Понятие рабочего заземления и его функция

Понятие рабочего заземления и его функция

Преднамеренное электрическое соединение любой точки сети, электрической установки или радиоэлектронной аппаратуры с заземляющим устройством (ЗУ) — это рабочее заземление. Относительно электроустановок существует два основных вида заземления: функциональное (рабочее) и защитное. Иногда встречаются и такие виды, как измерительное, контрольное и инструментальное.

• Рабочее или функциональное заземление
• Основные части конструкции
• Цели и принципы работы
• Системы заземления
  • Подсистема TN-C
  • Подсистема TN-C-S
  • Система TT

Системы заземления

1. Введение.

Заземление является одним из основных факторов обеспечивающих защиту от поражения электрическим током. В соответствии с главой 1.7 ПУЭ все системы заземления электроустановок можно разделить на две группы:

• системы с глухозаземленной нейтралью к ним относятся система заземления TN (которая в свою очередь делится на системы TN-C, TN-C-S, TN-S) и система заземления TT
• системы с изолированной нейтралью к ним относится система заземления IT

Первая буква аббревиатуры указывает на характер заземления источника питания, а вторая — на характер заземления открытых проводящих частей электроприемника:

• T (от франц. terre — земля) — заземлено;
• N (от франц. neutre — нейтраль) — соединение с нейтралью источника питания (зануление);
• I (от франц. isolé — изолированный) — изолировано от заземления.

Так же в статье встречаются следующие аббревиатуры:

• N — функциональный (рабочий) ноль — нулевой проводник используемый для подключения электроприемника.
• PE — защитный ноль — защитный проводник предназначенный для заземления корпусов электрооборудования.
• PEN — проводник совмещающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Теперь подробно разберем перечисленные типы систем заземления.

2. Система заземления TN

Система TN — это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания посредством нулевых защитных проводников (п.1.7.3. ПУЭ).

Как уже было написано выше система TN подразделяется на следующие системы (подсистемы): TN-C, TN-C-S, TN-S.

2.1 Система заземления TN-C

Система TN-C — это система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении. То есть при данной системе применяется общий PEN-проводник который используется как для подключения электроприемников так и для зануления их открытых проводящих частей (корпусов).

Система заземления TN-C схема:

Как видно на схеме при данной системе выполняется зануление токопроводящих корпусов электрооборудования, это необходимо для того, что бы при замыкании фазного провода на корпус электроприемника, вследствие его обрыва или повреждения изоляции, произошло короткое замыкание которое, в свою очередь, привело бы к срабатыванию защитной аппаратуры (автоматического выключателя) и отключению напряжения.

Главным недостатком системы TN-C является утеря ее защитных функций в случае отгорания (обрыва) PEN-проводника, при этом на зануленном корпусе электрооборудования может возникнуть опасный для жизни электрический потенциал.

Из-за недостаточной степени защиты в настоящее время данная система не применяется, однако она все еще встречается в зданиях старой постройки. При реконструкции старых зданий система заземления TN-C заменяется на систему TN-C-S или TN-S.

2.2 Система заземления TN-C-S

Система TN-C-S — это система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания. Другими словами при данной системе имеется PEN-проводник который, в определенной части этой системы, разделяется на нулевой рабочий (N-проводник) и нулевой защитный (PE-проводник).

Согласно пункту 1.7.135 ПУЭ В месте разделения PEN-проводника на нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) проводники необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины для проводников, соединенные между собой. PEN-проводник питающей линии должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ-проводника.

Таким образом схема системы заземления TN-C-S будет иметь следующий вид:

Примечание: перемычка между шинами должна иметь сечение не менее сечения PEN-проводника.

Данная система более надежна и обеспечивает более высоки уровень электробезопасности чем система TN-C, кроме того система TN-C-S обеспечивает защиту от обрыва нуля, а ее устройство обходится немногим дороже системы системы TN-C.

Однако эта система так же имеет существенный недостаток — при повреждении PEN проводника на участке сети между источником питания и зданием на всех корпусах электрооборудования соединенных с PE проводником появится опасный для жизни электрический потенциал.

Для предотвращения такого развития событий при системе TN-C-S выполняется повторное заземление PEN проводника, как показано на схеме.

Благодаря невысокой стоимости устройства системы TN-C-S и ее хорошими защитными характеристиками в настоящее время эта система получила наиболее широкое применение.

Подробную инструкцию по устройству заземления в частном доме по системе TN-C-S вы можете посмотреть здесь.

2.3 Система заземления TN-S

Система TN-S — это система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении.

Система заземления TN-S схема:

Данная система обеспечивает высокий уровень безопасности, т.к. при ней исключена возможность возникновения опасного электрического потенциала на корпусах электрооборудования при повреждении питающей линии.

Однако система TN-S не получила широкого распространения ввиду своего главного недостатка — высокой стоимости, которая обусловлена необходимостью выполнения подключения электроустановок потребителей к источнику питания пятью проводами при трехфазном подключении либо тремя проводами при однофазном подключении, при этом отечественная энергетика ориентирована на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения, это значит, что при решении выполнить подключение по системе TN-S присоединение к существующим сетям электроснабжения будет невозможно, для такого подключения необходимо будет вести отдельную пятипроводную линию от источника питания (трансформаторной подстанции).

3. Система заземления TT

Система ТТ — это система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Система заземления TT схема:

В соответствии с пунктом 1.7.59. ПУЭ питание электроустановок по системе ТТ, допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Кроме того в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие:

где I_а — ток срабатывания защитного устройства; R_a — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника.

4. Система заземления IT

Система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены.

Система заземления IT схема:

Система IT применяется, как правило, в электроустановках специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования безопасности, например лаборатории, угольные шахты, также может применяться в больницах для аварийного электроснабжения и освещения и т.п

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Отличие рабочего заземления от защитного

Рабочее и защитное заземление по правилам техники безопасности не должно совмещаться водной схеме. При атмосферных разрядах электрические приборы могут повредиться, при этом защитное заземление не сработает.

В схеме функционального (рабочего) заземления все токонесущие конструкции соединяются с электродами, установленными в грунте. Для корректной работы рабочего заземления используются также предохранители, которые принимают напряжение на себя и выходят из строя.

Рабочее заземление оборудуется в том случае, если к приборам прилагается указание производителя и требования, которые защищают данное устройство.

К защитному заземляющему устройству предъявляется больше требований, так как оно имеет более важные задачи: сохранение жизни людей.

Самое надежное заземление предусмотрено в схеме электросети дома. Кабели, которые подходят к каждой розетке, должны быть трехжильными. Третья жила соединяется с землей и отводит статическое электричество, а также предотвращает короткие замыкания и попадание молнии внутрь здания.

Сопротивление заземления

Одной из величин, характеризующих защитное заземление, является его электрическое сопротивление. Сопротивление заземления зависит в первую очередь от характеристик грунта, в котором находятся заземляющие электроды и, в несколько меньшей степени, от удельного сопротивления заземлителей.

В качестве заземлителей применяются обычно стальные стержни или угольники, несколько реже используется медь, что связано с ее высокой стоимостью. Измеряется сопротивление заземления при помощи специальных приборов, которые в обязательном порядке имеются в любой энергетической организации или лаборатории. Там же можно узнать, какая должна быть норма сопротивления в каждом конкретном случае. Схема измерения на рис. ниже.

Схема измерения сопротивления заземления

На рисунке цифрой (1) обозначен контур заземления, сопротивление которого надо измерить. Цифрой (4) обозначен измерительный прибор (ИС-20/1, М416, Ф4103-М1 или аналогичный). Цифрами (2) и (3) обозначены вспомогательные электроды: (2) – потенциальный электрод, (3) – токовый электрод.

Сопротивление изоляции измеряется только при наихудших условиях. Летом – во время продолжительной сухой погоды. Зимой – во время максимального промерзания грунта. Само собой разумеется, что во время сырой погоды сопротивление будет идеальным, поэтому не имеет смысла производить измерения.

Естественное и искусственное заземление

Рассматривая виды заземления, упомянем естественные и искусственные конструкции, а также разновидности систем заземления (TT, IT, TN S, TN C S, TN C). Итак, естественное заземление — это конструкции, находящиеся в земле постоянно, такие как железобетонный фундамент. Сопротивление таких предметов нигде не регламентировано, поэтому как заземление электроустановок подобные естественные конструкции использовать нельзя.

Однако среди видов заземления нас больше интересуют искусственные конструкции. Это когда точку электросети, оборудования или установки специально объединяют с заземляющим устройством. Состоит заземляющее устройство из заземлителя и заземляющего проводника (шина, он же проводник с низким сопротивлением). Простейший заземлитель являет собой стержень из стали или меди, но может быть и более сложным сочетанием деталей различной формы.

Что нужно знать о качественном заземлении? Нужно добиться низкого соотношения сопротивления заземления к сопротивлению растеканию тока. Как это сделать? Для улучшения качества заземления подходит расширение площади заземляющих электродов, снижение удельного электрического сопротивления грунта, увеличение концентрации солей в грунте или его нагрев, а также большее заглубление электродов заземления или увеличение их количества.

Ознакомьтесь с требованиями ПУЭ и другими стандартами, по которым нормируется электросопротивление заземляющего устройства. Сопротивление будет отличаться в зависимости от условий грунта.

Что называется защитным заземлением

Название говорит само за себя – устройство, которое защищает человека посредством земли. То есть электрическое оборудование соединяется с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство складывается из двух элементов:

• заземлителя – часть или группа связанных между собой частей, через которые проходит ток и находящихся в контакте с землей самостоятельно или через промежуточную среду (металлический предмет, электрод, уголок, труба);
• заземляющего проводника – он соединяет заземляемый фрагмент и заземлитель.

Защитное заземление бывает двух видов: искусственное и естественное.

К искусственным относят стержни, трубы, уголки, сделанные из стали, длинна их должна достигать 2,5 метров. Эти устройства необходимо соединить между собой приваренной проволокой или металлическими полосами и заколотить в грунт. Этот вид заземления делается целенаправленно.

Естественное заземление – конструкция, всегда находящаяся в земле. Регулирование таких заземлений не происходит и не предъявляется никаких предписаний, поэтому они не подойдут для мощных электроустановок.

Эффективность заземления зависит от его сопротивления. Низкое напряжение на электрооборудовании является показателем качества, то есть чем меньше, тем лучше. Есть несколько способов снижения напряжения:

• путем расширения площади заземлителя;
• прогревание почвы;
• углубление заземляющего устройства;
• увеличение количества конструкций;
• поднятие концентрации солей в почве.

Комплектация и маркировка

В зависимости от конструктивного исполнения изделия, в комплект входят:

• переносное заземление в собранном или разобранном виде;
• изолирующие штанги;
• чехлы;
• технический паспорт.

Все переносные заземления должны быть оснащены маркировкой. В которой отражается нижеследующая информация:

• товарный знак или название предприятия, которое изготовило ПЗ;
• дата выпуска и тип изделия;
• сечение жил;
• уровень рабочего напряжения.