Заземление

Теория заземления

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Защитное заземление – это заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Рабочее (функциональное) заземление – это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).

Защитное заземление, в первую очередь, призвано предотвратить поражение человека электрическим током при прикосновении к частям электроустановок, которые при каких-либо неисправностях (повреждении изоляции и т. п.) могут оказаться под напряжением. Вероятность такого поражения при наличии заземления становится минимальной. Заземление должно выполняться проводом с сечением не менее сечения фазного проводника.

Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.
Величина сопротивления заземляющего устройства должна быть не более 10 Ом при мощности до 100 кВА и 4 Ом соответственно более 100 кВА.

Основным назначением защитного заземления является обеспечение срабатывания максимально токовой защиты при замыкании на корпус или землю. 

 Цифровые системы связи предъявляют более высокие требования к характеристикам заземляющих устройств, чем аналоговое оборудование. Высокая чувствительность к импульсным помехам является особенностью современной цифровой аппаратуры - воздействие электростатических потенциалов на аппаратуру часто приводит к сбоям в ее работе и даже выходу из строя.


Еще большую опасность для аппаратуры представляют импульсные помехи при разрядах молний и коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях. А без надежного заземления не работают встроенные и внешние элементы защиты от перенапряжений.


Поэтому при монтаже новых телекоммуникационных узлов или модернизации существующих необходимо обязательно решить вопросы, связанные с устройством заземления, отвечающего современным требованиям.


Не следует также забывать, что если через кабельную систему выполнено надежное заземление всех устройств в офисе, то это снижает их электромагнитные излучения за счет экранировки корпусов – т.е. повышает информационную безопасность и улучшает рабочую среду.

Существуют следующие системы заземления:
ТN-С, ТN-S, ТN-С-S, ТТ, IТ:

Рис 1.1. Система TN-C

Рис 1.2. Система TN-S

Рис 1.3. Система TN-C-S

Рис 1.4. Система TT

Рис 1.5. Система IT

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:
Т - непосредственное соединение нейтрали источника питания с землей;
I - все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:
Т - непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;
N - непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через черточку за N, определяют характер этой связи - функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:
S - функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками;
С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются одним общим проводником РЕN.

В России до настоящего времени применяется система подобная ТN-С (рис. 8.1), в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником РЕN, т.е. "занулены". Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

Системы ТN-S (рис. 8.2), и ТN-С-S (рис. 8.3) широко применяются в европейских странах: Германии, Австрии, Франции и др. В системе ТN-S все открытые проводящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устройством источника питания.

При монтаже электроустановок правила предписывают применять для нулевого защитного проводника РЕ провод с желто-зеленой маркировкой изоляции.

В системе ТN-С-S (рис. 8.3) во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник РЕN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.

В системе ТN-С-S нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.

Наиболее перспективной для нашей страны является система ТN-С-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

Важное примечание:
В электроустановках с системами заземления ТN-S и ТN-С-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.

Собственно сами системы заземления - без УЗО, не обеспечивают необходимой безопасности. Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется устройствами защиты от сверхтоков - автоматическими выключателями или плавкими вставками.

Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов - кратности тока короткого замыкания, которая в свою очередь зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины линий, точности калибровки автоматических выключателей, и др.

Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕ-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность образования цепи: "токоведущий проводник - тело человека - земля" гораздо выше. Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.

Внедрение систем ТN-S и ТN-С-S в европейских странах, к опыту которых мы вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями. Например, в литературе описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение нескольких человек.

Устройство повторного заземления:

1. Силовой распределительный щит. 2. Проводники заземления. 3. Счетчик расхода воды. 4. Сборная шина выравнивания потенциала. 5. Труба водопровода. 6. Антенна. 7. Трубы системы центрального отопления. 8. Изолирующий патрубок. 9. Труба газопровода. 10. Компьютерные системы. 11. Защитный проводник. 12. Соединительные проводники. 13. Канализационная труба. 14. Перемычка (PEN-PE). 15. Заземлитель или арматура фундамента здания. 16. Система молниеотвода

Согласно электротехническим правилам, проводки так называемого повторного заземления следует сводить в одну точку, как это показано на схеме. При прикосновении человека к находящемуся под напряжением корпусу электроаппарата должно также сработать УЗО.

Информацию по современным заземляющим устройствам см. статью «Современные устройства заземления».
Информация про УЗО см. статью «Устройства защитного отключения: УЗО»
Правила устройства электроустановок см. справочник.



*/ При работе над статьей использованы материалы сайтов компаний Колан, Тэзис, ADP Networks, Стройплощадка, а также определения ПУЭ.