Заземяване на електрически инсталации: видове, основи, правила, проводници, изисквания, класификация на системите, как се прави

Anonim

Организирането на заземяване на електрическите инсталации е предпоставка за безопасната работа на всяко електрическо оборудване. Правилно изпълнената "земя" може да предотврати сериозни наранявания и дори да спаси здраве или живот, да не говорим за повреда на скъпо оборудване.

Класификация на заземителните системи

Старото (шесто) издание на PUE предвиждаше 2 варианта за заземяване на електрически трансформатори и потребители. В този случай класификацията на схемите за заземяване изглежда проста:

    Сляпа (твърдо заземена) шина-неутрална. Свързан директно към заземяващия контур на разпределителния трансформатор. Няколко кабела отидоха до потребителите. Те имаха собствено заземяване.
  1. Отдалечен или изолиран неутрален. Заземителната шина не беше свързана към верига, вкопана в земята, а беше извършена с отделен проводник в допълнение към двата вече положени захранващи проводника.

На теория заземителната система трябва да работи като часовник - тя е проста и разбираема за всеки електротехник, свързващ електрическа инсталация към мрежата. В по-голямата си част заземяването работи правилно, ако балансът на напрежението и заземителният проводник са направени правилно.

Проблеми възникваха само когато натоварването беше неравномерно (обикновено в селските райони) или когато неутралът беше счупен. Винаги имаше излишен потенциал на изолираната неутрала по отношение на "кота нула" , което не беше безопасно.

Дори на най-простите осветителни устройства, хладилници, да не говорим за по-мощни електрически инсталации, се появи потенциал, чиято стойност беше опасна за човешкото здраве и живот.

От 2009 г. седмото издание на PUE (глава 1.7) дефинира нови схеми за заземяване на електрически инсталации и въвежда тяхната класификация, буквено обозначение.

В съвременната класификация има 5 вида заземителни електрически инсталации:

    TN-C - старата версия със специална заземена "глуха" неутрална.
  1. TN-S версия с отделен нулев и защитен (заземен) проводник.
  2. TN-C-S диаграма. Нула (N) е подравнена със защитния проводник PE.
  3. ТТ схема. Защитният проводник е свързан към индивидуалното заземяване на електрическата инсталация.
  4. TI вариант с изолирана неутрала и собствено заземяване на завода.

Първата и последната схема са стари системи за организиране на заземяването на части под напрежение, които съществуват в шестото и по-ранните издания на PUE. Те бяха включени в класификацията, тъй като всички електрически инсталации, трансформатори, електрическо оборудване, окабеляване в промишлени и жилищни помещения бяха извършени точно по тези две схеми.Никой нищо не промени. Без цветове на проводниците, без схема на свързване. Следователно в седмото издание на PUE те просто добавиха 3 допълнителни системи, използвани във вносното оборудване към класификацията.

Сега заземената линия спрямо електрическата инсталация беше обозначена с "T" , а изолираната линия - с "I" . "N" обозначава нулевия работен проводник. В кабела винаги е син и се използва за ток. Монтира се на изолирани клеми. Относно "заземяването" на земята, ще има излишен потенциал.

За заземяване на корпуса на електрическите инсталации, свързващи се към заземителния контур (на земята), се използва проводник с обозначение PE (жълто-зелен, раиран). Това е истинска нула в окабеляването.

До 2009 г. нулата (заземяването) в електрическата инсталация се извършваше с черен проводник. Ето защо, преди да инспектирате или ревизирате разпределителното табло, има смисъл първо да потърсите нулевите жълто-зелени и черни проводници.Преди започване на работа проверете с индикатор кой от тях отговаря за заземяването на електрическата инсталация.

TN-C система за заземяване

Това е стара схема с твърдо заземен неутрал за мрежи с електрически инсталации до 1000 V, в някои случаи до 6000 V. Тук работната нула и земята са комбинирани в една шина. Въпреки "остарялото" решение, тази опция все още се използва в домакински уреди, в стари електропроводи.

Системата TN-C се счита за един от най-ефективните начини за защита на човек от токови удари. Но при спазване на правилното разположение на заземяващото устройство в земята. За да може заземяващата част на окабеляването да работи правилно, е необходимо да актуализирате и периодично да възстановявате веригата. Това е най-слабото място в цялата TN-C схема.

TN-S система за заземяване

Схемата се появи в Европа преди 60-70 години и се оказа много надеждна, безопасна, но по-скъпа за поддръжка. Не беше популярен в СССР.

Изолираната неутрална опция се използва само в електрически инсталации до 1000 V. Схемата TN-S се използва в условия, при които не е възможно да се оборудва ефективно заземяване с помощта на разсейваща метална верига в земята. Понякога се използва в мобилни генератори на енергия.

Вносни домакински уреди, донесени от същата Източна Европа, изненадани от наличието на допълнителен заземен терминал на щепсела. TN-S често се нарича еврозаземяване, въпреки че това не е напълно вярно. Еднофазна мрежа с работно напрежение 220 V се захранва към апартамента с 3 проводника (фаза, нула и земя). За трифазно захранване на електрически инсталации са били необходими съответно 5 проводника.

Системата TN-S означава, че нула защитна и "неутрална" са разделени по цялата линия.

В този случай PN е неутрална (синя жица), PE е чиста нула "маса" (жълто-зелен проводник с ивици).

Системата TN-S има редица предимства:

  • няма нужда да заравяте металната верига в земята;
  • без смущения от високочестотно излъчване;
  • възможно е инсталиране на RCD устройство.

Апаратите или защитните устройства работят на принципа на измерване на ток на утечка във влажна среда. Веднага щом токът на утечка от фазата към земята (мокър под, стени или друга повърхност) или към неутралата надвиши безопасния праг от 30 mA, машината ще изключи линията от захранването.

TN-C-S система за заземяване

Тази опция може да се счита за междинно решение или начин за премахване на проблема със старите TN-C и по-модерните TN-S в жилищния фонд. Темата е повече от актуална поради масовото строителство на нов жилищен фонд, както и ремонта на стари апартаменти.

TN-C-S съчетава елементи от предишни системи за заземяване. В най-модерната система за заземяване на електрически инсталации TN-S, кабелът към апартамента на разпределителното табло беше с разделена неутрална и защитна линия. Освен това целият лъч се простираше от трансформаторната подстанция. Сега в частна къща (във входа на многоетажна сграда) беше доставен кабел, в който един общ PE-N или PEN кабел беше използван за защита и заземяване (както и нула).

3 проводника са превключени на PEN входната платка:

  • неутрална, син проводник (N);
  • защитен, жълто-зелен PE проводник;
  • докоснете заземителната шина на локалния заземен контур.

В резултат на това се оказва, че е възможно да се свържат внесени електрически инсталации, тъй като има защитна и неутрална линия. От друга страна, окабеляването в къщата или апартамента е оборудвано с локално заземяване на земята, което повишава нивото на сигурност.

Системата, така да се каже, комбинира предимствата на TN-C и TN-S, но в същото време наследи техните недостатъци. Например, в случай на прекъсване на PEN линията или ако изходът към допълнителния заземяващ контур е изгнил (често се случва), тогава повишеният потенциал ще премине през неутрала към корпуса на електрическата инсталация. Това вече е изпълнено с токов удар.

TT система за заземяване

На пръв поглед малко необичайна, но всъщност много практична двойнозаземена CT верига отдавна се използва широко в предградията, в провинцията, летните вили и вилните селища.

В съответствие със седмото издание на PUE (клауза 1.7.3), TT система е верига, в която неутралът е глухо заземен в трансформаторна подстанция (или разпределителен трансформатор) и заземяването също е оборудвано с верига от отворени части на ел. инсталацията. И двете заземявания са електрически независими.

Системата е проста и надеждна, въпреки че преди появата на PUE в изданието от 2009 г. се смяташе за рискована и беше официално забранена. Днес използването на електрически инсталации в частни домове за заземяване е разрешено само ако са изпълнени следните условия:

    Подреждане на пълноправен заземен контур в земята.
  1. Инсталиране на система за изравняване на потенциала на всички метални елементи в къщата.
  2. Използвайте RCD (устройство за остатъчен ток).

Клауза 1.7.59 от PUE определя схемата, по която трябва да се включват RCD устройствата.

Най-трудното нещо ще бъде производството на земната верига. Не е достатъчно да изкопаете изкоп и да заварите периметъра от стар метален ъгъл. Контактната повърхност метал-заземяване трябва да е достатъчно голяма, така че земното съпротивление, измерено със специално устройство, да не надвишава изчислената стойност в ома. Той (R) не трябва да надвишава частното от 50, разделено на максималната стойност на тока на задействане на RCD. От няколко устройства се избира това, което има максимален ток.

Системата за зануляване на потенциала е (меден) проводник, който се използва за свързване на основните метални обекти със земята, върху които може да се появи излишен потенциал. Може да е:

  • електрически корпус;
  • домакински уреди;
  • стоманени рамки;
  • вентилация;
  • водопроводни и канализационни тръби.

IT система за заземяване

Старата версия, широко използвана в пространствата на бившия СССР по време на масовото строителство на "Хрушчов" . ИТ схемата за заземяване е класическа с изолирана неутрала.

Корпусът на консуматорската ел. инсталация получава само 3 проводника (трифазен ток) и 2 - при монофазна мрежа. Нулата в мрежата на потребителя е заземена в земята съгласно съществуващите правила за заземяване.

Предимства на схемата:

    Случайното докосване на жив, но неизолиран проводник с ръка води до леко изтръпване вместо пълен токов удар.
  1. Нисък ток на утечка, когато нулата е накъсо в окабеляването към заземен корпус.
  2. Падане на проводник на земята (скъсване на стълб) не води до стъпково напрежение.

Сред недостатъците може да се отбележи невъзможността за използване на RCD. Освен това, когато се включи мощен товар с ниско съпротивление между нула и една от фазите, на третия проводник се появява свръх потенциал със значителна величина.

Изисквания за заземяване на електрически инсталации до 1000 волта

Оборудването със заземителни и защитни устройства от страната на трансформатора или генератора не представлява голям интерес за потребителите. За тези, които работят с електрически инсталации, използват домакински уреди, е по-важно правилното заземяване.

Изисквания за заземяване на електрически инсталации до 1000 W:

    Осигурете надеждна връзка с минимално токово съпротивление между корпуса на електрическата инсталация и земята.
  1. Осигурете нормалното разсейване на излишния потенциал, попаднал върху тялото на ел. инсталацията поради авария.
  2. Предотвратяване на стъпково напрежение.

При правилно оборудвано заземяване, в случай на повреда на изолацията, токът ще следва пътя на най-малкото съпротивление - през металните части на кутията към заземителната шина в земята. Тъй като в подстанцията или в междинната секция нулата също е заземена в земята, токът ще премине през земните маси в посока на трансформатора. Поради съпротивлението на земните маси, електрическият ток ще се разсее, губейки потенциал.

В този случай докосването на заземеното тяло на електрическата инсталация със суха ръка ще бъде абсолютно безопасно, дори ако повишеното напрежение частично го пробие. Нормалното съпротивление на земята рядко надвишава няколко ома. За суха човешка кожа тази цифра е няколко хиляди ома, за мокра (но не мокра) - от 500 ома до 1000 ома.

Основните изисквания за подреждането на защитно заземяване за напрежение 42-380 V за променлив ток и 110-440 V за постоянен ток при специални условия (наличие на високопроводими среди) са описани в GOST 12.1.013-78. В други случаи заземяването на електрически инсталации над 380 V AC и 440 V DC се извършва въз основа на GOST 12.1.030-81.

Естествени заземителни електроди

Това са обекти и среди, които допринасят за източването на потенциала на напрежението в земната маса, разсейвайки тока. Заземителните проводници могат да бъдат изкуствени и естествени. Първите включват специално произведени разпръскващи маси и устройства с определени характеристики. Към втория - всякакви метални предмети върху повърхността на почвата, положени в приповърхностния слой на почвата. Те могат да бъдат:

  • стоманени водопроводни тръби;
  • мощни кабели с метална (оловна) защитна обвивка;
  • укрепване на стени и основи;
  • чугунени канализационни линии;
  • стойки;
  • елементи на вертикални държачи.

Всичко това по един или друг начин е в контакт с почвата и при наличието на проводяща среда (влага) може да действа като естествена основа. В допълнение към способността да прехвърлят потенциал към земята, естествените заземителни проводници се характеризират със способността да разсейват тока, частично да гасят и да преобразуват енергията му в топлина.

Естествените заземителни проводници могат да помогнат за разсейване на излишния потенциал и могат да причинят токов удар, ако заземяването е дефектно. Например, ако контактът в банята или корпусът на електрическата инсталация не е заземен или заземителната шина е дефектна. Освен това подът е върху стоманобетонна подова плоча.

Бетонът лесно абсорбира вода и влагата прониква през стоманената армировка (един от видовете естествено заземяване). Прекомерният потенциал от фазата в гнездото може да потече по мократа повърхност към смесителя за вода. Ако стоите боси на пода и докоснете крана, можете да получите силен токов удар. Следователно подът в банята или в кухнята трябва да бъде покрит с хидроизолация.

Значение на съпротивлението на текущия поток

Най-важната характеристика на заземяването е количеството излишно съпротивление на разсейване на потенциала. Работата на заземителния контур може да бъде представена като затворена верига, в която токът от фазовата линия влиза в корпуса на електрическата инсталация, след което отива към земята по пътя на най-малко съпротивление.

Електрическият ток, протичащ в заземяващата верига, трябва да бъде ефективно погасен. Следователно заземителният контур е направен не само от масивни стоманени профили или тръби с относително голяма повърхност. Периметърът трябва да е голям - това подобрява "разпространението" на тока в проводимата маса.

Следователно заземяването на мощни електрически инсталации с работно напрежение 380-660 V се извършва под формата на правоъгълна верига с дълъг периметър. Колкото по-голям е правоъгълникът, толкова по-добро е разсейването на тока и толкова по-ниско е съпротивлението.

Силно намаляване на съпротивлението на заземяващото устройство също не се препоръчва. Размерът на тока на разсейване трябва да отговаря на препоръките на PUE и GOST и най-важното е да бъде относително постоянен по всяко време на годината.

Това е особено важно в случаите, когато подстанция или трансформатор със заземен неутрал се намира близо до къщата. Например, ако една частна къща е в градска зона с множество подземни съоръжения, тогава е напълно възможно стоманените водопроводни тръби да намалят драстично съпротивлението на „земята“ и да доведат до авария на електрическа инсталация.

Понякога собствениците са ограничени до обикновено щифтово заземяване. Това е по-просто и по-евтино от веригата, а за малки битови електрически инсталации е напълно достатъчно. Но в този случай възниква втори проблем. Електрическият ток, който навлиза в почвата от тялото на електрическата инсталация по самата земна шина, създава допълнителен потенциал на земята. Колкото по-високо е мрежовото напрежение, толкова по-висок е изтичащият потенциал. Особено ако детайлите на заземяващия контур са изкопани на малка дълбочина.

Тъй като контактната площ на металния прът със земята е малка, съпротивлението на заземяващата верига е голямо. Излишният потенциал се разпространява радиално от пръта, като намалява на повърхността, когато точката на монтаж се отдалечава. Появява се стъпково напрежение.

Това означава, че при дъжд, мъгла или суграшица всеки, който избере да ходи с мокри обувки близо до земния шип, ще получи болезнен токов удар в краката си.

Ако попаднете в такава зона, тогава можете да я напуснете само като скочите, плътно притискайки краката си един към друг.

Обикновено такива зони се появяват в близост до електрически инсталации с високо напрежение.

Операция на заземяване в случай на нарушаване на защитната изолация на части под напрежение

Ситуацията, при която изолационната обвивка на кабела на линията е счупена, не се взема предвид. Мрежата има собствено заземяване и ако възникне повреда в изолацията, машината ще изключи линията.

У дома или на работното място е възможна повреда на фазовата изолация:

    В системата TN-S (която е повсеместна в съвременните жилищни помещения), излишният потенциал ще падне върху кутията, съответно токът ще премине през защитния проводник PE към свързания заземяващ контур към централата.
  1. Ако изолацията на фазата не е нарушена и окабеляването гори с малки импулси. Във влажни помещения, при докосване на метални части или части под напрежение, може да се усети леко изтръпване (потенциални удари). Няма да има проблем, ако има RCD на линията с повредено окабеляване - той просто ще изключи окабеляването на щита.

Приблизително същата картина ще бъде в случай на заземяване на домашни електрически инсталации по схемата TN-C-S. Само излишният потенциал ще отиде към заземителния контур на входа. Единственият минус е, че общото заземително устройство, свързано към разпределителното табло на жилищна сграда, може да бъде счупено или повредено. В този случай можете да получите токов удар, тъй като защитният проводник PE, който трябва да бъде заземен, също е свързан към нулата, водеща към абонатната станция.

TT и IT системите не се използват в домашни условия.

Във веригата T-C, ако изолацията е повредена, токът ще премине частично към нулевата линия и частично към заземителния контур, заровен в двора на къщата.Ако е правилно, тогава нищо няма да се случи. Само в случай на късо съединение автоматичният опаковчик ще изключи линията. Можете безопасно да докосвате кутията, но без да докосвате други метални предмети.

Понякога се получава лек, едва забележим удар. Но това явление се дължи на факта, че човешкото тяло има свой собствен капацитет.

Защита на електрическо оборудване в сервизи

В производствените помещения по правило се инсталира значително количество основно и спомагателно оборудване. Освен това работилницата трябва да има системи за вентилация и осветление, които са свързани към отделна линия.

Осветлението трябва да е независимо според правилата за пожарна безопасност, Вентилацията е допълнително оборудвана с цяла мрежа от спомагателни (изолирани) проводници с разрядници и изкуствени заземители. С тяхна помощ се премахва високоволтовият потенциал на статичното електричество, който се натрупва върху вентилационните канали по време на движение на въздуха.

И двете системи за заземяване трябва да са галванично независими от основната система за защита на електрическото оборудване. TN-C и TN-S могат да се използват в малки изолирани помещения с максимално напрежение на електрически инсталации до 380 V.

За защита на електрическите инсталации в цеховете се използват 2 системи за заземяване - TT и TI. Освен това всички комуникации и метални части, с които са в контакт работниците и работниците по поддръжката, са заземени. Системата за вторично заземяване осигурява свързването на армировката на стоманобетонни подови плочи, стени, стълбища с парапети към допълнително заземяване.

Заземяване на заваръчни машини

Този тип електрически машини не попадат в обхвата на електрическите инсталации по много причини. На първо място, поради огромните токове, поради които се образуват вторични пикапи върху кабелите на заваръчната машина. Ако в конвенционалните електрически уреди на кутията от работещ двигател или захранване се предизвика потенциална разлика от няколко волта, тогава пикапът на заварчика може да бъде няколко десетки волта.

Вторият важен момент е индуктивният и периодичен характер на товара. Освен това върху нулата на заваръчната машина падат значителни токове, а превишаването на потенциала в момента на включване може за кратко да достигне повече от сто волта.

Характеристики на заземяващите машини за заваряване:

    Всяка електрическа инсталация трябва да има своя индивидуална заземителна верига.
  1. Не се допуска свързване на няколко устройства към едно заземяване.
  2. Върху тялото на електрозаварката трябва да се заварява клема за винт - гайка (крила гайка) или скоба, контакта от шината към "масата" трябва да се затяга механично.

Съгласно PUE-7 (клаузи 1.7.112-1.7.226), заземителният проводник за стационарна електрическа инсталация трябва да бъде с напречно сечение най-малко 10 mm2за мед, 16 mm2за алуминий, 75 mm2 за стомана.

Заваръчните инвертори и всички подобни видове електрически инсталации могат да бъдат заземени съгласно схемата на изолирана неутрала, при условие че RCD е инсталиран на специална линия.

Защита на мобилния модул

По правило говорим за електрически инсталации, разположени на базата на превозни средства. За ремонтни работилници, мобилни заваръчни машини, инсталирани на необорудвани обекти за сравнително дълго време (до 2 седмици), може да се използва заземяване по схемата TT.

За мобилни измервателни лаборатории, радиостанции, оборудване с малък токов товар се използва схемата TN-S. И в двата случая заземяването е осигурено с помощта на стандартен алуминиев заземителен кол с винтова дюза. Трябва да се увие в земята на дълбочина най-малко 80 см, ако на мястото има тревна покривка. Това показва, че почвата е мокра. За сухи площадки за заземяване на електрически инсталации се използва контур от 3 стоманени щифта, забити на дълбочина 100-120 см.

Можете да използвате преносими заземителни електроди. Използват се от електротехници за ремонт и поддръжка на външни електрически инсталации от всякакъв вид. Всяка станция, генератор, трансформатор има свой собствен капацитет и наличието на въздушни линии (проводници), окачени на стълбове над земята, само увеличава стойността на C. Следователно, след прекъсване на тока, втората стъпка е да инсталирате "земята" ( преносимо заземяване) на всички линии. Могат да се използват и за временно заземяване на мобилни електрически инсталации.

Защита на електрическите уреди

Схемите за защитно заземяване на промишлени електрически инсталации и устройства са описани подробно в техническата документация. Но домакинските уреди, дори сравнително сложни, като бойлер или пералня, не са оборудвани с верига за заземяване. Очаква се представители на фирмата да монтират електрическата инсталация - да направят заземяването.

Трябва да заземите всеки домакински електрически уред с работно напрежение 42 V AC или DC - 110 V и повече. Това е изискване на клауза 1.7.33 от PUE. Електрическо изключение обикновено се прави за осветителни системи, с които няма постоянен контакт. Всичко останало, което вземаме с ръцете си и има връзка с мрежа 220 V, е недвусмислено заземено.

Обикновено за домашни електрически инсталации се използва схемата TN-C-S или TN-C. В гнездото се използва защитен PE. Също така отива към разпределителното табло и общото заземяване.

Ако апартаментът има мощни електрически инсталации (бойлер, пералня, котел за отопление), тогава е по-добре да направите индивидуално заземяване с верига в земята. Освен това не е факт, че общата "земя" на отварящия се щит на висока сграда, върху която висят 20-25 апартамента, ще работи 100% в случай на непреодолима сила.

Електрическите инсталации, оборудвани с импулсно захранване, също трябва да бъдат заземени. Това ще премахне високочестотните смущения и ще елиминира риска от навлизане на фаза в кутията през тока на утечка на мрежовия филтър.

Не забравяйте да заземите хладилника, това е втората статистически (след електрическите бойлери) причина за токови удари.

Основи на заземяването на двигателя

Приблизително половината от всички електрически инсталации са оборудвани с електродвигатели, най-често това са AC двигатели. Характеристика на двигателя на компресора е голям брой проводници, положени в намотката на статора или ротора. Освен това проводниците са в много тънка, лесно повреждаща се лакова или емайлирана изолация.

Следователно неизправността на електродвигателя най-често причинява токови удари:

    Изолацията е минимална, намотките стават много горещи.
  1. Жицата може да контактува с тялото.
  2. Роторът се върти дори след като електрическата инсталация е изключена и може да достави съхранената енергия както към линията, така и към корпуса.

За заземяване на електрически двигатели се използва дисипативна верига, свързана с проводник или шина през клема на корпуса.Захранващото окабеляване е свързано към двигателя чрез системата TT. Ако в стаята са монтирани няколко електродвигателя, всички те се свързват към тоководещата шина с независим проводник, успореден на шината - не се допускат серийни връзки.

За електродвигатели с ниска мощност 220 V понякога се прави изключение със защитен проводник, но само когато двигателят е монтиран върху метална основа, закрепена с шпилки, забити в земята на дълбочина поне 60 см.

Но дори и в тази версия на „земята“, поддръжката на електродвигателя трябва да започне с пълно затъмнение и свързване на допълнително външно заземяване към корпуса. Първо се монтира заземяващ контур, едва след това те се закрепват към корпуса на двигателя. Това е универсално правило за свързване на всички видове земи.

Резултати

Заземяването на електрическа инсталация е единственият начин за защита срещу токови удари, както от страната на захранващия трансформатор, така и от остатъчния потенциал, останал в линията.Въпреки факта, че някои практически точки не са описани подробно в PUE, когато работите с електрическо оборудване, е необходимо да използвате правилата, само след това инструкциите на производителя.

Разкажете ни за вашия опит със заземителни инсталации - какви проблеми срещнахте и как ги решихте. Маркирайте статията, за да не се загуби полезна информация.