Как устроено и для чего нужно заземление: 5 особенностей

На обустройство так называемого повторного заземления на вводе в здание всегда обращают внимание инспекторы по Технике Безопасности (ТБ).

Вопросам организации заземляющего контура на стороне потребителя всегда уделяется повышенное внимание, поскольку от правильности его обустройства, в конечном счете, зависит здоровье пользователей электросетей.

Согласно требованиям нормативных документов (ПУЭ, в частности) заземляющий контур, защищающий работающих на электрооборудовании людей, обязателен при любых обстоятельствах. Это объясняется тем, что передаваемая по отдельному защитному проводу функция заземления, устроенного на трансформаторной подстанции, очень ненадежна из-за большой вероятности обрыва нулевой жилы («отгорания» нуля).

Для чего нужно повторное заземление

С технической точки зрения повторное заземление (ПЗ) – это специально обустраиваемое на стороне потребителя защитное устройство, гарантирующее безопасность работающих на линии людей. Оно «срабатывает» в случае пропадания связи с подстанцией по нулевому или совмещенному проводу.

Для обустройства повторного заземления допускается применять так называемые «естественные» заземлители, к которым относят:

• металлические каркасы конструкций, уже проложенных в почве и имеющих непосредственный контакт с ней;
• металлические защитные кожуха и броню силовых кабелей, заглубленных в грунт;
• участки стальных труб (исключение составляют газовые магистрали и нефтепроводы);
• железнодорожные рельсы.

Обратите внимание: Использование в качестве контура повторного заземления уже уложенных в почве готовых конструкций упрощает монтаж ЗУ и позволяет минимизировать расходы на его обустройство.

Отметим, что их сопротивление никак не контролируется пользователем, поэтому его значение может в любое время непредсказуемо измениться. Чтобы исключить такое положение – в особо ответственных случаях обустраиваются искусственные заземляющие конструкции, имеющие стабильные технические характеристики.

Повторное заземление нулевого провода – один из способов организации искусственной системы, способной продублировать функцию станционного ЗК. Последним объяснением исчерпывается вопрос о том, что такое есть повторное заземление и как его можно обустроить.

Применение повторного заземления в классической системе TN

Повторное заземление является важнейшим элементом комплексной системы защиты от поражения электрическим током. Его используют для заземления нулевого защитного провода РЕ и РЕN электрических сетей до 1000 Вольт в системе ТN с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

Классические системы заземления принято различать по состоянию их нейтрали, которая может быть глухо заземленной или изолированной. В соответствие с этим признаком они делятся на две большие группы и обозначаются соответствующим сочетанием английских букв. «Т» означает земля, а «N» – нейтраль, что при их совместном написании символизирует заземленный «нуль». Помимо этого в данных системах предусмотрены проводники и шины, обозначаемые как PE (отдельный заземляемый повод) или же PEN –совмещенная рабочая и защитная шина.

В зависимости от выбранной схемы постоянно заземленный нейтральный провод N может быть как независимым от защитного PE-проводника, а может соединяться с ним, образуя шину PEN. В первом случае получаем систему TN-S («Separate» или раздельная прокладка), а во втором – TN-C.

Обратите внимание: Здесь «C» означает «Combined» или комбинированный.

Существует еще один вариант, когда два провода (защитный и нулевой) на стороне подстанции объединены, а при вводе на объект разделяются на защитный проводник PE и функциональную шину N. Подобная организация системы защиты потребителя носит название TN-C-S и также предполагает обязательность заземления нулевого провода.

Заземление опор ВЛ 0,4 кВ: устройство

В качестве опорных конструкций для воздушных линий электропередачи, применяют два вида столбов, которые обладают отличными конструктивными особенностями, и заземление которых производится согласно правилам ПУЭ.

Типы опор:

• Деревянная;
• Железобетонная.

Деревянная конструкция, собирается из двух круглых бревен (без коры). Размеры бревен варьируются в пределах: длина 5 – 13 метров, ширина 12 – 26 см. Для обеспечения продолжительности работы данной конструкции, деревянные опоры покрывают специальным антисептическим составом. Деревянные столбы подразделяют на два типа (С 1 и С 2).

Столбы из железобетона, выполнены в виде прямоугольных или трапециевидных конструкций. Данные опоры, обозначаются специальной маркировкой в виде (СВ). После буквенного обозначения, пишутся цифры указывающие на размеры столба.

Например, СВ 95, означает, что железобетонный столб имеет длину 9.5 метра. Существует несколько разновидностей опор, с маркировкой СВ.

Обратите внимание! Заземление (повторное) нулевого провода, осуществляют посредством приваривания к металлическим частям столба арматуры.

Подключение проводников производится следующим образом. Нулевые проводники (рабочий и защитный), подключаются в верхней части железобетонной конструкции. Стоит отметить, для обеспечения правильного подключения, при условии, что конструкция оснащена подкосным столбом, необходимо подключать проводники и к нему.

Подключение на столбе ЛЭП, производится согласно специальной схемы при помощи различных крепежных элементов.

Для осуществления повторного заземления на деревянном столбе, нужно установить заземлитель из металлической проволоки. Данная проволока, прикрепляется к заземлителю, который вбивается в землю. Для проволоки более 6 мм, подбирается заземлитель из оцинковки, менее 6 мм, из металла.

Применение системы TN-C

Система TN-C широко применялась в распространенных ранее двухпроводных сетях, которые нередко встречаются и сегодня (в основном – в домах старой застройки). С точки зрения рядового пользователя она характеризуется тем, что в этом случае в розетках отсутствует специальный заземляющий контакт.

В сетях, сконструированных на основе этой схемы, нулевой провод заземляется только на станционной стороне (фото выше). Поэтому при его случайном обрыве или так называемом «отгорании» все подключенные к линии электроустановки и приборы оказываются совершенно незащищенными. Это вынуждает пользователей персонально заземлять каждую единицу эксплуатируемого в доме бытового прибора или устанавливать УЗО.

Обратите внимание: Для владельцев частных и загородных домов условия в этом случае более чем выгодные, поскольку они могут организовать повторное заземление, обустроив выносной контур прямо на участке.

В современном строительстве эта системы уже много лет не используется; сегодня ей на смену пришла более эффективная TN-S.

Применение системы TN-S

Система TN-S более совершенна в смысле организации защиты, то есть имеет большую степень электрической безопасности. Это объясняется тем, что в ней имеется «самостоятельный» заземленный проводник, служащий исключительно для этих целей. Правда, за счет использования дополнительного медного материала стоимость системы существенно возросла. В случае трехфазного питания, например, от источника электроэнергии (трансформаторной подстанции) приходится прокладывать кабель, содержащий пять проводов. Это три обязательные фазы A, B и C, а также нейтраль и защитный проводник PE.

При реализации системы TN-C в электрических цепях организация повторного заземления нулевого провода также обязательна. Она производится методом соединения нейтрального проводника с земляной жилой защитного контура, обустраиваемого на стороне потребителя.

Система TN-C-S

Эта схема разработана с целью устранения недостатков системы TN-S и предусматривает использование в качестве общей шины совмещенного PEN-проводника, проложенного только до ввода на объект.

Важно! Непосредственно перед вводом в здание общая шина разделяется на две жилы (на нейтраль N и защитный провод PE).

Эта система представляет собой нечто среднее между двумя уже рассмотренными вариантами защиты. Она не лишена тех же минусов, что и TN-S, так как в случае повреждения проводника PEN на линии от подстанции до объекта, все установленные в нем электроприборы окажутся под опасным напряжением. Для этого случая ПУЭ предписывают дополнительную защиту шины PEN от деформаций и механических повреждений.

В этой системе обустраиваемый контур заземления – это повторное соединение нулевого провода PEN с ЗУ перед вводом на конкретный объект. При случайном обрыве проводника на участке линии питания «трансформатор подстанции — здание» заземление осуществляется исключительно посредством PE провода.

Для этого на вводе в электроустановку напряжением до 1 кВ или в распределительном шкафу дома провод PEN обязательно «расщепляется» на две шины. Одна из них используется как рабочий нулевой проводник, а вторая – в качестве заземляющей жилы.

Рассмотренный подход к организации ПЗ позволяет исключить занос в силовые цепи дома наведенных токов через эффект, оказываемый э/м полями внешних коммуникаций. Вдобавок к этому оно снижает потенциал на корпусах оборудования и бытовых приборов при случайном обрыве N-проводника.

Воздушные линии электропередач

На опорах линий электропередач (ВЛ) согласно действующим положениям ПУЭ повторное заземление PEN-проводника, прокладываемого от трансформаторной подстанции, делается обязательно. Объяснить это можно потребностью повышения электрической безопасности персонала, работающего на ВЛ, а также созданием условий для надежного срабатывания автоматов защиты.

Обратите внимание: Количество и частота размещения повторных заземлителей вдоль трассы прокладки линий электропередач определяется подготовленным для нее проектом электроснабжения.

ПЗ обязательно обустраивается в следующих местах:

• На опорах, расположенных в конце ВЛ.
• На столбах, непосредственно перед вводом «воздушки» на объект.
• Перед любым ответвлением от трассы, протяженность которого составляет более 200 метров.

На столбах с приборами уличного освещения обязательному заземлению подлежат не только провода СИП, но также корпуса светильников и другие детали самих опор, изготовленные на основе металла. Для этих целей в городской черте с ограниченными возможностями заглубления вместо типовых вертикальных штырей нередко используются горизонтальные полосы. После их монтажа полагается провести испытание обустроенной системы, проверив реальное сопротивление заземляющего устройства посредством специальных измерительных инструментов. Без повторного заземления самонесущих проводов и опор городского освещения, данный участок трассы приемной комиссией к эксплуатации не допускается.

Виды опор

Деревянные

Деревянные опоры применяются в настоящее время ограниченно, основном в малонаселенных пунктах. Они обладают такими преимуществами, как низкая себестоимость изготовления и простота установки, легкий вес, высокая устойчивость к нагрузкам. К тому же древесина является хорошим диэлектриком, что увеличивает безопасность эксплуатации. К недостаткам деревянных опор можно отнести необходимость подбора бревен для одной ВЛ с одинаковыми диаметрами для обеспечения одинакового распределения нагрузки, высокую подверженность механическим повреждениям и быстрому износу древесины при эксплуатации. Чтобы устранить негативное влияние окружающей среды и уменьшить процессы гниения, деревянные опоры пропитывают или покрывают специальными составами.

Изготавливают опоры из дерева хвойных пород. Диаметр бревен и длина подбирается по классу опоры. Классификация опор составлена таким образом, бревно определенного диаметра верхнего торца и определенной длины должны иметь соответствующий вес или объем. Деревянные опоры могут относиться к классу L, M или S

Опоры для ВЛ до 1 кВ должны иметь диаметр не менее 14 см. Высота опор — от 6 до 13 метров. В зависимости от класса древесины и ее кубатуры опоры могут весить от 180 до 350 кг.

Железобетонные

Железобетонные опоры более прочные и устойчивые, чем деревянные. Срок их износа существенно больше, чем у деревянных опор, поэтому они получили наибольшее распространение при строительстве ВЛ разного уровня напряжения.

Железобетонные опоры производят из армированного бетона, перед изготовлением их рассчитывают в зависимости от того, какую роль будет выполнять опора в воздушной линии. Требования по распределению нагрузки устанавливаются ГОСТ И ПУЭ.

Классифицируются железобетонные опоры в следующем порядке:

• специальные — предназначены для определенных условий: климатических, при переходах через препятствия, при пересечениях ВЛ и других;
• концевые — устанавливаются в конце ВЛ;
• угловые — используют на поворотах ВЛ;
• анкерные — осуществляют натяжение проводов на прямых участках;
• промежуточные — поддерживают, но не натягивают провода.

Применяются железобетонные опоры во всех ВЛ — как с обычными проводами, так и с СИП.

На фото ниже показан внешний вид железобетонной опоры.

Используются такие ЖБ конструкции:

• CВ 105;
• CВ 110;
• CВ 95;
• CВ 85.

Для того чтобы осуществлять вторичное заземление PEN проводника, с двух сторон опоры приваривают арматуру. Это делается для выполнения требований ПУЭ (п. 2.4.40, см. Главу 2.4): «РЕN-проводник следует присоединять к арматуре железобетонных стоек и подкосов».