Чем отличается защитное заземление от рабочего

Чем отличается защитное заземление от рабочего?

Электрический ток не виден глазом, не имеет запаха, его нельзя определить на слух. Поэтому приборы, работающие от электрического тока, относятся к электроустановкам повышенной опасности. Для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током применяется защитное заземление. А для обеспечения нормальной работы оборудования в штатном или аварийном режимах используется рабочее заземление. Для того чтобы понять разницу, необходимо разобраться, чем отличается защитное и рабочее заземление. Об этом мы и поговорим далее.

• Защитное заземление
• Устройство
• Рабочее заземление
• Отличия
• Заключение

Защитное зануление

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с нулевым, многократно заземленным проводом.

Нулевой защитный провод имеет сечение в два раза меньшее, чем нулевой рабочий провод. Нулевой рабочий провод используется в четырехпроводных сетях с несимметричной нагрузкой (например, бытовой).

Назначение защитного зануления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу, оказавшемуся под напряжением.

Принцип действия — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание и отключение его максимальной токовой защитой (плавкими вставками, автоматами и др.).

Зануление осуществляет 2 защитных действия:

1. быстрое автоматическое отключение поврежденного участка;
2. снижение напряжения прикосновения за счет заземления.

Область применения — трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, в однофазных двухпроводных сетях переменного тока; в трехпроводных сетях постоянного тока — с глухозаземленной средней точкой.

Для каких целей применяется защитное заземление

Главная цель данного устройства – защитить человека от поражения электротоком. Такое возможно, когда человек становится частью замкнутой цепи, и по его телу будет проходить опасный для жизни ток. Кроме выполнения функции защиты человеческой жизни, заземление также предохраняет электрические приборы от перенапряжения. В результате этого заземлители делятся на две группы — защитное и рабочее.

Изоляция проводов имеет огромное значение. Читайте тут о том, какая изоляция лучше.

Целевое назначение защитного устройства состоит в том, чтобы стать гарантией электробезопасности для населения. Вследствие чего электрооборудование и электросети становятся стойкими к влиянию токов и высоких напряжений. Вдобавок происходит предохранение людей, которые в результате работы обслуживают такое оборудование. Повышение напряжения может быть вследствие нарушения эксплуатации или повреждения приборов, а также из-за разряда молнии.

Также конструкция применяется для ликвидации помех и электромагнитных волн от приборов, находящихся рядом в рабочем состоянии.

Рабочее заземление предназначено для функционирования электрического оборудования. Некоторые электрические приборы или электроустановки повышенной мощности не могут работать без заземления.

Это указывается в инструкции для данного оборудования, даже дается схема соединения с заземлителем.
В зависимости от назначения существуют вспомогательные виды заземления: измерительное, радио, инструментальное, контрольное.

Защитное заземление

Защита электрооборудования

Рабочее (функциональное) заземление — соединение с землей определенных точек токоведущих частей электрооборудования. Чаще всего это нейтральные точки обмоток трансформаторов и генераторов. Для реализации этого вида защиты используются надежные проводники либо специальные устройства, например, пробивные предохранители. Основной задачей рабочего заземления является предотвращение замыканий и сбоев в работе электроустановок.

Согласно правилам техники безопасности, эти виды защиты от электротока не могут совмещаться. Дело в том, что токи помех (например, атмосферные разряды) могут накладываться на протекающие в электроцепи. В результате оборудование может быть повреждено, а защитное заземление не будет выполнять свои функции. Также следует помнить, что показатель сопротивления функционального не должен превышать 4 Ом.

Основные цели, задачи заземления

Основной задачей защитного заземления, согласно требованиям ГОСТа – предупреждение воздействия на людей пиковыми токами при КЗ и отведения напряжения с корпусов электроустановок через устройство заземления в грунт. Все меры принимаются для предупреждения возможностей получения электротравм.

Принцип действия защитного зануления и заземления – понижение до минимального уровня силы тока и поражающих факторов при прикосновении к короткозамкнутым деталям электроприборов и установок.

При этом происходит понижение уровня напряжения на корпусах защищенных приборов, потенциалы выравниваются в связи с ростом этой величины на поверхности до уровня равного потенциала оборудования с земляным проводом.

Областью применения являются трехфазное оборудование и цепи. Они должны оборудоваться глухозаземленной нейтралью при напряжении ниже 1000. В, при большем напряжении цепи выбирается любой способ проведения нейтрального провода.

Основной целью устройства защиты является снижение уровня напряжения до безопасного значения на корпусе оборудования и контуре защиты, а также снижение силы тока, идущего через корпус человека при касании участка под напряжением.

Номинальное значение напряжения цепи переменного тока свыше 380 В и значении постоянного тока в 440 В – такие электрические цепи подлежат обязательному оснащению заземлением, особенно при особо опасных условиях и местах повышенной опасности.

Обязательно должны заземляться устройство с металлическим корпусом:

• станки;
• приборы;
• корпуса электрощитовых;
• пульты управления механизмами;
• металлический корпус кабеля и муфт;
• металлические трубы для укладки проводов.

При КЗ фазного провода на корпуса устройств, и касании человека их рукою, через его тело проходит опасный по величине электрический ток. При заземлении, основная часть напряжения уйдет на контур, потому, что его сопротивление меньше чем человеческого тела.

Защитное заземление

Смысл защитного заземление в сети с глухозаземленной нетралью(система TN).

Поражения и травмы от электрического тока могут произойти под воздействием как высоких, так и низких напряжений. Большинство несчастных случаев происходит при напряжениях 380 и 220 в (вольт), как наиболее распространенных и с которыми часто имеют дело люди, не имеющие специальной подготовки.
Сопротивление человеческого тепа не является величиной определенной и может иметь широкие пределы колебаний от примерно 1 000 (и ниже) до нескольких десяткой тысяч ом. Оно зависит от многих условии, в частности от состояния и сопротивления кожи в месте прикосновения (сухая, влажная, наличие повреждений верхнего рогового слоя), размера поверхности прикосновения и характера его (плотный охват или случайное кратковременное прикосновение), величины приложенного напряжения и других факторов. Эти причины определяют величину тока через тело человека.
Одни из причин поражения электрическим током — повреждение изоляции электроприеммиков. При таком повреждении прикосновение к металлическому корпусу электро-приемника равносильно прикосновению к голым токоведущим частям. Чтобы защитить людей от поражения электрическим током при повреждениих изоляции, корпусы электрических приемников заземляются.

В чем состоит смысл такого заземления, которое называется защитным, и как его нужно устраивать, чтобы обеспечить необходимую безопасность?

Как было указано ранее, в четырехпроводных сетях 380/220 и 220/127 в в соответствии с требованиями «Правил» применяется заземление нейтралей (нулевых точек) трансформаторов или генераторов. Заземление в таких сетях имеет ряд особенностей.
По указанной причине в установках с заземленной нейтралью напряжением 380 и 220 в применяется система заземления, когда все металлические корпуса и конструкции связываются электрически с заземленной нейтралью трансформатора через нулевой провод сети или специальный зануляющий проводник(см. рис). Благодаря этому всякое замыкание на корпус превращается в короткое замыкание, и на аварийном участке питание отключается предохранителем или автоматом. Такая система защитного заземления называется занулением.

Таким образом, обеспечение безопасности при защитном заземлении достигается путем отключения участка сети, в котором произошло замыкание на корпус.

Так же как не всякое заземление обеспечивает безопасность, не всякое зануление пригодно для обеспечения безопасности; зануление должно быть выполнено так, чтобы ток короткого замыкания в аварийном участке достигал значения, достаточного для расплавления плавкой вставки ближайшего предохранителя или отключения автомата. Для этого сопротивление цели короткого замыкания должно быть достаточно малым. Если отключения не произойдет, то ток замыкания будет длительно протекать по цепи и по отношению к земле возникнет напряжение не только на поврежденном корпусе, но и на всех зануленных корпусах (так как они электрически связаны). Это напряжение равно по величине произведению тока замыкания на сопротивление нулевого провода сети и может оказаться значительным по величине и, следовательно, опасным особенно в местах где отсутствует выравнивание потенциалов. Чтобы предупредить подобную опасность, необходимо точно выполнять требования ПУЭ к устройству защитных заземлений.

Общий вид питающей четырехпроводной электросети с глухозаземленной нейтралью.

Заземляющие устройства электосети должены иметь сопротивление, по возможности малое и во всяком случае не выше максимально допустимой величины указанной в правилах.

Для обеспечения безопасности заземляющее устройство, ДЛЯ ВСЕХ СИСТЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, должно быть выполнено и подключено в соответствие с ПУЭ(Глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности»).

Установку контура защитного заземления должен производить квалифицированный персонал с замером сопротивления, вне зазвисимости от назначения объекта.
На сегодня, монтаж заземлителей значительно облегчают заводские комлекты заземления(например для газового котла).

Возникновение тока утечки

Зачем в доме защитное заземление? Представим, что некая цепь электропитания в доме защищена при помощи устройства защитного отключения (УЗО). В результате повреждения изоляции фазового проводника внутри одного из бытовых электроприборов, подключенных к этой цепи, деталь его корпуса оказалась под напряжением 220 В. Но для срабатывания УЗО этого недостаточно: нужно, чтобы появился ток утечки (известный также как разностный или дифференциальный.

Однако ток утечки возникнет лишь в том случае, если прибор будет физически соединен с какой-либо точкой, обладающей иным потенциалом. Собственно, в этом и состоит суть работы системы защитного заземления, которую называют также системой уравнивания потенциалов: корпус электроприбора при помощи специального провода соединяется с землей – средой, обладающей крайне высоким электрическим сопротивлением. Ее потенциал равен нулю или близок к этому значению.

Таким образом, если внешние заземленные части неисправного устройства окажутся под воздействием напряжения, в заземляющем проводе возникнет электрический ток. Он приведет к нарушению баланса силы тока в подающем (фазовом) и обратном (нулевом) проводниках, что вызовет мгновенное срабатывание УЗО.

• 1 из 1

На фото:

Огнетушитель рядом с элетрощитком может уберечь от многих неприятностей.

Если система УЗО отсутствует? Следует понимать, что заземление или зануление не отменяют необходимость установки УЗО. В случае его отсутствия может произойти следующее: корпус неисправного прибора будет оставаться под напряжением, пока к нему кто-нибудь не прикоснется. Этот человек и выступит в роли заземляющего проводника, а ток утечки пройдет на землю через его тело.

Эта неприятная ситуация может стать опасной, если УЗО по каким-либо причинам сработает с задержкой, пусть даже в несколько секунд. Изначально довольно высокое электрическое сопротивление организма человека значительно – до десятков раз – снижается при болезнях, нарушении кожного покрова, алкогольном опьянении, в условиях повышенной влажности и т.д. И в таком случае ток, протекающий через тело даже на протяжении нескольких секунд, может причинить серьезный ущерб здоровью.

Причины распространения функционального заземления

Первая причина
В 90-х гг. с увеличением распространения вычислительной техники, мощность которой постоянно увеличивалась, возникла необходимость обеспечить ее надежную работу в сетях типа ТN-C.

На рис. 1 показана схема рабочего заземления с использованием PEN-проводника (совмещенного нулевого рабочего N и нулевого защитного PE):

Информация передается по линии связи между 2-мя компьютерами. Возьмем за отправную точку корпусное заземление. Заземление, выполненное проводником РЕN, по которому текут рабочие токи, приводит к разнице потенциалов между корпусами приборов. Получается, что в линию связи вносится разница потенциалов, пульсации, гармоники и высокочастотные помехи при работе оборудования с большими реактивными токами.

Решением проблемы служило локальное применение отдельной системы рабочего заземления, которое обеспечивало устойчивую работу компьютеров. Стоит отметить, что стоимость перехода на «пятипроводную» систему типа TN-S была значительно выше.

Вторая причина
Распространению функционального заземления также способствовало плохое состояние защитного заземления в электроустановках. При поставках «чувствительной» электронной техники от заказчика требовалось создание отдельного заземления.

Третья причина
Возникновение специфических и строгих требований по защите информации, особых лабораторий и других аналогичных объектов также послужило распространению FE.

Заземляем сами

При прокладке заземляющего контура защиты в первую очередь необходимо выбрать тип схемы, по которой будут вестись работы. Опытные мастера рекомендуют выбирать схему типа TN-C-S. Её основное преимущество заключается в том, что оборудование имеет непосредственный контакт с землей. Контакт нейтрали и земли ведется одним проводником, а на входе в щиток разделяются на 2 отдельных. Данная схема обеспечивает надежную защиту, поэтому устанавливать УЗО нет необходимости, достаточно лишь простых автоматов. Однако согласно ПУЭ обязательно выполнить требования по механической защите общего контакта нейтрали и земли (PEN), а также создать дополнительное резервное заземление на опорах на расстоянии 200 м или 100 м.

Создать контур защитного заземления достаточно просто, если руководствоваться правилами перечисленными ниже. В первую очередь для создания контура необходимо выбрать схему защитного заземления, их существует несколько видов, самые надежные и удачные:

• замкнутая (выполняется, как правило, по форме треугольника);
• линейная.

В замкнутой схеме все заземляющие проводники вкопаны в землю, находятся на одной глубине и соединены между собой металлической перемычкой. Основное преимущество — работоспособность в случае разрыва (от коррозии или других воздействий) металлической перемычки.

В линейной же схеме проводники выстроены в одну линию и соединены перемычкой последовательно друг с другом. Данная схема чуть более проста в создании, но имеет недостаток — при повреждении перемычки из строя выходит вся система.

Создание контура заземления

Итак, для создания контура заземления нам понадобятся следующие инструменты и материалы:

• Лопата.
• Сварочный аппарат (обязателен).
• Пила по металлу или болгарка.
• Кувалда.
• Пассатижи, гаечные ключи.
• Металлический уголок/швеллер/П-образный профиль из нержавеющий стали длиной от двух метров (с площадью поперечного сечения ДО 150 мм²).
• Металлические полоски длиной от 110 см, шириной 4 см, толщиной 4–5 мм.
• Металлическая полоса необходимой длины (от места залегания до места контакта с домом), ширина 4 см, толщина 4–5 мм.
• Крупные болты, гайки и шайбы (М8-М10).
• Провод из меди с толщиной не менее 6 мм².

После того как все необходимое имеется в наличии можно приступать к монтажу защитного заземления. В первую очередь следует выбрать место, лучше всего выбрать такой участок земли, где редко находятся люди или животное, так как во время отвода электричества в почву может произойти поражение электрическим током. Лучше всего выбрать место на границе участка, на максимальном удалении от зоны постоянного посещения.

После чего необходимо выкопать узкую траншею глубиной 60–70 см от места контакта с домом до места отвода электричества. В месте отвода электричества необходимо выкопать соответствующую фигуру (в зависимости от выбранной схеме) со сторонами

1.2 м между проводниками.

Затем в каждом углу фигуры (у нас это треугольник) — вкапываются металлические уголки в землю на глубину 2 м и больше. К торчащим концам вкопанных проводников привариваются заготовленные заранее металлические пластины, к одному концу которой приваривается полоса-проводник, идущая непосредственно к месту контакта заземления с домом.

В месте контакта заземления к этой пластине монтируется провод из меди, который уже выходит из под земли и выводится в электрощиток.

После выполнения этих работ траншеи обратно закапываются. На данном этапе работы по защитному заземлению можно считать законченными.