Что такое рабочее заземление

Принцип действия и назначение защитного и рабочего заземления

Во время эксплуатации электроприборов необходимо использовать заземляющие устройства. В соответствии с назначением, возможно использование защитного и рабочего заземления. Первый вид позволяет обеспечить нормальную работу оборудования, а второй предназначен для защиты людей. Эти виды мер безопасности имеют различное назначение и принцип работы.

Защита электрооборудования

Рабочее (функциональное) заземление — соединение с землей определенных точек токоведущих частей электрооборудования. Чаще всего это нейтральные точки обмоток трансформаторов и генераторов. Для реализации этого вида защиты используются надежные проводники либо специальные устройства, например, пробивные предохранители. Основной задачей рабочего заземления является предотвращение замыканий и сбоев в работе электроустановок.

Согласно правилам техники безопасности, эти виды защиты от электротока не могут совмещаться. Дело в том, что токи помех (например, атмосферные разряды) могут накладываться на протекающие в электроцепи. В результате оборудование может быть повреждено, а защитное заземление не будет выполнять свои функции. Также следует помнить, что показатель сопротивления функционального не должен превышать 4 Ом.

Защитное заземление

Благодаря электрическому соединению металлических конструкций оборудования промышленного и бытового назначения с землей повышается безопасность его эксплуатации. Этот способ защиты людей от поражения электротоком называется защитным заземлением. Даже если в цепи используются специальные автоматические устройства, скорость их работы не позволяет полностью обезопасить человека.

Принцип работы

Если фазный провод коснется металлической конструкции оборудования, то его корпус окажется под напряжением. Если этот вид защиты был организован правильно, то создается электроцепь с низким сопротивлением. В результате этот путь станет для тока более предпочтительным, прикосновение человека к корпусу окажется безопасным. Так кратко можно описать принцип действия защитного заземления.

Основные функции:

1. Защита обеспечивается даже в ситуации, когда опасное напряжение на корпусе было образовано токами индукции, а не коротким замыканием.
2. Использование глухозаземленной нейтрали позволяет получить при коротком замыкании длительные импульсы с большой амплитудой, способствующие срабатыванию защитной автоматики.
3. Заземляющий проводник способен обеспечить надежную защиту оборудования при попадании в него молнии.

Последняя функция не является целевой и носит второстепенный характер. Основное назначение защитного заземления — обеспечение безопасности людей во время работы на оборудовании.

Схемы подсоединения

Для выбора оптимального варианта защиты следует разобраться в схемах организации заземления, а также их преимуществах и недостатках. Первый вид — глухозаземленная нейтраль (тип TN). Эта схема используется в бытовом и промышленном электрооборудовании, предназначенном для работы в сетях до 1 кВ. Для ее реализации нейтральный провод источника питания соединяется с заземлителем. Затем к общему проводнику подключаются корпус, экран и шасси.

Наибольшей популярностью пользуются три схемы, обозначающиеся соответствующей буквой:

1. C — проводник выполняет одновременно защитную и рабочую функцию. Схема предельно проста в реализации, но при разрыве электроцепи теряет свои защитные свойства.
2. S — применяется два отдельных нулевых провода. Стоимость схемы несколько выше, но ее надежность существенно увеличивается.
3. C-S — комбинация двух предыдущих систем. При ее использовании необходимо принять меры по предотвращению механического повреждения защитных проводников, иначе схема перестанет выполнять свою функцию.

На воздушных линиях электропередач используется схема ТТ. К источнику питания подключается глухозаземленная нейтраль, а энергия передается по четырем проводникам. На стороне потребителя монтируется автономная система защиты, к которой и подключается оборудование.

Еще одна схема реализации этого вида защиты — схема IT. Она активно применяется в исследовательских центрах, так как позволяет дополнительно устранить паразитные электрические наводки. Для уменьшения показателя сопротивления приходится сокращать длину проводника. Решается эта задача с помощью создания по периметру объекта специального заземляющего контура.

Категории заземлителей:

1. Искусственные — изготавливаются специально для создания защитного заземления и не должны покрываться лакокрасочными материалами. Допускается использование в роли заземлителя электропроводящего бетона.
2. Естественные — электропроводящие части сетей и коммуникаций строений, находящиеся в контакте с землей.

Такая классификация носит условный характер, так как в любом случае для обеспечения безопасности людей используются металлические части здания, расположенные в земле. Рекомендуется создавать защитное заземление с помощью естественных заземлителей. Однако для решения поставленной задачи запрещено применять трубопроводы, подающие горючие вещества.

Назначение и устройство защитного заземления существенно отличается от функционального, поэтому их нельзя совмещать. Подробно вопросы организации защиты оборудования и людей от воздействия электротока изложены в особом документе «Правила устройства электроустановок».

Что называется защитным и рабочим заземлением: определение и различия

Заземление электрических установок бывает двух основных видов — защитное и рабочее. В нормативных документах Минэнерго определение рабочего заземления следующее: заземление точек токопроводящих элементов электрической установки называется рабочим, если оно создается не в целях безопасности. В этом его отличие от защитного, которое должно в первую очередь обеспечивать безопасность.

Назначение и принцип работы

Рабочее или функциональное заземление создается не для защиты, а для нормальной эксплуатации установки. При его создании делают так, чтобы установка контактировала с землей. Основное назначение — сведение к нулю вероятности поражения током при соприкосновении человека с корпусом установки или с ее токопроводящими элементами, которые находятся под высоким напряжением.

Такая защита используется в электросетях с 3-фазной системой распределения электрического тока.

Изолированный нейтральный проводник нужен для электрической сети, напряжение которой составляет менее 1000 вольт. В тех сетях, напряжение которых более 1000 вольт, возможно использование любого режима нейтрали.

Между корпусом электрической установки и грунтом уменьшается напряжение. Его величина становится менее опасной. В том случае, если корпус электрической установки не будет иметь рабочего заземления, прикосновение к нему приведет к тем же последствиям, что и контакт с фазным проводом. С учетом того что электрическое сопротивление обуви и пола невелико по сравнению с сопротивлением почвы, ток может стать опасным.

Если все будет функционировать правильно, то ток, который пройдет через тело человека, не нанесет никакого вреда. Напряжение в этом случае тоже будет небольшим: почти вся энергия уйдет в грунт. Поспособствует этому заземляющий проводник — по-другому он называется заземлителем.

Различия между видами заземлений

Между рабочим и защитным заземлением имеются существенные различия. Главное из них заключается в предназначении. В то время как рабочее обеспечивает нормальное функционирование электрического оборудования, защитным заземлением называется защита от поражения электротоком. Кроме того, оно способствует защите оборудования от выхода из строя в случае, если корпус будет случайно пробит. Если здание имеет молниеотвод, то защитное сопротивление будет препятствовать возможной перегрузке во время грозы.

Рабочее заземление электрических установок при ЧП будет защищать сами приборы и человека, но главное его предназначение — обеспечивать правильную работу оборудования.

Рабочее заземление используется лишь на промышленных предприятиях, а в жилых зданиях монтируется заземляющий проводник, подведенный к розетке. Но все же есть электроприборы, таящие в себе возможную опасность, поэтому не будет лишним и их заземление с применением глухозаземленной нейтрали.

Особенности конструкции

Рабочее заземление — это установленные в грунте металлические прутья. Они играют роль проводников электротока и способны отводить электричество вглубь на несколько метров. Такие железные штыри являются соединительными элементами между шиной заземления и клеммами электрического оборудования. В результате образуется металлическая связь.

Такая связь имеется в каждом жилом здании. С ее помощью соединяются верхушки заземлителей. Она заводится к вводному щитку и затем разводится по всем квартирам. Роль заземляющего проводника в этой конструкции играет шина или провод, площадь сечения которого — минимум 4 кв. мм.

Одновременное применение и общие правила

Электроустановка не будет достаточно защищена, если ее оборудовать лишь одним заземлением. Заземлителей обязательно должно быть несколько, так как грунт — это нелинейный проводник.

Электрическое сопротивление почвы во многом зависит от величины напряжения и от площади контакта с прутьями:

1. Если использовать только один заземлитель, то площадь контакта будет небольшой. Ее не хватит для того, чтобы работа электрической установки была бесперебойной.
2. Если будет установлено по меньшей мере два заземлителя на достаточном расстоянии друг от друга, то действовать они будут эффективно. Лучше всего устанавливать их на расстоянии от 1 до 2 м.

Важно соблюдать правила ПУЭ, согласно которым:

1. Запрещено применять в качестве заземлителей элементы трубопровода, независимо от предназначения последнего.
2. Нельзя выводить кабель наружу и присоединять его к плохо подготовленной контактной площадке на шине. Дело в том, что любой металл обладает определенным потенциалом. Под влиянием различных факторов окружающей среды начинает образовываться гальваническая пара, а это приводит к коррозии.
3. Нельзя поочередно заземлять несколько электрических установок друг с другом.

Также нужно помнить: кабель должен быть только один на одну контактную площадку шины. Если правила не будут соблюдены, то при ЧП одна установка будет препятствовать нормальному функционированию другой.

Меры безопасности

Чтобы защитить человека от тока напряжением менее 1000 вольт, нужно проводить заземление всех металлических элементов электрического оборудования. Если человек получит травму от тока, то на его теле останется ожог. Возможны потеря сознания или остановка сердца.

Очень важно, чтобы каждая конструкция полностью отвечала требованиям безопасности, которые предъявляются для обеспечения правильной работы электросетей и предохранителей.

Чтобы защитить людей от поражения током, нужно не допускать контакта с металлическими элементами электроустановки. Для этого можно провести полную изоляцию. В этом деле поможет оградительная конструкция, сооруженная вокруг электроустановки.

Понятие рабочего заземления и его функция

Преднамеренное электрическое соединение любой точки сети, электрической установки или радиоэлектронной аппаратуры с заземляющим устройством (ЗУ) — это рабочее заземление. Относительно электроустановок существует два основных вида заземления: функциональное (рабочее) и защитное. Иногда встречаются и такие виды, как измерительное, контрольное и инструментальное.

Рабочее или функциональное заземление

Что является определением понятия заземление, можно прочесть в параграфе № 1.7.30 ПУЭ (правил устройства электроустановок. Рабочее заземление — это соединение одной или нескольких точек токоведущих частей электроустановки, служащих для обеспечения бесперебойной работы оборудования и частичной защиты персонала.

Оно предназначено для устранения опасности поражения электрическим током или в минимизации урона, который нанесён данным воздействием. Подобный защитный механизм предназначен для использования в трёхфазных системах распределения тока.

Основные части конструкции

Система представляет собой устройство с простой конструкцией, состоящей из следующих элементов:

• двух железных штырей;
• шины или провода с сечением, превышающим 4 мм 2 , которые имеют цветовую маркировку в виде продольных жёлтых и зелёных полос.

Штыри являются каркасом, использующимся для соединения заземлительных клемм аппаратуры с соответствующей шиной и выполняющих роль проводников электрической энергии. Как правило, они вбиваются в землю на глубину от 2 до 3 метров. Совместно с шиной штыри образуют так называемую металлосвязь.

Металлосвязь — это обязательный элемент, расположенный в любом жилом доме, который представляет собой железную сварную конструкцию, соединяющую друг с другом верхние концы заземлителей. Её заводят к вводному щитку дома для дальнейшей разводки по квартирам.

В соответствии с приложением 3 пт.26 ПТЭЭП правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, измерение сопротивления металлической связи осуществляется со следующей периодичностью:

• более 1 раза в 12 лет для опорных конструкций воздушных линий (ВЛ) напряжением свыше 1 кВ и более 1 раза в 6 лет для ВЛ до 1 кВ;
• более 1 раза в 12 лет в соответствии с графиком планово-профилактических работ (ППР).

Для проведения измерения используются клеммы заземления электроустановки и наиболее удалённый наземный контур. Проверка сопротивления производится на каждом участке линии и значение этого параметра на каждом участке не должно быть больше 0,1 Ом.

Цели и принципы работы

Рабочее заземление используется для снижения уровня напряжения, которое проходит между корпусом оборудования, находящегося под воздействием тока из-за аварии, и землёй до безопасной для человека величины.

В случае корректной работы ток, который проходит через человека, будет безопасным, так как напряжение во время соприкосновения является минимальным. При данных обстоятельствах за счёт заземляющего проводника подавляющая часть электрической энергии, будет отведена в землю.

Системы заземления

На практике реализуются три вида систем:

В соответствии с международной классификацией, системы заземлений обозначаются заглавными буквами. Первая буква определяет характер источника питания, а вторая характер заземления открытых частей электроустановок. Буквы в составе аббревиатур систем расшифровываются следующим образом:

• T — подключено к земле, то есть произведено заземление;
• N — подключено к нейтрали источника питания, то есть выполнено зануление;
• I — заизолировано.

В любой системе присутствуют нулевые проводники значения которых отображены в ГОСТе Р 50462−92. К таким проводникам относятся:

• N — нулевой рабочий (нейтраль);
• PE — нулевой защитный;
• PEN — совмещённый вариант нулевого и защитного проводника.

В системе TN нейтраль источника питания заземляется наглухо, а для подсоединения к ней открытых проводящих частей электропроводки используются защитные нулевые проводники.

Глухозамещенной такая нейтраль называется потому, что для её подсоединения используется не дугогасящий реактор, а заземляющий контур, монтируемый в непосредственной близости от трансформаторной подстанции (ТП).

В рамках системы TN было разработано три подсистемы:

Подсистема TN-C

Это схема, где в рамках одного проводника присутствует совмещение нулевого рабочего и нулевого защитного проводника по всей системе. Об этом свидетельствует обозначение C: объединённый/комбинированный. В подобной системе проводник PE отдельно не реализуется, поэтому в домах с такой системой отсутствует индивидуальное заземление в квартирных розетках.

Преимущества:

• простота реализации;
• экономичность.

Недостатки:

• отсутствие независимого защитного заземления;
• отсутствие возможности уравнения потенциалов в ванной комнате;
• устаревший стандарт.

Подсистема TN-C-S

Представляет собой схему, где в рамках одного проводника совмещаются нулевой рабочий и защитный проводник, но в пределах определённого участка- как правило, от источника питания до ввода в здание. На этом этапе можно произвести расщепление проводников на две независимые шины N и PE, но потом потребуется повторное заземление.

Преимущества:

• широкий спектр использования;
• простота технической реализации;
• несложная модернизация при переходе от подсистемы TN-C.

• модернизация подъездных кабельных стояков;
• опасность для электроприборов вследствие обрыва PEN проводника.

Система TT

В системе TT нейтраль заземляется тем же образом, что и в системе TN-C, а открытые проводящие части электропроводки подключаются к заземлителю, который обладает электрической независимостью от нейтрали.

Подобная система реализуется в передвижных жилых и торговых объектах: трейлерах, ларьках и так далее. Главное — это обеспечить высококачественное повторное заземление в виде модульно-штыревой конструкции.

Рабочее заземление: определение, устройство и назначение

Заземление электроустановок делится на два основных вида – функциональное рабочее и защитное. В некоторых источниках встречаются и дополнительные виды заземлений, такие как измерительное, контрольное, инструментальное и радио.

Рабочее или функциональное заземление

В разделе ПУЭ в параграфе № 1.7.30 дано определение рабочего заземления: «рабочим называют заземление одной или нескольких точек токоведущих частей электроустановки, которое служит не в целях безопасности».

Такое заземление подразумевает электрический контакт с грунтом. Оно необходимо для нормальной эксплуатации электроустановки в штатном режиме.

Назначение функционального заземления

Для того чтобы понять, что называется рабочим заземлением, следует знать его основное назначение – устранение опасности удара током в случае соприкосновения человека к корпусу электроустановки или к её токоведущим частям, которые в данный момент находятся под напряжением.

Такая защита применяется в сетях с трёхфазной системой распределения тока. Изолированная нейтраль необходима для электросети, где напряжение не превышает 1 кВ. В сетях с напряжением свыше 1 кВ защитное заземление допускается делать с любым режимом нейтрали.

Как работает защитное (функциональное) заземление

Принцип действия функционального заземления заключается в снижении напряжения между корпусом, который в результате непредвиденной аварии оказался под током, и землёй до безопасной для человека величины.

Если корпус электроустановки, оказавшийся под током, не оснащён функциональным заземлением, то прикосновение человека к нему равносильно контакта с фазным проводом.

Если учесть, что сопротивление обуви человека, который дотронулся до электроустановки, и пола, на котором он стоит, ничтожно мала относительно земли, то ток может достигнуть опасной величины.

При правильной работы функционального заземления ток, проходящий через человека, будет безопасным. Напряжение во время прикосновения также будет незначительным. Основная часть электроэнергии будет уходить через заземляющий проводник в землю.

Различия между рабочим и защитным заземлениями

Рабочее и защитное заземление отличается друг от друга прежде всего назначением. Если первое необходимо для обеспечения правильной и бесперебойной работы электрооборудования, то второе служит для защиты людей от поражения электрическим током. Также оно защищает и оборудование от поломок в случае пробоя какого-нибудь электрического прибора на корпус. Если здание оборудовано громоотводом, такой тип заземления защитит приборы от перегрузки в случае удара молнии.

Рабочее заземление электроустановок, в случае возникновения чрезвычайной ситуации, сыграет роль защитного, но основная её функция — обеспечение правильной бесперебойной работы электрооборудования.

В неизменном виде функциональное заземление применяют только на промышленных объектах. В жилых домах используется заземляющий проводник, который подводится к розетке. Однако есть бытовые приборы в доме, которые таят в себе потенциальную опасность для потребителя, поэтому не будет лишним заземлить их, используя глухозаземлённую нейтраль.

Домашние приборы, которые требуется подключить к рабочему заземлению:

1. Микроволновка.
2. Духовка и плита, которые работают за счёт электричества.
3. Стиральная машина.
4. Системный блок персонального компьютера.

Конструкция заземления

Рабочее заземление представляет собой вбитые в землю железные штыри, играющие роль проводников, на глубину около 2-3 метров.

Такие металлические прутья соединяют заземлительные клеммы электрооборудования с шиной заземления, тем самым образуя металлосвязь.

Металлосвязь есть в каждом жилом доме. Это сварная железная конструкция, которая соединяет друг с другом верхние концы заземлителей. Её заводят к вводному щитку дома для дальнейшей разводки по квартирам.

В качестве заземляющего проводника используют шину или провод с сечением не менее 4 кв. мм, окрашенные в жёлтые и зелёные полосы. Кабель в основном используют для переноса функционального заземления от шины к шине.

В целях безопасности проводится периодическая проверка электронного сопротивления металлической связи заземления. Оно измеряется от клеммы заземления электроустановки до наиболее удалённого от неё наземного контура заземления. Показатель сопротивления в любой части рабочего заземления не должен превышать 0,1 Ом.

Для чего делают несколько заземлителей

Электроустановку нельзя оснащать только одним заземлителем, поскольку почва является нелинейным проводником. Сопротивление земли находится в сильной зависимости от напряжения и площади контакта с воткнутыми штырями рабочего заземления. У одного заземлителя площадь контакта с почвой будет недостаточной, чтобы обеспечить бесперебойную работу электроустановки. Если установить 2 заземлителя на расстоянии в несколько метров друг от друга, то появляется достаточная площадь контакта с землёй. Однако следует помнить, что разносить слишком далеко металлические части заземления нельзя, поскольку связь между ними прервётся. В итоге останется только два отдельно установленных в почву заземлителя, никак не связанных друг с другом. Оптимальное расстояние между двумя контурами заземления составляет 1-2 метра.

Как нельзя осуществлять заземление

Согласно параграфу 1.7.110 ПУЭ, запрещается использовать в качестве рабочего заземления любые виды трубопроводов. Кроме того, запрещено выводить заземляющий кабель наружу и подключать его к неподготовленной контактной площадке на шине. Такой запрет объясняется тем, что каждый металл имеет свой индивидуальный потенциал. При воздействии внешних факторов образуется гальванический пар, который способствует процессу электроэрозии. Коррозия может распространиться под оболочку заземляющего провода, что повышает опасность его оплавления во время подачи больших токов на контур заземления в случае аварии. Специальная защитная смазка предотвращает разрушение металла, но действует она лишь в сухом помещении.

Также ПУЭ запрещает осуществлять поочерёдное заземление электроустановок друг с другом, подключать более одного кабеля на одну площадку заземляющей шины. Если пренебречь такими правилами, то в случае аварии на одной установке она будет создавать помехи в работе соседа. Такое явление называется электрической несопоставимостью. При неправильном подключении рабочего заземления работы по устранению недостатков опасны для жизни.

Требования к заземляющим конструкциям

Чтобы разобраться в том, что называется рабочим заземлением, а также какие требования предъявляются к таким конструкциям, следует знать, что для защиты людей от удара электрическим током, напряжение которого не превышает 1000 В, необходимо заземлять абсолютно все металлические части электрооборудования. Немаловажно, чтобы все конструкции, построенные в целях заземления, отвечали всем нормам безопасности, предъявляемым для обеспечения нормальной работоспособности сетей и дополнительных предохранителей от возможной перегрузки.

Опасность соприкосновения с токоведущими частями

При контакте человека с токоведущими частями электрической цепи или с металлическими конструкциями, которые оказались под напряжением в результате нарушения изоляционного слоя кабеля, возможно поражение электрическим током. Полученная травма проявляется в виде ожога на кожном покрове. От такого удара человек может потерять сознание, возможна остановка дыхания и сердца. Встречаются случаи, когда удар тока при малом напряжении приводит к смерти человека.

Меры предосторожности от поражения током

Чтобы максимально обезопасить людей от контакта с токоведущими частями электроустановки, а также с её металлическими частями, необходимо полностью изолировать опасный объект. Для этого устанавливают различные ограждения вокруг электроустановок.