Заземляющие устройства: назначение, принцип работы и особенности применения

Любое электрическое оборудование, которое находится в эксплуатации, должно функционировать согласно правилам техники безопасности. Для того чтобы исключить возможность попадания опасных частиц, нужно обязательно провести процедуру заземления – электрически связать землю с электропроводящими и металлическими частями механизма. За счет этого случайные утечки электричества сведутся к минимуму, а животные и люди будут защищены от ударов током.

Назначение заземления

Заземляющие устройства (ЗУ) представляют собой объединение заземляющего проводника и заземлителей, которые соединяют электроустановки, электрические приборы и машины с землей. ЗУ способствует созданию надежных соединений для того, чтобы отводить напряжение с элементов, постоянно находящихся под высоким напряжением. Причинами тому могут служить:

• мощные удары молнией;
• возникновение вторичной индукции, вызванной токоведущими частями, которые расположены очень близко;
• вынос потенциала за пределы внешнего ограждения здания или электроустановки.

В каменноугольных выработках, в реках и водоемах, а также других рукотворных или природных объектах, имеющих похожие свойства, роль земли выполняется водой или грунтом.

Виды ЗУ

В роли заземляющих устройств могут быть использованы объекты как искусственного, так и естественного происхождения. Первые из них представлены:

• стальными обрезками труб и рельс;
• металлическими тросами и цепями;
• длинными стальными прутьями (диаметр – 1 см);
• стальными полосами или угловой сталью длиной не менее 2 метров;
• стальными трубами диаметром от 3 см.

Стоит заметить, что сопротивление заземляющих устройств можно определить, только проведя контрольные замеры. Если естественный элемент покажет приемлемый показатель значения R, то дополнительные конструкции не понадобятся. Естественные объекты представлены:

• оболочками свинцового кабеля;
• подземными трубами жилых помещений, которые соединяются с землей;
• железобетонным фундаментом, если вокруг влажный грунт (суглинок или глина);
• подземными трубами (исключением являются только теплотрассы и те, по которым транспортируют горючие материалы).

Принцип действия ЗУ

Ключевой принцип работы заземления заключен в том, чтобы снижать потенциал напряжения точки, которая соприкасается с токопроводящими частями, до того момента, пока это не станет безопасно для людей. Когда опасное напряжение попадает на поверхность оборудования, потенциал заземлителя, который находится ближе всего к нулю, должен быть перенесен в эту самую точку, что создает безопасные и комфортные условия для работы. По истечении времени автоматическое устройство, защищающее от утечек электричества, срабатывает. Линия питающего напряжения деактивируется, устраняя аварийную ситуацию.

Процесс изготовления заземляющих устройств требует соблюдения некоторых особых условий, которые обеспечат надежность и контакт частиц почвы с металлическими поверхностями. Повысить электропроводность можно, погрузив в грунт металлическую конструкцию заземления, а вокруг нее создать зону максимальной удельной проводимости. Добиться повышения этой проводимости можно непосредственным химическим воздействием на землю, например с помощью соли.

Все вышеперечисленные методы способны обеспечить надежное движение электричества в грунт по заземленному основанию защитных конструкций. Помимо того что обеспечивается преднамеренное слияние корпуса электрического оборудования с заземленным механизмом, представленный выше метод может быть использован в критических ситуациях замыкания фазы на почву.

Дополнительные функции заземления

Заземляющие устройства очень часто используются в качестве грозоотводов, защищая строения от ударов молнии. В случае если неподалеку расположена еще одна электрическая установка с мощностью не более 1 кВт, то заземляющую систему можно использовать общую. Такое решение помогает значительно снизить материальные траты на строительство других заземлений.

В такой ситуации нормальным будет сопротивление растекания тока с наименьшим значением. Вычислить его можно, используя значения минимального сопротивления для каждой электроустановки, которые помещены в один заземлитель. Брать при этом нужно минимальное значение.

Рабочее заземление – что это?

При изготовлении рабочих заземлений с заземляющими устройствами соединяются точки электрических цепей. Рабочее заземление сооружается с помощью специальных устройств, таких как разрядник, пробивной предохранитель или резистор.

Правила устройства ЗУ в частных домах

Людей, живущих в загородных домах, часто тревожит вопрос, обязательно ли устанавливать в своем жилище заземляющие устройства. ПУЭ (правила устройства электроустановок) помогут получить ответ на него. Этот документ содержит информацию о защитной мере, которая считается обязательной. Изготовление заземляющей конструкции в частных домах значительно проще, чем в многоквартирных городских строениях.

Для установки заземления на загородном участке нужно выбрать такое место, которое находится недалеко от дома, и разместить устройство с дальнейшим подведением медной шины. В условиях города это сделать практически невозможно. Строительные нормативы не предусматривают надежных заземлителей около дома.

В таком случае нужно пользоваться заземлением, которое находится на питающих подстанциях на достаточной удаленности от жилых построек.

Ремонт

Если использовать ЗУ на протяжении длительного времени, отдельные узлы конструкции из металла могут быть поражены коррозией, а ее электрические параметры – частично отклониться от номинальных показателей. Это происходит потому, что разрушается защитное покрытие ЗУ, на которое оказывает негативное влияние грунтовая соль, влекущая за собой коррозийные разрушения металла.

В неисправном состоянии механизм становится непригодным к использованию, не способствуя снижению опасного потенциала конструкции по причине того, что пораженные ржавчиной места могут оказывать существенное сопротивление. Параллельно с этим может быть снижена утечка тока в почву, вследствие которой контур заземления постепенно теряет свои защитные свойства.

Любому специалисту в таком случае нужно сообщить, что механизм должен подвергнуться капитальному ремонту, в процессе которого будут заменены на новые детали все его пораженные части. Возможен и такой исход, согласно которому разрушенные элементы и места сварки восстановят без их предварительной замены. Для этого требуется выполнение следующих операций:

• очистить все металлические части заземления от обнаруженных следов ржавчины с помощью химического вмешательства или наждачной бумаги;
• эти же очищенные места обезжирить растворителем, предназначенным специально для таких целей;
• после того как растворитель высохнет, поверхность металла покрыть слоем грунтовки ГФ-18;
• подождать, пока грунтовка просохнет, и окрасить подготовленную поверхность черной эмалью с целью дальнейшей защиты.

Техническая проверка систем заземления

Для того чтобы контролировать текущее состояние механизма, необходимо время от времени проверять его конструкцию и то, соответствуют ли его характеристики установленным требованиям к заземляющим устройствам. Процедура проверки должна включать в себя следующие действия:

• визуально осмотреть открытые участки механизма;
• тщательно обследовать контакты между отдельными частями контурного заземления;
• измерить активное сопротивление;
• выборочно обследовать части, которые размещены в земле, вскрыть почву в этих местах.

При возникновении необходимости во время проведения испытаний специалисты могут измерить параметры распределяющей заземляющей цепи и напряжение прикосновения. Комплект должен обязательно содержать технический паспорт заземляющего устройства с информацией о дате начала эксплуатации ЗУ, его рабочую схему и информацию с текущим состоянием системы.

Контролируемые параметры ЗУ

Надежная работа всего механизма зависит от того, какое общее сопротивление оказывает цепочка заземления. Оно, в свою очередь, образуется за счет соединительных шин и самой конструкции заземлителя. Уменьшение значения данной величины влечет за собой безопасную эксплуатацию приборов и всего оборудования, для которых положена защита. Процесс обустройства заземляющих контуров проводится методом подбора соответствующих форм конструкций, тем самым искусственно увеличивается территория взаимодействия ключевых элементов с почвой. Также проводится измерение заземляющих устройств.

Такого же результата можно достичь, специально повысив процент содержания соли в земле, обладающей непосредственным контактом с металлической частью заземлителя. Указанный метод будет снижать сопротивление стекания электричества в почву, что увеличит уровень надежности функционирования контура механизма.

Для того чтобы контролировать значение всех показателей, нужно организовать техобслуживание заземляющей системы, провести испытания заземляющих устройств. Они предполагают наличие обязательного замера указанных параметров. Если обнаружены существенные отклонения от предписаний ПУЭ, необходимо провести осмотр заземляющего устройства, починить его, а затем проверить сопротивление заземления во второй раз.

Особенность работы заземления

Как итог всему вышеперечисленному, можно с полной уверенностью говорить о следующей особенности во всей работе механизма заземления. Чтобы повысить эффективность и уровень защиты от электрических поражений в связующих цепях, нужно обязательно использовать заземляющее устройство. Оно способно реагировать даже на минимальную утечку тока на почву, используя тело человека в качестве проводника.