Назначение и принцип действия защитного заземления

Защитное заземление – защитная мера электробезопасности в электроустановках, представляющая собой преднамеренное создание электрической связи нетоковедущих частей электроустановки, которые в аварийном режиме могут оказаться под напряжением с землей (ее эквивалентом).

Согласно ПУЭ, п.1.7.53, данная защитная мера должна быть выполнено во всех электроустановках, напряжение в которых превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

Тем-же требованием Правил определены степени опасности помещений, в которых порог значений этих напряжений снижен до 25 В переменного (60 В постоянного) тока и 12 В переменного (30 В постоянного) тока.

Назначение защитного заземления – обеспечение защиты людей от поражений электрическим током в электроустановках в случае возникновения в них аварийных режимов работы (напр. при прикосновении людей к нетоковедущим частям электроустановки, вследствие повреждения изоляции оказавшимся под напряжением).

Устройство. Конструктивно система заземления представляет собой совокупность следующих элементов: заземлителя – проводящей части, имеющей непосредственный контакт с землей и заземляющего проводника, обеспечивающем электрическую связь заземлителя с нетоковедущими частями электроустановки.

Основные параметры систем (количество, размеры, глубина размещения, расстояние между электродами и пр.) являясь расчетными величинами определяются в каждом случае индивидуально, исходя из допустимого сопротивления растекания тока заземлителя.

Принцип действия. Повышение уровня электробезопасности электроустановок, оборудованных системами защитного заземления обусловлено уменьшением до безопасных значений напряжения прикосновения и шагового напряжения, возникших в результате возникновения разности потенциалов на нетоковедущих частях заземленного оборудования.

В сетях с заземленной нейтралью использование систем заземления наиболее эффективно в комплексе с устройствами защитного отключения, сработка которых при появлении опасного для человека потенциала на заземленном оборудовании вызывает обесточивание электроустановки.

Согласно международной классификации системы заземления, в зависимости от вида заземления нейтрали сети и нетоковедущих частей электрооборудования можно разделить на следующие виды: TN, TT, TN-C, TN-S, TN-C-S и IT.

forum220.ru

48. Назначение и принцип действия защитного зануления

Зануление – преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением с глухозаземленной нейтралью. Проводник, обеспечивающий указанные соединения называется нулевым защитным проводником.

Назначение зануления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу. Принцип действия – превращение замыкания на корпус в короткое замыкание с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты (плавкие предохранители и тд) и автоматически отключить поврежденную установку от сети. И снижает напряжение зануленных металлических нетоковедущих частей.

49.Назначение и принцип действия защитного отключения

Защитным отключением называется система за­щиты, обеспечивающая безопасность путем отключения аварий­ного участка или сети в целом при возникновении замыкания на корпус или непосредственно на землю, с временем действия не более 0,1—0,2 с. Основными элементами защитного отключения являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель. Основные требования следующие:

– высокая чувствительность – способность реагировать на малые изменения;

– малое время отключение;

– селективносить действия – избирательность – способность отключать от сети лишь поврежденные объекты;

– способность осуществлять самоконтроль исправности;

– достаточная надежность – постоянная готовность к действию.

studfiles.net

Определение понятия

Если сказать кратко и простыми словами, то:

Заземление – это устройство, которое защищает человека от поражения электрическим током, если всё электрооборудование соединено с землей. В аварийной ситуации опасное напряжение «стекает» на землю.

Защита – основное назначение заземления. Оно заключается в подключении дополнительного, третьего заземляющего проводника в проводку, который соединен с таким устройством, как заземлитель. Он, в свою очередь, имеет хороший контакт с землей.

Заземление бывает рабочим и защитным по назначению. Рабочее нужно для нормального функционирования электроустановки, защитное нужно для обеспечения электробезопасности (предотвращения поражения электрическим током).

Обычно заземление (заземлитель) выглядит как три электрических прута вбитых в землю, на одинаковом расстоянии друг от друга, расположенных в углах равностороннего треугольника. Эти пруты соединены между собой металлической полосой. Вы могли видеть такие пруты около домов и сооружений.

Также вы могли заметить, что на стенах многих зданий внутри или снаружи закреплены металлические полосы, иногда выкрашенные желтыми и зелеными чередующимися полосами – это заземляющая шина, она тоже соединена с заземлителем. Заземляющая шина нужна для того, чтобы не тянуть от каждой электроустановки заземляющий провод.

Третий проводник обычно соединяется с корпусом электрических приборов, обеспечивая защиту от появления на нем опасного напряжения. В кабелях он обычно имеет меньшее сечение, чем соседние «рабочие» жилы и другой цвет изоляции – желто-зеленый.

О том, какие виды заземления бывают, вы можете узнать из нашей отдельной статьи: https://samelectrik.ru/osnovnye-tipy-sistem-zazemlenija.html

Требования к заземлению

Требования к защитному заземляющему контуру заключаются в следующем:

1. Заземлены должны быть все электроустановки, в том числе металлические дверцы электрошкафов и щитов.
2. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом в электроустановках с заземляющей нейтралью.
3. Необходимо использовать системы уравнивания потенциалов.

Мы разобрались что такое заземление, теперь поговорим о том для чего оно нужно.

Почему человека бьёт током

Рассмотрим две типовых ситуации, когда вас бьет током:

1. Стиральная машинка исправно выполняла свою работы, а когда вы захотели её отключить – почувствовали, что её корпус «щипает» вас. Или еще хуже, когда вы к ней прикоснулись – вас серьезно «дёрнуло».
2. Вы решили принять ванну, включили воду, взявшись за кран, вы почувствовали такое же действие электричества – пощипывание или сильный удар.

И та и другая ситуация решается подключением заземления к корпусам приборов и всех металлических частей в ванной комнате и установкой УЗО или дифференциального автомата на вводе электроэнергии в дом или на группу потребителей.

Как работает заземление

Для начала разберемся, почему на корпусе стиральной машинки или другого электрооборудования появилось опасное напряжение. Всё достаточно просто – изоляция проводников по какой-то причине испортилась или повредилась и поврежденный участок касается металлического корпуса какой-то из деталей оборудования.

Если у вас нет заземления или зануления корпус поврежденного устройства для электрической цепи ничего собой не представляет, пока вы его не коснетесь, конечно. Вы подходите к прибору, стоите на полу, пол имеет хоть и слабый, но какой-то контакт с землей. При прикосновении к корпусу ток начинает протекать через вас в землю. Для протекания тока нужна разность потенциалов, а потенциал фазного провода всегда больше потенциала земли. Получается, что вы замыкаете фазный провод на землю своим телом.

Для человека опасны даже такие маленькие значения как 50 мА – такой ток может привести к фибрилляции желудочков сердца и смерти.

Так вот принцип работы заземления заключается в следующем: к заземлителю подключаются корпуса всех электроприборов, дополнительно устанавливается УЗО. В случае возникновения опасного напряжения на корпусе заземление всегда притягивает опасный потенциал к безопасному потенциалу земли и напряжение «стекает» на заземление.

samelectrik.ru

Назначение и контролируемые параметры

Основное назначение заземления – обеспечение надёжного соединения электропроводящих частей устройств и приборов с металлической конструкцией особой формы, имеющей надёжный контакт с грунтом. Профессионалы называют это сооружение заземлителем. Он представляет собой набор металлических заготовок (труб, отрезков арматуры или профилей), соединённых между собой методом сварки.

Надёжность функционирования такой системы зависит от общего сопротивления цепочки заземления, образуемой соединительными шинами и самой конструкцией заземлителя. Чем меньше значение этой величины – тем более безопасной будет эксплуатация оборудования или приборов, для которых предусматривается защита. В процессе обустройства заземляющего контура подбором соответствующей формы конструкции стараются искусственно увеличить площадь контакта её элементов с землёй.

Того же эффекта удаётся достичь, если умышленно повысить процентное содержание солей в почвах, имеющих непосредственный контакт с металлическими частями заземлителя. Указанные меры способствуют снижению сопротивления стеканию тока в землю, что гарантирует надёжность работы всего контура заземления в целом.

С целью контроля значения этого показателя организуется техническое обслуживание заземляющих систем, предполагающее обязательный замер указанного параметра. При обнаружении значительных отклонений от требований ПУЭ производится изъятие и ремонт заземляющих устройств, по окончании которого сопротивление растеканию проверяется повторно. Подобные же действия предпринимаются и в тех случаях, когда необходимо повысить эффективность защиты особо опасных участков электрооборудования.

Принцип работы

Принцип действия заземления заключается в снижении потенциала оказавшейся под напряжением точки соприкосновения с токопроводящей частью до уровня, безопасного для человека. Фактически, в момент попадания опасного напряжения на корпус оборудования, близкий к нулю потенциал заземлителя переносится в эту точку и на какое-то время создаёт безопасные для работы условия.

За это время должно сработать автоматическое устройство защиты от утечек (УЗО) и окончательно отключить линию питающего напряжения, на которой возникла аварийная ситуация.

В процессе изготовления заземляющего устройства должны выполняться особые требования, обеспечивающие надёжный контакт металлических поверхностей с частицами почвы. Для повышения электропроводности вокруг погружаемой в землю металлической конструкции заземления создаётся зона с высокой удельной проводимостью. Проводимость повышается за счёт непосредственного химического воздействия на почву. Одним из вариантов такого воздействия является применение упоминавшейся ранее соли.

Все рассмотренные меры способствуют тому, что заземлённое основание защитной конструкции обеспечивает надёжное стекание тока в почву. Помимо преднамеренного соединения корпусов электрооборудования с заземлённой конструкцией, рассмотренный выше принцип реализуется и в ряде аварийных ситуаций, связанных с непосредственным замыканием фазы на землю.

Обустройство в частном доме

Отдельные владельцы загородного жилья нередко задаются вопросом о том, а нужно ли заземление в деревянном доме? Ответ на него можно найти в основных положениях действующих нормативов (в ПУЭ, например), где указанная защитная мера оговаривается как обязательная. Более того, оказывается, что изготовить надёжную заземляющую конструкцию в частном доме намного проще, чем в городском многоквартирном строении.

И действительно, для обустройства заземления в загородной местности достаточно выбрать неподалёку от дома удобное для размещения заземлителя место и подвести к нему медную шину.

Сделать это в городских условиях не представляется возможным, поскольку наличие надёжного заземлителя в границах дома не предусматривается строительными нормативами (СНиП). В указанной ситуации остаётся довольствоваться заземлением на стороне питающей подстанции, удалённой на значительные расстояния и не обеспечивающей по этой причине требуемой эффективности защиты.

Длительная эксплуатация электрооборудования в границах загородного дома без заземления чревата большими неприятностями для его хозяина. Опасность ситуации объясняется тем, что в любой момент возможно попадание высокого потенциала на металлические части бытовой техники (как правило, вследствие пробоя изоляции проводки).

Довольно часто в загородных хозяйствах используется силовое оборудование, работающее от трёхфазного источника питания, эффективное заземление питающих цепей которого считается обязательным.

Ремонт заземляющих устройств (ЗУ)

В процессе длительной эксплуатации заземления наблюдается коррозия отдельных узлов металлической конструкции и частичное отклонение электрических параметров от номинала. Чаще всего это случается по причине разрушения защитного покрытия заземления под воздействием грунтовых солей с последующим коррозийным разрушением самого металла.

Устройство заземления в таком состоянии уже непригодно к длительной эксплуатации в качестве снижающей опасный потенциал конструкции, поскольку сопротивление поражённых ржавчиной мест существенно возрастает. Одновременно с этим снижаются токи утечки на землю, вследствие чего заземляющий контур теряет часть своих защитных свойств.

Любой специалист в подобной ситуации вправе заявить, что такое устройство нуждается в капитальном ремонте, предполагающем замену его поражённых частей на новые детали. При этом возможен вариант, согласно которому часть разрушенных элементов заземления и мест сварки может быть восстановлена без их замены. Для этого необходимо проделать следующие операции:

• сначала обнаруженные следы ржавчины на металлических частях заземления тщательно очищаются посредством наждачной бумаги или химическим путём;
• вслед за этим очищенные от ржавчины места обезжириваются растворителем подходящего типа;
• после высыхания растворителя на поверхность металла наносится слой грунтовки ГФ-18;
• и в заключении, когда грунтовка полностью просохнет – подготовленные поверхности окрашиваются защитной эмалью чёрного цвета.

Обратите внимание! При использовании химических методов очистки на поражённые места накладывается кусочек мягкой ткани, смоченный в специальном растворе, предназначенном для удаления следов коррозии.

По завершении ремонта вся конструкция заземляющего контура подвергается контрольному обследованию, в процессе которого производится измерение его электрического сопротивления. Для этих целей используются специальные контрольные устройства, называемые измерителями заземления (тип М416).

Область применения таких приборов распространяется не только на устройства заземления. С их помощью можно контролировать любые низкоомные цепи, а также с высокой точностью определять коэффициент удельного сопротивления грунта в точке заземления (ρ).

evosnab.ru

Принцип работы

Обычно его устанавливают для защиты при возникновении короткого замыкания. Если фазный проводник отсоединится и прикоснется к металлическому шасси установки, то корпус окажется под напряжением.

Правильно созданное защитное заземление образует электрическую цепь, имеющую низкое сопротивление. Именно этот путь является наиболее благоприятным для электрического тока, поэтому случайное прикосновение человека к корпусу не будет опасным (рис. выше).

Надо отметить, что такое устройство одновременно будет выполнять несколько важных функций:

1. Оно обеспечит защиту и в том случае, когда потенциально опасное напряжение на корпусе образовано не коротким замыканием, а индукционными токами. Такие ситуации возможны в установках с высоким напряжением и там, где допустимо воздействие излучения СВЧ.
2. При использовании глухозаземленной нейтрали и некоторых других схем подключения в цепи питания при коротком замыкании возникнут продолжительные и большие по амплитуде импульсы, достаточные для срабатывания автоматов, отключающих напряжение.
3. Если заземленное оборудование подвергнется удару молнии, то такой проводник обеспечит определенную защиту от повреждений.

Чтобы не ошибаться с терминологией, надо понимать действительное значение следующих названий:

• Рабочим называют заземление, которое выполняет функции второго проводника. Его используют для электрического питания установок, решения иных задач.
• Упомянутая выше защита от молнии не является целевым предназначением. Для обеспечения безопасности при грозах применяют специально предназначенные для этого устройства. Они рассчитываются на относительно большие величины токов и напряжений.

Схемы подключения

Чтобы выбрать оптимальный вариант необходимо знать, для каких целей применяется защитное заземление в конкретном случае. Ниже рассмотрены разные системы, их особенности, преимущества и недостатки.

Тип TN, с глухозаземленной нейтралью. По этой схеме подключается промышленное и бытовое оборудование, работающее в сетях с напряжением до и выше 1000 V. Нейтраль генератора (трансформатора) источника питания подключается к заземлителю. Устройства потребителей, а точнее корпуса, экраны, шасси, подсоединяют к общему проводнику.

Если электрическая схема создана в соответствии с международными стандартами, то по надписям можно понять следующее. Латинской буквой «N» обозначают «нулевой» проводник, который используется для работы оборудования. Его так и называют, функциональным. «PE» – проводник, использующийся для создания защитной цепи.  Буквами «PEN» обозначают проводник, предназначенный для решения функциональных и защитных задач.

Чаще всего используют следующие схемы. Их наименования отличаются буквой, которую через дефис добавляют к «TN».

Схемы подключения

Система	Принцип работы	Преимущества, недостатки, особенности
C	В системе «С» проводник выполняет рабочие и защитные функции одновременно. В качестве примера можно вспомнить типовое трехфазное электропитание с глухозаземленной нейтралью, являющейся нулевым проводом.	Эта схема относительно проста и экономична. Корпуса устройств потребителей подключают непосредственно к нейтрали. Недостатком является утеря защитных свойств, если электрическая цепь разорвана. Такое повреждение нельзя исключить при аварийном повышении тока, нагреве и разрушении проводника. В такой ситуации на корпусе появится опасное напряжение. При использовании таких систем особо тщательно подбирают автоматы, которые должны быстро и надежно отключать питающее напряжение.
S	В этой схеме используются два раздельных нулевых проводника, рабочий и защитный.	Несколько проводников увеличивают стоимость системы, но существенно повышают надежность защиты.
C-S	Это – комбинированная система. Генерирующий источник подсоединяется к глухозаземленной нейтрали. К потребителю идут только четыре проводника (трехфазное питание). В объекте недвижимости добавляется защитный проводник «PE».	Низкая по сравнению с предыдущим вариантом стоимость сопровождается меньшей надежностью. При повреждении проводника на участке до объекта (или к «PE») защитные функции будут утрачены. В соответствии с действующими нормами при использовании таких систем требуется предотвратить механическое повреждение соответствующих проводников.

Достаточно высокие риски возникают при использовании воздушных линий электропередач. Они могут быть повреждены ураганом, иными негативными внешними воздействиями. Для обеспечения высокого уровня безопасности применяют схему TT.

Глухозаземленную нейтраль подсоединяют к генератору. Передача энергии осуществляется по четырем проводам. У потребителя устанавливают автономную систему заземления, к которой подключаются корпуса оборудования.

IT – последняя схема на рисунке. Здесь нейтральный провод генератора (другого источника) изолирован. Корпуса электрических установок заземлены. Подобные решения применяются часто в исследовательских центрах, чтобы паразитные наводки не искажали показания чувствительной аппаратуры.

Виды

Чтобы сопротивление было минимальным, желательно сократить длину защитного проводника. Это обеспечивают с помощью создания заземляющего контура по периметру объекта.

Заземлители разделяют также на искусственные и естественные. Это распределение по группам условно, так как в обоих случаях используются металлические части конструкций, находящиеся в земле:

• В первом – их создают специально, для системы заземления. Такой подход позволяет точно рассчитать сопротивление, размеры отдельных частей, иные важные параметры.

• Второй вариант предусматривает подсоединение к металлическим частям конструкции здания, арматуре фундаментных блоков. Он экономичнее, так как для защиты применяются некоторые готовые детали. Однако надо учитывать, что для подключения оборудования понадобится прокладка соответствующих линий, которые будут иметь определенное нормативами сопротивление. Недостатком является относительная доступность обычному персоналу.

В частности, имеет значение уровень влажности.  При расчете проверяют удельное сопротивление и другие особенности грунтов.

elquanta.ru

Защитное заземление

Общие сведения

Назначение, принцип действия и область применения защитного заземления

Защитное заземление – преднамеренное соединение с землей металлических частей оборудования, не находя­щихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановки.

Случайное электрическое соединение токоведущих ча­стей электроустановки, находящихся под напряжением, с нетоковедущими металлическими конструктивными ча­стями, возникшее непосредственно в машинах, аппаратах, линиях и т. п., называется «замыканием на корпус» или «пробоем на корпус».

Назначение защитного заземления— устранение опас­ности поражения людей и животных электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. е. при «замыкании на корпус».

Рис. 1. Принципиальные схемы защитного заземления.

а — в сети с изолированной нейтралью до и выше 1000в; б — в сети с заземленной нейтралью выше 1000в; 1 — заземленное оборудование; 2 — заземлитель защитного заземления; 3 — заземлитель рабочего заземления; , — сопротивление со­ответственно защитного и рабочего заземления.

Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления — преднамеренного соединения с землей отдельных точек электрической сети (например, нейтральной точки, фазного провода и т. п.), необходимого для обеспечения надлежащей работы уста­новки в нормальных или аварийных условиях. Рабочее заземление осуществляется непосредственно или через специальные аппараты — пробивные предохранители, раз­рядники, сопротивления и т. п.

Принцип действия защитного заземления—сниже­ние до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных «пробоем на корпус». Это дости­гается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования, т. е. сопротивления заземления, а также путем выравнивания потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близ­кого по величине к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления—трехфаз­ные трехпроводные сети до 1000в с изолированной ней­тралью и выше 1000в с любым режимом нейтрали (рис. 1). Защитное заземление является наиболее распростра­ненной и в то же время весьма эффективной и простой мерой защиты от поражения током при «замыкании на корпус».

studopedia.ru