Для подавляющего большинства «электрифицированной» части населения планеты слово заземление вызывает в памяти две картины: или вкопанный в землю металлический штырь, к которому присоединен спускающийся от расположенного на крыше молниеприемника провод, или два металлических «язычка» в так называемой «евророзетке». Такая «осведомленность» приводит к довольно распространенной ситуации, когда не найдя в электропроводке квартиры третьего провода для присоединения к заземляющим контактам розетки, умельцы соединяют их дополнительным проводом с трубами водопровода или отопления.

Логика подобных действий основана на прочно укоренившемся убеждении, что раз эти трубы уходят под землю, значит они должны иметь с ней электрический контакт. Когда-то, во времена СССР так оно и было, но сегодня, когда пластиковые диэлектрические трубы стали повседневностью, такое «заземление» будет представлять опасность для людей во всех помещениях, через которые проходит заизолированный пластиковой вставкой участок трубы. Если теперь на «заземленной» таким способом стиральной машине случится электропробой на корпус, то в квартире по соседству между трубой канализации и водопроводным краном возникнет разность потенциалов.

Представьте теперь ощущения соседа, который принимая ванну, дотронется до крана и через его тело потечет электрический ток! Учитывая низкое сопротивление мокрой кожи, подобная ситуация может иметь трагические последствия. А ведь правильно обустроенное заземление – это наша основная защита от поражения током при пробое на корпус электрооборудоания или повреждении изоляции.

Чтобы избежать неприятностей, кратко рассмотрим, как организовано заземление при электроснабжении здания путем подключения к трансформаторной подстанции (ТП) и где правильно искать третий провод для разъемного полюса заземления трехполюсной розетки.

Организация собственной системы заземления ТП и идущих к потребителю проводников определяет тип системы заземления в подключенных к этой ТП зданиях. Не вдаваясь в технические подробности, укажем, что общая точка соединенных обмоток трансформатора называется нейтралью или нулевой точкой (поскольку при нормальных условиях нагрузки ее потенциал равен нулю).

Подсоединенная к собственной системе заземления подстанции нейтраль является глухозаземленной и в аббревиатуре типа заземления обозначается стоящей на первом месте буквой Т (Тerra - земля). Если нейтраль изолирована (подключена к системе заземления через высокое сопротивление), то на первом месте будет буква І (Isole).

В свою очередь, заземление открытых проводящих частей потребителей, то есть расположенных в доме электроустановок и электроприборов, может осуществляться или через ту же, организованную на ТП, систему заземления через проводник (вторая буква N (Neutre - нулевой) в аббревиатуре), или при помощи собственного электрически независимого от заземления нейтрали контура заземления (вторая буква – Т). Сочетание этих вариантов дает нам три типа заземления при централизованном электроснабжении TN, ТТ и ІТ.

Для низковольтных (до 1000 В) линий электроснабжения основной является система заземления типа TN, которая подразделяется на три подтипа. В любом случае для электроснабжения потребителей от ТП прокладывают кабеля фазных проводников (L) и нулевой рабочий проводник (N). И по фазным и по нулевому рабочему проводникам протекает электроток, только первые имеют относительно земли опасный для жизни потенциал, а второй заземляется на подстанции. В комплекте с ними также идет нулевой защитный проводник (PE - Protective Earthing). От технической реализации исполнения функций обоих нулевых проводников имеем TN системы:

СИСТЕМА TN-C

На территории СНГ в построенных до начала нынешнего ХХІ века повсеместно многоквартирных домах использовалась система TN-C.

В этом случае оба нулевых проводника защитный и рабочий по всей длине объединяли в один изолированный провод РЕN (Combine – объединять) и подводили к вводно-распределительному устройству (ВРУ) здания.

При такой схеме в домах однофазная проводка имеет два, а трехфазная четыре провода и заземляющий контакт в евророзетке присоединить не к чему. Заземление этого типа часто называют занулением.

К достоинствам TN-C заземления можно отнести простоту и дешевизну по сравнению с другими системами. Действует при этом только защита от сверхтоков (автоматические выключатели), а устройства защитного отключения (УЗО) при таком типе заземления неработоспособны.

В случае однофазного короткого замыкания токи могут достигать несколько килоампер приводя к возгоранию проводки, поэтому у такой электросети низкая пожаробезопасность. Но наибольшую опасность при системе заземления этого типа представляет появление на корпусах электрооборудования фазного напряжения при обрыве РЕN проводника (так называемое отгорание нуля).

Это случается все чаще, поскольку проводка прокладывались, ориентируясь на норматив потребляемой мощности не более 1100 Вт на квартиру, значение которой в реалиях сегодняшнего дня превышается в несколько раз (электрочайник + телевизор + холодильник + компьютер + настольная лампа + освещение уже дает по минимуму 2 кВт).

Кроме этого, имеющие на входе симметричный фильтр импульсных помех с присоединенной к корпусу средней точкой, импульсные блоки питания современной электронной техники способствуют выносу на корпус напряжения в 110 В. Все это способствовало запрету в действующей редакции «Правил устройства электроустановок» применения системы заземления TN-C в новых постройках.

СИСТЕМА TN-S

Система TN-S - вариант заземления, когда на всем пути от источника питания до потребителя нулевые проводники разделены, то есть от ТП до розеток в квартире прокладываются два разных провода - рабочий ноль N и защитный ноль РЕ (Separe - разделять).

В сетях этого типа в случае пробоя на корпус, как и при TN-C системе заземления, также возникает опасное для жизни напряжение.

Но возможность использования УЗО (при пробое на корпус ток будет течь к защитному нулю РЕ, приводя к срабатыванию УЗО) делает на сегодня систему TN-S наиболее безопасной.

Разделение нулевых проводников также предотвращает возникновение высокочастотных наводок и других помех, что важно для работы чувствительной к ним электроники.

Обрыв рабочего нуля N в подобной системе заземления не приводит к появлению фазного напряжения на корпусах подключенного к линии электроснабжения оборудования. Основной «проблемой» при использовании системы TN-S, которая на данный момент повсеместно используется только в Великобритании, является ее стоимость, поскольку от ТП до потребителя необходимо прокладывать дополнительный кабель.

СИСТЕМА TN-C-S

Стремление повысить безопасность TN-C системы заземления и при этом не понести многомиллионных затрат привело к появлению гибрида TN-C + TN-S, когда от ТП до ВРУ здания или до ближайшей опоры идет общий РЕN, а после разделяется на два отдельных провода N и PE с обязательным повторным заземлением. Обозначается такая организация заземления как TN-C-S.

И если на постсоветском пространстве модернизацию системы TN-C начали относительно недавно, то в таких странах, как США, Швеция и Финляндия, Польша, Венгрия, Чехия и Словакия, Великобритания, Швейцария, Германия занялись этим еще в 1960-е годы. В этом случае в домах однофазная проводка имеет три, а трехфазная пять проводов.

Как правило, в квартиру заводится розеточная группа (L, N и PE), группа на электроплиту (L, N и PE) и группа освещения (L, N). То есть к розетке идут три провода и уже есть к чему присоединить заземляющий контакт. Возможность применения УЗО на участке TN-S обеспечивает высокий уровень защиты при утечках тока.

Но на участке TN-C сохраняется опасность отгорания нуля, в результате чего на PE появится фазное напряжение. Для защиты от этой неприятности предназначена дополнительная система уравнивания потенциалов, но при реконструкции системы электроснабжения в старых домах у нас ее практически никогда не делают.

При желании самостоятельно организовать в квартире систему заземления TN-C-S и при этом существенно сэкономить нередко возникает желание разделить РЕN проводник прямо в розеточной коробке, подсоединив один конец к рабочему полюсу розетки, а другой – заземляющему контакту.

Опасность этого варианта в том, что на заземляющем контакте и, соответственно, на корпусе включенного в розетку оборудования появится фазный потенциал в двух случаях, вероятность которых довольно высока: 1) обрыве РЕN проводника, который в этом случае включает квартирную проводку вплоть до розетки; 2) перестановка идущих к этой розетке нулевого и фазного проводника.

В домах старой постройки осуществляют также попытки организовать TN-C-S путем разделения РЕN не на ВРУ, а в этажном щите, прокладывая дополнительный провод. При этом, поскольку согласно требованиям ПУЭ запрещено подключать рабочий и защитный нулевые проводники под общий контактный зажим, их подключают к разным зажимам нулевой шины в щите.

Фазный потенциал на корпусе подключенного оборудования может появиться в тех же случаях, что описаны выше, но вероятность отгорания нуля уменьшается. В домах постройки 1980-х подобная схема разделения PEN в электрощите рядом со счетчиком применялась при установке электроплит и защитный РЕ провод прокладывался только для плиты.

Самая совершенная, на сегодня, система заземления «TN-S» (тип электрической сети) настоятельно рекомендуемая к использованию ПУЭ (Правилами Устройства Электроустановок).В России до настоящего времени применяется система подобная TN-C (Система TN-C запрещена в новом строительстве, в цепях однофазного и постоянного тока. Это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии - ПУЭ 1.7.132) .

Система заземления «TN-S» - от питающей подстанции до потребителя идут два разных нулевых провода: N - рабочий ноль и PE - защитный ноль, тем самым, обеспечивается наибольшая электробезопасность, как для человека, так и для электропотребителей.

При пробое на корпус, ток утечки идет по зануляющему (заземляющему) проводнику на защитный ноль - PE, чем вызывает срабатывание УЗО (токи через дифференциальный трансформатор к нагрузке и обратно не равны). А при большом токе утечки срабатывает автоматический выключатель

Вообще система заземления «TN-S», была впервые разработана в 1930-х годах и внедрена на территории Европейских стран, в которых последние лет 50 является основной схемой защиты потребителей электроэнергии. Скорее всего, такая же задача стоит и перед Российскими предприятиями электрических сетей, так как при проектировании новых линий развития электроснабжения, рекомендуется использовать пятижильный электромонтаж для трехфазных вводов и трехжильный – для однофазного подключения, начиная от источника питания и заканчивая розеткой конкретного абонента. Как известно – рекомендации очень часто переходят в нормы и положения стандартов, а пока одним из этапов такого перехода, является обязательный электромонтаж по системе заземления «TN-С-S», так как прямой переход из «TN-С» в «TN-S» сопряжен с большими капиталовложениями и сопоставим со строительством новой ГЭС.

Рис1. Система TN-C

Рис2. Система TN-S

Рис3. Система TN-C-S

Что же в нем такого замечательного, если требуется, пусть постепенный, но обязательный переход? Чтобы выяснить это, прежде всего, рассмотрим его электрическую схему. Она полностью идентична с традиционной системой электроснабжения, где помимо токоведущих линий включен нулевой проводник, с той немаловажной разницей, что в схему добавляется еще один нулевой проводник, не требующий повторного заземления ни на линии «N», ни на линии «РЕ», которая осуществляется только на начальном источнике питания. Тем самым, позволяя разделить их рабочие и защитные функции по отдельным шинам питания. То есть рабочий проводник «N» выполняет только функции ЭДС (электродвижущая сила - физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура), а проводник «РЕ» – только функции защиты, при этом, добиваясь полной изоляции друг от друга. Такая схема электромонтажа, особенно актуальна, в срезе проблем, когда совершенно не осуществляется контроль над состоянием защитных заземленных контуров, как видно, надобность в этом полностью отпадает.

Теперь, после того как выяснили электрическую схему, становится очевидным, что такая система заземления «TN-S» максимально обеспечивает защиту электрического оборудования и самого человека. Мало того, она исключает высокочастотные наводки и другие помехи на потребительские линии исходящие от некоторых приборов. Подобную ситуацию, наверняка наблюдал каждый из нас, когда в соседнем подъезде кем-то использовалась электробритва, иногда дрель или сварочный аппарат, то на экране телевизора появлялись дребезжащие искажения. Такая система, если не полностью, то большую часть помех, колебательных и электромагнитных возбуждений, временами возникающих в электрических сетях, непременно исключает. Поэтому, система заземления «TN-S», очень полюбилась сотрудникам, которые работают с информационным, телекоммуникационным, радарным или локационным оборудованием, так как осуществляется максимальная изоляция от кожухов и корпусов других электрических устройств, а также наводок через «землю», иначе говоря, от источников помех.

Условные обозначения систем заземления:

Первая буква - состояние нейтрали источника относительно земли.

Т - заземлённая нейтраль.
I - изолированная нейтраль.

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 глухозаземлённой нейтрали источника питания.

Буквы после N - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников.

S - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники разделены.
С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник) .

Заземление — отвод напряжения, возникшего в угрожающем для безопасности месте, в место, где оно никому не повредит: это место- земля. Заземление соединяет все токоведущие части, которые в нормальном режиме работы не находиться под U, с землёй.
Зануление — это соединение всех частей электроприбора, которые не должны находиться под U, с рабочим нулём. В данном случае, если произойдёт обрыв фазы на токоведущие части, находящиеся под рабочим нулём, то произойдёт короткое замыкание и автоматический выключатель обесточит электроприбор. Это конечно менее безопасно, чем заземление, короткое замыкание может стать причиной последующих неполадок в приборе. К сожалению, именно зануление является основным видом защиты в большинстве жилых помещений.

Системы заземления

Рассмотрим системы, применяемые в бытовых помещениях:

1. TN-C.
2. TN-S.
3. TN-C-S.

TN-C

Первая буква Т означает, что нейтраль источника питания соединена с землёй, что значит, что проводник рабочего ноля на подстанции уходит в землю. Вторая буква- N — означает связь открытых токопроводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания. Третья буква- С -означает,что защитный и рабочий ноль находятся на одном общем PEN, то есть рабочий ноль и является защитным. По сути, эта система и является тем самым «занулением». Самая небезопасная из систем. Все токоведущие части, которые не должны быть под U,находятся под рабочим нулём. Защита построена на действие автомата после короткого замыкания. Защитный и рабочий ноль находятся в одном проводнике до распределительного щита.

2.Источник питания.

TN-S

Первые две буквы также, как и в предыдущей системе означают, что нейтраль источника питания связана с заземлением (которое расположено у источника питания) и открытые токопроводящие части электроустановки здания связаны с точкой заземления источника питания. Третья буква- S- значит, что нулевой и защитный PE и рабочий N находятся на разных проводниках (заземление). Это означает, что от электростанции отходят два отдельных провода на рабочий ноль и на заземление. Данная система является самой безопасной для многоэтажных зданий.

1.Открытые токопроводящие части.

2.Источник питания.

На представленной схеме видно, что от источника питания отходят два раздельных провода на рабочий ноль и на заземление, далее проводники не встречаются.

TN-C-S

Является модернизированной системой TN-C . Функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети, которая идёт от источника питания. Затем на определённом участке добавляется заземлённый проводник. Для многоэтажных домов обычно заземлённый проводник добавляют в ВРУ (вводное распределительное устройство на дом). Эта система также обеспечивает достаточную безопасность.

1.Открытые токопроводящие части.

2.Источник питания.

3.Распределительный щит на квартиру.

На схеме представлена сеть до модернизации – система TN-C и после модернизации – система TN-C-S.

Система ТТ

Обычно применяется при постройке частных домов. Вторая буква Т значит, что заземление и рабочий ноль нигде не соединяются. О первой букве уже говорилось выше. В дом заходит так же, как и в системе ТN-S, три провода:рабочий ноль, фазный провод и заземляющий. Только вот заземляющий провод идёт не от источника питания (как в системе TN-S), а возле частного дома монтирован собственный контур заземления по всем правилам ПУЭ (правила устройства электроустановок), именно от заземляющего контура и идёт заземляющий провод.

1.Открытые токопроводящие части.

2.Источник питания.

3.Контур заземления у частного дома и отходящий от него проводник.

При эксплуатации домашней электропроводки наиболее важен вопрос безопасности эксплуатации бытовых электроприборов. Заземление электропроводки - основной способ минимизации воздействия на человека электрического тока в случае появления на металлическом корпусе бытовых электроприборов опасного для жизни человека потенциала.

Достаточно распространена проблема отсутствия заземления в квартире или в доме по причине питания от устаревших сетей конфигурации TN-C, в которых не предусмотрено заземление домашней электропроводки.

Для решения проблемы поступают следующим образом - выполняют заземление электропроводки посредством переделки системы TN-C в TN-C-S. В итоге неправильно выполненное заземление электропроводки делает эксплуатацию электропроводки еще более опасной, чем при отсутствии заземления как такового. В данной статье рассмотрим, чем опасно самостоятельное выполнение заземления посредством переделки системы TN-C в TN-C-S.

Чтобы понимать суть рассматриваемого вопроса рассмотрим, что собой представляют сети системы заземления TN-C и TN-C-S.

В системе TN-C рабочий нулевой проводник N и защитный заземляющий проводник PE совмещены в одном проводе на всем протяжении линии от трансформаторной подстанции до потребителя - так называемый PEN проводник. Причем данный совмещенный проводник заводится в квартиру или частный дом без разделения на нулевой рабочий и защитный проводники.

Нередко встречаются рекомендации относительно защиты домашних электроприборов путем зануления - присоединения заземляющего контакта в розетке к нулевому совмещенному проводнику PEN. В данном случае при появлении фазного напряжения на корпусе бытового электроприбора произойдет короткое замыкание и отключится автоматический выключатель в распределительном щитке.

Основной недостаток зануления заключается в том, что от домашнего распределительного щитка до места зануления на корпусах оборудования появится фазное напряжение.

То же самое будет и в случае обрыва нулевого провода от трансформаторной подстанции до ввода в дом - на корпусе зануленного оборудования гарантировано появится фазное напряжение электросети.

В связи с этим зануление в сети TN-C выполнять запрещено. То есть такая система в быту эксплуатируется как двухпроводная - используется только фазный и нулевой рабочий проводник для питания электроприборов.

Система TN-C-S отличается от системы TN-C тем, что совмещенный проводник PEN при заходе в здание разделяется на рабочий нулевой N и защитный PE. В данной сети, как и в сети TN-C на заземляющем проводнике появится опасный потенциал в случае обрыва совмещенного проводника PEN до точки разделения.

Поэтому для предотвращения негативных последствий обрыва нуля в сети конфигурации TN-C-S согласно ПУЭ предъявляются требования относительно механической устойчивости к повреждению проводника PEN на линии электропередач, организации надежных повторных заземлений проводника PEN, а также надежности шины заземления PE непосредственно в доме.

Только при соблюдении данных требований электрическую сеть можно эксплуатировать, как сеть конфигурации TN-C-S, то есть использовать защитный проводник PE для заземления домашней электропроводки.

Основная ошибка при самостоятельном выполнении заземления заключается в том, что система TN-C представляется просто как система TN-C-S, в которой нет разделения защитного проводника. В данном случае переделка системы TN-C в TN-C-S сводится просто к разделению в главном распределительном щитке совмещенного проводника PEN на рабочий нулевой N и защитный PE. При этом не учитывается текущее состояние питающей сети. Если изначально в данной сети не предусмотрено заземления, то высока вероятность, что причина заключается в несоответствии электрических сетей требованиям ПУЭ.

Во-первых, это техническое состояние электрической сети - если оно неудовлетворительное, то соответственно ни о какой механической устойчивости к повреждению PEN-проводника речи не может идти. Во-вторых, отсутствие на линии достаточного количества повторных заземлений нулевого проводника еще больше увеличивает шансы появления на заземляющем проводнике опасного потенциала, который возникнет в результате обрыва нуля на линии. То есть в таком случае самостоятельно выполненное заземление будет источником опасности для жителей, эксплуатирующие заземленные бытовые электроприборы.

В данном случае есть два варианта. Первый вариант - по-прежнему эксплуатировать двухпроводную электропроводку, то есть без заземления до того, как данная проблема не будет решена путем приведения технического состояния питающих сетей к соответствию требований, предъявляемых к сети TN-C-S согласно ПУЭ.

Второй вариант - перейти на , то есть сделать индивидуальный заземляющий контур, а совмещенный проводник PEN питающих электрических сетей использовать только в качестве рабочего нулевого провода N. Данный вариант актуален для жителей частных домов или для жителей квартир первых этажей, у которых есть возможность монтажа индивидуального контура заземления электропроводки.

Андрей Повный

Подключение заземления является одним из наиболее важных способов предохранить человека от поражения блуждающим током электрической сети. Для этого применяются соответствующие системы заземления. От них будет зависеть не только безопасность человека, но и правильное функционирование электротехнических приборов и другого защитного оборудования.

Системы заземления принято классифицировать. Стандарты, по которым определяется тип защитной конструкции заземления, были приняты Международной электротехнической комиссией и Госстандартом Российской Федерации . Так принято различать несколько типов систем.

Система TN. Данный тип имеет характерное отличие от других – наличие глухозаземленной нейтрали в схеме. В TN все открытые проводящие участки любого электрооборудования подсоединяются к определенному глухозаземленному нейтральному участку отдельного источника питания электроэнергией путем подключения защитных проводников («ноль»). В этой системе глухозаземленная нейтраль означает, что «ноль» трансформатора подключен к заземляющему контуру. Используется для заземления электрического оборудования (телевизоры, системный блок компьютера, холодильник, бойлер и другая техника).

Подсистема TN-C. Это система TN, где защитные и нулевые проводники на всей линии совмещаются в одном PEN. Это значит, что выполнено специальное защитное зануление . Данная система была актуальна в 90-х годах, но на сегодняшний день устарела. Обычно используется для внешнего освещения для экономии средств. Не рекомендуется для установки в современных жилых зданиях.

Подсистема TN-S. В TN-S защитный и нулевой провод ники разделены. Данная подсистема считается самой надежной и безопасной, но это обычно влечет большие финансовые траты. Используется для предохранения телевизионных коммуникаций, что позволят устранить большинство помех при слаботочной сети. Подсистема TN-C-S . Система заземления TN C S является промежуточной схемой. В данном случае защитный и рабочий контакты должны совмещаться только в одном месте. Зачастую это делают в главном распределительном щите комплекса.

Совмещается. А во всех остальных участках системы TN C S эти проводники должны быть разделены друг от друга. Данная система считается самым оптимальным решением для электрической сети любого здания (промышленные, жилые, общественные).

Выгодное соотношение качества и цены. Другие способы подключения заземляющих электроустановок не позволяют обеспечить надежное функционирование на отдельных частях. В зависимости от требуемого уровня сопротивления подбирается сечения проводников.

Система ТТ. Система данного типа имеет характерную особенность – нулевой проводник источника заземляется, а открытые проводящие части электроустановок подключены к заземлению. Заземляющий контур же независим от заземленной нейтрали основного источника электроснабжения. Это означает, что оборудования используется отдельный контур заземления, не связанный с нулевым проводником.

Система ТТ используется для различных мобильных сооружений или в местах, где нет возможности оборудовать защитное заземление по всем стандартам и нормам. Предусматривается обязательное подключение устройств защитного отключения с качественным заземлением (при напряжении в 380 вольт сопротивление должно быть не менее 4 Ом). Уровень сопротивления должен учитывать конкретный тип автоматического выключателя.

Система IT. Характерная особенность схемы - нулевой проводник источника питания заземляется через электрические приборы или от земли. Приборы должны иметь высокое сопротивление, а проводящие части электроустановок заземляться при помощи заземляющего оборудования. Высокое сопротивление электрических приборов позволит увеличить надежность системы.

IT используется не часто, обычно для электрооборудования в зданиях особого назначения (например, бесперебойное электроснабжение системного блока ПЭВМ, аварийное освещение больниц), где повышено требование к надежности и безопасности. У каждой из этих систем есть свои преимущества и недостатки. В связи с этим необходимо правильно подбирать схему установки защитного заземления для конкретных ситуаций.

Как работает TN

В соответствии с нормами Правил устройства электроустановок (ПУЭ) система TN является самой надежной. Принцип ее работы позволяет обеспечить надежную защиту человека и подключенного электрооборудования от блуждающих токов.

Главное условие для безопасной и надежной работы системы TN – значение тока между фазным проводником и неизолированной частью при возникновении короткого замыкания в электрической сети обязательно должны превышать значение тока, при котором должны срабатывать защитные устройства. Для данной системы также возникает необходимость подключения устройства защитного отключения и дифференциальных автоматов.

Видео «Продвинутая система заземления»

Устраиваем систему заземления

Если вы решили сделать заземляющий контур самостоятельно, то для заземляющей конструкции необходимо использовать обычный черный металл. Для этого подойдут железные уголки, стальные полосы, трубы и другие конструкции. Такой материал имеет оптимальное сопротивление и невысокую стоимость. Перед началом монтажных работ нужно составить проект, который будет содержать описание конструкции, используемого материала, размеров, места расположения технической коммуникации, тип грунта и другие параметры.

Обязательно нужно знать, в какой тип грунта будет устанавливаться контур заземления. От этого будет зависеть уровень сопротивления. Так в песчаной почве сопротивление значительно выше, чем в обычной земле. На сопротивление будет влиять влажность грунта и наличие подземных вод. Влажность земли будет изменяться в зависимости от климата местности, где будут проводиться монтажные работы.

Схема и монтаж

Специалисты в области электротехники настоятельно рекомендуют использовать готовые схемы по установке заземляющих конструкций. Готовое оборудование можно приобрести в специализированных магазинах. К заземляющему комплекту прилагается соответствующая схема подключения и монтажа. Комплект сертифицирован и имеет гарантию на эксплуатацию. Но такую конструкцию можно сделать самостоятельно. Наиболее распространенные заземляющие конструкции имеют форму треугольника и квадрата. Первый способ более экономный.

На месте, где будет установлена защитная конструкция, нужно начертить условный равносторонний треугольник. Его вершины должны быть на расстоянии 1,5 м друг от друга. По контуру выкапывается траншея глубиной в 1 м. В местах вершин будут забиты 3 основных проводника – круглая арматура (диаметр – от 35 мм, длина – 2-2,5м). Арматура забивается в землю, затем они должны соединиться металлической шиной (ширина – 40 мм, толщина – 4 мм). Крепление осуществляется сваркой. Заземляющий провод будет отходить от конструкции к распределительному щиту.

Затем траншея зарывается. После завершения монтажных работ нужно провести проверку заземляющего контура. Для этого используется специальное оборудование, которое позволяет измерить сопротивление на отдельных участках земли (до 15 метров от заземляющей конструкции). При правильной установке сопротивление не будет превышать 4 Ома. При более высоких значениях нужно перепроверить места соединения. Мультиметр для проверки не подойдет.

Практически каждый дом оборудован заземлением. Его задачей, является обеспечение безопасности при использовании человеком электрических установок. Среди профессионалов принято разделять системы заземления на несколько видов. О существующих вариантах мы и поговорим в нашей статье.

В мировой области электричества принято классифицировать заземление на три типа, и определить их можно при помощи аббревиатуры ТТ, TN, IT. Каждая из букв имеет следующее значение:

• Т - заземление, переводится от французского слова terra - почва;
• N - это нейтраль, означает, что данная система занулена;
• I - говорит о наличии изоляции заземлителя.

Важно! Расположение букв систем заземления играет важную роль и несет определенное обозначение.

Значение первой буквы показывает принцип заземления источника питания, обозначение второй буквы в системе указывает на заземление проводящих открытых деталей электрического оборудования. Последние буквы говорят о функциональности нулевого и защитного проводников.

Системы заземления для частного дома

Давайте рассмотрим варианты заземления поближе, каждому из которых уделим отдельный раздел.

Заземление TN и его подвиды

О заземляющих системах уже многое казано, однако мало кто уделяет внимание расшифровке. Создавая защиту электрооборудования, нужно обязательно учитывать каждую подробность, ведь впоследствии часто возникают проблемы при ремонте или реконструкции системы.

Эта разновидность отличается от остальных тем, что имеет грузозаземленную нейтраль. Эта установка предусматривает присоединение открытых проводящих частей к нулевой точке питающего источника. Вы наверняка спросите, что такое «глухозаземленная нейтраль». Общими словами, это понятие представляет собой подключение нейтрального проводника непосредственно к заземляющему проводнику на трансформаторной установке.

Электрическая безопасность в этой системе достигается благодаря превышению напряжения открытой части установки и «фазы» над значением срабатывания электрического потенциала за конкретное время.

Система заземления TT: подробная характеристика

Данный тип заземления отличается от предыдущей схемы тем, что имеет «землю» на нейтральном прводе, при этом открытые проводящие части электрооборудования, непосредственно соединяются с системой защиты. Система ТТ предусматривает отдельный монтаж контура заземления. Этот тип защиты применяется в современных условиях для бытовок, мобильных и переносных сооружений.

Системы заземления для квартирного дома

Важно! При разработке этой системы заземления, необходимо использовать устройство защитного отключения (УЗО).

Заземляющая конструкция IT

IT заземление используется значительно реже, в отличие от предыдущих систем. Можно встретить такое оборудование в зданиях специального назначения и на промышленных предприятиях . Преимущественно устанавливается для аварийного освещения.

Характеризуется конструкция наличием заизолированной нейтрали источника питания от «земли». В некоторых случаях возможно ее заземление через потребительные приборы.

Важно! Применять IT систему заземления необходимо только в условиях повышенного требования энергобезопасности.

Каким методом выполняют устройство системы заземления?

Схема системы заземления

Сегодняшним днем зарегистрировано несколько технологий, предусматривающих устройство распространенных систем заземления. Весьма широко применяются два метода, которые мы сейчас и разберём.

1. Стандартная методика характеризуется выполнением заземлительной конструкции посредством сырья черной металлургии. Изначально разрабатывается проект, и после подготовки всего инструментария, приступают к реализации контура на местности. При этом учитываются ряд факторов, которые могут повлиять на конструкцию. Использование данной технологии усовершенствовалось на протяжении многих лет, и в наше время применяется для многих климатических условий.
2. Модульное заземление предполагает использование специального комплекта, найти который можно в торговых точках. В этом случае применяются материалы фабричного производства.

Монтаж и сырье для модульного заземления

Для установки подобного типа устройства используют: стальные стержни с омедненными частями, муфты и соединительные детали, комплект для модульного заземлителя (латунные, медные и омедненные детали), стальные наконечники, антикоррозийную пасту, защитную ленту. Когда подготовили материал, следуем правилам монтажа:

Какие бывают виды систем заземления

• Первым делом устанавливается вертикальный стержень из стали на местности;
• Замеряется промежуточное сопротивление;
• Производится установка оставшихся стальных стержней;
• На этом этапе производится прокладка горизонтального заземляющего проводника;
• Все элементы конструкции соединяются при помощи клемм или сварного оборудования, покрываются защитной лентой. Также не нужно забывать об антикоррозийной обработке.

Внимание! Выполняя

Содержание:

Важнейшей частью проектирования, монтажа и дальнейшей эксплуатации оборудования и электроустановок является правильно выполненная система заземления. В зависимости от используемых заземляющих конструкций, заземление может быть естественным и искусственным. Естественные заземлители представлены всевозможными металлическими предметами, постоянно находящимися в земле. К ним относится арматура, трубы, сваи и прочие конструкции, способные проводить ток.

Но электрическое сопротивление и другие параметры, присущие этим предметам, невозможно точно проконтролировать, и спрогнозировать. Поэтому с таким заземлением нельзя нормально эксплуатировать любое электрооборудование. Нормативными документами предусматривается только искусственное заземление с использованием специальных заземляющих устройств.

Классификация систем заземления

В зависимости от схем электрических сетей и других условий эксплуатации, применяются системы заземления TN-S , TNC-S, TN-C, TT, IT, обозначаемые в соответствии с международной классификацией. Первый символ указывает на параметры заземления источника питания, а второй буквенный символ соответствует параметрам заземления открытых частей электроустановок.

Буквенные обозначения расшифровываются следующим образом:

• Т (terre - земля) - означает заземление,
• N (neuter - нейтраль) - соединение с нейтралью источника или зануление,
• I (isole) соответствует изоляции.

Нулевые проводники в ГОСТе имеют такие обозначения:

• N - является нулевым рабочим проводом,
• РЕ - нулевым защитным проводником,
• PEN - совмещенным нулевым рабочим и защитным проводом заземления.

Система заземления TN-C

Заземление TN относится к системам с глухозаземленной нейтралью. Одной из его разновидностей является заземляющая система TN-C. В ней объединяются функциональный и защитный нулевые проводники. Классический вариант представлен традиционной четырехпроводной схемой, в которой имеется три фазных и один нулевой провод. В качестве основной шины заземления используется, соединяемая со всеми токопроводящими открытыми деталями и металлическими частями, с помощью дополнительных нулевых проводов.

Главным недостатком системы TN-C является потеря защитных качеств при отгорании или обрыве нулевого проводника. Это приводит к появлению напряжения, опасного для жизни, на всех поверхностях корпусов устройств и оборудования, где отсутствует изоляция. В системе TN-C нет защитного заземляющего проводника РЕ, поэтому у всех подключенных розеток заземление также отсутствует. В связи с этим для всего используемого электрооборудования требуется устройство - подключение деталей корпуса к нулевому проводу.

В случае касания фазного провода открытых частей корпуса, произойдет короткое замыкание и срабатывание автоматического предохранителя. Быстрое аварийное отключение устраняет опасность возгорания или поражения людей электрическим током. Категорически запрещается использовать в ванных комнатах дополнительные контуры, уравнивающие потенциалы, в случае эксплуатации заземляющей системы TN-C.

Несмотря на то что схема tn-c является наиболее простой и экономичной, она не используется в новых зданиях. Эта система сохранилась в домах старого жилого фонта и в уличном освещении, где вероятность поражения электрическим током крайне низкая.

Схема заземления TN-S, TN-C-S

Более оптимальной, но дорогостоящей схемой считается заземляющая система TN-S. Для снижения ее стоимости были разработаны практические меры, позволяющие использовать все преимущества данной схемы.

Суть этого способа заключается в том, что при подаче электроэнергии с подстанции, применяется комбинированный нулевой проводник PEN, соединяемый с глухозаземленной нейтралью. На вводе в здание он разделяется на два проводника: нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N.

Система tn-c-s обладает одним существенным недостатком. При отгорании или каком-либо другом повреждении проводника PEN на участке от подстанции до здания, на проводе РЕ и деталях корпуса приборов, связанных с ним, возникает опасное напряжение. Поэтому одним из требований нормативных документов по обеспечению безопасного использования системы TN-S , являются специальные мероприятия по защите провода PEN от повреждений.

Схема заземления TT

В некоторых случаях, когда электроэнергия подается по традиционным воздушным линиям, становится довольно проблематично защитить комбинированный заземляющий проводник PEN при использовании схемы TN-C-S. Поэтому в таких ситуациях применяется система заземления по схеме ТТ. Ее суть заключается в глухом заземлении нейтрали источника питания, а также использовании четырех проводов для передачи трехфазного напряжения . Четвертый проводник используется в качестве функционального нуля N.

Подключение модульно-штыревого заземлителя осуществляется чаще всего со стороны потребителей. Далее он соединяется со всеми защитными проводниками заземления РЕ, связанными с деталями корпусов приборов и оборудования.

Схема TT применяется сравнительно недавно и уже хорошо зарекомендовала себя в частных загородных домах . В городах система ТТ применяется на временных объектах, например, торговых точках. Подобный способ заземления требует использования защитных устройств в виде УЗО и выполнения технических мероприятий по защите от грозы.

Система заземления IT

Рассмотренные ранее системы с глухозаземленной нейтралью хотя и считаются достаточно надежными, однако обладают существенными недостатками. Значительно безопаснее и совершеннее являются схемы с нейтралью, полностью изолированной от земли. В некоторых случаях для ее заземления применяются приборы и устройства, обладающие значительным сопротивлением.

Подобные схемы используются в системе заземления IT. Они наилучшим образом подходят для медицинских учреждений, сохраняя бесперебойное питание оборудования жизнеобеспечения. Схемы IT хорошо зарекомендовали себя на энергетических и нефтеперерабатывающих предприятиях, других объектах, где имеются сложные высокочувствительные приборы.

Основной деталью системы IT является изолированная нейтраль источника I, а также Т, установленный на стороне потребителя. Подача напряжения от источника к потребителю производится с использованием минимального количества проводов. Кроме того, выполняется подключение к заземлителю всех токопроводящих деталей, имеющихся на корпусах оборудования, установленного у потребителя. В системе IT нет нулевого функционального проводника N на участке от источника до потребителя.

Таким образом, все системы заземления TN-C , TN-S, TNC-S, TT, IT обеспечивают надежное и безопасное функционирование приборов и электрооборудования, подключаемых к потребителям. Использование этих схем исключает поражение электротоком людей, пользующихся оборудованием. Каждая система применяется в конкретных условиях, что обязательно учитывается в процессе проектирования и последующего монтажа. За счет этого обеспечивается гарантированная безопасность, сохранение здоровья и жизни людей.

Мой рассказ будет состоять из трёх частей.
1 часть. Заземление (общая информация , термины и определения).
2 часть. Традиционные способы строительства заземляющих устройств (описание, расчёт, монтаж).
3 часть. Современные способы строительства заземляющих устройств (описание, расчёт, монтаж).

В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.

Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией - ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.

Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками - лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.

Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.

Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.

1 часть. Заземление
В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.

А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления
Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземление
Б2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети
В. Качество заземления. Сопротивление заземления.
В1. Факторы, влияющие на качество заземления
В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)
В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления

А. Термины и определения
Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе - начну с этого пункта.
Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).
И попытаюсь “перевести” эти определения на “простой” язык.

Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).
Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток . Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.

Совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).
Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.

На рисунке оно показано толстыми красными линиями:

Проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).
Проводящая часть - это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро:-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.

На рисунке он показан толстыми красными линиями:

Сопротивление заземления - отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).
Сопротивление заземления - основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).

Проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)
Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро:-) и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.

На рисунке они показаны толстыми красными линиями:

- “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.

На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления - толстыми красными линиями:

Удельное электрическое сопротивление грунта - параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).

Б. Назначение (виды) заземления
Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли - на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.

Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Б2. Защитное заземление
Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).

Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

Подробнее защитное назначение заземления можно рассмотреть на двух примерах:
в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
в составе электросети объекта

Б2.1. Заземление в составе молниезащиты
Молния - это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” в конденсаторе и газовый разряд в лампе.

Воздух - это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы - таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.

Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).

Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.

Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.

Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)
УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.

Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.

Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник, рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой - подключается к одному из проводов линии/ кабеля.

При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд:-) между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).

Как и в молниезащите - заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.

Б2.3. Заземление в составе электросети
Третий пример защитной роли заземления - это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.

Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь , через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов - прежде всего нервной системы и сердца.

Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства , за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.

Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.

В. Качество заземления. Сопротивление заземления.
Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики. Одним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.
Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).

Сопротивление в основном зависит от двух условий:
площадь (S) электрического контакта заземлителя с грунтом
электрическое сопротивление (R) самого грунта, в котором находятся электроды

В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.
Чем больше будет площадь соприкосновения заземлителя с грунтом, тем больше площадь для перехода тока от этого заземлителя в грунт (тем более благоприятные условия создаются для перехода тока в грунт). Это можно сравнить с поведением автомобильного колеса на повороте. Узкая покрышка имеет небольшую площадь контакта с асфальтом и легко может начать скользить по нему, “отправив” автомобиль в занос. Широкая покрышка, да еще и немного спущенная, имеет много бОльшую площадь контакта с асфальтом, обеспечивая надежное сцепление с ним и, следовательно, надежный контроль за движением.

Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.

В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)
Напомню: это величина, определяющая - как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.

Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока - морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.
(Если интересно, можно посмотреть, используемых в расчётах заземляющих устройств).

Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.

В2. Существующие нормы сопротивления заземления
Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.

Для ориентирования приведу следующие значения:
для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)

В3. Расчёт сопротивления заземления
Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.

Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.

Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:

Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта - на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади - образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.

В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже - значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.

Строительство заземлителей
При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов - у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.

В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.

Подробнее о строительстве - в следующих частях.

Алексей Рожанков, технический специалист.

При подготовке данной статьи использовались следующие материалы:
Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), часть 1.7 в редакции седьмого издания
ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96)
Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить)
Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87
Публикации на сайте “ ”
Собственный опыт и знания