Переносное заземление: устройство, требования, установка, проверка

Классификация систем заземления

Общепринятая классификация систем заземления осуществляется по следующим основным признакам:

• Состояние нейтрали электросети (заземленное или изолированное).
• Способ ее прокладки от подстанции с понижающим трансформатором до конечной электроустановки потребителя.
• Особенности подключения нагрузки к нейтральной жиле.

Основным документом, согласно которому производится классификация этих систем, являются ПУЭ (правила заземления электроустановок). В них подробно рассматриваются характерные признаки, согласно которым принято различать действующие защитные системы. Для их обозначения применяются английские буквенные символы T, N, I, C и S, которые расшифровываются как «заземление», «нейтраль», «изолированное», «общая» и «раздельная».

При обустройстве действующих линий энергоснабжения в России традиционно применяются следующие основные системы:

• TN-C, из обозначения которой следует, что на всем протяжении трассы нулевой рабочий N и защитный PE проводники объединены в общую шину PEN (C – это «common»).
• TN-S, означающая раздельную прокладку упоминавшихся выше проводников («Select»).
• TN-C-S, из названия которой следует, что на части трассы проводники PE и N объединены, а начиная с какого-то места они прокладываются раздельно.

На практике также встречаются редко используемые системы TT и IT, применяемые только в исключительных случаях. Такой уникальный способ построения заземляющей структуры как система с изолированным нулем, например, востребован при электроснабжении сооружений, где необходимо обеспечить высокий уровень безопасности.

В частности, это касается электрооборудования, устанавливаемого на горнодобывающих шахтных предприятиях. Объясняется это тем, что при подземных работах нередки случаи скопления взрывоопасных газов, а система IT, особенностью которой является пониженное искрообразование, в этом случае является самой безопасной.

Требования к переносным заземлениям

Оборудование относится к типу защитных устройств, обеспечивающих безопасную работу в подключенных электроустановках.

Кроме того, переносное заземление может (а точнее — должно) применяться при выполнении работ в полевых условиях: на временных объектах, которые штатного соединения с «землей» не имеют.

Например, при проведении сварочных работ на территории, где нет энергоснабжения, и площадка не оборудована в соответствие с Правилами устройства электроустановок. В этом случае заземляется и генерирующее и рабочее оборудование.

Комплект временного заземления представляет собой набор гибких медных проводников (кабель без изоляции). На концах проводников расположены зажимы с постоянной фиксацией: типа струбцин.

Как правило, проводники соединены в три связанные линии (для трехфазного оборудования). При замыкании фаз между собой, повышается вероятность срабатывания защиты, если на линию случайно будет подано напряжение.

Струбцины, которые подключаются к питающим контактам, оборудуются изолирующими штангами (при работе с напряжением свыше 1000 вольт).

Если во время подключения, шина окажется под напряжением, поражение электротоком не произойдет.

Существуют комплекты и для однофазных электроустановок, состоящие из одного проводника с зажимами на концах.

Установка переносного заземления предусмотрена в случаях, когда выведенный в ремонт участок полностью отключается от каких-либо кабельных линий, включая «земляную» шину. При случайной подаче напряжения (а во время ремонта — это вполне возможно), устройство обеспечит короткое замыкание на физическую землю, и приведет к срабатыванию защитного автомата.

Важно! Применять переносное заземление без защитного оборудования (предохранителей, автоматов) на питающей линии, бессмысленно и опасно.

При коротком замыкании на «землю», первичная защита персонала будет обеспечена, но возможно возгорание силового кабеля и электроустановки.

Кабель заземления также может перегореть под продолжительным воздействием электрического тока, и работники будут поражены неконтролируемым напряжением.

Еще одна функция переносного заземления — защита от наведенного напряжения. После обесточивания электроустановки, на питающем кабеле могут возникнуть наведенные токи, от проложенных рядом силовых линий. В обычном состоянии, этому препятствует рабочая «земля».

• Проводники должны быть цельными на всем протяжении между зажимами, без сростков и калышков (петлеобразных завитков, образованных при перекручивании).
• Использование изолированных проводов запрещено! Под оболочкой сложно контролировать возможные повреждения токоведущей жилы.
• Сечение кабеля одинаковое по всей длине. Для электроустановок до 1000 В, не меньше 16 мм², выше 1000 В — 25 мм².
• Длина проводников подбирается таким образом, чтобы можно было соединить шину заземления и заземляемые участки без натяжения кабеля. После подключения он не должен быть в подвешенном состоянии (за исключением точек заземления, находящихся на значительной высоте: например, линий электропередач).
• Провода должны выдерживать динамические нагрузки на разрыв, и не нагреваться до температуры расплавления при протекании тока короткого замыкания (по крайней мере, до срабатывания защитных устройств на размыкание силовых линий).
  Сечение провода по параметрам короткого замыкания можно рассчитать самостоятельно по формуле:
  где Iкз — это ток короткого замыкания, а tзащиты — максимально возможное время срабатывания автомата аварийного отключения электропитания.
• Длина изолирующих штанг должна обеспечивать безопасное наложение зажимов без приближения (а тем более касания) оператора к потенциально опасным токоведущим шинам.
  
• Зажимы должны обеспечивать надежное соединение, иметь винтовую затяжку (пружинные клещи недопустимы). Материал, при повышении температуры во время цикла короткого замыкания, не должен терять прочность и образовывать окалину в месте контакта. При затягивании зажима с рабочим усилием, деформация не должна приводить к ухудшению контакта.
• Соединение зажимов с проводниками производится методом опрессовки либо сварки. Допускается соединение с помощью гайки, после чего необходимо пропаять место контакта тугоплавким припоем. Соединение только с помощью пайки запрещено, поскольку при высоких температурах возможно расплавление припоя и отсоединение заземлителя.

Требования к переносным заземлениям, как и правила дорожного движения, написаны кровью. Поэтому их соблюдение не просто является формальным исполнением ПУЭ. Это жизнь и здоровье людей.

Установка заземления производится с той стороны токоведущих шин, откуда может быть подано напряжение. Между точкой подключения и зоной проведения ремонтных работ не должно быть преобразующих устройств с гальванической развязкой (трансформаторов, умножителей напряжения, стабилизаторов и прочего).

Оператор, производящий накладку переносного заземления, должен быть в защитных средствах: изолирующих ботах, рукавицах, иметь на лице защитную прозрачную маску (от возможного искрообразования). Рекомендуется использовать диэлектрические коврики или подставки для ног.

Дальнейшие работы выполняются строго в указанной последовательности:

1. Центральный, или общий (при работе с трехфазным заземлителем) зажим крепится на действующую и проверенную шину заземления.
2. Индикатором проверяется отсутствие напряжения на токоведущей шине.
3. Непосредственно после проверки производится контрольное касание зажимом токоведущей шины, после чего проводник надежно закрепляется.

Важно! порядок наложения переносного заземления предписывает выполнять работу как минимум вдвоем. Это необходимо для того, чтобы при поражении электротоком, была возможность оперативно принять меры по отключению электроэнергии, и оказать первую помощь пострадавшему.

Разумеется, к работе допускается только квалифицированный персонал.

Присоединение заземления на оборудовании с напряжением выше 1000 В, производится с помощью штанги, изготовленной из прочного диэлектрика. При меньших напряжениях допускается работа в диэлектрических перчатках.

1. Необходимо убедиться в отсутствии напряжения на заземленных частях.
2. Отсоединить зажимы от электроустановки.
3. Отсоединить зажим от действующей шины заземления.

Перед подачей напряжения на электроустановку, необходимо удалить из зоны работ переносной заземлитель, и убедиться в исправности штатного (постоянного) защитного заземления.

Если работы выполняются на незаземленной (штатно) электроустановке, необходимо создать временный контур заземления. Для этого организуется тот самый треугольник, в соответствии с правилами организации защитного заземлителя. К нему присоединяется переносное заземление.

Заземлитель организуется с помощью металлических штырей, профилей (они забиваются с помощью кувалды), или буравчиков. У подобных устройств должно быть приспособление для извлечения их из грунта после окончания работ.

Еще один вариант для простой установки — заземлитель с обратным молотком. С его помощью можно легко погрузить стержень в грунт и извлечь его обратно.

Установка переносного заземления на временный контур производится по тем же правилам, что и на стационарную шину защитного заземления.

Переносное заземление, предназначенное для ЛЭП, отличается от «наземных» вариантов наличием длинных изолированных штанг. Кроме того, на рабочих концах установлены не винтовые зажимы, а захватные крюки с фиксаторами.

Поскольку такие работы, проводятся как правило в поле, где нет штатного защитного заземления, применяются переносные заземлители. Они обычно входят в комплект.

Учитывая отсутствие винтовых зажимов, и, как следствие, менее надежный контакт с токонесущим проводом, устанавливаются дублирующие заземления: по 2–3 комплекта на один высоковольтный провод.

Монтаж производится с земли: то есть оператор стоит на грунте, а не устанавливает заземление со столба.

Штанговые переносные заземления для ЛЭП выполняются однофазными. Для соединения заземленных проводов между собой, линии соединяются на грунте, в точке соединения с переносным заземлителем.

Определения

Заземлитель — это комплект токоведущих частей, имеющих непосредственный контакт с физической землей (грунтом). Проще говоря — забитые в землю колышки и соединительный проводник.

Заземляющий проводник — переносной или стационарно установленный провод (шина), предназначенный для соединения заземлителя с заземляемым устройством.

Видео по теме

• Приветствую Вас, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».
• Сегодня я расскажу Вам про переносное заземление.
• В этой статье мы с Вами узнаем для чего служит переносное заземление, где применяется и как им правильно пользоваться.
• Переносное заземление применяется для электробезопасности работающих, при выполнении работ на отключенном электрооборудовании или на токоведущих частях распределительного устройства, с которого снято рабочее напряжение.
• Электробезопасность заключается в защите человека от случайной, либо ошибочной подачи напряжения на рабочее место, где будут проводиться работы, а также в защите от наведенного напряжения.

А ведь я Вам уже рассказывал про действие электрического тока на организм человека. 

Например, по наряду-допуску у нас проводится работа по проверке релейной защиты электродвигателя. Высоковольтный асинхронный двигатель питается со сборных шин напряжением 10 (кВ).

Чтобы отключить электродвигатель от сети, необходимо произвести все необходимые технические и организационные мероприятия. А именно, отключить высоковольтный выключатель, шинный и кабельный разъединитель в ячейке.

В нашем случае, переносное заземление устанавливаем в ячейке, как со стороны сборных шин секции, так и со стороны кабеля.

После этого на рукоятки разъединителей и автомат цепей включения (соленоидов) высоковольтного выключателя повесить указательный плакат.

Переносное заземление относится к устройствам, которые обеспечивают безопасность при проведении работ в электроустановках и распределительных сетях электрического тока.

Задача заземления состоит в предотвращении опасных последствий при случайной подаче напряжения в ремонтируемое устройство и для защиты от наведенного напряжения (актуально при работе на протяженных линиях).

Расскажем в статье, что такое установка переносного заземления, зачем она нужна и как используется.

Защита станков и электрооборудования в цехах

• осуществить подключение заземляющего проводника к проводке, которую заземляют;
• специальным прибором проверить наличие напряжения в токоведущей части;
• клеммы набрасывать поочередно при помощи штанги на токоведущие элементы, которые необходимо отключить при производстве данной работы;
• закрепить зажимы также посредством штанги;
• если по каким-либо причинам невозможно произвести данную работу с помощью штанги, то это делается руками в диэлектрических перчатках и только на участках с напряженностью не более 1000 вольт.
• создание заземления происходят в положении стоя на земле или на лестнице, сделанной из дерева или другого материала, который купирует напряжение;
• очень опасно и запрещено подниматься на конструкции до проверки наличия напряжения;
• для того, чтобы снять переносное заземление, необходимо проделать те же действия только в обратном направлении: отсоединить клеммы с токоведущих элементов, затем отсоединить их от заземляющих устройств.

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81 защитное заземление электроустановки следует выполнять:

• при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока – во всех случаях;
• при номинальном напряжении от 42 В до 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных по ГОСТ 12.1.013-78.

Объясняется это тем, что, при пробое изоляции основная часть токового заряда стечет по заземляющей шине в защитный контур, сопротивление которого на порядок ниже, чем тот же показатель для тела человека.

Согласно правилам ПУЭ, корпуса технологического оборудования и других приборов должны подключаться к естественным или искусственным заземлителям (ИЗУ). При реализации первого из этих способов традиционно используются следующие подсобные элементы:

• металлические каркасы проложенных в земле конструкций, имеющие прямой контакт с ней;
• металлические кожуха кабелей, прокладываемых непосредственно в грунте;
• обычные металлические трубы (за исключением газовых и нефтепроводов);
• рельсы железнодорожных путей.

Кроме того, их использование при организации эффективного заземления позволяет несколько снизить затраты на его обустройство.

Основное требование к заземлениям до 1000 Вольт – их способность создать надежную цепочку для стекания аварийных токовых зарядов в грунт. Ее оценивают величиной сопротивления, которое приходится преодолевать токам замыкания на землю.

Согласно нормативным документам (ПУЭ, в частности) сопротивление заземления (сопротивление растеканию электрического тока) должно быть:

• в частных домах с напряжением питания 220 и 380 Вольт, должно составлять не более 30-ти Ом.
• для промышленного оборудования (трансформаторов подстанций, в частности, или генераторов и сварочных аппаратов) не должен превышать 4-х Ом.
• в отношении источника тока (генератора или трансформатора) не более 2, 4 и 8 Ом соответственно, при междуфазных напряжениях 660, 380 и 220 В трехфазного источника питания или 380, 220 и 127 В однофазного источника питания.

Чтобы достигнуть нормируемых ПУЭ значений сопротивления, потребуется принять специальные меры. Обычно они сводятся к следующим типовым процедурам:

1. увеличение площади соприкосновения составляющих устройств заземления с грунтом;
2. повышение качества контактов в местах сочленения отдельных элементов и медных соединительных шин;
3. улучшение проводимости самой почвы (за счет постоянного увлажнения или добавления соляного раствора, например).

Теми же требованиями предписывается периодически (не реже одного раза в 6 лет) проверять сопротивление заземляющего контура на соответствие его величины утвержденным нормам.

Самая распространенная неисправность, встречающаяся при эксплуатации электрооборудования – замыкание фазы на металлический корпус из-за разрушения защитной изоляции.

В зависимости от того, какие защитные меры приняты при работе с оборудованием, возможны следующие степени безопасности пользователя:

1. Самый опасный вариант – когда металлический корпус прибора не заземлен, а УЗО совсем не установлено. Попадание фазы на проводящие ток части никак не проявляется, кроме как ощутимый удар при случайном прикосновении.
2. В отсутствие УЗО корпус подключен к контуру установленного заземления, а ток утечки по цепи стекания очень велик. В этом случае прибор сработает мгновенно и отключает питающую линию или отдельную ее цепочку.
3. При наличии УЗО корпус не заземлен, что обнаруживается только при протекании тока утечки, который вызовет срабатывание устройства защиты. За время порядка 200-300 миллисекунд прикоснувшийся к прибору человек ощутит лишь легкий удар током.
4. И, наконец, самый безопасный вариант предполагает заземление корпуса и одновременную установку в данную ветку отдельного УЗО.

О первом случае, связанном с отсутствием специальных защитных средств, нечего и говорить, а вот второй вариант не совсем безопасен. Это объясняется тем, что при большом сопротивлении переходов и значительных номиналах предохранителей остаточный потенциал на корпусе прибора очень опасен для работающего человека. Так, при сопротивлении заземляющей конструкции в 4 Ома и предохранителе номиналом 25 Ампер он может достигнуть 100 Вольт.

При попадании фазы на корпус, а через него – на заземляющий проводник ток благополучно стекает в землю. Одновременно с этим УЗО мгновенно реагирует на утечку и отключает линию и электроустановку, исключая возможность поражения работающего на ней персонала.

Помимо этого, если ток утечки существенно превышает порог срабатывания установленного в цепи предохранителя – может сработать и сам защитный элемент, дублируя действие УЗО. Какой из этих двух приборов отключит цепь первым – зависит от их быстродействия и величины тока стекания на землю (при этом не исключается их одновременное срабатывание).

В соответствие с действующими правилами ПУЭ различные виды заземлений в электроустановках до 1000 Вольт отличают по принадлежности их к той или иной системе. А по типу заземляемых устройств различают следующие варианты:

• Защита типового станочного оборудования.
• Заземление электродвигателей и сварочных аппаратов.
• Защита передвижных установок и эксплуатируемых электроприборов.

В этом разделе рассматривается первый пункт из перечня, касающийся станков и другого оборудования, устанавливаемого в заводских цехах.

Хорошо известно, что при работе на станочном оборудовании риск случайного попадания фазы на корпус достаточно велик. Чтобы правильно заземлить станок в цеху – потребуется разобраться со следующими моментами:

1. Где проложен заземляющий контур в рабочей зоне.
2. Какой толщины должна выбираться шина, применяемая для соединения корпуса станка с защитным контуром.
3. В каком месте накладывается стационарное заземление.
4. Какие заграждающие приспособления допускается использовать для ограничения доступа к опасным частям оборудования.

Рассмотрением всех этих вопросов должен заниматься цеховой электрик, который знаком с расположением элементов заземляющего хозяйства и полностью владеет информацией по порядку подсоединения корпуса станка к ЗУ. Он должен знать, в частности, что для заземления электрооборудования в его конструкции предусмотрена специальная точка, к которой подсоединяется заземляющая шина.

Последнее требование справедливо лишь для установок с автономным питанием, имеющим изолированную от земли нейтраль (в качестве примера может быть приведено ГРПШ).

Этот вид заземляющих устройств традиционно применяется для тех образцов оборудования, которые не являются источниками питания для остальных установок и не склонны к искрообразованию. Другая область их применения – передвижные агрегаты, оснащенные собственными стационарными заземлителями, не используемыми в данный момент.

Для обеспечения требуемого уровня защиты при работе с электрическими приборами различного типа возможны следующие защитные меры:

1. надежная защита открытых для общего доступа токоведущих частей;
2. усиление защитной изоляции методом ее наращивания;
3. ограничение доступности к корпусам оборудования.

Кроме того, для этих целей могут применяться пониженные напряжения (если это позволяют особенности конструкции).

В отдельных случаях ограничение проявляется в том, что такие образцы электроаппаратуры не допускается эксплуатировать в особо опасных помещениях (влажных или с сильным запылением). Если наряду с заземлением применяются другие способы защиты работающих с приборами людей – они не должны взаимно исключать друг друга. Другими словами их действие не должно снижать эффективность уже имеющейся и работающей в этом месте защиты.

Применение элементов естественных заземлителей допускается только в ситуациях, когда исключена вероятность нанесения подземным конструкциям ощутимого ущерба, связанного с протеканием по ним аварийного тока.

Применение, конструкция и правила пользования переносным заземлением

Согласно действующим нормативам электродвигатели также подлежат обязательному защитному заземлению.

Во всех остальных случаях его обязательно нужно будет соединить специальной медной жилой с заземляющим контуром (фото ниже).

Для грамотного обустройства ЗУ в подводящем силовом кабеле 380 Вольт должна быть предусмотрена отдельная (дополнительная) шина. Один ее конец подключается к «земляной» клемме распредкоробки электродвигателя, а второй – непосредственно к корпусу силового шкафа.

Сечение проводников, используемых при обустройстве заземления для электродвигателей должно соответствовать нормам, приведенным в ПУЭ (смотрите таблицу).

Заземление сварочных аппаратов

При работе со сварочным оборудованием заземление его корпуса согласно требованиям ПУЭ также обязательно. Помимо этой части электрического агрегата заземляться должен один из выводов трансформаторной вторичной обмотки (к другой клемме подсоединяется держатель электродов). Заземляемый вывод на корпусе обозначается соответствующим значком и оснащается приспособлением, надежно фиксирующим протянутую от защитного контура шину.

Величина переходного сопротивления защитного контура или ЗУ для сварочного оборудования не должна превышать 10-ти Ом. Если потребуется повысить электропроводимость заземляющей конструкции – увеличивают контактную площадь всех соединений, включая поверхность соприкосновения с землей.

Периодичность осмотра

У любого электрического оборудования есть свои сроки эксплуатации. Для такого защитного устройства данный показатель равен 8 годам. Эти рамки обосновываются риском для жизнедеятельности рабочих. При проверке защитные конструкции должны быть в рабочем состоянии.

Согласно регламентных работ, существуют сроки проверки заземляющего оборудования. Количество проверок должно составлять один раз в 6 месяцев. Кроме этого, производиться внешний осмотр как минимум два раза за этот период.

Если данные конструкции обеспечивают заземления приборов медицинского направления, связанные с жизнедеятельностью человека, такие проверки проводятся чаще.

Также если заземление переноситься на другое устройство, то осмотр и проверку нужно будет делать заново. Сроки проверки также изменяются и исчисляются с момента новой установки.

Для проверки текущего состояния ЗУ согласно требованиям ПУЭ проводятся периодические испытания заземляющих контуров. Они позволяют убедиться в соответствии их параметров (сопротивления стеканию тока, в частности) установленным нормативам.

В ПУЭ также оговаривается, что периодичность проверки (испытаний) действующих систем зависит от класса самого проводимого обследования. Так, визуальные осмотры заземляющих конструкций должны проводиться не реже одного раз в полгода. Если та же процедура сопровождается выборочным вскрытием почвы в вызывающих подозрения местах – проверки проводятся не реже раза в 12 лет.

В заключение отметим, что после ознакомления с предложенным материалом заинтересованный пользователь сможет четко представить себе, для чего нужно заземление и как оно обустраивается. Знание всех тонкостей этого вопроса поможет ему уберечь себя и своих близких от опасности поражения электрическим током. Кроме того, умение разбираться в них обеспечит сохранность эксплуатируемого на объекте электрооборудования.

Заземление и зануление

Для защиты человека от удара током в особо опасных условиях эксплуатации нередко используется принцип одновременного заземления и зануления электроустановок. Всем, кто не знаком со вторым понятием, следует знать, что зануление электроустановок – это умышленное соединение их корпусов с нейтралью подводящей силовой линии. Понять принцип его действия поможет ознакомление с тем, как реализуется это способ защиты на практике.

Суть зануления состоит в превращении случайного попадания сетевого напряжения на корпус установки (из-за повреждения изоляции, например) в однофазное короткое замыкание. Отсюда следует, что и рассматриваемое нами заземление и зануление, как системы, выполняют функцию защиты от поражения электрическим током. Но делают они это каждая по-своему (смотрите фото ниже).

В одном случае (при заземлении) для получения цепочки стекания тока пробоя применяется отдельное заземляющее устройство, снижающее потенциал на корпусе прибора до безопасного уровня. Для «срабатывания» системы зануления тот же корпус электрически соединяется с нейтралью питающей сети.

Токопроводящие части электроустановок подлежат заземлению или занулению во всех случаях, когда защищаемое оборудование работает в помещениях повышенной опасности (с большой запыленностью и высоким уровнем влажности). Специалистам, занимающимся вопросами его защиты важно четко представлять себе отличие этих двух понятий. Кроме того им потребуется хорошо разбираться в том как правильно сделать контур заземления для данного образца оборудования.