Мережа з глухозаземленою нейтраллю. Кабель заземлення. Заземлення електроустановок

Сучасне життя людини, її комфорт і забезпечення всім необхідним, нерозривно пов`язані з електрикою. Завдяки йому людина має засоби до існування і можливість впливати на сили природи з метою добування максимальної користі для свого життя. Але до безлічі плюсів, якими електрику володіє, існує і один величезний мінус - прилади та обладнання, які споживають і виробляють електроенергію, являють собою загрозу для життя людини, якщо не дотримуватися правил їх використання.

Електроустановки та їх класифікація за вимогами безпеки

Основними факторами, що впливають на ступінь небезпеки для життя людини в електроустановках будь-якого типу є:

• напруга;
• тип заземлення нейтралі;
• величина замикається на землю струму;
• ізоляція частин, по яких рухається ток;
• опір людського тіла;
• опір землі (грунту) в зоні дії електричного струму.

Виходячи з цих основних джерел, у діючих «Правилах улаштування електроустановок» (ПУЕ) всі установки розділені на чотири категорії.

Першу складають установки з глухозаземленою нейтраллю трансформаторів, що працюють від 220 кВ і вище, і з ефективно-заземленою нейтраллю - установки від 110 до 220 кВ. Ефективно-заземлена нейтраль являє собою схему, завдяки якій відбувається обмеження струму замикання на землю, вона може містити різні види опорів (активні, нелінійні і реактивні), а також не заземлену нейтраль.

У другу входять установки, де використовується ізольована нейтраль або резонансне її заземлення за допомогою дугогасящих резисторів і реакторів, що працюють в мережах, напруга яких становить від 3 до 35 кВ.

Третю представляють електроустановки, що використовують мережу з глухозаземленою нейтраллю і працюють під напругою від 110 до 600 В. У цих установках струми замикання на землю володіють великими величинами.

Четверта категорія складається з установок з ізольованою нейтраллю, що працюють в мережах до 1 кВ. Такі установки мають невеликим струмом замикання на землю.

Безпечна робота електроустановок

Повністю виключити фактори, що загрожують здоров`ю і життю людей, що працюють на електроустановках, неможливо, тому що вони мають природну підоснову. Але звести їх до мінімуму і зробити роботу в установках максимально безпечною не тільки можна, а й необхідно. Для цього всі роботи з обслуговування та експлуатації електроустановок регламентовані в єдиному збірнику правил і норм: «Правила улаштування електроустановок» (ПУЕ). Одним з найважливіших вимог ПУЕ є захисне заземлення електроустановок. Саме ця вимога і буде розглянуто в цій статті більш докладно.

Захисне заземлення покликане убезпечити персонал, що працює і обслуговує ці установки та мережі, а також споживачів електроенергії, що використовують її в побутових приладах і пристроях. Що забезпечує захисне заземлення? Безпека людини при випадковому зіткненні з металевими частинами електроустановок, які не є токоведущими, але виявилися під напругою внаслідок пробою ізоляції провідників, що знаходяться під струмом.

Що заземлюється в електроустановках?

Вимоги та правила при використанні захисного заземлення зведені в єдиний документ, що регламентує і визначає стандартизацію всього процесу - ГОСТ. Заземлення, що забезпечує захист персоналу і споживачів від ураження електричним струмом, виконується строго відповідно до вимог ПУЕ та відповідним стандартом. Захисне заземлення електроустановок передбачає електричне з`єднання металевих частин електроустановок із землею, а у відсутності її - з провідником, який заміняє землю. Також слід зазначити, що заземлюються ті частини установок, які не мають більше ніякої іншої захисту.

Таким чином, заземляются металеві корпуси електричних агрегатів, апаратів, машин, кабельних муфт, світильників, розеток і вимикачів, а також броня кабелю і проводів.

Існуючі системи заземлення електроустановок

Системи захисного заземлення електроустановок визначаються на підставі таких характеристик джерела живлення як глухозаземленою нейтраллю, ізольована нейтраль. Існує три основних системи, розроблені Міжнародною електротехнічною комісією (МЕК): TN, IT і TT. Розглянемо їх детальніше.

Система TN і її підсистеми

Системи з глухозаземленою нейтраллю, в яких металеві частини електроустановки підключені до нейтрали за допомогою нульових заземлюючих провідників, відносяться до групи TN. У свою чергу, ця група має підгрупи, що формуються способом використання нульового робочого та захисного провідників. Так, якщо ці провідники поєднані в одному проводі по всій довжині мережі, підсистема позначається TN-C. Це стара радянська система. Якщо ж захисний і робочий нульовий провід суміщені тільки на ділянці кола, що починається від джерела живлення (трансформаторної підстанції), то це вже підсистема TN-CS. Ну а у випадку, коли нульовий робочий і захисний провід рознесені по окремих дротах на всьому протязі мережі, ця підсистема позначається TN-S. Вона вважається більш кращою для повної безпеки електроустановки.

Системи IT і ТТ

Система, в якій заземлення нейтрали відсутній або воно виконано через резонансне заземлення, позначається як IT. У такій системі металеві частини електрообладнання заземляются окремими провідниками, приєднаними до заземлюючих пристроїв.

Система з глухозаземленою нейтраллю, в якій металеві частини електрообладнання заземлені з використанням пристроїв, ніяким чином несоедіненнимі з нейтраллю джерела живлення, позначається TT і застосовується виключно для мобільних приміщень. В інших випадках така система вимагає використання пристроїв захисного відключення.

Заземлювальні пристрої

Згідно ПУЕ, для захисту людини від небезпечних напруг використовується схема заземлення, змонтована шляхом електричного з`єднання частин установки, виконаних з струмопровідних матеріалів та ізольованих від струмоведучих частин, з заземлювачем. У свою чергу, заземлитель являє собою виготовлений з металу провідник, який має хорошу електропровідність і велику площу зіткнення з грунтом. Всі разом - заземлювач та проводи, електрично зв`язують його з частинами електроустановок і є заземлюючих пристроїв.

Залежно від виду струму, що використовується в електроустановках до 1000 В, застосовуються схеми заземлення з глухозаземленою нейтраллю або ізольованою (змінний струм), глухозаземленою або ізольованою середньою точкою (постійний струм). Нейтраль джерела живлення (генератора або трансформатора) називається глухозаземленою, якщо вона з`єднана безпосередньо з заземлювальним пристроєм, а ізольованою вважається та нейтраль, яка не має з ним з`єднання або з`єднана через пристрої з великим опором.

Види заземлюючих пристроїв

Заземлители поділяються на два види: штучні і природні. Перший вид заземлюючих конструкцій передбачає використання різних металевих предметів. Ними можуть бути куточки, стрижні та труби, що мають у довжину не менше двох з половиною метрів і зариті (укопані) в землю. Між собою вони з`єднуються смугами сталі або відрізками металевого дроту - катанки - великого діаметру (не менше 8-10 мм) методом зварювання. Заземлювальними провідниками можуть бути як металеві та мідні шини, так і мідні дротяні джгути, що з`єднуються з частинами електрообладнання або зварюванням, або болтовим з`єднанням.

Другий вид заземлюючих конструкцій передбачає використання в якості заземлювача конструкцій будівель, виконаних з металу і надійно з`єднаних з землею. Всі залізобетонні конструкції повинні мати металеві закладні для приєднання заземлюючих провідників. У цьому випадку заземляющие провідники нічим не відрізняються від провідників, що застосовуються і в штучних заземлителях.

Ще одним видом заземлюючого пристрою є занулення. Такий вид захисного заземлення полягає в з`єднанні ізольованих від струму частин електроустановок з глухозаземленою нейтраллю через нульовий провід. Занулення забезпечує виникнення КЗ при будь-якому замиканні фази на корпус пристрою і дозволяє більш ефективно спрацювати захисної відключає апаратурі.

Вимоги до заземлюючих пристроїв

Всі пристрої, що використовуються для заземлення, повинні відповідати стандартам, затвердженим державою, будівельним нормам і ПУЕ. Їх завдання - забезпечити безпеку людей, захист електроустановок та режими їх експлуатації.

Ні в якому разі не допускається послідовне з`єднання декількох частин електроустановки заземляющими провідниками - кожної частини повинен відповідати тільки один кабель заземлення, що має діаметр перетину не менший, ніж зазначений в ПУЕ. Заземляющие провідники, розміщені відкрито, захищаються від впливу агресивного середовища шляхом забарвлення їх в чорний колір.

Технічний стан пристроїв заземлення та перевірка заземлення здійснюється методом огляду неозброєним оком видимої частини пристрою, огляду з частковим розкриттям грунту і вимірюванням параметрів заземлювального пристрою. Видима частина пристрою оглядається один раз кожні шість місяців.

Вимоги до з`єднань захисних та заземлюючих провідників

Всі з`єднання заземлювача і заземлюючих провідників виконуються методом зварювання. Корпуси електроустановок, машин і апаратів, головний заземлюючий контакт на контурі заземлення та опорах високовольтних ліній з`єднуються за допомогою заземлювального провідника болтовим кріпленням. Заземляющие провідники виконуються із сталевих або мідних шин, а також мідних джгутів. Також в якості заземлюючих провідників може використовуватися кабель заземлення. Для цих цілей застосовується як багатожильні, так і одножильні мідні кабелі, перетин яких дозволяє здійснювати низькоомні з`єднання.

Вимірювання опору заземлюючих пристроїв

Щоб переконатися у відповідності опору чинного заземлювального пристрою вимогам правил та інструкцій, проводяться вимірювання існуючого опору. Завдання такого виміру полягає у визначенні величини опору заземлюючої системи проходить через неї на землю току - так званому току розтікання.

Вимірювання проводяться відповідно до необхідних норм безпеки: недопущення однофазного замикання і використання засобів особистого захисту, що включають діелектричні рукавички і боти, а також ізолюючий інструмент.

Обладнання й засоби для вимірювання опору заземлення

Основним приладом, яким проводяться вимірювання опору розтікається струмів, є вимірювач заземлення ИС-10. Даний прилад працює в п`яти діапазонах вимірювання, що пояснює його широке застосування. Мінімальним діапазоном є опір від 0,01 до 9,99 Ом, потім слідують діапазони 0,1-99,9 Ома, 1-999 Ом, 0,01-9,99 кома. Максимальний опір, обумовлений цим приладом, становить діапазон від 1 до 999 мОм. У поєднанні з приладом для вимірювань використовуються виносні струмові і потенційні електроди.

Слід зазначити, що вимірювальна схема заземлення збирається за суворими правилами - з`єднувальні провідники приладу, в першу чергу, до струмовим і потенційним електродів, потім до приладу і в останню - до заземлювача.

Методи перевірки заземлення

Величина опору розтікається току для різних заземлюючих пристроїв неоднакова і залежить від безлічі факторів, таких як вид електроустановки, стан ґрунту в місці монтажу цієї установки, а також використаного типу такого пристрою.

Методика вимірювань містить два способи, які відображені в правилі, чинному для приладів ІС-10 при вимірюванні ними опору заземлення. Якщо опір пристрою, вказане в його паспорті, вище 5 Ом, використовується трехпроводная схема. Якщо ж значення менше цієї величини - використовується чотирипровідна схема.