Заземлення: загальні технічні відомості
Заземлення: загальні відомості
Термін «заземлення» знаком, напевно, кожному.
Особливо людям, які вирішили побудувати свій власний будинок - без змонтованого заземлювального пристрою (контуру повторного заземлення) і протоколу про його перевірці можуть виникнути труднощі з укладанням договору з постачальником електроенергії.
Незважаючи на пристойну технічну обізнаність в умовах сучасності, поняття «заземлення» для більшості людей може залишатися на рівні вираження: «Заземлення необхідно, так треба».
Або на рівні асоціацій типу: «Все електроприлади повинні бути заземлені, інакше нас усіх повбиває!»
Може, це і правильно - навіщо завантажувати голову зайвою інформацією, досить знати, що це працює і спати спокійно.
І все ж питання: «Для чого потрібно заземлення, і що це взагалі таке?» Існує, і люди його задають.
Давайте ж розберемося в цьому питанні.
Заземлення: визначення
Згідно ПУЕ (1.7.28) заземлення - це навмисне електричне з`єднання будь-якої точки мережі, електроустановки чи обладнання з заземлювальним пристроєм.
Заземлюючих пристроїв (ЗУ) - це спеціальна конструкція, що складається з заземлювача (заземлювачів) і заземлюючих провідників.
ЗУ призначене для забезпечення електричного зв`язку між землею (ґрунтом) і підлягає заземленню частиною електричної мережі або електроустановки.
В даному випадку земля може використовуватися в якості провідника, оскільки вона добре «поглинає» і «розсіює» електричний струм.
Безпосередній фізичний контакт із землею забезпечують заземлювачі (електроди) ЗУ, а зв`язок обладнання з землею (через заземлювачі) здійснюється за допомогою заземлюючих провідників.
ЗУ дозволяє організувати підключення загальної точки (нейтрали) електроустановки для забезпечення її належної роботи в нормальному і аварійному режимах.
Про опір заземлення
Для того щоб заземлення повноцінно функціонувало воно повинно володіти певними параметрами.
Найголовнішим його параметром, безумовно, є така властивість як опір заземлення (або опір розтікання струму), яке можна з впевненістю назвати показником якості заземлюючого пристрою.
-? Даний параметр говорить нам про те, наскільки добре (швидко і в повному обсязі) заземлитель буде передавати струм, що надходить до нього від електроустановки в грунт.
Для цього потрібно, щоб електричний опір заземлювача було мінімальним (дуже низьким). В ідеалі заземлитель взагалі не повинен надавати ніякого опору (протидії) проходженню струму, тобто повинен мати нульове опір розтікання струму в землі.
В реальності домогтися цього абсолютно неможливо, тому величина опору нормується виходячи з того, який клас напруги буде у електроустановки.
Опір заземлення вимірюється в Омаха (Ом) і має наступний ряд нормованих величин: 0,5, 1, 2, 4, 8, 10, 15, 30 і 60 Ом.
Якщо звернутися до ПУЕ (1.7.62), то можна побачити відповідність напруг і опорів:
Опір заземлювального пристрою, до якого приєднані нейтралі генераторів або трансформаторів або висновки джерела однофазного струму, в будь-який час року має бути не більше 2, 4 і 8 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380 і 220 В джерела трифазного струму або 380, 220 і 127 В джерела однофазного струму. Це опір має бути забезпечено з урахуванням використання природних заземлювачів, а також заземлювачів повторних заземлень нульового проводу ПЛ до 1 кВ при кількості ліній, що відходять не менше двох. При цьому опір заземлювача, розташованого в безпосередній близькості від нейтралі генератора або трансформатора або виведення джерела однофазного струму, повинно бути не більше: 15, 30 і 60 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380 і 220 В джерела трифазного струму або 380, 220 і 127 В джерела однофазного струму
Від чого ж залежить опір?
Величина опору залежить від двох чинників: від питомої електричного опору ґрунту і від площі контакту заземлітетей з грунтом.
З площею заземлювачів все більш-менш ясно: чим більше площа контакту, тим краще умови стікання струму в землю.
Площа заземлювачів можна збільшити або шляхом збільшення числа електродів, або шляхом збільшення довжини електродів.
З грунтом ситуація трохи складніше.
Електропровідність грунту характеризується неоднорідністю і сильно залежить від вологості, щільності і наявності в ньому різних хімічних речовин, що впливають на провідність.
Наприклад, електропровідність грунту на глибині 3-5 м буде в кілька разів краще, ніж на поверхні, оскільки на великій глибині грунт більш вологий і більш щільний.
-? Питомий електричний опір ґрунту (Ом · м) - це параметр, який говорить нам про рівень електропровідності грунту і який є одним з основних параметрів, необхідних при розрахунку заземлення.
Чим менше величина питомого опору, тим краще грунт відводить ( «поглинає») електричний струм від заземлювача і тим менше, в кінцевому рахунку, буде опір змонтованого заземлення.
види заземлення
Заземлення прийнято поділяти на два основних види: робоче (або функціональне) та захисне, кожне з них виконує тільки свою задачу.
Робоча заземлення призначене для забезпечення нормальних і ефективних (з економічної точки зору) умов експлуатації електроустановки.
Або по ПУЕ (1.7.30):
Робоча (функціональне) заземлення - заземлення точки чи точок струмоведучих частин електроустановки, що виконується для забезпечення роботи електроустановки (не в цілях електробезпеки).
Як приклад робочого заземлення можна згадати, наприклад, заземлення нейтрали генераторів і трансформаторів з метою створення певного режиму її роботи.
Принагідно варто зазначити, що режим роботи нейтралі значно впливає на коректність роботи релейного захисту, а також на надійність електропостачання та стійкість енергосистеми в цілому.
Захисне заземлення виконує інші завдання.
Згідно ПУЕ (1.7.29):
Захисне заземлення - заземлення, яке виконується з метою електробезпеки.
Сказано дуже лаконічно, і начебто по-російськи, а результат - прочитав, не зрозумів і забув.
Якщо говорити спрощено, то захисне заземлення забезпечує захист людини від ураження електричним струмом при виникненні небезпечної (аварійної) ситуації.
Небезпека полягає в появі напруги там, де його в нормі бути не повинно.
Наприклад, під напругою можуть виявитися металеві частини обладнання (корпусу, рами, короби, огорожі, стійки та ін.), Сталеві труби електропроводок, різні металеві конструкції і елементи будівель і підстанцій.
Дотик до таких частин та елементів являє собою серйозну загрозу для людського життя, оскільки в цьому випадку струм може отримати новий шлях і потекти через тіло людини.
Причини появи небезпечної напруги в «несподіваних» місцях найрізноманітніші - замикання на корпус, витік струму, розряд блискавки, електростатичні заряди і т.д.
? Принцип дії захисного заземлення двоякий:
1. Зниження (вирівнювання) потенціалу заземлених провідних частин до безпечних значень за рахунок електричного зв`язку з землею (через заземлюючих пристроїв).
2. Відведення струму витоку з заземлених провідних частин і ініціювання тим самим спрацьовування пристроїв захисного відключення (УЗО).
Захисне заземлення застосовується в електричних мережах напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю і мережах напругою вище 1000 В - з будь-яким режимом роботи нейтралі.
У мережах до 1000 В з заземленою нейтраллю (системи TN-) в якості технічного захисного засобу застосовується занулення.
Захисне заземлення і занулення часто плутають і роблять помилковий висновок про те, що ці поняття - суть одне і те ж, в кращому випадку - кажуть про зануленні як про різновиди захисного заземлення.
У наступній статті ми розберемося в цьому питанні докладніше.
Коротенько про заземлителях
Основним елементом заземлюючих пристроїв, якi безумовно, є заземлювач, який знаходиться в безпосередньому фізичному (електричному) контакті з землею.
Основним параметром, що визначає функціональність заземлювача, є опір заземлення, яке повинно бути якомога нижчими. Вплинути на опір в сторону зменшення ми можемо тільки шляхом збільшення площі контакту заземлення з грунтом.
Для вирішення даного завдання застосовуються різні технічні методи, суть яких полягає в пошуку найбільш вдалої конфігурації заземлювального пристрою (кількість заземлюючих електродів, розташування і глибина їх занурення, матеріал електродів).
Що стосується грунту - вплинути на його властивості навряд чи можливо. Втім, пара варіантів існує: перший - це заміна грунту, а другий - насичення ґрунту солями для поліпшення електропровідності.
При цьому варіант із заміною грунту натякає на великий «геморой» по частині земляних робіт (пошук грунту, транспортування, копка, утрамбовка і т.д.).
Варіант же з насиченням ґрунту сіллю може дати лише короткочасний ефект, зате як безкоштовний додаток ви отримуєте бонус у вигляді передчасної корозії заземлювачів.
В якості заземлювачів можуть бути використані як спеціально створені металеві конструкції, що встановлюються в землі (штучні заземлювачі), так і різні металеві споруди, які мають безпосередній контакт із землею (природні заземлювачі).
Природні заземлювачі рекомендується використовувати в першу чергу, оскільки в цьому випадку можна заощадити кошти на придбання матеріалів і зменшити трудовитрати.
Як природні заземлювачі використовуються: арматура залізобетонних конструкцій (фундаменти будівель, ЛЕП і підстанцій), водопровідні, обсадні та інші металеві труби, металева броня і оболонки кабелів. Іноді в якості природних заземлювачів використовують колії.
- Трубопроводи горючих рідин і газів
- Каналізаційні труби і труби центрального опалення
- Ізольовані трубопроводи (захищені ізоляцією від корозії).
-? Варто зазначити, що використання природних заземлювачів як заземлення допускається в разі відповідності вимогам, що пред`являються до заземлюючих пристроїв. В іншому випадку, а також у разі відсутності природних заземлювачів, використовуються штучні заземлювачі.
Штучний заземлювач - це спеціальна металева конструкція, яка встановлюється в землі.
? Більш докладно про штучні заземлителях буде розказано в окремій статті.
Конструктивно штучний заземлювач може бути виконаний у вигляді одиночного заземляющего електрода, а також у вигляді групи електродів, з`єднаних між собою певним чином - в цьому випадку заземлювач прийнято називати складним. При цьому якщо заземлюючі електроди при своєму розташуванні утворюють контур, то такий складний заземлювач носить назву заземлюючого контуру (інша назва - контур заземлення).
Розташування електродів може бути вертикальним або горизонтальним.
Як електроди можуть бути використані: при вертикальному (або похилому) розташуванні - сталеві труби, кутова сталь і металеві стрижні, при горизонтальному розташуванні - кругла і смугова сталь.
Матеріалом для заземлюючих електродів є в більшості випадків звичайна «чорна» сталь. Причина проста - дешевизна «чорнухи».
Також для виготовлення заземлюючих електродів використовується оцинкована, обміднений і нержавіюча сталь - в цьому випадку заземлювач отримує хороший захист від корозії.
Ще один вид штучного заземлювача - глибинний заземлювач.
Головне достоїнство такого заземлювача - велика глибина занурення електрода. Завдяки цьому з`являється можливість дістатися до шарів грунту з малим питомим опором (щільний і вологий грунт) і як результат - значно зменшити опір заземлення.
На сьогоднішній день глибинний заземлювач знайшов своє втілення в системі модульного заземлення.
Основа такої системи - одиночний вертикальний електрод великої довжини з відповідної комплектацією. Конструктивно глибинний електрод (заземлювач) являє собою набір обміднений сталевих штирів довжиною 1,5 метра, які з`єднані між собою через муфти.
Переваги модульної системи заземлення: ефективність (глибина занурення електрода до 30 м), компактність, легкість монтажу, стійкість проти корозії, відсутність зварювальних робіт.
Продовження в наступних матеріалах.
Дата публікації: 26.09.2013 | Sign: gt; 6137
