Содержание
Никто не застрахован от случайных ударов током при выходе оборудования из строя, перепадах напряжения или по некоторым менее распространенным причинам. Эффективный и недорогой способ обезопасить от удара током себя и своих близких (работников и подчиненных, если мы говорим о рабочем оборудовании) — заземление. Но сначала кратко вспомним физику его действия и назначение.
Для чего используется заземление и как работает?
Любой электрик, даже первокурсник, расскажет Вам, что заземлением называют специально созданное соединение рабочего электрического оборудования (точки или узла сети) с некоторым заземляющим устройством.
Последним могут выступать как специально смонтированные конструкции и приборы, так и грунт. И то, и другое одинаково эффективно, но используется в различных случаях.
Заземляющее устройство и рабочие кабели выбираются в зависимости от назначения заземления. Основных видов всего пара:
- рабочее (или функциональное),
- защитное.
Функциональным называют процесс в том случае, когда он необходим непосредственно для правильной и исправной работы оборудования.
Защитным, в свою очередь, является заземление, приводящее к безопасной для человека работе приборов. Непосредственно используется этот вид не постоянно (в отличии от предыдущего), а только в ситуациях поломок, выхода из строя или при попадании в прибор молнии.
В квартирах и домах проводится именно защитное заземление. Для бытовых целей обычно используется недорогой заземляющий проводник — одножильный кабель или часть многожильного. Основной составляющей провода всегда остается медь, а вот сечение варьируется. Основной вопрос, который волнует домашних мастеров и неопытных электриков — провод для заземления какого сечения должен быть? Попробуем ответить.
Подбираем кабель для заземления.
Прежде, чем выбирать провод заземления, необходимо определиться с несколькими другими основополагающими вопросами.
Проводить заземление самостоятельно приходится владельцам частных домов или загородных коттеджей, а также старых квартир, постройки ранее 1998 года. Современные дома уже обладают готовой системой заземления, в отличии от всех старых. Для правильного подбора сечения, необходимо выяснить, какая система существует в доме.
Основных, согласно Правилам Устройства Электроустановок (далее ПУЭ), всего четыре:
- TN-S — осуществлено заземление с помощью отдельного провода и нейтрали, в системе переменного тока;
- TN-C — кабели «ноль» и «земля» объединяются в один провод, нейтраль отдельно, наиболее распространено в домах прошлого века;
- TT — прямое защитное заземление, установленное на электрооборудование;
- IT — работа с корпусом устройства через сопротивление или полной изоляцией всех токопроводящих кабелей.
Непосредственно на схеме заземления Вы должны обнаружить одну из маркировок:
- PE — «заземление»,
- PEN — «ноль» и «земля» в одном кабеле.
Следующим немаловажным фактором выбора, который поможет определиться с правильным сечением проводника, является тип заземления. Стационарное или переносное — в зависимости от предназначения. Для обычного бытового заземления достаточного и стационарного типа, который в свою очередь, допускает как многопролочные, так и однопроволочные многожильные кабели.
Когда определились с типом, материалом кабеля и видом системы, переходим к основному шагу — подбору сечения кабеля.
Как правильно выбрать сечение кабеля заземления?
Для заземления могут использоваться как естественные заземлители, так и искусственные. Правила подбора сечения для них существенно отличаются.
Искусственные строго обязательны для сетей свыше 1 кВт, в остальных случаях разрешается использование естественных.
Искусственный элемент должен быть произведен из меди, стали или оцинкованных изделий. Сечение подбирается согласно таблице все в том же ПУЭ.
Установка заземляющих проводников должна проводиться на любых объектах, где работают электроприборы, начиная с промышленного оборудования и трансформаторов, заканчивая жилыми помещениями. Используя заземляющие проводники, удается свести к минимуму риск травмирования электротоком высокого напряжения от деталей из металла, используемых в оборудовании, работающем на электроустановках с напряжением от 220 В и выше.
Требования к заземляющим, защитным проводникам и проводникам системы
Технологические характеристики заземляющих проводников должны соответствовать месту их установки, способу соединения, материалов, из которых изготовлены провода. Кроме специальных требований, к такой продукции применяются еще и общие правила. Только тогда любой из них снизит значение электротока до 0.
Подключение защитных систем проводится к общей точке для любого электрооборудования – к глухо заземленной нейтрали по 5 основным схемам. Нулевой потенциал при подключении заземлителя создается с помощью нейтрального провода, который принято обозначать буквенным символом N. У защитного нулевого кабеля имеется собственное обозначение — РЕ.
После уравнивания потенциалов напряжение в проводке будет с таким же значением, как и при коротком замыкании. Поэтому для сечения заземляющих проводников подбирается такой же диаметр, как у кабеля фазы. Маркировка используемых проводов может выбираться с учетом значений, принятых ГОСТом из готовых таблиц, размещенных в приложениях ПЭУ. Все используемые кабели могут быть только качественного изготовления и с нужными технологическими характеристиками.
Для проведения отдельных расчетов сечения заземляющего проводника используется формула, в которой указаны показатели короткого замыкания, вид используемого провода и технология его укладки. При расчете параметров создаваемой системы защиты, следует учитывать, что идущее по ней сопротивление не может превышать 4 Ом. Более безопасное подключение создается при использовании винтового способа соединения. Нулевой кабель должен быть окрашен в синий цвет, а проводка заземления – в желтый.
Как правильно выбрать сечение кабеля заземления?
Перед тем как выбирать размер сечения проводки, нужно определиться с типом защитной системы.
Согласно ПЭУ, приняты к использованию следующие варианты:
- нейтральный кабель подключается к заземлителю при использовании переменного тока;
- объединение нулевого кабеля и «земли» вместе, нейтральная проводка подсоединяется отдельно;
- подсоединение электрооборудования напрямую к главной заземляющей шине;
- создание заземления на корпусе электрического устройства с помощью сопротивления или путем изоляции всех кабелей.
При выборе кабеля нужно ориентироваться на маркировку, в которой РЕ обозначает «заземление», а «земля» и «ноль» обозначаются маркировкой PEN при соединении в одном проводе.
При подборе размера сечения проводов необходимо учитывать тип самого заземления, которое может быть переносным или стационарным. В быту обычно используется стационарный тип защитного устройства. При такой схеме приборы к заземляющему проводнику могут подсоединяться многожильными и одножильными кабелями. Выбирая подходящие проводящие жилы при создании защитных систем нужно использовать рекомендованные размеры диаметра используемой проводки.
Таблица 1. Наименьшие сечения защитных и заземляющих проводников
Выбор сечения защитных проводников самого маленького диаметра обеспечит создание одинаковой проводимости. Проводку для них следует выбирать из такого же металла, что и провода фазы. Возможно отклонение в меньшую сторону от представленных нормативов, определяющих минимальное сечение, если применяется для вычислений формула S ≥ I √t / k, а время выхода из рабочего состояния защитной системы будет составлять менее 5 секунд.
Следует помнить, что сечение заземляющего проводника до 1 кв должно быть одинаковым с фазой, если проводка изготовлена из одного материала.
Таблица 2. Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле
Нормативное сечение заземляющего проводника, закопанного в почву, может увеличиться, если проводимость тока у почвогрунта будет более 100 Ом. Данные нормы можно повысить в 0,01·ρ раз, но не более чем десятикратно.
При соблюдении всех требований к сечению проводки можно создавать правильное заземление для электрооборудования любых видов и назначений.
Сечение фазных проводников, мм2
Фаза для защитной системы должна иметь диаметр провода, при котором при слишком большой силе тока проводка не будет нагреваться. В таблице приведены параметры для разных материалов, из которых делают такое электротехническое оборудование. Соблюдение соотношения размера сечения фазы и силы тока обеспечит безопасное использование мощного электрооборудования.
При соблюдении всех требований, установленных действующими правилам по безопасному подключению защитных систем к оборудованию, в месте соединения значение силы электрического тока будет равно нулю.
Сечение заземляющего проводника — один из наиболее важных параметров, влияющих на безопасность эксплуатации установленного оборудования.
Характеристики заземляющего проводника
Наряду с заземлителями, в качестве заземляющего проводника могут применяться разные металлоконструкции строений и сооружений.
При этом в обязательном порядке должны соблюдаться проектные указания, представленные непрерывностью и достаточным уровнем проводимости электрической цепи.
Специально прокладываемые проводники заземляющего типа, как правило, изготавливаются на основе стали, а гибкие перемычки со специальными требованиями проводимости, выполняются из меди.
Элементы такого типа чаще всего представлены:
- металлоконструкциями и изделиями на основе железобетона, соприкасающихся с грунтом, в виде фундаментов с наличием качественного и специального защитного гидроизолирующего покрытия;
- металлическими водопроводными трубопроводами, проложенными на достаточной глубине в грунте;
- обсадными скважинными трубопроводами в буровых установках;
- шпунтами на основе металла в гидротехнических сооружениях, а также водоотводных системах, закладных и затворных частях;
- рельсовыми магистралями не электрифицированных железнодорожных и подъездных путепроводов с преднамеренным обустройством специальных межрельсовых элементов-перемычек;
- практически любыми другими располагающимися в грунте металлоконструкциями или специальными сооружениями такого типа;
- металлическими оболочками на бронированных кабельных изделиях, прокладываемых на достаточной глубине в грунте.
Внутренняя прокладка устройств заземляющего типа предполагает полноценную защиту всех проводников от негативных коррозийных изменений посредством традиционного лакокрасочного покрытия. Заглубляемые в грунт элементы-заземлители не подлежат любому окрашиванию, что обусловлено необходимостью обеспечивать стабильный и хороший контакт установки с землей. Заземлители дополнительного типа позволяют максимально эффективно и надежно выравнивать потенциалы в помещениях с повышенной влажностью.
Объединять заземляющие элементы проводников между собой, а также подсоединять их к заземлителям и заземляемым конструкциям целесообразно при помощи сварочного аппарата с дополнением болтового соединения сразу в двух местах.
Наряду с конструкциями и полосами системы заземления, все прокладываемые «в открытую» проводниковые элементы должны предварительно в обязательном порядке окрашиваться в черный цвет.
Какое сечение должен иметь заземляющий проводник?
Для показателей сечения, используемых в электрических установках с уровнем напряжения меньше киловатта, существует целый ряд определенных стандартных требований.
Минимальные показатели при прокладке на достаточной глубине в грунте, должны соответствовать стандартным табличным данным, где параметр «S» является площадью поперечного сечения такого элемента.
| Показатели сечения для выбора фазного проводника | Наименьшие показатели |
| S≤16,0 mm 2 | S в mm 2 |
| 16,0 2 | 16,0 mm 2 |
| S>35,0 mm 2 | S/2,0 в mm 2 |
Заземляющего типа защитные проводники подсоединяются друг к другу при помощи сварки. Подсоединение с заземляемыми конструкциями также осуществляется сварочным аппаратом, а с машинными частями — посредством сварки или болтового соединения.
Наименьшее сечение заземляющего проводника: таблица
Сечение используемого заземляющего проводника, прокладываемого в грунте, не должны быть менее установленных табличных данных в соответствии с условиями показателей механической прочности.
Минимальные или наименьшие показатели сечения заземляющего проводника:
| Проводниковая защита заземляющего типа | С наличием достаточной механической защиты | Без наличия достаточной механической защиты |
| Защищенные от коррозийных изменений | 2,5 mm 2 — для медного сечения 10,0 mm 2 — для стального сечения | 16,0 mm 2 — для медного и стального сечения |
| Без защиты от коррозийных изменений | 25,0 mm 2 — для медного сечения | |
50,0 mm 2 — для стального сечения
При этом нужно помнить, что недопустимо использовать для прокладки в земле заземляющие неизолированные проводники на основе алюминия, что обусловлено их слишком низкой антикоррозионной устойчивостью.
| Тип материала проводника | Диаметр | Толщина стенки | Площадь в поперечном сечении | Профильные особенности сечения проводника |
| Черная сталь | 16,0 мм | – | – | Круглое сечение для элементов-заземлителей вертикального типа |
| 10,0 мм | – | – | Круглое сечение для элементов-заземлителей горизонтального типа | |
| – | 4,0 мм | 100 мм 2 | Прямоугольное сечение | |
| – | 4,0 мм | 100 мм 2 | Угловое | |
| 32,0 мм | 3,5 мм | – | Трубное | |
| Оцинкованная сталь | 12,0 мм | – | – | Круглое сечение для заземлителей вертикального типа |
| 10,0 мм | – | – | Круглое сечение для заземлителей горизонтального типа | |
| – | 3,0 мм | 75 мм 2 | Прямоугольное | |
| 25,0 мм | 2,0 мм | – | Трубное | |
| Медь | 12,0 мм | – | – | Круглое |
| – | 2,0 мм | 50 мм 2 | Прямоугольное сечение | |
| 20,0 мм | 2,0 мм | – | Трубное | |
| 1,8 мм для каждой проволоки | – | 35 мм 2 | Канат многопроволочный |
Подсоединение заземляемого энергозависимого оборудования к магистральному заземлению выполняется посредством отдельных проводников, но в этом случае должно быть полностью исключен последовательный тип включения элементов.
Расчет сечения
Как показывает практика, при выполнении самостоятельных расчетов допускается, в случае необходимости, учитывать сечение проводников меньше требуемых показателей, если результаты получены в соответствии с формулой: S≥I/К, где
- S — показатели площади поперечного сечения (в mm 2 );
- I — показатели тока короткого замыкания, обеспечивающего время отключения при повреждениях электрической цепи;
- t — показатели времени срабатывания защитной аппаратуры (в сек);
- К — коэффициент, изменяющийся в зависимости от особенностей материала проводника и изоляции, а также показателей стартовых и финишных температурных значений.
Заземление — это неотъемлемая часть любых энергозависимых устройств и установок, начиная от традиционных маломощных осветительных приборов и заканчивая сложными электрическими двигателями. В бытовых целях, как правило, используются самые недорогие и общедоступные проводники заземляющего типа, в качестве которых можно рассматривать не только стандартное одножильное кабельное изделие, но и часть многожильного кабеля.