Заземление электроустановок по требованиям ПУЭ

При эксплуатации жилых и административных зданий устройство заземления имеет большое значение. В совокупности с защитными автоматическими системами отключения, они предотвращают пожары в случаях короткого замыкания в сетях. Молниезащита зданий заводится на общий контур заземления. Исключаются поражения электрическим током обслуживающего персонала, обеспечивается стабильная, безаварийная работа электроустановок. Требования по их монтажу и используемым материалам регулируют Правила устройства электроустановок (ПУЭ).

Правила устройства электроустановок (ПУЭ)

Понятие заземления

Это система из металлоконструкций, обеспечивающая электрический контакт корпуса электроустановок с землей. Основным элементом является заземлитель, который может быть цельный или из соединяющихся между собой отдельных токопроводящих частей, на конечном этапе уходящих в грунт. Правила требуют, чтобы монтаж металлоконструкций выполнялся из стали или меди. На каждый вариант существует свой ГОСТ и требования ПУЭ.

На эффективность работы заземляющего устройства существенно влияет электрическое сопротивление.

Чтобы выполнить эти правила, величину сопротивления системы заземления можно регулировать. Для повышения проводимости заземляющего устройства  используют несколько способов:

• увеличивают площадь соприкосновения металлоконструкций с грунтом, вбивая дополнительные колья;
• повышают проводимость самого грунта на участке, где размещен контур заземления, поливая его соляными растворами;
• меняют провод от щита к контуру на медный, который имеет более высокую проводимость.

Проводимость системы заземления зависит от многих факторов:

• состава грунта;
• влажности грунта;
• количества и глубины залегания электродов;
• материала металлоконструкций.

Практика показывает, что идеальные условия для эффективной работы защитного заземления создают следующие грунты:

• глина;
• суглинок;
• торф.

Особенно если этот грунт имеет высокую влажность.

Правила определяют, что провода и шины защитного заземления для электроустановок до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью обозначают маркировкой (РЕ), добавляя штрихованный знак с чередованием желтых и зеленых полос на концах проводов. Проводники рабочего нуля имеют голубой цвет изоляции и маркируются буквой (N). В схемах электроустановок, где рабочие нулевые провода используются как элемент защитного заземления, подключены на заземляющий контур, они имеют голубую окраску, маркировку (РЕN) с желтыми и зелеными штрихами на концах. Этот порядок цветов и маркировки определяет ГОСТ Р 50462. При монтаже конструкций используют правила для разных видов подключения защитного заземления электроустановок.

Виды и правила заземления электроустановок

ТN—C – такая конструкция заземления электроустановок была принята в Германии с 1913 года, эти правила остаются действующими на многих старых сооружениях. В этой схеме рабочий нулевой провод сети одновременно используется как РЕ-проводник. Недостатком этой системы оказалось высокое напряжение на корпусах электроустановок в случае обрыва РЕ-провода. Оно в 1,7 раза превышало фазное, что увеличивало угрозу поражения электрическим током обслуживающего персонала. Подобные схемы защитного заземления электроустановок часто встречаются в старых зданиях Европы и государств постсоветского пространства.

TN—S – новое устройство защиты электроустановок. Эти правила монтажа электропроводки были приняты в 1930 году. Они учитывали недостатки старой системы ТN-C. TN-S отличается тем, что от подстанции до корпуса электрооборудования прокладывался отдельный защитный нулевой провод. Здания оборудовались отдельным контуром заземления, к которому подключались все металлические корпуса бытовых электроприборов.

Схемы подключения TN-S и TN-С

Защитное заземление этого вида способствовало созданию автоматов отключения цепи. В основу работы дифференциальных автоматических устройств заложены законы Киргофа. Его правила определяют: «ток, протекающий по фазному проводу, имеет равную величину току, который протекает по нулевому проводу». При обрыве нуля, даже незначительная разница токов управляет отключением автоматических устройств, исключая возникновения линейного напряжения на корпусах электроустановок.

Комбинированная система ТN — C – S разделяет рабочий нулевой провод и заземляющий не на подстанции, а на участке цепи в зданиях, где эксплуатируются электроустановки. Правила этой системы имеют существенный недостаток. При коротком замыкании или обрыве нуля на корпусе электроустановок возникает линейное напряжение.

В большинстве случаев в жилых, производственных и офисных зданиях, сооружениях используется защитное заземление с глухозаземленной нейтралью. Это означает, что рабочий нулевой провод подключается к заземлению. В пункте 1.7.4 ПУЭ определено: «Нейтральные (нулевые) провода трансформаторов или генераторов подключаются к заземляющему контуру».

Защитное заземление в групповых сетях

В частных, многоквартирных и многоэтажных офисных зданиях потребители имеют дело с электроснабжением от распределительных устройств, с которых электроэнергия поступает на розетки, осветительные приборы и другие приемники тока. В подъездах на каждой лестничной площадке установлено ВРУ (вводное распределительное устройство), от которого сеть разделяется на группы по квартирам и функциональному назначению:

• группа освещения;
• розеточная группа;
• группа для питания нагревательных приборов (бойлера, сплит системы или кухонной плиты).

Пример монтажа в шкафу ВРУ

Распределительное устройство разделяет группы по функциональному назначению или для электроснабжения отдельных помещений. Все они подключаются через защитные автоматические выключатели.

Распределительное устройство – разделение сети на группы

На основании требования ПУЭ (пункт 1.7.36) групповые линии выполняются трехпроводным кабелем с медными проводами:

• фазный провод с обозначением – L;
• провод рабочего ноля обозначается буквой – N, при монтаже используется проводник с синей или голубой изоляцией в кабеле;
• нулевой провод, защитное заземление обозначается – РЕ желто-зеленой окраски.

Для монтажа используются трехпроводные кабели, соответствующие требованиям, определяющим состав полихлорвинилового пластика изоляции на проводах:

• ГОСТ – 6323-79;
• ГОСТ – 53768 -2010.

Насыщенность цвета определяют ГОСТ – 20.57.406 и ГОСТ – 25018, но эти параметры не являются критичными, так как не влияют на качество изоляции.

В старых зданиях советской постройки проводка выполнена двухпроводным проводом с алюминиевой проволокой. Для надежной и безопасной эксплуатации современной бытовой техники от корпуса ВРУ до розеток, через распределительные коробки, прокладывается третий заземляющий провод. Рекомендуется при капитальном ремонте заменить всю старую проводку и установить новые розетки с контактом на защитный провод.

В щитке все провода, согласно своему назначению, крепятся на отдельные контактно-зажимные планки. Запрещается подключение проводов N на контактные шины РЕ другой группы и наоборот. Также не допускается подключение РЕ и N отдельных групп на общие контакты линий РЕ или N. В сущности, при контактах нулевого провода и провода защитного заземления работа цепи электроснабжения не нарушится. В конечном итоге через подстанцию и заземляющий контур они замыкаются, но может нарушиться расчетный баланс токовых нагрузок на защитные автоматы. Несоблюдение этого баланса приведет к незапланированному отключению на отдельных группах.

Монтаж рабочего нулевого и заземляющего проводов в ВРУ

Пример крепления нулевых и заземляющих проводов в ВРУ

Практически, исходя из пункта 7.1.68 ПУЭ, все корпуса электроприборов в здании подлежат заземлению:

• токопроводящие металлические элементы светильников;
• корпуса кондиционеров, стиральных машин;
• утюги, электрические плиты и многие другие бытовые приборы.

Все современные производители электрооборудования учитывают эти требования. Любое современное устройство, потребляющее электроэнергию от стандартных промышленных сетей, производится со схемой подключения к трехпроводным розеткам. Одним проводом является защитное заземление (провод, который присоединяет корпус электроустановок к контуру заземления).

Контур для частного дома

Устройство металлоконструкций заземляющего контура собирается из различных элементов, это могут быть:

• стальной уголок;
• стальные полосы;
• металлические трубы.
• медные стержни и провод.

Наиболее подходящим материалом для монтажа считаются стальные оцинкованные полосы, трубы и уголки, соответствующие ГОСТ – 103-76. Производители изготавливают их разных размеров.

Размеры стальных оцинкованных шин

Стальные трубы и полосы для устройства контура заземления

Такие полосы удобно прокладывать по стенам здания, соединяя контур и корпус распределительного щита. Полоса гибкая, устойчивая к коррозии и имеет хорошую проводимость. Это гарантирует, что устройство защиты будет работать эффективно.

Наиболее распространенная конструкция, когда контур на защитное устройство заземления имеет по периметру форму равнобедренного треугольника, стороны которого 1.2 м. В качестве вертикальных заземлителей применяют стальной уголок 40х40 или 45Х45 мм, толщиной не менее 4-5 мм, металлические трубы диаметром не менее 45 мм с толщиной стенок 4 мм и более. Можно использовать элементы трубопроводов, бывшие в употреблении, если металл еще не проржавел.  Для того чтобы было удобно забивать уголок в грунт, нижний край обрезается болгаркой под конус. Длина вертикального заземлителя составляет от 2 до 3м. Допустимые размеры в зависимости от материала и формы элементов указаны в таблице 1.7.4 ПУЭ.

Схема расположения контура заземления

Забиваются уголки так, чтобы над поверхностью грунта осталось 15-20 см. На глубине 0.5 метра вертикальные заземлители по периметру соединяются стальной полосой 30-40 мм шириной и 5мм толщиной.

Контур размещается не далее чем на 10 метров от здания. Защитное устройство заземления соединяется с корпусом распределительного щита стальной пластиной 30 мм в ширину и не менее 2 мм толщиной, стальной круглой катанкой 5-8 мм в диаметре или медным проводом, сечение которого не мене 16 мм². Такой провод крепится клеммой на заранее приваренный к контуру болт, и затягивается гайкой.

Крепление заземляющего провода на контур

Требования ПУЭ (пункт 1.7.111) – защитное заземление может быть выполнено из медных элементов, это надежно. Продаются специальные наборы, «устройство медных заземляющих конструкций», но это дорогое удовольствие. Для большинства потребителей дешевле и проще выполнить требования, используя стальные детали.

Это могут быть:

• элементы металлических трубопроводов, проложенных под землей;
• экраны бронированных кабелей, кроме алюминиевых оболочек;
• рельсы железнодорожных неэлектрифицированных путей;
• железные конструкции арматуры фундаментов высотных железобетонных зданий и многие другие подземные металлические сооружения.

Неудобство этого варианта состоит в том, что для использования этих объектов (рельсов или трубопроводов) как защитное заземление, необходимо согласовать возможность подключения с владельцем конструкции. Иногда проще бывает установить собственный контур заземления, соблюдая все требования.

Молниезащита частного дома

ПУЭ и другие руководящие документы не обязывают владельца частного дома, чтобы у него стояла молниезащита. Мудрые владельцы в целях безопасности устанавливают эту конструкцию самостоятельно, руководствуясь требованиями ГОСТ — Р МЭК 62561.2-2014. Молниезащита включает в себя три основных элемента:

1. Мониеприемник устанавливается на верхней точке крыши здания, принимает на себя электрический разряд молнии. Выполняется из стальной трубы Ø 30-50 мм, высотой до 2м. На верхнюю часть приваривается стальной наконечник круглого проката Ø 8мм.
2. Заземляющее устройство обеспечивает растекание токов в грунте;
3. Токопровод выполняется из того же материала, что и наконечник, он направляет ток электрического разряда от молниеприемника к контуру заземления.

Видео. Проверка заземления.

Исходя из перечисленной информации видно, что грамотно организовать процесс монтажа проводки, подключить защитное устройство заземления, учитывая требования ПУЭ, в частном доме можно самостоятельно. Для измерения сопротивления контура можно использовать мультиметр, предварительно установив его в режим измерения на Омы. Потом это делают специалисты энергоснабжающей организации или контрольно-измерительной лаборатории, они знают все требования и имеют нужное оборудование. При необходимости в предписании специалисты укажут недостатки и меры по их устранению. Порядок сдачи объекта в эксплуатацию однозначно определяет наличие протоколов измерений сопротивления на устройство заземления.