Заземляющий проводник: что это такое, требования, сечение

Немного теории

Чтобы действовать максимально эффективно, необходимо знать некоторую терминологию. Так, глухозаземленная нейтраль — общая точка обмоток для электрического оборудования, которая присоединяется к заземлителю напрямую или с использованием малого сопротивления.

Важно знать следующую информацию:

1. Основных схем для подключения нейтрали оборудования насчитывается пять. Здесь электрические приборы подключают в звезду (начала обмотки присоединяют к фазным проводам).
2. В областях соединения обмоток потенциал будет равен нулю при идеальных условиях, как и у почвы. Из-за этого заземление нейтрального кабеля необходимо производить с использованием шины.
3. Нулевой провод — тот, что подключен к нейтрали. Как правило, его принято обозначать буквой N.
4. Нулевой защитный проводник заземления обозначается символом РЕ. Его подсоединяют к земле и непосредственно к оборудованию, благодаря чему оказывается возможным получение нулевого потенциала.

Существует три основных типа подключения:

1. TN-S. К нейтрали соединяют нулевой рабочий проводник и кабель защитного заземления, которые не соединяются до конечного потребителя.
2. TN-C. Заземляющий проводник и нейтраль соединяются в одной области, образовав сплошной проводник. Такой тип обозначают символом REN.
3. TN-C-S. Совмещает в себе два предыдущих. Для подключения к нейтрали используется один проводник, который впоследствии разделяется на два — зануления и заземления.

В сетях выше тысячи, требующих специальных знаний, применяется тип IT с применением изолированной нейтрали.

Типы и особенности заземления

При покупке провода для соединения с заземляющим устройством важно знать виды заземления и его назначение.

Всего выделяется два вида:

1. Рабочее. Назначение — обеспечить нормальную работу электроустановки. Без выполнения этого условия функционирование сети было бы невозможным по различным причинам. Иными словами, это нормальный режим функционирования оборудования. Пример — заземление нейтрали силовых трансформаторов, чтобы увеличить ток короткого замыкания и повысить чувствительность релейной защиты.
2. Защитное. Задача — гарантия безопасности людей от попадания под действие электрического тока в быту или при обслуживании оборудования на ВЛ, подстанция или в других электроустановках. В зависимости о ситуации может предусматриваться для защиты от молнии, импульсного перенапряжения и потенциала, который может появиться на корпусе бытовой или другой техники.

В квартирах и частных коттеджах применяется заземление защитного типа, на котором мы остановимся более подробно.

Принцип построения и назначение защитного заземления

Если говорить простыми словами, защитное заземление формируется следующим образом. Заземляющий провод подключается к нетоковедущей металлической части.

На следующем этапе «земля», подключенная к оборудованию, объединяется, а далее идет отдельным проводом или шинкой к заземляющему устройству.

В случае пробоя напряжения на металлический корпус и прикосновения к нему человека потенциал идет через землю, а не через тело. Благодаря низкому сопротивлению, быстрее срабатывает защит и УЗО.

Для сравнения R заземляющего контура всего 4 Ом или меньше, а человека — более 1000 Ом. По закону Ома мы знаем, что ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления.

Таким образом, защитное заземление предназначено для решения таких задач:

• уменьшение разницы потенциалов между заземляемым устройством и иными предметами и защита жизни человека;
• отвод тока в землю и повышение его значений для срабатывания защитных устройств (УЗО, автоматов).

Следовательно, при прокладывании проводника для заземления важно позаботиться о наличии защитных устройств. Последние должны быстро реагировать на утечку или высокие токи, отсекая поврежденный участок. Чем быстрее это произойдет, тем лучше.

Требования

Заземляющие проводники должны удовлетворять требованиям 543.1.1 или 543.1.2 [2]. Площадь их поперечного сечения должна быть не менее 6 мм2 для меди или 50 мм2 для стали. Если неизолированный заземляющий проводник прокладывают в грунте, его размеры и характеристики должны соответствовать указанным в таблице 54.1 [2]. К примеру, для круглого вертикального заземляющего электрода, выполненного в виде стержня из стали горячего цинкования минимальный диаметр составит – 16 мм. А для горизонтального заземляющего электрода и заземляющего проводника, выполненного в виде круглой проволоки из той же стали, минимальный диаметр составит – 10 мм. Приведу эту таблицу ниже:

Таблица 54.1. Минимальные размеры обычно используемых заземляющих электродов, проложенных в грунте или бетоне, применяемых для предотвращения коррозии и обеспечения механической стойкости

Когда ожидают протекание незначительного тока замыкания на землю на заземляющий электрод (например, в системах TN или IT), заземляющие проводники могут быть выбраны в соответствие с указаниями 544.1 [2].

Внимание! Алюминиевые проводники не должны использовать в качестве заземляющих проводников.

Примечание. Если систему молниезащиты соединяют с заземлителем, то площадь поперечного сечения заземляющего проводника должна быть по крайней мере 16 мм2 для меди (Cu) или 50 мм2 для железа (Fe) (см. серию МЭК 62305).

Соединение заземляющего проводника с заземлителем должно быть надежным и с соответствующими электрическими характеристиками. Соединение может быть выполнено с помощью сварки, опрессовки, соединительного зажима или другим механическим соединителем. Механическое соединение должно монтировать в соответствии с инструкцией изготовителя. Установка соединительного зажима не должна приводить к повреждению электрода или заземляющего проводника.

Соединение проводников с заземляющими электродами при помощи пайки возможно только при обеспечении надлежащей механической прочности в пропаянных электрических контактах.

Примечание. Если применяют вертикальные электроды, должна быть обеспечена возможность контроля соединения и замены вертикального стержня.

Для выполнения измерений сопротивления заземляющего устройства в удобном месте должны быть предусмотрена возможность отсоединения заземляющего проводника. В электроустановках жилых домов таким местом, как правило, является главная заземляющая шина. Отсоединение заземляющего проводника должно быть возможно только при помощи инструмента.

У мест ввода заземляющих проводников в дома должен быть предусмотрен опознавательный знак:

Общие требования к проводам заземления

Но начнем мы наш разговор с общих требований, предъявляемых к проводникам, используемым для заземления. Как вы уже должны были понять они должны обеспечивать снижение потенциала на защищаемом оборудовании до нулевого или близкого к нему значения. В связи с этим они должны иметь возможность пропускать ток, равный току короткого замыкания в данной электроустановке.

• Казалось бы, в связи с этим, сечение таких проводников, в обязательном порядке должно быть не меньше, чем у фазных проводников, но это не так. Дело в том, что фазные проводники должны обеспечивать долговременное протекание больших токов. А вот защитный провод, должен обеспечить такую возможность только на время работы защиты. Обычно это время не превышает 2-3 секунд.

Сечение проводов заземления

• Определить такое сечение вы вполне можете и своими руками благодаря таблице 1.7.5 ПУЭ. Для проводов с сечением рабочих жил до 16 мм2, сечение защитных проводников должно быть идентичным. Для проводов от 16 до 35 мм2 сечение защитных проводов может быть 16 мм2. Для проводов большего сечения защитный проводник должен быть не менее чем в два раза меньшего сечения.

Структура кабеля с нулевым проводом меньшего сечения

Согласно нормам ГОСТ, вся кабельно-проводниковая продукция должна содержать маркировку сечения жил. Причем если сечение жил зануления и заземления отличаются от рабочих, то она должна указываться отдельно как на видео.

• В некоторых случаях допускается отдельный расчёт сечения проводника заземления. Для этого используется формула, в которой учтены такие показатели как ток короткого замыкания, время срабатывания защит, тип изоляции и проводника, а также способ прокладки кабеля. Но используют такой способ определения сечения достаточно редко.
• Теперь, что касается обозначения заземляющих и нулевых проводников. Их буквенную аббревиатуру вы уже знаете. Но кроме того они имеют еще и цветовую. Заземление при пятипроводной системе заземления должно иметь желто-зеленую окраску. Нулевой провод обозначается голубым цветом.

Знак места подключения заземления

• Отдельным вопросом является качество заземления. Его определяют путем измерения его сопротивления. Согласно п.1.7.101 ПУЭ для трехфазной сети с линейным напряжением в 380В, оно должно быть не более 4 Ом. Это достаточно маленькая величина, которая обуславливается только внутренним сопротивлением проводника.

Схема измерения сопротивления заземления

• Для достижения соответствующего качества заземления следует использовать винтовые зажимы. Они позволяют достаточно просто отключить проводник для ремонтных работ и испытаний, а также обеспечивают качественный контакт. Удлинение заземления и нулевых проводников не приветствуется, но допускается. В этом случае можно использовать зажим плашечный заземляющего провода КС 066 1 или подобные зажимы для проводов меньшего сечения.
• Отдельным вопросом является отдельная прокладка проводов заземления и зануления. Согласно п.1.7.127 ПУЭ провод медный для заземления должен быть не менее 2,5 мм2 если он имеет защиту от механических повреждений и не менее 4 мм2, если он не имеет таковой. Для алюминиевого провода, независимо от способа прокладки, сечение должно быть не меньше 16 мм2.

Требования к переносным заземлениям

Отдельной темой стоят проводники для временного использования. С их помощью к заземляющему контуру подключают электроустановки временного характера. Это могут быть передвижные будки, механизмы или автотранспорт.

Переносное заземление

• Для этого используют специальные переносные заземления. Подобные проводники используют и для создания безопасных условий работ.
• Такие проводники не должны иметь изоляции, это делается для того, чтобы всегда можно было визуально осмотреть его целостность. Для крепления к контуру заземления и механизму он должен иметь струбцины. Струбцина для провода заземления должна крепится к проводу методом сварки или винтового соединения.

Струбцина переносного заземления

• Проводник обязательно должен быть медным и многожильным. Причем количество оборванных отдельных проволок строго регламентируется и не должно превышать 5%.
• Сечение таких переносных заземлений должно быть не менее 16 мм2 для электроустановок до 1000В и не менее 25 мм2 для электроустановок более высокого напряжения. Для заземления машин и механизмов можно использовать провод с сечением не менее 16 мм2 независимо от класса напряжения.

На фото переносное заземление для заземления машин и механизмов

Качество такого заземления проверить достаточно сложно. Поэтому единственным условием является обязательная зачистка металлической поверхности перед их наложением.

Какое должно быть сечение

Сечение медного заземляющего проводника от заземлителя к шине РЕ в щите – 10 мм2, как указано в 1.7.117.

Сечение заземляющего проводника должно быть сечением не менее 10мм² в системе TN-C-S и 25мм² в системе ТТ по меди.

По защитному проводу говорится далее:

Защитные проводники, входящие в состав кабеля – не менее сечения фазных проводников при сечении до 16мм².

Например, если фазные 4 мм2, то защитные проводники (проводники к потребителям после шины РЕ) – тоже 4 мм2.
Если РЕ-проводник не входит в состав кабеля, то сечение 2,5мм² при наличии механической защиты и 4мм² без механической защиты.

Как сделать защитное заземление (заземляющее устройство)?

Если решено остановиться на классике, нужно сварить заземлитель из 2-3-х уголков, вывести пластину или уголок с болтом, или пруток. Длина уголков – около 2 м, если грунт не каменистый и получится забить такую длину. Если менее 2 м – лучше 3-4 уголка, на расстоянии не менее 1,5 м друг от друга. Места сварки обработать от окисления, иначе они разрушатся в первую очередь.

Заземление нужно проверить на качество – измерить сопротивление заземления. Если нет приборов, нормальный домашний вариант проверки – лампочку 60…100 Вт подключить на фазу и землю (вместо нуля). Если напряжение на лампочке не сильно отличается от нормального режима работы (разница – единицы вольт), можно считать, что заземление качественное. Но лучше пригласить лабораторию или друга с прибором.

К контуру заземления надежно (через болт с гайкой, или через сжим типа “Орех”, если это пруток арматуры) подключить заземляющий проводник РЕ, который завести в вводной щит на шину РЕ.

Далее, если решено делать систему заземления TN-C-S, нужно делать повторное заземление PEN проводника, и тянуть в дом 5 проводов:

1. Фаза L1,
2. Фаза L2,
3. Фаза L3,
4. Нейтраль N,
5. Защитный проводник РЕ.

Проводник PEN от ввода до клеммы счетчика должен быть непрерывным, или шина РЕ должна быть запломбирована. Вопрос обсуждается в статьях в конце.

Если решено делать систему ТТ (без повторного заземления, в случае плохого состояния электросетей), защитный проводник (точнее, защитный сечением не менее 25 мм2 по меди) от заземления приходит на шину РЕ, и далее идёт на все потребители, нигде не соединяясь с нейтралью N, приходящей с улицы.

На каком расстоянии делать заземление от ввода в дом?

Если есть вводной щит (ВРУ, или щит учета), то заземлитель лучше расположить около него (по возможности ближе, но в то же время исключить возможные механические повреждения).

От этого зависит и стоимость, и надежность, и сопротивление заземляющего устройства.

ГОСТы и правила по заземлению

Тут основные НТД, в которых говорится про заземление со всех сторон – ГЗШ, PE, СУП, ДСУП, и т.п. Выбирайте на вкус)

• ПУЭ 1.7, 7.1
• ГОСТ Р 58882-2020 «Заземляющие устройства. Системы уравнивания потенциалов. Заземлители. Заземляющие проводники. Технические требования», вступивший в силу с 01.01.2021
• Технический циркуляр № 23/2009
• ГОСТ Р 58698–2019 (МЭК 61140:2016) «Защита от поражения электрическим током. Общие положения для электроустановок и электрооборудования» – лучшее
• ГОСТ Р 58882-2020 п.7.10, СТО 56947007-29.130.15.105-2011
• Есть комплекс стандартов ГОСТ Р 50571 и ГОСТ 30331.1 Электроустановки низковольтные. Именно там и следует читать про заземление. Практически, все требования вышеуказанных стандартов сведены в СП 437.1325800.2018 “Правила проектирования защиты от поражения электрическим током”.
• ГОСТ Р 50571.3-2009 ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ Часть 4-41 Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током

Что лучше купить для частного дома и ванной

Теперь рассмотрим, как выбрать провод для заземления применительно к конкретному месту установки.

Для дома

При монтаже заземляющей конструкции в частном доме учтите сечение проводки и наличие заземляющего контура. Если заземлитель вкопан в землю, а шинка выведена, остается подобрать правильный кабель.

Обратите внимание на следующие моменты:

1. Сечение. Должно подбираться с учетом условий эксплуатации. В большинстве случаев для дома можно использовать провод от 4 кв. мм и толще.
2. Если применяется провод сечением 6 кв. мм без изоляции, необходимо отдать предпочтение многожильному проводнику.
3. В роли заземлителей рекомендуется использовать стальную арматуру, имеющую диаметр от 16 кв. мм. Допускается применение стального уголка на 50 мм и более.
4. После окончания работ важно измерить сопротивление, которое не должно превышать 4 Ом.

При выборе кабеля можно использовать любой из предложенных выше — ВВГ, ПВ-6, NYM, ESUY, ППВ и другие.

Для ванной

Если речь идет о ванной комнате, важно заземлить все металлические элементы. В эту категорию входит корпус металлической ванны, трубопроводы горячего и холодного водоснабжения и другие металлические элементы.

Сечение провода заземления должно быть не менее 2,5 кв. мм, но при использовании более толстого фазного провода необходимо использовать и «землю» на 4 кв. мм.

Провода, которые подключены к металлических элементам, можно вывести на общую шинку, а оттуда направить провод в щиток или к автоматам (должен быть заземляющий провод под болтовое соединение).

Используемый проводник может быть гибким или одножильным в зависимости от особенностей прокладки. Здесь решение принимается на месте.

Важный момент — требование к стойкости кабеля по температуре и влаги. Указанные выше марки проводов в полной мере соответствуют необходимым характеристикам.

Вывод

Заземление нейтрального провода и проводника заземления играют очень важную роль не только для создания безопасных условий, но и для работоспособности всей системы. Поэтому этим аспектом электроустановки не следует пренебрегать. И мы очень надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в этом вопросе.