ЧТО ТАКОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Знакомство с вопросом начнем с классического определения:

Под частью сети будем подразумевать точку или конструктивный элемент оборудования, например, корпус на которых в рабочем "штатном" режиме напряжение отсутствует, но может появиться в результате неисправности, например, пробоя или уменьшения сопротивления изоляции.

Но, даже появившись в силу названных причин, это напряжение не представляет опасности до тех пор, пока не будет прикосновения к аварийной части системы человека или животного.

В данной статье рассматривается принцип работы заземления в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью, к которым относятся системы электроснабжения квартир в многоквартирных и частных домах.

Поскольку я перед собой поставил задачу рассказать о том что такое заземление простыми словами и максимально доходчиво, то объяснять устройство и принцип работы заземления буду поэтапно и, по возможности, подробно.

Смотрим на рис. 1. Здесь указана трехфазная цепь, но для упрощения в дальнейшем будем брать одну фазу, поскольку в большинстве случаев в быту мы пользуемся именно однофазной системой.

Видим трансформаторную подстанцию ТП от которой по воздушной или подземной кабельной линии электроэнергия поступает в вводно распределительно устройство (ВРУ), далее идет к потребителям:

• светильники;
• бытовая электрическая техника – стиральные машины, пылесосы, фены и пр.,

расположенные, например, в квартире.

Электрический ток, поступающий по фазному проводу L проходит через электроприбор, совершает требуемую работу и по нулевому проводнику N возвращается на подстанцию, где ноль имеет электрический контакт с заземляющим устройством.

Поскольку электрический ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления, то даже при "пробое" на корпус он будет течь по нулю и далее на землю. При прикосновении к аварийному участку появляется новая цепь: человек – пол – земля, которая часть тока возьмет на себя.

Величина этой части зависит от сопротивления возникшей цепи. При достаточно больших значениях опасность не велика, но при снижении его до 2.2 кОм (для однофазных сетей 220 вольт и с учетом сопротивления тела человека) и менее ток, протекающий через тело станет смертельным.

Соединив корпус с заземлением (штрих пунктирная линия) мы создадим новую цепь с малым сопротивлением, которая просто "шунтирует" человека (рис.2). Что произойдет дальше мы еще рассмотрим, но то что опасность поражения сведется к минимуму – очевидно.

КАК РАБОТАЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Существует несколько видов систем заземления, которые рассмотрены здесь. При применении любой из них возможны различные варианты развития событий.

1. Напряжение на заземленный участок цепи поступает через некоторое сопротивление, определяющее ток утечки на корпус.

При этом, если сопротивление достаточно велико, величина этого тока будет небольшой. В этом случае потенциал на корпусе прибора через заземляющий проводник просто сравняется с нулем. Но ток по проводу заземления будет протекать постоянно.

2. При "чистом" коротком замыкании (КЗ) возникают сверхтоки, величина которых ограничивается только сопротивлением заземления, а величина его мала.

Это значение определяется:

• сопротивлением заземляющего устройства (ЗУ) – про это ниже;
• сопротивлением проводов и контактов на участке от защищаемого оборудования до ЗУ.

Как правило, если все сделано правильно, вторым моментом можно пренебречь. Но если соединения выполнены некачественно или проводник имеет недостаточное сечение, то могут возникнуть серьезные проблемы.

Итак, что мы имеем при КЗ.

Ток утечки резко возрастает и происходит срабатывание автоматического выключателя. Если он есть, а он должен быть всегда.

В противном случае провода перегреются и:

• или перегорят (это еще половина беды);
• или возникнет пожар (про причины его возникновения за счет неисправностей электропроводки см. здесь).

В первом случае автомат может не сработать, через провод заземления будет постоянно протекать ток, что ни есть хорошо:

• минимум – счетчик накрутит лишние киловатт часы;
• максимум – проводка перегреется и произойдет то, что было описано несколько выше.

Выходом будет установка устройства защитного отключения (УЗО) или дифавтомата. По указанным ссылкам просто и доходчиво описано как все это подключается и работает.

ЧТО ТАКОЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Работает оно следующим образом (рис.3).

Земля (то по чем мы ходим) способна поглотить практически любой заряд, но не сразу. При появлении на заземляющем устройстве потенциала отличного от нуля, возникает так называемый ток растекания.

То есть до нуля этот потенциал уменьшается на некотором расстоянии от заземлителя (10-20 метров). Таким образом на этом участке протекает ток (во все стороны от устройства заземления), величина которого определяется сопротивлением грунта.

Процесс этот достаточно сложный и простыми словами его описать тяжело. Но тем не менее для уяснения принципа работы заземления этого достаточно.

Сопротивление, оказываемое току растекания и является сопротивлением заземляющего устройства. Его величина нормируется ПУЭ и, в зависимости от требований к условиям эксплуатации и типу электроустановки лежит в пределах 4-60 Ом.

Кстати, лучше ориентироваться на минимальное значение.

Сопротивление току растекания помимо характеристик грунта, которые, кстати меняются в зависимости от погодных условий и времени года, зависит еще и от площади контакта заземлителя с грунтом и его материала.

Таким образом, в одном случае достаточно будет одного штыря, в другом – потребуется создание контура заземления из нескольких заземлителей. Кстати, такие заземлителя называют искусственными.

При определенных условиях можно использовать готовые строительные конструкции (естественные заземляющие устройства):

• арматуру фундаментов;
• трубы водопроводов и пр.

Только не надо путать магистральный водопровод и водопроводные трубы или трубы отопления в квартире.

В завершение – данный материал следует рассматривать как ознакомительный, преследующий цель дать понимание назначения, устройства и принципа работы системы заземления, но никак как пособие по его самостоятельному изготовлению.