В свете вышесказанного расчеты почти всегда обязательны, но приблизительны и обычно основаны на принципе достижения сопротивления заземления "меньше, чем". Формулы основаны на средних значениях удельного сопротивления грунта или на самых высоких значениях. Это обеспечивает "запас прочности" и на практике приводит к сознательно более низким (ниже – значит лучше) значениям сопротивления заземления, чем те, которые прогнозируются при планировании.
Почему заземление?
До недавнего времени защитное заземление всегда ограничивалось промышленными и другими мощными электрическими сетями. Однако современный технологический прогресс привел к резкому увеличению количества всевозможных приборов и оборудования, используемых в быту. В связи с тем, что трехфазная сеть стала более распространенной в домах, а нагрузка на кабели, провода и светильники значительно возросла, многие владельцы уже не задумываются о том, почему нужно и необходимо устанавливать систему заземления.
При использовании без заземления существует высокий риск выхода из строя домашнего и компьютерного оборудования. Во многих домах до сих пор используется проводка старого образца, не имеющая защиты. Чтобы обеспечить нормальную работу домашней электроники в таких условиях, владельцы квартир и частных домов часто вынуждены самостоятельно выполнять заземление в своем частном доме или квартире.
Современные квартиры и частные дома наполнены множеством мощных электроприборов. В повседневной жизни хозяева все чаще используют водонагреватели, стиральные машины, микроволновые печи, электроплиты и т.д. Это относится и к напольному отоплению. По проводам и кабелям протекают токи большой силы и напряжения. Повреждение изоляции любого из них может легко привести к поражению электрическим током и другим серьезным негативным последствиям. Чтобы избежать подобных случаев, необходимо заземлить дом, в том числе осветительные приборы и выключатели света.
Суть этих систем заключается в намеренном соединении всех частей и конструкций электроприборов, не проводящих электричество, с землей посредством проводов. Если сеть работает нормально, напряжение на эти участки не подается. Ток может протекать по этим участкам только в том случае, если изоляция не герметична и имеется прямой контакт с токоведущими частями.
Как работает заземление
Для того чтобы бытовые и промышленные приборы работали максимально безопасно, их металлические конструкции должны быть соединены с землей. Этот метод очень эффективен для предотвращения поражения электрическим током в аварийных ситуациях. В таких случаях даже с помощью самых лучших автоматических выключателей невозможно быстро отключить электропитание. Система заземления создает контур с минимальным сопротивлением, компенсируя негативное воздействие электричества на организм человека.
Важно точно знать, на чем основано заземление. Самый очевидный пример – поражение электрическим током при прикосновении к токоведущим частям. В электроприборах изоляция провода под напряжением разрушается в результате неправильного контакта. Если этот провод соприкасается с металлической частью прибора, ток проходит в корпус прибора.
Особенность электричества в том, что оно невидимо и неслышимо, что делает невозможным вовремя распознать опасное состояние. Другими словами, человек, совершенно не осознавая опасности, прикасается к электроприбору и получает удар током.
Заземление эффективно помогает избежать негативных последствий. В аварийной ситуации ток просто течет на землю, а автоматический выключатель утечки на землю срабатывает и отключает электропитание. Если по какой-то причине защита не сработает, человек все равно будет защищен, так как его сопротивление намного выше сопротивления цепи. Как уже говорилось выше, электрический ток будет протекать по пути наименьшего сопротивления и не причинит особого вреда. Сечение заземляющего проводника можно выбрать по таблице.
Что такое "нейтральный проводник" и "заземление" согласно EARP?
То, что мы привыкли называть "нейтралью" и "заземлением", в ПУЭ обозначается как нейтральный рабочий проводник (N) и проводником защитного заземления (PE). Именно так они трактуются в правилах:
1.7.17. Проводник защитного заземления (PE) в электроустановке – это проводник, используемый для защиты людей и животных от поражения электрическим током. В установках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с заземленным нейтральным проводом генератора или трансформатора, называется защитным нейтральным проводом.
1.7.18.а Нейтральный рабочий проводник (N) в электроустановках до 1 кВ – это проводник, используемый для питания электрических нагрузок, подключенных к заземленной нейтральной точке генератора или трансформатора в трехфазных сетях, к заземленной розетке однофазного источника питания, к заземленной точке источника в трехпроводных сетях постоянного тока.
Из приведенных выше утверждений ясно, что защитный нейтральный проводник необходим для защиты от поражения электрическим током. Это означает, что электрические приборы, такие как стиральные машины, бойлеры, котлы и т.д., должны быть заземлены на него. В то же время рабочий нейтральный провод необходим для питания оборудования, т.е. по нему будет протекать ток.
В некоторых случаях допускается использование "нейтрального проводника" (PE) в качестве "земли", как определено в EAR 1.7.18.b. В этом случае проводник становится комбинированным проводником, который сочетает в себе функции защитного проводника и проводника рабочего заземления. Он будет называться PEN-проводником. Однако следует иметь в виду один момент.
Дело в том, что согласно ПУЭ 1.7.83 «В цепи заземляющего и нулевого защитного проводника не должно быть отключающих устройств или предохранителей.". Это означает, что защитный нулевой проводник ("заземление") должен идти непрерывно от распределительного щита до розетки или светильника. Если мы, например, заземляемся на ноль, то "путь" прерывается, если вынуть вилку из розетки. И если произойдет замыкание, то корпус остального оборудования, заземленного на этот провод, окажется под напряжением.
Как должно выполняться заземление в трехпроводной сети?
В большинстве новых зданий сейчас устанавливается трехпроводная система с фазой, нейтралью и заземляющим проводником (желто-зеленый провод). "Нейтральный" проводник и заземляющий проводник подключаются к одной и той же заземляющей шине в распределительном щите, но не под общей контактной клеммой (ПУЭ 7.1.36). Затем заземление подводится к каждой розетке одним непрерывным проводом. Большинство современных электроприборов уже имеют третье заземление на вилке, которое обеспечивает заземление корпуса прибора при включении розетки.
Главной отличительной чертой между "нулем" и "заземлением" является их назначение. "Ноль", наряду с фазой, используется для подачи питания на электроприборы, а заземление – для защиты людей и животных от поражения током в случае замыкания. Нулевой проводник может использоваться в качестве заземления, если не нарушаются условия, указанные в ПУЭ 1.7.83. Мы рекомендуем прокладывать кабели непосредственно с заземляющим проводом, что исключает необходимость чрезмерного использования "нуля".
Проверьте свои знания об электричестве:
- Почему между фазой и нулевым проводом 220 вольт, а между фазами 380 вольт?
- Почему напряжение в сети 110 вольт в США и 220 вольт в России?
Почему мы должны быть заземлены?
Приветствую муженек.
Для кого предназначен этот пост.
Те, кто знает и понимает, зачем нужно заземление – ничего нового для себя не откроют. Когда я сделал это открытие для себя – я был удивлен, что многие из моих друзей (связанных с IT) не понимают, зачем людям нужно заземление. Именно поэтому вы сейчас видите этот пост.
История
Я купил новые наушники с микрофоном, пришел домой и с грустью обнаружил, что микрофон издает посторонний шум. Вернулся в магазин, там на ноутбуке проверили, никаких посторонних шумов от микрофона не было. Когда я вернулся домой, я начал искать причину. Я подключил старые наушники, шума не было. Я снова подключил новые наушники – шум есть. Через некоторое время я случайно коснулся системного блока ногой, и, чудесным образом, шум значительно уменьшился.
Тогда я пришел к выводу, что на корпус системного блока попали какие-то помехи. У меня сразу же возникла идея заземления, и я пошел измерять напряжение между шасси и землей. Сначала я взял нейтральный провод в качестве заземления и с удивлением обнаружил, что разность потенциалов составляет около 100 В. Я решил измерить напряжение на радиаторе, то же самое ~100 В.
Любопытствуя, я решил погуглить и оказалось, что я не первый:
Откуда берется напряжение?
Я не буду углубляться в происхождение напряжения на корпусах холодильника/мойки. Скажу лишь, что в 99% случаев причина та же, что и на корпусе системного блока. Более подробное описание и объяснение можно найти в Google. Вкратце, причина заключается в следующем:
В блоке питания компьютера установлен фильтр, который ослабляет высокочастотные помехи и сбрасывает их на землю. А вот и сам фильтр: 
Таким образом, 110 В (если в розетке есть 220 В) уходит на землю, но ток при этом только ток помех, то есть не очень большой.
Но это устройство знакомо, наверное, каждому: 
Подводный камень этого устройства в том, что оно связывает землю всех подключенных к нему устройств. Если у вас к нему подключено N системных устройств, то ток, отфильтрованный каждым фильтром в блоке питания, будет суммироваться, и на корпусе каждого системного устройства уже будет суммарный ;). Кроме того, как показали мои "заземляющие измерения" – в мониторах стоят точно такие же фильтры (по крайней мере, в обоих моих мониторах это так).
В. Качество заземления. В. Сопротивление заземления.
Заземляющий электрод должен иметь определенные параметры/характеристики для того, чтобы правильно выполнять свою функцию. Одной из основных характеристик, определяющих качество заземляющего электрода, является проводящее сопротивление (сопротивление заземления), которое определяет способность заземляющего электрода (электродов) передавать токи от устройства к земле.
Это сопротивление имеет конечные значения и в идеале равно нулю, что означает отсутствие сопротивления при передаче "вредных" токов (обеспечивая их ПОЛНОЕ поглощение землей).
В1 Факторы, влияющие на качество заземления
Сопротивление в основном зависит от двух условий:
- поверхности ( S ) электрического контакта между заземляющим электродом и землей.
- электрического сопротивления ( R ) земли, в которой расположены электроды.
B1.1 Площадь контакта между заземляющим электродом и землей.
Чем больше площадь контакта между заземлителем и землей, тем больше площадь передачи тока от этого заземлителя к земле (тем более благоприятные условия для передачи тока к земле). Это можно сравнить с поведением автомобильного колеса на повороте. Узкая шина имеет малую площадь контакта с асфальтом и может легко начать скользить по нему, "отправляя" автомобиль в занос. Широкая шина, даже слегка спущенная, имеет гораздо большую площадь контакта с асфальтом, обеспечивая надежное сцепление и, следовательно, надежное управление.(Пример получился безграмотным. Спасибо SVlad – комментарий: habrahabr.ru/post/144464/#comment_4854521)
Увеличить площадь контакта заземляющего электрода с подложкой за счет увеличения количества электродов, соединения их между собой (суммирование площади нескольких электродов) или увеличения размеров электродов. При использовании вертикальных заземляющих электродов последний метод очень эффективен, если нижележащие слои заземления имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние слои.
Конструкция заземляющих электродов
При сооружении заземляющих электродов чаще всего используются вертикальные заземлители. По этой причине горизонтальные заземлители трудно глубоко закапывать, а если такие электроды неглубокие, то зимой их сопротивление заземления значительно увеличивается (ухудшение основной характеристики) из-за промерзания верхнего слоя грунта, что вызывает значительное увеличение его электрического сопротивления.
В качестве вертикальных электродов почти всегда выбираются стальные трубы, штыри/балки, уголки и т.д., представляющие собой стандартный прокат, имеющие большую длину (более 1 метра) и относительно небольшие размеры поперечного сечения. Такой выбор обусловлен возможностью легкого закапывания этих изделий в землю, в отличие, например, от плоского листового металла.
Подробнее о строительстве в следующих главах.
Алексей Рожанков, специалист технического центра "ZANDZ.ru"
- Публикации на сайте "Заземление на ZANDZ.ru".
- Принципы устройства электроустановок (ПУЭ), часть 1.7 седьмого издания (Google)
- ГОСТ Р 50571.21-2000 (IEC 60364-5-548-96)
Устройства заземления и системы выравнивания потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование для обработки данных (google) - Руководство по молниезащите зданий и сооружений РД 34.21.122-87 (google)
- Собственный опыт и знания
- заземление