелёного цветов.
  • Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой " N " и голубым цветом.
  • Совмещённые нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение " PEN " и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зелёные полосы на концах. [1]

3. Устройство заземления

В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Заземление в электротехнике подразделяют на естественное и искусственное.

3.1. Естественное заземление

Заземлитель (металлический стержень) с присоединённым заземляющим проводником

К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле. Однако, поскольку их сопротивление ничем не регулируется и к значению их сопротивления не предъявляется никаких требований, конструкции естественного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. К естественным заземлителям относят, например, трубы.


3.2. Искусственное заземление

Искусственное заземление - это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.

Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.


3.2.1. Разновидности систем искусственного заземления

Некоторые типы систем заземления электрических сетей. TN-S пришла в 1930-х на замену TN-C после большого количества электротравм при обрыве нулевого провода , так как сечение нулевого провода обычно бралось 1/3 от толщины сечения фазных проводов

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
  • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
  • электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления.

Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 "Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики" регламентирует следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT.

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

  • система TN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;
  • система TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем её протяжении;
  • система TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем её протяжении;
  • система TN-CS - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то её части, начиная от источника питания;
  • система IT - система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены;
  • система ТТ - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.
Первая буква - состояние нейтрали источника питания относительно земли
  • Т - заземленная нейтраль (лат. terra );
  • I - изолированная нейтраль (англ. isolation ).
Вторая буква - состояние открытых проводящих частей относительно земли
  • Т - открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
  • N - открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.
Последующие (после N) буквы - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников
  • S - нулевой рабочий ( N) и нулевой защитный ( РЕ) проводники разделены (англ. separated );
  • С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник) (англ. combined );
  • N - нулевой рабочий (нейтральный) проводник; (англ. neutral )
  • РЕ - защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов)(англ. Protective Earth )
  • PEN - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники (англ. Protective Earth and Neutral ).


3.2.1.1. Системы с глухозаземлённой нейтралью ( TN -системы)

Системы с глухозаземлённой нейтралью принято называть TN -системами, так как данная аббревиатура происходит от фр. Terre-Neutral , что означает "земля-нейтраль".

  • Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN-системы)
  • Принципиальная схема системы TN-C
  • Принципиальная схема системы TN-S
  • Принципиальная схема системы TN-CS
  • Разделение нулей в TN-S и TN-CS
  • Принципиальная схема системы TT


3.2.1.1.1. Система TN-C

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combin ) предложена немецким концерном AEG в 1913 году. Рабочий ноль и PE - проводник (англ. Protection Earth ) в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком была возможность появления фазного напряжения на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, данная система все ещё встречается в постройках стран бывшего СРСР. Из современных электроустановок, такая система встречается только в уличном освещении из соображений экономии и пониженного риска.



3.2.1.1.2. Система TN-S

Система TN-S (фр. Terre-Neutre-Spar ) была разработана на замену условно опасной системы TN-C в 1930-х годах. Рабочий и защитный ноль разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа и по сей день основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по рабочему нулю ток должен быть численно равным геометрической сумме токов в фазах.

  • Также можно наблюдать систему TN-CS, где разделение нулей происходит в середине линии, однако, в случае обрыва нулевого провода до точки разделения, корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.


3.2.1.1.3. Система TN-CS

В системе TN-CS трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции. Для обеспечения этой связи на участке трансформаторная подстанция - электроустановки здания применяется совмещённый нулевой защитный и рабочий проводник ( PEN), в основной части электрической цепи - отдельный нулевой защитный проводник ( PE).

  • Достоинства: более простое устройство молниезащиты (невозможно появление пика напряжения между PE и N), возможность защиты от КЗ фазы на корпус прибора с помощью обыкновенных "автоматов".
  • Недостатки: крайне слабая защищенность от "отгорания нуля", то есть разрушения PEN по пути от КТП к точке разделения. В этом случае на шине PE со стороны потребителя появляется фазное напряжение, которое не может быть отключено никакой автоматикой ( PE не подлежит отключению). Если внутри здания защитой от этого служит СУП (под напряжением оказывается все металлическое, и нет риска поражения током при прикосновении к 2 разным предметам), то на открытом воздухе никакой защиты от этого не существует вовсе.

В соответствии с ПУЭ является основной и рекомендуемой системой, но при этом ПУЭ требуют соблюдения ряда мер по недопущению разрушения PEN - механической защиты PEN, а также повторных заземлений PEN воздушной линии по столбам через какое-то расстояние (не более 200 метров для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 метров для районов с числом грозовых часов в году более 40).

В случае, когда эти меры соблюсти невозможно, ПУЭ рекомендуют TT. Также ТТ рекомендуется для всех установок под открытым небом (сараи, веранды и т. д.)

В городских зданиях шиной PEN обычно является толстая металлическая рама, вертикально идущая через все здание. Её практически невозможно разрушить, потому в городских зданиях применяется TN-CS.

В сельской же местности в России на практике существует огромное количество воздушных линий без механической защиты PEN и повторных заземлений. Потому в сельской местности более популярна система TT.

В позднесоветской городской застройке как правило применялась TN-CS с точкой деления на основе электрощита ( PEN) рядом со счетчиком, при этом PE проводилась только для электроплиты.

В современной российской застройке применяется и "пятипроводка" с точкой деления в подвале, в стояках проходят уже независимые N и PE.



3.2.1.1.4. Система TT

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

  • Достоинства: высокая устойчивость к разрушению N по пути от ТП к потребителю. Это разрушение никак не влияет на PE.
  • Недостатки: требования более сложной молниезащиты (возможность появления пика между N и PE), а также невозможность для обычного автоматического выключателя отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на PE). Это происходит из-за довольно заметного (30-40 Ом) сопротивления местного заземления.

В силу вышеперечисленного ПУЭ рекомендуют ТТ только как "дополнительную" систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-CS по повторному заземлению и механической защите PEN), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного соприкосновения с установкой и с физической землей (или же физически заземленными металлическими элементами).

Тем не менее, ввиду низкого качества большинства воздушных линий в сельской местности России, система TT там крайне популярна.

ТТ требует обязательного применения УЗО. Обычно устанавливают вводное УЗО уставкой 300-100 мА, которое отслеживает КЗ между фазой и PE, а за ним - персональные УЗО для конкретных цепей на 30-10 мА для защиты людей от поражения током.

Молниезащитные устройства, такие, как ABB OVR, различаются по конструкции для систем TN-C- S и TT, в последних установлен газовый разрядник между N и PE и варисторы между N и фазами.



3.2.1.2. Системы с изолированной нейтралью
  • Системы с изолированной нейтралью
  • Принципиальная схема системы IT
3.2.1.2.1. Система IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединённого оборудования.

Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надёжности и безопасности, например в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.


4. Защитная функция заземления

4.1. Принцип защитного действия

Защитное действие заземления основано на двух принципах:

  • Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
  • Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения - УЗО).
  • В системах с глухозаземлённой нейтралью - инициирование срабатывания предохранителя при попадании фазного потенциала на заземлённую поверхность.

Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземлённых предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключён в течение очень короткого времени (десятыесотые доли секунды - время срабатывания УЗО).


4.2. Работа заземления при неисправностях электрооборудования

Типовий випадок несправності електрообладнання - попадання фазної напруги на металевий корпус приладу внаслідок порушення ізоляції [2]. (Слід зазначити, що сучасні електроприлади, які мають імпульсний джерело вторинного електроживлення, і забезпечені триполюсні виделкою, - такі як системний блок ПЕОМ, - при відсутності заземлення мають небезпечний потенціал на корпусі, навіть коли вони повністю справні. [3]) В залежності від того, які захисні заходи реалізовані, можливі такі варіанти:

Описані варіанти
Корпус не заземлений, УЗО відсутнє (найнебезпечніший варіант).
  • Корпус приладу буде перебувати під фазним потенціалом і це ніяк не буде виявлено. Дотик до такого несправному приладу може бути смертельно небезпечним.
Корпус заземлений, УЗО відсутнє.
  • Якщо струм витоку по ланцюгу фаза-корпус-заземлювач досить великий (перевищує поріг спрацьовування запобіжника, що захищає цей ланцюг), то запобіжник спрацює і відключить ланцюг. Найбільше чинне напруга (щодо землі) на заземленому корпусі складе U max = R G I F, де R G - опір заземлювача, I F - струм, при якому спрацьовує запобіжник, що захищає цей ланцюг. Даний варіант недостатньо безпечний, тому що при високому опорі заземлювача і великих номіналах запобіжників потенціал на заземленому провіднику може досягати досить значних величин. Наприклад, при опорі заземлювача 4 Ом і запобіжнику номіналом 25 А потенціал може досягати 100 вольт.
Корпус не заземлений, УЗО встановлено.
  • Корпус приладу буде перебувати під фазним потенціалом і це не буде виявлено до тих пір, поки не виникне шлях для проходження струму витоку. У гіршому випадку витік станеться через тіло людини, коснувшегося одночасно несправного приладу і предмета, який має природне заземлення. УЗО відключає ділянку мережі з несправністю, як тільки виникла витік. Людина отримає лише короткочасний удар струмом (0,01 ... 0,3 с - час спрацьовування УЗО), як правило, не заподіює шкоди здоров'ю.
Корпус заземлений, УЗО встановлено.
  • Це найбільш безпечний варіант, оскільки два захисних заходи взаємно доповнюють один одного. При попаданні фазної напруги на заземлений провідник струм тече з фазного провідника через порушення ізоляції в заземлюючий провідник і далі в землю. УЗО негайно виявляє цей витік, навіть якщо та досить незначна (звичайно поріг чутливості УЗО становить 10 мА або 30 мА), і швидко (0,01 ... 0,3 с) відключає ділянку мережі з несправністю. Крім цього, якщо струм витоку досить великий (перевищує поріг спрацьовування запобіжника, що захищає цей ланцюг), то може також спрацювати і запобіжник. Яке саме захисний пристрій (УЗО або запобіжник) відключить ланцюг - залежить від їх швидкодії і струму витоку. Можливо також спрацьовування обох пристроїв.

5. Помилки в пристрої заземлення

  • Приклади помилок в пристрої заземлення
  • Приклад неправильного монтажу: з'єднання робітничого нуля і PE-провідника на правій верхній клемної колодки.

  • Струмонепровідних пластикова вставка (R4) перешкоджає протіканню електроструму.

  • Помилкове спрацьовування УЗО (F4) при об'єднанні нулів за точкою поділу.

  • Чому вкрай небезпечно створювати PE-провідник прямо в розетці


5.1. Неправильні PE-провідники

Іноді як заземлювача використовують водопровідні труби або труби опалювання, проте їх не можна використовувати в якості заземлюючого провідника [4]. У водопроводі можуть бути непровідні вставки (наприклад, пластикові труби), електричний контакт між трубами може бути порушений через корозії, і, нарешті, частина трубопроводу може бути розібрана для ремонту. Також існує небезпека ураження електричним струмом при зіткненні з струмопровідними частинами сантехніки.


5.2. "Чиста земля"

Популярним є повір'я про те, що комп'ютерні і телефонні установки вимагають заземлення, окремого від загального заземлення всієї будівлі.

Це абсолютно невірно, бо ЗУ має ненульове опір, і, в разі КЗ (і навіть невеликий, не виявляється автоматикою витоку) фаза-PE на одному з пристроїв, по ЗУ починає текти струм і його потенціал зростає через опір ЗУ. У разі наявності 2 і більше незалежних ЗУ це призведе до появи різниці потенціалів між PE різних електроустановок, що може створити ризик ураження людей струмом, а також заблокувати (або навіть зруйнувати) інтерфейсні пристрої ( Ethernet і інші), які з'єднують 2 частини системи, заземлення від незалежних ЗУ.

Правильним рішенням є організація системи зрівнювання потенціалів.

Все сказане вище відноситься і до кустарним заземлень виду "закопаємо в городі відро і заземлені на нього один прилад", які іноді влаштовуються в сільській місцевості.


5.3. Протікання робочого струму лінії через місцеве ЗУ

5.3.1. Розуміння пристрої заземлювальної установки

Зважаючи помилкового уявлення про принцип роботи місцевого ЗУ, нерідко можна зустріти думку про те, що в разі обриву PEN-провідника (Protective Earth + Neutral захисний і нульовий провідник в одному дроті) на забеспечує лінії, робочий струм провідника з нульовим потенціалом може потекти через заземлюючі пристрої споживачів, що знаходяться після місця обриву PEN-провідника. Найпоширенішим способом "усунення даної небезпеки" даного омани є створення аварійних режимів роботи шляхом установки двополюсного автомата захисту в якості ввідного рубильника.


5.3.2. Пояснення причини поширеної помилки

Страх протікання великих струмів через ЗУ споживача був би обгрунтований тільки в тому випадку, якщо грунт між ЗУ споживача і ЗУ трансформаторної підстанції була б виконана з металів з низьким опором. Оскільки на практиці заземлення будівель з'єднуються із заземленням трансформатора тільки основним PEN-провідником, то в разі його обриву опір різко збільшиться через відсутність паралельних PEN-провіднику провідників, тим самим виключивши можливість протікання великих струмів через місцеве заземлюючий пристрій.

Оскільки опір контуру заземлення місцевого ЗУ береться для розрахунку параметрів електроустановки споживача (для зменшення ймовірності створення небезпечного крокової напруги на території споживача звичайно потрібно мінімально можливе чисельне значення), то до уваги не береться опір грунту між годує споживачів трансформатором і місцевим ЗУ споживача - результат опору місцевого ЗУ окремого споживача береться тільки для окремо взятого споживача, а не всієї електромережі цілком. Іншими словами: оскільки відкриті металеві частини окремо взятого споживача не сполучені безпосередньо з трансформатором (а тільки через головну шину заземлення), то в разі обриву PEN-провідника між ЗУ споживача і ЗУ трансформаторної підстанції утворюється величезна електричний опір через грунт між ними, яке за законом Ома не дозволяє протікати великим струмам через ЗУ окремо взятого споживача.


5.3.3. Небезпеки використання двополюсного автомата в якості головного вимикача навантаження

На відміну від рубильника, поведінка контактів автомата захисту абсолютно незалежні від положення ручного приводу.

Використання 2-полюсного автомата захисту для "усунення даної помилки" порушує як вимоги ПУЕ про нерозривність PEN-провідника, так і порушує загальну схему коректності електроустановки, тобто створює небезпечну для експлуатації електроустановки ситуацію. Оскільки контакти автомата захисту не "намертво" прив'язані до механізму, а злегка подпружінени, то у включеному стані це може призвести до неповноцінного контакту захисного провідника - у разі витоку всі металеві корпуси електроприладів виявляться під небезпечним для людини потенціалом без спрацьовування захисної апаратури; так само в разі необхідності відключення живлячої лінії для ремонту / обслуговування електроустановки може статися протилежне явище - у разі несправності механізму (автомат захисту не має прозорого корпусу і стан контактів неможливо побачити), небезпечна напруга не зніметься в разі перекладеної в положення "відключено" рукоятки захисного автомата.


5.4. Об'єднання робочого нуля і PE-провідника

Іншим часто зустрічається порушенням є об'єднання робочого нуля і PE-провідника за точкою їх поділу (якщо вона є) по ходу розподілу енергії. [5] Таке порушення може призвести до появи досить значних струмів по PE-провідника (який не повинен бути токонесущим в нормальному стані), а також до помилкових спрацьовувань пристрої захисного відключення (якщо воно встановлено).


5.5. Неправильне поділ PEN-провідника

Вкрай небезпечним є наступний спосіб "створення" PE-провідника: прямо в розетці визначається робочий нульовий провідник і ставиться перемичка між ним і PE-контактом розетки. Таким чином, PE-провідник навантаження, підключеного до цієї розетки, виявляється сполученим з робочим нулем.

Небезпека даної схеми в тому, що на заземлювальному контакті розетки, а отже, і на корпусі підключеного приладу з'явиться фазний потенціал, при виконанні будь-якого з таких умов:

  • Розрив (роз'єднання, перегорання і т. д.) нульового провідника на ділянці між розеткою і щитом (а також далі, аж до точки заземлення PEN-провідника);
  • Перестановка місцями фазного і нульового (фазний замість нульового і навпаки) провідників, що йдуть до цієї розетки.

6. Система зрівнювання потенціалів

Схема системи зрівнювання потенціалів в системі TN-CS

Так як ЗУ має опір, і в разі протікання через нього струму виявляється під напругою, його одного недостатньо для захисту людей від ураження струмом.

Правильна захист створюється шляхом організації системи зрівнювання потенціалів (СУП), тобто електричного з'єднання і PE проводки, і всіх доступних для дотику металевих частин будівлі (в першу чергу водопроводи і опалювальні трубопроводи).

У цьому випадку, навіть якщо ЗУ опиниться під напругою, під ним же виявляється все металеве і доступне для дотику, що знижує ризик ураження струмом.

У цегляних будинках радянського періоду, як правило, СУП не організовувалася, в панельних ж (1970-ті й пізніше) - організовувалася шляхом з'єднання в підвалі будинку і рами електрощитків (PEN) і водопроводів.


Примітки

  1. П. 1.1.29 ПУЕ.
  2. При інших типах несправностей заземлення менш ефективно, тому вони тут не розглядаються
  3. У схемі імпульсного джерела вторинного електроживлення присутні вхідні прохідні або звичайні конденсатори, включені як між питающими провідниками, так і (в разі наявності металевого корпусу і триполюсні вилки) між кожним живильним провідником і корпусом приладу, в цьому випадку вони представляють дільник напруги, що повідомляє корпусу потенціал , приблизно рівний половині напруги живлення. Цей потенціал зазвичай присутній, навіть коли прилад вимкнений наявними у нього засобами. В наявності потенціалу на корпусі можна переконатися за допомогою неонового пробника.
  4. Пп. 1.7.122 і 1.7.123 ПУЕ.
  5. П. 1.7.135 ПУЕ.

Література

  • Ендель Рістхейн. Введение в энерготехнику. Таллин.: Elektriajam, 2008. глава № 4 - www.ene.ttu.ee/elektriajamid/oppeinfo/materjal/AAV3300/Energotehnika2008-4.pdf.
  • Правила устройства электроустановок (глава 1.7).