Контур защитного заземления: устройство, расчет, испытания, нормы

Сопротивление повторного заземления на вводе к электроустановке загородного дома

Какое должно быть сопротивление заземляющего устройства при повторном заземлении? Электросеть загородного дома относится к электроустановкам напряжением до 1кВ(1000 Вольт) с глухозаземленной нейтралью (система TN). Максимально допустимое сопротивление растеканию тока НЕ ЗАВИСИТ от количества фаз, от выделенной мощности. Сопротивление заземления зависит от ЛИНЕЙНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ ЛИНИИ. Стандартное линейное напряжение питающих линий жилого сектора — 380 вольт. Линейное напряжение — это напряжение между фазными проводами — его значение 380В. Фазное напряжение — это напряжение между фазным и нулевым проводами — его значение 220В.

Сопротивление заземляющего устройства, неприсоединённого к нулевому проводу электросети, при однофазном или трёхфазном вводе не должно превышать 30 Ом.

Нормы приёмо-сдаточных испытаний. Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств ПУЭ.

Как правильно соединить ноль с землей

Неправильное соединение нуля с землей может явиться причиной трагедии, вместо защиты. В общедомовом вводном устройстве (ВРУ) должно быть произведено разделение совмещенного нуля на рабочий и защитный проводники. Потом защитный ноль должен быть разведен к щитам на этажах, а затем в квартиры.

Получается пятипроводная сеть:

3 фазы;
N;
PE.

К третьему контакту розеток надо подключать PE. В старых домах встречается четырехпроводная сеть:

3 фазы;
совмещенный ноль

Если проводник РЕ изготовлен в виде алюминиевой шины, то сечение ее должно быть не менее 16 мм², если медная шина (латунная) – не менее 10 мм2. Это правило справедливо для ВРУ, в остальном следует руководствоваться нижеприведенной таблицей.

Сечение фазных проводников, мм2	Наименьшее сечение защитных проводников, мм2
S≤ 16	S
16<S≤35	16
S>35	S/2

На защитный проводник РЕ нельзя устанавливать автоматы, другие устройства разъединения, он должен быть неотключаемым. Разделять совмещенный ноль PEN необходимо до автоматов и УЗО, после них нигде соединяться они не должны!

Запрещено:

защитный и нулевой контакты соединять в розетке перемычкой, т.к. при обрыве нуля на корпусах бытовых приборов появится опасное фазное напряжение;
нулевой и защитный проводники соединять одним винтом (болтом) на шине в щитке;
PE и N необходимо подключать к разным шинам, при этом, каждый провод из каждой квартиры должен быть прикручен своим винтом (болтом). Необходимо предусмотреть меры против ослабления крепления болтов и защиту их от коррозии и механических повреждений (пункт 1.7.139 ПУЭ 7).

Такое соединение применяют при современном электроснабжении жилых помещений или частных домов. Что соответствует требованиям ПЭУ- 7 (пункт 7.1.13) для сетей постоянного и переменного тока напряжением 220/380 вольт. После разделения объединять их категорически запрещается.

В частном доме зачастую мы получаем два или четыре провода от ВЛЭП. Чаще всего встречается 2 ситуации:

Ситуация №1 — хороший случай. Ваш электрощит стоит на опоре, под ней вбито повторное заземление. В электрощите две шины PE и N. К шине PE идёт ноль с опоры и провод от заземлителя. Между шиной PE и N перемычка, от шины N идёт рабочий ноль в дом, от шины PE – идёт защитный ноль в дом. Шины PE и N могут быть установлены в доме в распределительном щите, тогда ноль с землёй соединяется на одной шине в щите учета как на фото ниже.

Смысл — соединить ноль и заземление на вводе до всех УЗО и дифавтоматов и из этой точки к потребителям уже вести фазу, нейтраль и «землю».

Такие щиты сейчас часто собирают при подключении новых частных домов к электросети. При этом вводной автомат установлен на фазе, ноль с ВЛЭП идёт напрямую в счетчик, а разделение нуля (соединение с заземлителем) производится после него. Реже это делают и до счетчика, но зачастую энергосбыт против такого решения. Почему? Никто не знает, аргументируют возможностью хищения электроэнергии (вопрос, как?).

Ситуация №2 — Щит учета может быть как на опоре, так и в доме или на его фасаде, не имеет значения. У вас есть опломбированный вводной автомат и счетчик, соответственно вы имеете одну или три фазы и ноль. Как сделать заземление и нужно ли его соединять с нулём? Если ВЛЭП новая — нужно. Как и в предыдущем случае вы получите систему TN-C-S. Тогда: ноль от счетчика соединяют с PE шиной, к ней провод от заземлителя (который вы сделаете самостоятельно у себя на участке).

Если ВЛЭП старая – не нужно соединять ноль и землю (Глава 1.7. ПУЭ п. 1.7.59). Делайте систему ТТ (без соединения PE с N). В этом случае обязательно использовать УЗО!

В обоих ситуациях каждый провод на шинах должен быть затянут своим болтом — не суйте несколько PE или N-проводников под один болт (или винт).

Если вы живете в квартире, то рекомендуем прочесть вот эту статью: https://samelectrik.ru/kak-sdelat-bezopasnoe-zazemlenie-v-kvartire.html.

Виды материала (профили)

Согласно требованиям ПУЭ, содержащим указания на то, каким должно быть сопротивление растекания тока в грунте, в большинстве случаев этот показатель устанавливается на уровне не более 4 Ом. Для получения этого значения обычно приходится приложить немало усилий, направленных на то, чтобы придерживаться заданных теми же требованиями технологий.

В первую очередь, это касается используемых при сборке заземляющего контура материалов, подбираемых, исходя из следующих условий:

При выборе штырей предпочтение должно отдаваться заготовкам из черного металла;
Наиболее часто применяется пруток типоразмером 16-20 мм или уголок с параметрами 50х50х5 мм и толщиной металла около 5 мм;
Применять в качестве элементов контура арматуру не допускается, поскольку она обладает каленой поверхностью, влияющей на нормальное стекание тока;
Для этих целей подходит именно чистый пруток, а не его арматурный заменитель.

Обратите внимание! Для районов с засушливым летом лучше всего подходят трубные толстостенные металлические заготовки, нижний конец которых сплющивается на конус, а затем в этой части трубы просверливаются несколько отверстий. Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично

В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов

Согласно положениям ПУЭ, перед их размещением в грунте сначала бурятся лунки нужной длины, поскольку забить их вручную достаточно проблематично. В случае особо засушливого лета и резком ухудшении параметров заземлителя в полые части труб заливается концентрированный соляной раствор, что позволяет получить такое сопротивление, какое должно быть в соответствии с требованиями ПУЭ. Длина трубных заготовок выбирается в пределах 2,5-3 метра, что вполне хватает для большинства российских регионов.

К этому виду профильных заготовок предъявляются особые требования, касающиеся порядка их размещения в почве и состоящие в следующем:

Во-первых, трубные элементы защитного контура должны размещаться на глубине, превышающей уровень промерзания грунта не менее чем на 80-100 см;
Во-вторых, в особо засушливых местностях примерно треть длины заземлителя должна достигать влажных слоёв почвы;
В-третьих, при выполнении второго условия следует ориентироваться на особенности расположения в данном регионе так называемых «грунтовых вод». В случае если они находятся на значительной глубине, по правилу, сформулированному в положениях ПУЭ, необходимо будет подготовить более длинные трубные отрезки.

С видом и профилем используемых при обустройстве заземлителя штыревых заготовок можно ознакомиться на размещённом ниже рисунке.

Допустимые профили штырей

На практике в большинстве регионов России обычно применяются стальной уголок и полоса из того же металла. Для того чтобы получить более точные параметры используемых элементов заземления, потребуются данные геологических обследований. При наличии этой информации можно будет привлечь к обсчёту параметров заземлителя специалистов.

Из чего делается металлосвязь

Соединяющие штыри элементы (металлосвязь) обычно изготавливается из следующих электротехнических материалов:

Типовая медная шина, имеющая сечение на менее 10 мм2;
Алюминиевая полоса с поперечным сечением порядка 16 мм2;
Стальная полоска 100 мм2 (типоразмер – 25х5 мм).

Классическая металлосвязь делается обычно в виде нарезанных по размеру стальных полос, крепящихся на сварку к уголкам или оголовкам прутка.

Важно! От качества сварочного сочленения зависит, сможет ли данное заземляющее устройство или контур пройти проверочные испытания на соответствие переходного сопротивления нормируемому значению (4 Ома)

При применении более дорогих алюминиевых (медных) полосок к ним на сварку крепится болт подходящего типоразмера, на котором впоследствии фиксируются подводящие шины

Главное, на что нужно обращать внимание при обустройстве любых соединений, – это надёжность получаемого в результате контакта

Для этого перед оформлением болтового сочленения необходимо тщательно зачистить обе соединяемые детали до появления блеска чистого металла. Дополнительно эти места желательно обработать шкуркой, а после закручивания болта хорошо его поджать, что обеспечит более надёжный контакт.

Что такое нулевой провод?

Нулевой провод — это проводник, который соединен с заземленной частью трансформатора.
Если однофазные нагрузки (220В) потребителей, распределены неравномерно, то в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали (перекос фаз), которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. Это может привести к тому, что часть потребителей, будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Повторные заземления «нуля», позволяют снизить перекос фаз и выровнять фазные напряжения, отводят часть грозовых и коммутационных перенапряжений, обеспечивают время срабатывания автоматов защиты(которое регламентируется нормативными документами) и т.п.
Помимо выполнения защитных функций, заземление нуля может дополнительно быть функциональным для некоторых видов оборудования загородного дома —
например некоторых марок энергозависимых газовых котлов. Электроника отдельных, так называемых фазозависимых моделей, считает ситуацию с появлением потенциала на нулевом проводе относительно земли, как аварийную и отключает оборудование. Эти же фазозависимые газовые котлы не работают от переносных генераторов без нулевого провода — в которых присутствуют две фазы по 110В.

Если рассматривать аварийную ситуацию на ВЛ, например обрыв или прогорание нулевого провода, то отсутсвие или несоответствие (повторных заземлений ВЛ) нормативам, может привести к непредсказуемым последствиям для потребителей.

Определение PEN (совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник) «появилось», когда для повышения уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий, был введен в действие первый из комплекса стандартов ГОСТ Р 50571.1 (дата введения 01.01.95) на базе нормативов МЭК (Международная электротехническая комиссия).
Комплекс новых стандартов внедрил «Типы систем заземления» для электроустановок напряжением до 1 кВ, где каждая система является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания. В главе 1.7 ПУЭ 7-го издания (2002г.) дана классификация электроустановок в отношении применяемых систем заземления.
В настоящее время электросети частных домов, дач, которые запитаны от ВЛ — относятся (по ряду причин) к системам заземления TN-С, TN-C-S или ТТ.
Систему ТТ рассматривать не будем (другая тема).
Система заземления TN-С ещё осталась во многих загородных домах старой застройки, где не проводилась реконструкция электропроводки.
В связи с тем, что система TN-С запрещена для однофазных потребителей в новом строительстве и при реконструкции электросетей зданий (это требование не распространяется на ответвления от ВЛ напряжением до 1 кВ к однофазным потребителям электроэнергии — 1.7.132) — её тоже рассматривать не будем.

У электроустановок с типом системы заземления TN-C-S нейтраль питающей линии (PEN) раделяется на нулевой рабочий проводник (N) и нулевой защитный (PE), а линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники).
В системе TN-C-S все открытые проводящие части эктроустановки имеют непосредственную связь с точкой заземления трансформаторной подстанции.
В соответствии с п.1.7.102 на вводах ВЛ к таким электроустановкам должны быть выполнены повторные заземления — сопротивления которых нормируются.

Для обеспечения электробезопасности, должен быть выполнен комплекс требований, как к заземлению, так и к электропроводке дома, указанных в главах ПУЭ
(гл.1.7 и гл.7.1)..

Эти требования взаимосвязаны и их частичное выполнение может привести неблагоприятным последствиям.

Повторное заземление нулевого провода на вводе

Воздушная линия > Вводы линий электропередачи до 1 кВ в помещения

Повторное заземление нулевого рабочего провода на вводах. Заземление электроприемников (док. – 55)

В сетях 380/220 В (2×230 В) с глухозаземленной нейтралью должно быть выполнено зануление. Заземление корпусов электроприемников, питающихся от этих сетей, без их зануления не допускается.На вводах в жилые, дачные и садовые дома, при использовании в них стационарных и передвижных приемников электроэнергии (электрических плит, кипятильников, утюгов, чайников и т. п.) с металлическими корпусами, должны выполняться повторные заземления нулевого рабочего провода. Решение о необходимости устройства повторного заземления на вводе принимается в проекте электроснабжения объекта. Повторное заземление нулевого рабочего провода выполняется также на опорах ВЛ с ответвлениями к вводам в помещения где может быть сосредоточено большое количество людей (школы, ясли, больницы и т.д.), или которые представляют большую хозяйственную ценность (животноводческие помещения, склады, мастерские и пр.) и на конечных опорах ВЛ, имеющих ответвление к вводам.Установка опор, на которых выполнено повторное заземление нулевого рабочего провода, в местах обычного прохода животных на фермах, например, у входов в помещения, на выгульных площадках и аналогичных местах, а также на расстоянии менее 5 м от стен животноводческих помещений не допускается.Присоединение заземляющих проводников к заземляющим конструкциям должно быть выполнено сваркой, а присоединение к корпусам аппаратов, машин и других электроприемников – сваркой или надежным болтовым соединением.При наличии сотрясений или вибрации должны быть приняты меры против ослабления контакта (контргайки, пружинные шайбы).Присоединение заземляющих проводников к металлическим оболочкам кабелей и проводов следует выполнять пайкой с предварительным механическим креплением припаиваемого проводника при помощи скрутки, хомута и др. Каждый заземляющий элемент установки должен быть присоединен к нулевому защитному проводу или заземляющей магистрали, соединяемой с нулевым рабочим проводом при вводе в помещение, при помощи отдельного ответвления.Последовательное включение в заземляющий проводник нескольких заземляющихся частей установки запрещается.Ответвления к однофазным электроприемникам для их заземления должны осуществляться отдельном (третьим) проводником – нулевым защитным проводником. Использование для этой цепи нулевого рабочего провода запрещается.В производственных помещениях с большим количеством заземляемого электрооборудования вместо заземления каждого элемента электроустановки непосредственно от заземлителя повторного заземления на вводе, рекомендуется прокладывать по внутренним стенам магистральную линию заземления, выполняемую полосовой (сечением не менее 3×8 мм кв.) или круглой (диаметром не менее 5 мм) сталью, соединенной с нулевым рабочим проводом электросети при вводе. Проводники указанной магистральной линии заземления должны быть легко доступны для осмотра, не допускается прокладка их скрытно в фундаментах, перекрытиях, стенах и т. п. Перед прокладкой стальные шины заземления должны быть предварительно выправлены, очищены и окрашены в черный цвет. Проводники заземления прямоугольного сечения должны укладываться на ребро параллельно поверхности основания. В сухих помещениях без агрессивной среды полосы заземления могут прокладываться непосредственно по стенам. Во влажных, сырых и особо сырых помещениях, и в помещениях с агрессивной средой, прокладку заземляющих проводников следует производить на опорах, на расстоянии но менее 10 мм от стен (см. док . – 62) и с расстоянием от пола помещения 400. 600 мм. Проходы через стены должны выполняться в открытых проемах, трубах или иных жестких обрамлениях, а проходы через перекрытия – в отрезках стальных труб, выступающих над полом на 30. 50 мм. В проходах заземляющие проводники должны проходить свободно (см. док . – 61). Схемы расположения контактных зажимов (сжимов) для соединения проводов ввода с проводами ответвления от ВЛ и заземляющими проводниками повторных заземлений на вводе см. док. 48-54.Линии розеточных групп в жилых и общественных зданиях, прокладываемых от в водно-распределительных устройств до штепсельных розеток, следует выполнять трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). При этом, сечение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников должно быть равно сечению фазного проводника.

Устройство повторного заземления на вводе на примере индивидуально го жилого дома (док. – 56)

Защитное заземление

За время существования советской электроэнергетики построено немало электроустановок, заводов, фабрик, электрифицировано жилых и общественных зданий.

Для их питания используется система, называемая TN-C, в которой, помимо трех фаз, используется проводник, называемый ранее «нулевым». Теперь, по новым ПУЭ, он именуется PEN. В нем совмещаются функции защитного и рабочего проводника.

На трансформаторных распределительных подстанциях, на вводах в здания и на опорах ВЛ к нему присоединяются контура заземления.

Система заземления TN-C

Основным контуром для заземления проводника PEN является контур на подстанции, остальные же называются «повторными». Требование к ним мягче: если на ТП при напряжении 380 В сопротивление контура заземления не превышает 4 Ом, то на опорах – 30 Ом, а сопротивление контура повторного заземления на вводе в здание не нормируется.

Важно

В производственных цехах предприятий без контура заземления работать нельзя. С ним требуется соединить корпуса всех электроаппаратов: распределительных щитов, электродвигателей, а также металлоконструкции, поддерживающие и механически защищающие кабельные линии.

Для этого по периметру здания по стене крепится стальная полоса, к которой такими же полосами или гибкими связями подключалось заземляемое оборудование.

Полоса эта соединяется с контуром заземления, к нему же подключена нулевая (а ныне – PEN) шина распределительного устройства на входе в здание.

Полоса заземления в здании

По сути, это получается очень похоже на систему TN-S, в которой разделены функции защитных и рабочих проводников. Нулевые жилы кабелей, питающих электрооборудование, используются для проведения рабочего тока, а в случае замыкания фазных рабочих проводников на корпус в дело вступает стальная полоса, отводя опасный для жизни потенциал в землю.

Конструкция контура

Составные части

Уже упоминавшееся ранее сопротивление заземления (Rз) контура – основной параметр, контролируемый на всех этапах его эксплуатации и определяющий эффективность его применения. Эта величина должна быть настолько малой, чтобы обеспечить свободный путь аварийному току, стремящемуся стечь в землю.

Обратите внимание! Важнейшим фактором, оказывающим решающее влияние на величину сопротивления заземления, является качество и состояние грунта в месте обустройства ЗУ. Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:. Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

Исходя из этого, рассматриваемое ЗУ или заземляющий контур ЗК (что для нашего случая – одно и то же) должны иметь конструкцию, удовлетворяющую следующим требованиям:

В её составе необходимо предусмотреть набор металлических прутьев или штырей длиной не менее 2-х метров и диаметром от 10-ти до 25-ти миллиметров;
Они соединяются между собой (обязательно на сварку) пластинами из того же металла в конструкцию определённой формы, образуя так называемый «заземлитель»;
Кроме того, в комплект устройства входит подводящая медная шина (её ещё называют электротехнической) с сечением, определяемым типом защищаемого оборудования и величиной токов стекания (смотрите таблицу на рисунке ниже).

Эти составляющие устройства необходимы для соединения элементов защищаемого оборудования со спуском (медной шиной).

Различие по месту устройства

Согласно положениям ПУЭ, защитный контур может иметь как наружное, так и внутреннее исполнение, причём к каждому из них предъявляются особые требования. Последними устанавливается не только допустимое сопротивление контура заземления, но и оговариваются условия измерения этого параметра в каждом частном случае (снаружи и внутри объекта).

При разделении систем заземления по их местонахождению следует помнить о том, что лишь для наружных конструкций корректен вопрос о том, как нормируется сопротивление заземлителя, поскольку внутри помещения он обычно отсутствует. Для внутренних конструкций характерна разводка по всему периметру помещений электротехнических шин, к которым посредством гибких медных проводников подсоединяются заземляемые части оборудования и приборов.

Для элементов конструкций, заземлённых снаружи объекта, вводится понятие сопротивления повторного заземления, появившееся вследствие особенной организации защиты на подстанции. Дело в том, что при формировании нулевого защитного или совмещённого с ним рабочего проводника на питающей станции нейтральная точка оборудования (понижающего трансформатора, в частности) уже заземляется один раз.

Поэтому когда на ответном конце того же провода (обычно это PEN или PE шина, выводимая непосредственно на щиток потребителя) делается ещё одно местное заземление, его с полным основанием можно назвать повторным. Организация этого вида защиты показана на рисунке ниже.

Важно! Наличие местного или повторного заземления позволяет подстраховаться на случай повреждения защитного нулевого провода PEN (PE – в системе электропитания TN-C-S). Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля». Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля»

Такая неисправность в технической литературе обычно встречается под наименованием «отгорание нуля».

Контур заземления, что собой представляет и как он работает