В однофазных системах для подачи электроэнергии используются два проводника, а в трехфазных — четыре. В системе TN-C заземление на розетках отсутствует, а все промышленное оборудование и электроустановки заземлены.
Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 1)
В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и требования к заземлению. Во второй части (практика) я опишу традиционные решения для заземления зданий и перечислю преимущества и недостатки этих решений. Третья часть (практика) будет в некоторой степени продолжением второй части. В ней будут описаны новые технологии, используемые при строительстве систем заземления. Как и во второй части, будут перечислены преимущества и недостатки этих технологий.
Если читатель обладает теоретическими знаниями и его интересует только практическое применение, то лучше пропустить первую часть и начать со второй.
Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет только ознакомиться с инновациями, то лучше пропустить первые две части и начать с третьей.
Мое мнение по поводу описанных методов и решений несколько одностороннее. Пожалуйста, поймите, что я не представляю свой материал как законченную и объективную работу, а скорее отражаю свое мнение и опыт.
Некоторые части текста являются компромиссом между точностью и желанием объяснить на «человеческом языке», поэтому были сделаны упрощения, которые могут быть «оглушительными» для технически продвинутого читателя.
1 часть. Заземление
В этой части я объясню терминологию, основные виды заземления и качественные характеристики заземляющих устройств.
Б1. Рабочее заземление (функциональное заземление) Б2. Защитное заземление.
Б2.1 Заземление как часть внешней молниезащиты Б2.2 Заземление как часть системы защиты от перенапряжений (SPD) Б2.3 Заземление электросети.
А. Термины и определения
Чтобы избежать путаницы и недопонимания в остальной части обсуждения, я начну с этого пункта. Я буду ссылаться на определения, данные в действующем издании «Правил устройства электроустановок (ПУЭ)» (глава 1.7 седьмого издания).
Я постараюсь «перевести» эти определения на «простой» язык.
Заземление — это преднамеренное электрическое соединение точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (EAR 1.7.28).
Земля — это среда, обладающая способностью «поглощать» электричество. Она также является «общей» точкой в цепи, по отношению к которой обнаруживается сигнал.
Заземляющее устройство — комплект заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).
Это устройство/контур, состоящий из заземляющего электрода и заземляющего проводника, соединяющего этот заземляющий электрод с заземленной частью сети, электроустановки или оборудования. Он может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких заземлителей, удаленных друг от друга.
На рисунке он представлен толстыми красными линиями:
Заземлитель — это проводящая часть или набор проводящих частей, соединенных вместе и находящихся в электрическом контакте с землей (ПУЭ 1.7.15).
Проводящая часть — это металлический (проводящий) элемент/электрод любой формы и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, решетка, ведро 🙂 и т.д.), расположенный в земле, по которому «течет» электрический ток от электроустановки. Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к заземлителю, и способности почвы поглощать ток, текущий/исчезающий из электроустановки через эти электроды.
На рисунке он показан толстыми красными линиями:
Сопротивление заземления — это отношение между напряжением на заземлителе и током, протекающим от заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).
Сопротивление заземления является наиболее важным показателем заземлителя, который определяет его функциональность и устанавливает его общее качество. Сопротивление заземлителя зависит от площади электрического контакта заземлителя с землей (протекание тока) и электрического сопротивления земли, на которой установлен заземлитель (потребление тока).
Заземлитель (заземляющий электрод) — это проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с местной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21).
Повторяю: проводящей частью может быть металлический (проводящий) элемент любой формы и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, решетка, ведро 🙂 и т.д.), который находится в земле и по которому «течет» электрический ток от электроустановки.
На рисунке они показаны толстыми красными линиями:
Далее следуют определения, которые не могут быть найдены в стандартах и правилах или описаны недостаточно точно, отсюда только мое описание.
Контур заземления — это «популярный» термин для обозначения заземляющего электрода или заземляющего устройства, состоящего из нескольких взаимосвязанных электродов (групп электродов), расположенных по периметру объекта.
Зачем нужен контур заземления
Для многих электроприборов требуются розетки с заземляющим контактом. Этот контакт используется для подключения корпуса электроприбора к контуру заземления. Изоляционный слой, расположенный на токоведущих частях электроприборов, иногда повреждается, что позволяет воде или влажному воздуху проникать внутрь приборов. Это приводит к образованию конденсата на металлических поверхностях прибора. Вода является отличным проводником электричества. Гаражи часто являются очень влажными помещениями. Эти здания относятся к категории зданий повышенного риска. Гаражи, построенные из металла, имеют и другие факторы риска. Металлические конструкции, помимо электроприборов, могут оказаться под напряжением, если они служат заземлителями для третьих лиц. Между металлической частью гаража и землей, стоящей на шпалах или балках, есть слой гидроизоляции, поэтому контакт между корпусом и землей не всегда надежен. Кабели обычно устанавливают, прикрепляя их к проводам или металлическим тросам. Последние удерживаются в ограждениях гаража с помощью винтовых или сварных соединений. Если изоляционный слой кабеля нарушается, в гаражном шкафу передаются потенциалы. Даже если во время дождя нет прямого контакта между кабелями и металлическими поверхностями, такой контакт неизбежно возникает.
Поэтому наличие заземления является основным требованием для обеспечения безопасности как самого электроприбора, так и его пользователей.
Делаем заземление в гараже своими руками
Пришло время ознакомиться с конкретными инструкциями по надежному заземлению самого гаража.
В самом начале мы хотели бы обратить внимание на важный совет от экспертов. Контакты требуют особой осторожности. Перекручивать их — не лучшая идея. Надежное и качественное соединение осуществляется через клеммы. Поэтому стоит потратить немного больше времени и тщательно соединить клеммы во всех местах контакта.
Начнем с самых основных моментов.
- УЗО имеет большое значение. Оно позволит обеспечить безопасность электропроводки даже при утечке тока. Необходимо устанавливать устройство защитного контура, поскольку именно оно и становится оптимальным гарантом для заземляющего контура. Если возникает какая-либо аварийная ситуация, электричество на вводе сразу же отключается благодаря УЗО.
- Вам понадобятся электроды. Для их изготовления лучше всего использовать металлические уголки. Запаситесь этим материалом. Оптимальный размер металлического уголка – минимум 50 на 50 мм. Длина подойдет в 2-2,5 метра. Некоторые гаражники заменяют уголки металлическими трубками. Это тоже нормальное решение. Толщина стенок такой трубки должна составлять не меньше 3,5 мм. Диаметр лучше подобрать больше, чем 32 мм.
- Схема защиты тоже имеет значение. Здесь речь идет о форме. Кто-то прокладывает кабель в виде прямой линии, другие выбирают треугольник. Однако специалисты и гаражники рекомендуют другой вариант, уже проверенный и признанный оптимальным. Схема заземления гаража должна быть Т-образной. В таком случае два электрода располагают по углам, непосредственно в передней части гаражного помещения. Два других электрода вкапывают в смотровой яме. Четыре заземляющих железных электрода соединяют друг с другом. Потом все они подключаются к соответствующей шине в щитке.
- Гибкий провод становится заключительной деталью заземляющего контура. Именно он соединяет подземную систему с шиной заземления, которая расположена на щитке. Специалисты, опытные электрики советуют использовать медный кабель, сечение которого составляет 6 мм. кв. Можно взять и алюминиевый провод, но тогда понадобится сечение 16 мм. кв.
Если вы уже подготовили все необходимые материалы, то самое время приступить к монтажу контура заземления для гаража.
Как правильно сделать заземление в гараже — алгоритм работы
- В первую очередь электроды необходимо поместить в землю. Выкапывайте углубления, примерно по 50 см глубиной, в соответствии с вашей схемой размещения электродов. Между ямками сделайте траншеи. Они пригодятся для прокладки соединяющей заземляющей арматуры.
- Соблюдайте шаг между электродами в 1,2 метра. Как только вы сделали углубления, приходит время вбивания уголков в почву. Желательно каждый уголок сначала заострить с помощью болгарки. Тогда работа пойдет быстрее. Можно использовать трубки, толстую арматуру для изготовления электродов.
- Затем вбейте электрод в землю кувалдой. Он должен до конца войти в почву. Мастера отмечают, что верхний конец каждого электрода должен располагаться ниже поверхности земли на 0,5 метра.
- Вбитые в землю уголки нужно соединить металлической полосой. Вам понадобится профиль с шириной 4 см. Толщина металла должна составлять минимум 5 мм. Желательно использовать сварку для соединения элементов. Металл сначала зачищается, а затем сваривается.
- Для оптимального подключения провода к уголку используйте обычный болт или соединительную клемму.
- На завершающем этапе протягивается трехжильный провод. Он должен идти от щитка в 220 Вольт по гаражу. Этот кабель и подключается с соответствующим заземлением к розеткам, осветительным приборам.
Если вы посмотрите на алгоритм заземления, то увидите, что эта задача вполне выполнима. Установка проста, не требует много времени и стоит недорого.
Если гараж расположен во дворе, нет необходимости устанавливать отдельную систему заземления. Достаточно установить систему заземления самого дома, а затем проложить трехжильный кабель от распределительного щита дома к гаражу. Главное — делать все последовательно, без спешки и в полном соответствии с инструкциями и рекомендациями.
Сделать надежное заземление для гаража своими руками — это очень важный вклад в безопасность. Ваша проводка будет в порядке, и вы сведете к минимуму возможность поражения электрическим током даже при использовании мощного оборудования и инструментов, которые часто применяются в вашей мастерской.
Типы схем заземления
Давайте сначала выясним, какие существуют типы систем установки заземления в гараже.
Система TN-S
Этот тип системы заземления гаража является самым надежным. Однако он не очень популярен. Причина в том, что установка системы довольно трудоемка. Кооперативу приходится отдельно тянуть два кабеля PE и N от подстанции до распределительного щита. Это, конечно, в любом случае нерентабельно.
Схема TN-C
В данной системе заземления фазный и заземляющий проводник (PEN, нейтраль — земля) прокладываются вместе непосредственно к главному щиту.
Проводник PEN разделяется на PE и N на входе в распределительный щит. Таким образом, заземление гаража осуществляется независимо.
Основным недостатком такой системы является риск перехода фазы на все заземленные устройства. Это происходит в случае обрыва соединительного кабеля. И такая ситуация вполне возможна. Конечно, с риском такого сдвига фаз не стоит мириться. Все приборы, оборудование и электроинструменты подключены к напряжению 220 вольт. Одного прикосновения достаточно, чтобы вызвать удар током огромной силы. Результатом может стать необратимый вред здоровью. Эксперты настоятельно рекомендуют не использовать эту систему.
Схема заземления TN-C-S
Эта система заземления признана экспертами самой безопасной. Она имеет определенную стоимость, но это вполне оправдано благодаря ее высокой надежности.
Работает эта система следующим образом. От подстанции к гаражному отсеку прокладывается кабель. Это должен быть комбинированный PEN-кабель. Затем делается второе заземление. Для каждого потребителя от щитка тянется пятижильный кабель, который включает в себя нейтраль, землю и три фазы одновременно.
Современные производители все чаще выбирают эту систему заземления. Она обеспечивает надлежащую защиту электрических линий напряжением 380 вольт. Конечно, это положительно сказывается на безопасности. Однако владельцам старых и дорогих гаражей приходится платить за полное обновление проводки из своего кармана. Конечно, такой вариант подходит не всем.
Система заземления TT
Самый эффективный, дешевый и простой способ заземлить гараж — пропустить все через ТТ-контур. Он становится единым контуром. Для этого необходимо несколько металлических электродов. Это требует проведения земляных работ: создается контур, электроды надежно закапываются в землю рядом с гаражом. Монтаж несложен, если внимательно изучить все детали и следовать рекомендациям и конкретным инструкциям.
Вы без проблем сможете сделать заземление в гараже самостоятельно. Сейчас мы подробно рассмотрим алгоритм действий, в котором будут описаны все этапы работы с соответствующими полезными советами.
Делаем заземление своими руками
Пришло время ознакомиться с конкретными инструкциями по надежному заземлению самого гаража.
В самом начале мы хотели бы обратить внимание на важный совет от экспертов. Контакты требуют особой осторожности. Перекручивать их — не лучшая идея. Надежное и качественное соединение осуществляется через клеммы. Поэтому стоит потратить немного больше времени и тщательно соединить клеммы во всех местах контакта.
Начнем с самых основных моментов.
- УЗО имеет большое значение. Оно позволит обеспечить безопасность электропроводки даже при утечке тока. Необходимо устанавливать устройство защитного контура, поскольку именно оно и становится оптимальным гарантом для заземляющего контура. Если возникает какая-либо аварийная ситуация, электричество на вводе сразу же отключается благодаря УЗО.
- Вам понадобятся электроды. Для их изготовления лучше всего использовать металлические уголки. Запаситесь этим материалом. Оптимальный размер металлического уголка – минимум 50 на 50 мм. Длина подойдет в 2-2,5 метра. Некоторые гаражники заменяют уголки металлическими трубками. Это тоже нормальное решение. Толщина стенок такой трубки должна составлять не меньше 3,5 мм. Диаметр лучше подобрать больше, чем 32 мм.
- Схема защиты тоже имеет значение. Здесь речь идет о форме. Кто-то прокладывает кабель в виде прямой линии, другие выбирают треугольник. Однако специалисты и гаражники рекомендуют другой вариант, уже проверенный и признанный оптимальным. Схема заземления гаража должна быть Т-образной. В таком случае два электрода располагают по углам, непосредственно в передней части гаражного помещения. Два других электрода вкапывают в смотровой яме. Четыре заземляющих железных электрода соединяют друг с другом. Потом все они подключаются к соответствующей шине в щитке.
- Гибкий провод становится заключительной деталью заземляющего контура. Именно он соединяет подземную систему с шиной заземления, которая расположена на щитке. Специалисты, опытные электрики советуют использовать медный кабель, сечение которого составляет 6 мм. кв. Можно взять и алюминиевый провод, но тогда понадобится сечение 16 мм. кв.
Если вы уже подготовили все необходимые материалы, то самое время приступить к монтажу контура заземления для гаража.
Алгоритм работы
- В первую очередь электроды необходимо поместить в землю. Выкапывайте углубления, примерно по 50 см глубиной, в соответствии с вашей схемой размещения электродов. Между ямками сделайте траншеи. Они пригодятся для прокладки соединяющей заземляющей арматуры.
- Соблюдайте шаг между электродами в 1,2 метра. Как только вы сделали углубления, приходит время вбивания уголков в почву. Желательно каждый уголок сначала заострить с помощью болгарки. Тогда работа пойдет быстрее. Можно использовать трубки, толстую арматуру для изготовления электродов.
- Затем вбейте электрод в землю кувалдой. Он должен до конца войти в почву. Мастера отмечают, что верхний конец каждого электрода должен располагаться ниже поверхности земли на 0,5 метра.
- Вбитые в землю уголки нужно соединить металлической полосой. Вам понадобится профиль с шириной 4 см. Толщина металла должна составлять минимум 5 мм. Желательно использовать сварку для соединения элементов. Металл сначала зачищается, а затем сваривается.
- Для оптимального подключения провода к уголку используйте обычный болт или соединительную клемму.
- На завершающем этапе протягивается трехжильный провод. Он должен идти от щитка в 220 Вольт по гаражу. Этот кабель и подключается с соответствующим заземлением к розеткам, осветительным приборам.
Делаем контур заземления: материал на видео
Сейчас есть прекрасная возможность внимательно рассмотреть все тонкости этой работы с помощью нашего информативного видеоролика. В нем объясняются все основные шаги по созданию и установке контура заземления.
Начните с подробного просмотра первой части работы.
Сделайте все необходимые заметки и запишите наиболее важные моменты. Затем вы можете перейти ко второй части.
Теперь, когда все основные задачи стали понятными и прозрачными, вы можете приступить к самой работе. Приобретите все необходимые материалы, сделайте эскиз заземления, ориентированный конкретно на ваше гаражное помещение, с привязкой к местности. И выполняйте работу шаг за шагом.
Сделать надежное заземление для гаража своими руками — это очень важный вклад в безопасность. Ваша проводка будет в порядке, и вы сведете к минимуму возможность поражения электрическим током даже при использовании мощного оборудования и инструментов, которые часто применяются в вашей мастерской.
Материалы и оборудование
Существует два типа электропроводки: закрытая и открытая. Разница заключается в том, проходит ли проводка вдоль стены или спрятана внутри.
Закрытая проводка защищена от механических повреждений и воды, но требует большего объема работ. Еще одним преимуществом закрытого типа является то, что в случае возгорания кабелей огонь не распространится по гаражу, а будет быстро потушен из-за отсутствия кислорода. Также стоит упомянуть более привлекательный и интегрированный внешний вид.
Открытую проводку можно быстро смонтировать, а при необходимости в кратчайшие сроки заменить провода или кабели. Кроме того, вам не придется подготавливать стены или делать какие-либо вырезы.
Как правило, владельцы небольших гаражей выбирают открытую проводку, потому что ее легче обслуживать, хотя она всегда на виду. Если гараж в пригородной зоне нуждается в электроснабжении, владельцу следует подумать о закрытой проводке. В любом случае кабели и провода для электрооборудования должны быть защищены электротехническими изделиями: Гофрокороба, пустые кабелепроводы или металлические трубы.
Если проводка прокладывается через стену, облицованную огнеупорным материалом, можно использовать кабельный канал. Это пластиковый лоток с защелкивающимися крышками. Кабель или провод можно легко заменить в любое время.
Для открытых проводников на горючих поверхностях предпочтительнее металлический кабелепровод, поскольку он не требует винтовых соединений и может прокладываться даже под прямым углом.
Для закрытых проводников не стоит прятать провода и кабели в стенах. Лучше спрятать в полу гофрированные трубы, в которые можно вставить провода и кабели. В этом случае даже через несколько лет нет необходимости вскрывать стены и потолки и делать полный ремонт для замены проводки — достаточно просто вынуть старые кабели и проложить новые.
Для крепления труб к вертикальным и горизонтальным поверхностям используются специальные фитинги — соединители. Кроме того, все соединения должны быть герметичными — современные производители предлагают для этого специальные соединители. Все соединения и ответвления должны быть загерметизированы в распределительной коробке. Коробка не должна быть утоплена непосредственно в стену — она должна оставаться доступной. Для самой проводки специалисты рекомендуют выбирать трехжильный кабель с одной фазой, одной нейтралью и одним заземлением.
Воздушные линии электропередач
PEN-проводник, идущий от трансформаторной подстанции, должен быть заземлен на опорах воздушной линии. Это необходимо сделать из соображений электробезопасности участков ВЛ и надежной работы выключателей. Количество точек повторного заземления вдоль воздушной линии определяется проектом электроснабжения.
Такое устройство обязательно на столбах в конце воздушных линий, на столбах перед входом в промышленное здание или частный дом и перед пересечением воздушных линий длиной более 200 м. Для установки используется подземная часть столба. Если этого недостаточно, используется дополнительный контур заземления, обычно состоящий из одного или двух заземляющих электродов.
Верхний конец столба опускается с помощью провода диаметром 6 или 8 мм. За исключением провода PEN, все металлические элементы конструкции мачты должны быть заземлены. Сопротивление такого типа заземления не должно превышать 30 Ом.
Для столбов уличного освещения должно быть организовано заземление корпусов светильников и всех металлических элементов столба. Для этого должны использоваться специальные заземлители и заземляющие кабели. В городских районах не всегда возможно установить стандартные вертикальные заземлители, поэтому в качестве заземлителей часто используются горизонтальные полосы, зарытые в землю.
После установки заземлителей всегда проверяется их сопротивление с помощью специального оборудования. Наличие такого заземления делает эксплуатацию столбов уличного освещения безопасной.
Совместимость с устройствами отключения
Чтобы сделать эксплуатацию максимально безопасной для людей, ПУЭ рекомендует использовать устройство остаточного тока (УЗО). Такие устройства могут использоваться в системе TN-C-S, где PEN-проводник разделен на PE- и N-проводники. Это разделение происходит в главной заземляющей пластине. А соединение главной заземляющей шины производится со вторым заземлением или с заземленным PEN-проводником на входе в здание.
УЗО или автоматический выключатель остаточного тока реагирует на токи утечки в нагрузке. Токи утечки возникают в случае токов утечки в изоляции или повышенной влажности. При превышении определенного значения тока утечки УЗО отключает защищаемую цепь. Устройство остаточного тока отключает защищаемую цепь при возникновении короткого замыкания в нагрузке.
Использование нейтрального заземлителя влияет на время срабатывания автоматического выключателя. Чем меньше значение сопротивления заземления, тем быстрее и надежнее срабатывает автоматический выключатель, что означает большую безопасность для людей в случае аварийной ситуации с электропитанием.
Нормы сопротивления заземляющих устройств
Сопротивление петли данного типа заземления характерно для токов утечки при аварийных ситуациях в электроустановках. Согласно правилам эксплуатации электроустановок, сопротивление системы заземления должно быть отрегулировано.
Для воздушных линий и столбов уличного освещения сопротивление заземления нулевого проводника не должно превышать 30 Ω.
