Изоляция любого электроприбора со временем теряет свои свойства. Поэтому однажды, вполне безобидный прибор, например, электрочайник, может стать смертельно опасным для человека — на корпусе может появиться напряжение.
Конечно, можно выкинуть такой чайник, но ведь нельзя отказаться от использования всех электроприборов! Тем более что этого не требуется, ведь проблема давно решена. Нужно только надёжно заземлить корпус электроприбора!
Заземление и защитное заземление — есть ли разница?
Разумеется, что, сейчас, о заземлении не знает только самый ленивый, ну или тот, кто никогда не пользовался электроприборами. Однако если любого человека спросить о том, что же собой представляет заземление, то, скорее всего, каждый ответит по-своему. Выходит, что определений много, а вот толку от них – мало.
Поэтому начинать разбираться в любом вопросе следует, именно с правильных определений. Итак, заземлением называется намеренное соединение части электроустановки с заземляющим устройством. Например, соединение нейтрали трансформатора с заземляющим устройством в сетях с глухозаземлённой нейтралью.
Однако такое соединение необходимо не для безопасности, а для обеспечения правильного режима работы электрической сети. В свою очередь, защитным заземлением, то есть выполняемым в целях обеспечения безопасности человека от поражения электрическим током, может называться соединение металлического корпуса электроприбора с заземляющим устройством, закопанным в землю.
В этом случае, при появлении на заземлённом корпусе прибора или любой другой нетоковедущей части повышенного потенциала, последний просто уйдёт в землю. При нормальных условиях сопротивление заземляющего устройства намного меньше, чем сопротивление тела человека, значит, и сила тока, протекающего через человека, не достигнет опасных значений.
Типы заземлителей
Следует немного сказать и про заземлители. Различают естественные и искусственные заземлители. К первым относят различные металлические конструкции, находящиеся в земле.
Например, это может быть железобетонный фундамент какого-либо сооружения. Однако сопротивление такого естественного заземлителя может быть разным, при этом никаких норм для них просто нет. Поэтому вместо естественных, следует использовать искусственные заземлители.
Запрещается применять в качестве заземлителей трубопроводы с различными горючими жидкостями или газопроводы!
Что же относится к искусственным заземлителям? Собственно, это и есть заземляющее устройство, состоящее из заземлителя и соединяющего проводника.
В свою очередь, этот проводник соединяется с определённой точкой электроустановки или электрической сети. Итак, в совокупности получаем систему заземления.
Рассмотрим теперь ещё и способы подключения корпуса электроприбора к системе заземления. Можно выделить обычное болтовое соединение и подключение при помощи вилки и розетки.
Требования нормативных документов
Ранее говорилось о том, что сопротивление заземляющего устройства должно быть намного ниже, чем сопротивление тела человека. Однако насколько ниже? В каких единицах должно измеряться сопротивление? Где можно найти конкретные значения?
Обратимся к Правилам устройства электроустановок, а точнее, к пункту 1.7.101.
И к пункту 1.7.103:
К сожалению, любой нормативный документ написан так, что для постороннего человека его чтение представляет непростую задачу.
Прочитав только один абзац до конца, порой забываешь, о чём говорилось вначале.
Упростим задачу и сразу ответим на вопрос о том, чему должно равняться сопротивление. Итак, для нашего случая — питание от трёхфазной сети с напряжением 380 В, сопротивление заземляющего устройства должно быть меньше 30 Ом.
А нужен ли контур заземления?
Некоторым кажется, что использовать выражение контур заземления будет правильным и уместным. К сожалению, это не всегда так. Ведь само понятие «контур», предполагает, что электроды должны быть размещены по периметру некоего строения или домовладения.
Согласитесь, что сооружать контур заземления на частном участке не только дорого, но и вообще неправильно. Ведь подобная конструкция более уместна для фабрики, завода, подстанции, чем для дачи или частного дома. Тем более что со своей задачей в таком случае прекрасно справится даже один заземляющий электрод.
Конструкции заземляющих устройств
Выбирая форму такого устройства, в первую очередь следует руководствоваться целесообразностью и удобством. Если площадь участка позволяет, то можно спроектировать устройство в виде полосы, расположенной вдоль забора или дорожки.
Наоборот, если площадь под заземляющее устройство ограничена, то можно применить треугольную конструкцию. Также можно использовать модульный комплект, который состоит из нескольких стальных труб, покрытых медью, соединяемых при помощи резьбовых соединений. Глубина, на которую забивают трубы, достигает 6 м.
Для почвы с высоким удельным сопротивлением, например, песчаных или глинистых, можно использовать электролитическое заземляющее устройство.
По своей сути это обычная металлическая труба с отверстиями, в которой помещён специальный солевой состав. Вступая во взаимодействие с влагой, которая находится в почве, такой состав образует электролит, снижающий удельное сопротивление.
Материал
Конечно, чем меньше сопротивление электрода, тем лучше. Однако не каждый металл подходит для таких целей. На этот счёт в ПУЭ есть пункт 1.7.111, регламентирующий материал и размеры заземлителей.
Для заземлителей следует выбирать чёрную или оцинкованную сталь, а также медь. При этом окрашивать заземлители не нужно.
Разумеется, что каждый из вышеописанных материалов обладает разным сопротивлением. Поэтому в вышеупомянутом пункте ПУЭ есть ссылка на таблицу 1.7.4.
Расчёт заземляющего устройства
Итак, основная информация про заземление уже есть, дело, как говорится, за немногим — рассчитать, сколько нужно электродов. Однако обратив всё внимание на материал и профиль сечения электродов, можно забыть о другой важной составляющей – типе почвы. Ведь для песчаной или глинистой почвы количество электродов будет совсем другим, чем для чернозёма или торфа.
Поэтому перед началом расчётов нужно сделать контрольный срез почвы.
Иногда срез может быть таким:
Разобравшись с типом грунта, выбираем его удельное сопротивление.
Собственно, расчёты производим, используя формулы с логарифмами.
Альтернативный способ
Разумеется, что обычно нет времени на то, чтобы вспоминать школьный курс математики. При наличии доступа к интернету ручные расчёты не нужны. Проблему можно решить, используя специальные калькуляторы.
Однако и здесь могут возникнуть трудности, поэтому для примера рассчитаем заземление для частного дома. Допустим, что дом подключён к однофазной сети, напряжением 220 В, тип верхнего слоя почвы – чернозём, а количество электродов примем равным 3 шт.
Заносим все необходимые данные и нажимаем кнопку «Рассчитать».
Некоторые калькуляторы ещё и оценивают полученный результат. Если такой функции нет, то можно обратиться к пункту 1.7.101 ПУЭ. Сравнивая результат, можно сделать вывод, подходит ли такое заземляющее устройство для нас или нет.
Переходим от расчётов к делу!
После выполнения расчётов переходим к оборудованию заземляющего устройства. Для этого первым делом, следует сделать траншею. После этого нужно забить в землю вертикальные электроды, а затем соединить их между собой, используя горизонтальный заземлитель.
Сразу следует предупредить, что слабым местом в такой конструкции будет соединение вертикальных электродов с горизонтальным заземлителем. Ведь контакт будет находиться в земле, а значит, он будет постоянно подвергаться агрессивному воздействию среды.
Для обеспечения надёжного соединения можно применить сварку или специальные обжимные муфты. Предотвратить воздействия среды можно, применив защитную пасту.
Хотя заземляющее устройство почти готово, закапывать траншею и сразу подключать его в распределительном щитке не нужно. Вместо этого следует замерить сопротивление. Конечно же, покупать прибор только для одного замера смысла нет. Вместо покупки следует обратиться к организации, специализирующейся на оказании таких услуг.
Ну а, что же делать, если замеры не дали положительных результатов? Продолжаем траншею, забиваем ещё один электрод и подключаем его к заземляющему устройству. Затем проводим замеры заново. Продолжаем так делать, до получения положительных результатов.
А какую систему заземления выбрать?
Отметим сразу, что ошибка, совершённая на этом этапе, может свести на нет все предыдущие усилия. Рассмотрим, чем же отличаются две наиболее распространённые системы: TN-C-S и ТТ.
Начнём с системы TN-C-S, где применяется PEN-проводник, который является и нейтральным, и защитным проводником. В распределительном щите такой проводник подключается к главной заземляющей шине (ГЗШ).
Теперь кратко о системе ТТ, которая применяется для подключения к заземляющему устройству проводников системы уравнивания потенциалов и металлических корпусов электрических приборов. Важным условием для обеспечения безопасности является использование выключателя дифференциального тока или, как многие привыкли называть его: устройство защитного отключения (ВДТ).
Заключение
Напоследок нужно отметить, что при проектировании заземляющих устройств следует опираться на расчёты. Однако в реальной жизни можно столкнуться с различными обстоятельствами, которые могут сильно повлиять на сопротивление заземления. Поэтому так важно проверять результаты расчётов на практике при помощи замеров специальным прибором.
Автор статьи — Илья Корчагин