Функциональное заземление это – Рабочее заземление: определение, устройство и назначение

Содержание

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.

fb.ru

Рабочее заземление

Согласно Правилам устройства электроустановок, рабочим (или функциональным/технологическим) заземлением называется заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки, но не в целях электробезопасности.

Подразумевается, что оборудование работает надежно, а если сопротивление функционального заземления ≤4 Ом, то проблемы электробезопасности вообще исключены.

Понятие функционального заземления (далее FE) для сетей питания информационного оборудования и систем связи описано в следующих нормативных документах:

  • ГОСТ Р 50571.22-2000, п. 3.14 (707.2): «Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал (иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя)».
  • ГОСТ Р 50571.21-2000, п. 548.3.1: «Функциональное заземление может выполняться путем использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.

Допускается функциональный заземляющий проводник (FE-проводник) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его главной заземляющей шине (ГЗШ)».

Для правильного понимания определений, данных выше, необходимо договорится о смысле некоторых слов:

  • «Как правило» подразумевает, что требование (условие, решение) является преобладающим. Его несоблюдение возможно, но требует весомых обоснований.
  • «Допускается» означает, что условие следует выполнять лишь как исключение в силу вынужденных обстоятельств.
  • «Рекомендуется» – решение является оптимальным, но его выполнение не обязательно.
  • «Может» символизирует правомерный вариант, один из нескольких.

 

Причины распространения функционального заземления

Первая причина
В 90-х гг. с увеличением распространения вычислительной техники, мощность которой постоянно увеличивалась, возникла необходимость обеспечить ее надежную работу в сетях типа ТN-C.

На рис. 1 показана схема рабочего заземления с использованием PEN-проводника (совмещенного нулевого рабочего N и нулевого защитного PE):

Информация передается по линии связи между 2-мя компьютерами. Возьмем за отправную точку корпусное заземление. Заземление, выполненное проводником РЕN, по которому текут рабочие токи, приводит к разнице потенциалов между корпусами приборов. Получается, что в линию связи вносится разница потенциалов, пульсации, гармоники и высокочастотные помехи при работе оборудования с большими реактивными токами.

Решением проблемы служило локальное применение отдельной системы рабочего заземления, которое обеспечивало устойчивую работу компьютеров. Стоит отметить, что стоимость перехода на «пятипроводную» систему типа TN-S была значительно выше.

Вторая причина
Распространению функционального заземления также способствовало плохое состояние защитного заземления в электроустановках. При поставках «чувствительной» электронной техники от заказчика требовалось создание отдельного заземления.

Третья причина
Возникновение специфических и строгих требований по защите информации, особых лабораторий и других аналогичных объектов также послужило распространению FE.

 

Основные схемы выполнения функционального заземления

Вариант «А» существует и даже исполняется, но является самым опасным из представленных с точки зрения электробезопасности и безопасности объекта в целом. Подробные объяснения приведены ниже.

Вариант «В» является формальным подходом, выполнение системы с его использованием полностью законно. Это качественное защитное заземление с радиальной схемой разводки, которое используется для вновь строящихся объектов.

Вариант «С» – удобная схема для реконструируемых объектов. С точки зрения воздействия помех на ответственное оборудование данный вариант значительно лучше, чем «В».

Недостатки варианта «А»:

1. Разрушается целостность основной системы уравнивания потенциалов, что приводит к появлению разности потенциалов на независимых системах заземления в процессе эксплуатации.

Причины появления разности потенциалов могут быть такими:

2. Крайне низкие токи короткого замыкания фаза-корпус относительно сетей типа TN-S со всеми вытекающими последствиями (см. рис. 3).

Рис. 3. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функционального заземления в сети типа TN

FE не имеет точки соединения с ГЗШ и с нейтралью, и токи короткого замыкания составят только десятки ампер. Ситуация ухудшается отсутствие в цепи устройства защитного отключения. Максимальный ток короткого замыкания составит 36,6 А:

Время отключения составит 30-120 сек, и все это время на корпусе будет присутствовать практически фазное напряжение по корпусным элементам, и протекать ток большой величины, что может привести к возгоранию. При наличии автоматов с номинальным рабочим током более 32 А цепь вообще не отключится.

Повторим: вариант «А» использовать для сетей типа TN-S крайне опасно.

  

  

Ф – сетевой фильтр, ФЗ – фильтр заземления.

Вариант «D» демонстрирует соединение FE и ГЗШ с использованием разрядника уравнивания потенциалов. Вариант имеет проблему: он сработает только в случае заноса потенциала при грозовых разрядах, когда разница в напряжении достаточна для срабатывания разрядника (600-900В). В остальных случаях целостность системы основного уравнивания потенциалов электроустановки остается нарушенной и электробезопасности при первичном пробое не обеспечивается.

Вариант «Е» разработан с учетом установки в разрыв проводника уравнивания потенциалов дроссельного фильтра заземления (например, «Квазар Ф-ХХХРЕ», изготовитель ГК «Полигон»).

Варианты «F», «G», «H» показывают построение FE с постепенным улучшением уровня защиты ответственного электрооборудования от помех без проблем с электробезопасностью.

 

Функциональное заземление в лечебно-профилактических учреждениях

Функциональное заземление относительно ЛПУ осуществляется для обеспечения нормальной стабильной работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования.

В циркуляре №24/2009 написано, что при отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом.

Требование подключения к главной заземляющей шине: «…Устройство независимых заземлителей для защитного и/или функционального заземления медицинского оборудования, не подключенных к ГЗШ, в зданиях с медицинскими помещениями не допускается…».

 

Взаимное влияние разных систем заземления отдельных помещений при наличии связи через сторонние проводящие части

В качестве примера рассмотрим следующую ситуацию:

Есть 2 помещения с электрооборудованием, в каждом установлена дополнительная система уравнивания потенциалов. Помещение номер №1 подключено к системе защитного заземления (РЕ) и имеет помехообразующую нагрузку. В помещении №2 есть ответственное электрооборудование и организовано подключение к системе FE.

На рисунке видно, что между двумя системами заземления за счет сторонних проводящих частей (в данном случае система отопления) образуется «паразитная» связь с сопротивлением RСП.

В итоге по FE-проводникам протекает часть тока утечки IУ2. Вычислить величину этого тока достаточно сложно. С одной стороны, FE-проводники из медного провода с хорошей проводимостью и небольшим сопротивлением. С другой стороны, водопроводные трубы и прочие сторонние проводящие части в сумме могут обладать значительным сечением, что компенсирует плохую проводимость железа. Поэтому IУ2 = 0,5*IУ допустимое реальное соотношение.
Избавиться хотя бы от одного проводника «А», «В» или «С» невозможно по причине безопасности объекта и электробезопасности персонала.
Как вариант, можно сильно увеличить сечение проводника «D», что пропорционально уменьшит ток утечки IУ2. Но, как вы понимаете, это повлечет значительные затраты.

www.medelectro.ru

Функциональное заземление — Sko-group

Рабочее (функциональное) заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки ( не в целях электробезопасности) — ПУЭ п. 1.7.30.

Определение FE для сетей питания информационного оборудования и систем связи дано в следующих пунктах:

«Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал ( иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя )» — ГОСТ Р 50571.22-2000  п. 3.14.

«Функциональное заземление может выполняться путём использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.

«Допускается функциональный заземляющий проводник ( FE-проводник ) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его к  главной заземляющей шине (ГЗШ)» — ГОСТ Р 50571.21-2000  п. 548.3.1

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединённый к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4) металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов — ПУЭ п. 1.7.82.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток — ПУЭ п. 1.7.83. ГОСТ Р 50571.3-94.

 Система местного уравнивания потенциалов.

Незаземлённая система местного уравнивания потенциалов предназначена для предотвращения появления опасного напряжения прикосновения.

Все открытые проводящие части и сторонние проводящие части, одновременно доступные для прикосновения, должны быть объединены.

Система местного уравнивания потенциалов не должна иметь связи с землёй ни непосредственно, ни посредством открытых или сторонних проводящих частей.

 Обозначения:

РЕ – защитное заземление

FE – рабочее ( функциональное, технологическое ) заземление

Функциональное заземление применительно к учреждениям ЛПУ — для обеспечения нормальной, без помех работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования

( электрокардиограф, электроэнцефалограф, реограф, рентгеновский компьютерный томограф и тп. ) в помещениях операционных, реанимационных, родовых, палатах интенсивной терапии, кабинетах функциональной диагностики и других помещениях при установке в них указанной аппаратуры.

При отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом.

Где  ГЗШ – главная заземляющая шина защитного заземления.

        ГШФЗ – главная шина функционального ( рабочего ) заземления.

Вариант «А», с точки зрения электробезопасности, допустим только при условии, что аппаратура питается от разделительного трансформатора ( IT – сеть ).

Использовать данный вариант для сетей типа TNS категорически не рекомендуется !

  Рис.2. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функциональног заземления в сети типа TN.

Так как функциональное заземление в отличие от защитного не имеет точки соединения с ГЗШ, а соответственно с нейтралью, то токи короткого замыкания составят не сотни и тысячи ампер, как это происходит при защитном заземлении, а всего лишь десятки ампер. Ситуация усугубится при условии, что FE по заданию выполнено 10 Ом, а в цепи отсутствует УЗО ( вычислительная техника, томографы, рентгеновское оборудование и тд. ).

Максимальный ток короткого замыкания составит 15,7А.

Iкз = 220(В) / (4 + 10)(Ом) = 15,7(А)

При данной схеме питания лучше воспользоваться вариантом «В» или «С», особенно если речь идет о мощном стационарном оборудовании ( рентгенаппараты, МРТ и тд. ).

Помимо сказанного выше, ситуация ( с точки зрения электробезопасности ) осложняется вероятностью возникновения разности потенциалов на раздельных системах заземления, тем более если эти системы заземления находятся в пределах одного помещения см. рис.3.

  1. Шаговое напряжение при срабатывании системы молниезащиты.
  2. КЗ на корпус в сети ТN-S до срабатывания системы защиты
  3. Внешние электромагнитные поля.

 

Вариант «В» удобен при реконструкции уже действующих объектов. Функциональное заземление при этом нередко выполняют с использованием составного, глубинного заземлителя. Второй положительный момент – функциональные заземлители и заземлители защитного заземления связанные между собой проводником уравнивания потенциала взаимно дублируют друг друга увеличивая надежность системы заземления.

Недостатки по электробезопасности, по сравнению с вариантом «А», либо отсутствуют, либо эффективно снижаются в десятки раз, а «лучевая» схема заземления обеспечивает стабильную работу оборудования.

Вариант «С» последнее время получает широкое распространение при проектировании новых объектов и соответствует высокому уровню электробезопасности.

sko-group.ru

Функциональное заземление | Статьи и видео о продукции ГК Полигон



Рабочее (функциональное) заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки ( не в целях электробезопасности ). (ПУЭ п. 1.7.30)


Примечание: фраза «не в целях электробезопасности» — акцент на надежную работу оборудования, но если сопротивление функционального заземления не более 4 Ом, то проблем с электробезопасностью не возникает в принципе.


Определение FE для сетей питания информационного оборудования и систем связи дано в следующих ГОСТах:


«Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал ( иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя )» ГОСТ Р 50571.22-2000 п.3.14 (707.2)


«Функциональное заземление может выполняться путем использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.


Допускается функциональный заземляющий проводник (FE-проводник) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его главной заземляющей шине (ГЗШ)»

ГОСТ Р 50571.21-2000 п.548.3.1


ПУЭ 1.1.17. Для обозначения обязательности выполнения требований ПУЭ применяются слова «должен», «следует», «необходимо» и производные от них.


Слова «как правило» означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.


Слово «допускается» означает, что данное решение применяется в виде исключения как вынужденное (вследствие стесненных условий, ограниченных ресурсов необходимого оборудования, материалов и т.п.).


Слово «рекомендуется» означает, что данное решение является одним из лучших, но не обязательным.


Слово «может» означает, что данное решение является правомерным.


Обозначение:


FE – рабочее ( функциональное, технологическое ) заземление.


Исторически, в связи с широким распространением вычислительной техники в 90-х годах, возникла необходимость обеспечения надежной работы нового оборудования в сетях типа ТN-C.

При передаче информации по линии связи между двумя компьютерами за опорную точку принимается корпусное заземление. Заземление, выполненное проводником РЕN, по которому текут рабочие токи, приводит к разнице потенциалов между корпусами приборов. Помимо разницы потенциалов вносимых в линию связи, туда же вносятся пульсации, гармоники и высокочастотные помехи при работе оборудования с большими реактивными токами. Локальное применение отдельной системы рабочего ( функционального ) заземления позволяло «малой кровью» обеспечить устойчивую работы вычислительной техники. Разумеется, перемонтаж всей электроустановки на «пятипроводную» систему типа TN-S обходился значительно дороже.


Вторая причина распространения функционального заземления – «безобразное» состояние защитного заземления в существующих электроустановках. Поставщик дорогостоящего цифрового оборудования не без оснований требует от заказчика выполнения отдельного заземления для своей «нежной» техники. Третья причина – специфические требования по защите информации, специализированные испытательные лаборатории и тд.

Основные схемы выполнения функционального заземления представлены на рис.2.



Вариант «А» — наиболее опасный из представленных, с точки зрения электробезопасности и безопасности объекта в целом. Нужно иметь «очень веские» основания для применения данной схемы или быть безграмотным инженером проектировщиком. Далее будут приведены аргументы против использования данной схемы.


Вариант «В» — формальное, но законное выполнение системы функционального заземления. Фактически представляет собой качественное защитное заземление с радиальной схемой разводки. Применяется для вновь строящихся объектов.


Вариант «С» — удобная схема для реконструируемых объектов. Имеет существенное преимущество перед вариантом «В» с точки зрения воздействия помех на ответственное оборудование.


Аргумент против схемы «А» №1: разрушение целостности основной системы уравнивания потенциалов и как следствие появление разности потенциалов на независимых системах заземления в процессе эксплуатации.


Причины появления разницы потенциалов:


1.КЗ на корпус в сети ТN-S до срабатывания системы защиты ( ~110B ).


2.Внешние электромагнитные поля ( близкий разряд молнии ) из-за разницы в длине проводников. Может достигать единиц киловольт.


3.Занос потенциала на ГЗШ при срабатывании молниеприемника. Разница потенциалов достигает сотен киловольт. См. статьи «Защитное заземление. Основная и дополнительные системы уравнивания потенциала» и «Занос потенциала в электроустановку.


Аргумент против схемы «А»
№2
:


крайне низкие токи короткого замыкания фаза – корпус применительно к сетям типа TNS со всеми вытекающими последствиями.


Рассмотрим простой пример:


Рис.3. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функционального заземления в сети типа TN.


Так как функциональное заземление в отличие от защитного не имеет точки соединения с ГЗШ, а соответственно с нейтралью, то токи короткого замыкания составят не сотни и тысячи ампер, как это происходит при защитном заземлении, а всего лишь десятки ампер. Ситуация усугубится тем, что в цепи отсутствует УЗО ( вычислительная техника, томографы, рентгеновское оборудование и тд. ). Максимальный ток короткого замыкания составит 36,6А.



Время отключения составит от 30 до 120 секунд и все это время на корпусе будет присутствовать практически фазное напряжение по корпусным элементам будет протекать достаточно значительный ток ( возможность возгарания ). При наличии автоматов с номинальным рабочим током более 32А цепь вообще не отключится.


Использовать данный вариант для сетей типа TN-S опасно!


В случае варианта «D» FE соединено с ГЗШ посредством разрядника уравнивания потенциалов.


Проблема схемы с разрядником заключается в том, что срабатывать он будет исключительно в случае заноса потенциала при грозовых разрядах, когда разница в напряжении достаточна для срабатывания разрядника ( 600 – 900В ). В остальных случаях целостность системы основного уравнивания потенциалов электроустановки остается нарушенной и проблема электробезопасности при первичном пробое остается актуальной.


Успокоить поставщика «нежного» оборудования, о котором говорилось ранее, можно установкой в разрыв проводника уравнивания потенциалов дроссельного фильтра заземления ( Квазар Ф – ХХХРЕ изготовитель ГК «Полигон» ), как это представлено на схеме варианта «Е».


Далее рассматриваются варианты построения функционального заземления с постепенным улучшением уровня защиты ответственного электрооборудования от помех, без проблем, связанных с электробезопасностью.




Функциональное заземление применительно к учреждениям ЛПУ — для обеспечения нормальной, без помех работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования.


При отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом. См. Циркуляр №24/2009. « …Устройство независимых заземлителей для защитного и/или функционального заземления медицинского оборудования, не подключенных к ГЗШ, в зданиях с медицинскими помещениями не допускается…»

www.poligonspb.ru

функциональное заземление — это… Что такое функциональное заземление?



функциональное заземление

3.8.1 функциональное заземление: Проводник, который имеет электрический контакт с Землей для целей улучшения помехоустойчивости.

функциональное заземление

(functional earthing functional grounding (US)):

Заземление точки или точек системы или установки, или оборудования не в целях электробезопасности.

сопротивление относительно земли

(resistance to earth

resistance to ground (US)):

Активная составляющая полного сопротивления относительно земли.

826-13-20

[195-01-15]

защитный проводник уравнивания потенциалов

(protective bonding conductor

equipotential bonding conductor (deprecated)):

Защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов.

826-13-27

[195-02-14]

система защитного уравнивания потенциалов

(protective equipotential bonding system; PEBS):

Система уравнивания потенциалов, обеспечивающая защитное уравнивание потенциалов.

826-13-34

[195-02-32]

826-14-01

3.27. функциональное заземление : Эквипотенциальное заземление, требуемое для обеспечения работоспособности электрического оборудования должным образом.

3.10 функциональное заземление (functional earthing): Заземление точки или точек в оборудовании, системе или установке для иных, чем электрическая безопасность целей.

1.2.13.9 функциональное заземление (functional earthing): Заземление какой-нибудь точки оборудования или системы по причинам, не связанным с безопасностью.

3.5 функциональное заземление (functional ground): Подключение к земле посредством клеммы в целях, отличных от электробезопасности.

1.2.13.9 функциональное заземление (functional earthing): Заземление какой-нибудь точки оборудования или системы по причинам, не связанным с безопасностью.

[МЭС 195-01-13, модифицировано]

3.14 функциональное заземление: Заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал (иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя).

3.15 функциональное заземление: Заземление, для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал (иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя).

1.2.13.9 ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ: Заземление какой-нибудь точки оборудования или системы по соображениям, не связанным с безопасностью [МЭС 195-01-13, модифицированный].

1.2.73 функциональное заземление (functional earthing): Заземление точки в системе, установке или оборудовании, которое необходимо для правильного функционирования системы, установки или оборудования, но которое не является частью защиты от поражения электрическим током.

Смотри также родственные термины:

3.23 функциональное заземление (земля) (functional earth (ground))  МЭК 60417-5017: 2002: Контактный зажим, к которому должны быть присоединены детали, если возникнет необходимость заземления не в целях безопасности.

Примечания

1. В некоторых случаях зажигающие вспомогательные устройства, смежные с лампами, присоединяют к одному из выходных контактных зажимов, но не обязательно к зажиму заземления на стороне сети.

2. В некоторых случаях может потребоваться функциональное заземление для облегчения зажигания или для электромагнитной совместимости.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

  • функциональное дополнение ГНСС
  • функциональное заземление (земля)

Смотреть что такое «функциональное заземление» в других словарях:

  • функциональное заземление — Заземление точки или точек системы, или установки, или оборудования в целях, отличных от целей электробезопасности. [ГОСТ Р МЭК 60050 195 2005] [ГОСТ Р МЭК 60050 826 2009] функциональное заземление Эквипотенциальное заземление, требуемое для… …   Справочник технического переводчика

  • функциональное заземление — Заземление точки или точек системы, или установки, или оборудования в целях, отличных от целей электробезопасности. [ГОСТ Р МЭК 60050 195 2005] [ГОСТ Р МЭК 60050 826 2009] функциональное заземление Эквипотенциальное заземление, требуемое для… …   Справочник технического переводчика

  • функциональное заземление (земля) — 3.23 функциональное заземление (земля) (functional earth (ground))  МЭК 60417 5017: 2002: Контактный зажим, к которому должны быть присоединены детали, если возникнет необходимость заземления не в целях безопасности. Примечания 1. В некоторых… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Рабочее (функциональное) заземление — 1.7.30. Рабочее (функциональное) заземление заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности)… Источник: Приказ Минэнерго РФ от 08.07.2002 N 204… …   Официальная терминология

  • Телекоммуникационное (функциональное) заземление — 3.38 Телекоммуникационное (функциональное) заземление : Составная часть ЗУ объекта, используемая для заземления информационного оборудования, экранов информационных кабелей, а также металлоконструкций кабельных эстакад, лотков и коробов в которых …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • заземление системы электроснабжения — (Нрк. заземление силовой сети) (power) system earthing power system grounding (US)): Функциональное заземление и защитное заземление точки или точек системы электроснабжения. 826 13 13 [195 02 29] эквипотенциальность (equipotentiality): Состояние …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • заземление системы электроснабжения — Нрк. заземление силовой сети Функциональное заземление и защитное заземление точки или точек системы электроснабжения. [ГОСТ Р МЭК 60050 826 2009] EN (power) system earthing (power) system grounding (US) functional earthing and protective… …   Справочник технического переводчика

  • заземление — 50 заземление Преднамеренное электрическое соединение какой либо части электроустановки с заземляющим устройством 604 04 01 de Erden en to earth (equipment, an installation or a system), to ground (USA) fr mettre à la terre (un appareil, une… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Заземление — Статья не является нормативным документом. Предупреждение: статья носит чисто информативный характер и не является нормативным документом. При выполнении работ, связанных с электричеством, следует руководствоваться …   Википедия

  • функциональное уравнивание потенциалов — Уравнивание потенциалов, не связанное с обеспечением электробезопасности. [ГОСТ Р МЭК 60050 195 2005] функциональное уравнивание потенциалов Уравнивание потенциалов, выполняемое с иной целью, чем обеспечение электрической безопасности.… …   Справочник технического переводчика

normative_reference_dictionary.academic.ru

Рабочее заземление его назначение и устройство

Что такое защитное и рабочее заземление. Защитное и рабочее заземление

В данной статье мы постараемся объяснить, что такое рабочее и технологическоезаземление, и чем они отличаются от защитного.


Рабочим называют заземление, предназначенное для отвода нежелательных токов, также оно является возвратным контуром фазных токов.
Технологическое заземление нельзя использовать в качестве возвратного контура, его функция — защита чувствительного оборудования. Технологическое заземление — резервный низкоомный токовый контур.
Защитное заземление используется для безопасности при аварии (короткое замыкание).
Рабочее же заземление служит исключительно для защиты силового оборудования.
Технологическое заземление служит для защиты оборудования, однако, в некоторых случаях, может также использоваться в качестве защитного.


Защитное заземление

Защитное заземление выполняют, присоединяя все металлические нетоковедущие части оборудования (элементы, по которым в нормальном рабочем состоянии не протекают электрические токи) к земле. Это могут быть корпуса, стойки, станины и т.д.
Задача защитного заземления — минимизировать риск поражения электрическим током при касании оборудования персоналом во время короткого замыкания (КЗ).
При КЗ на нетоковедущих частях оборудования может оказаться электрический потенциал большой величины (относительно земли). При касании данных частей человеком, его тело может оказаться под воздействием электрического тока.
Чтобы избежать этого все нетоковедущие части оборудования присоединяют к системе заземления. Таким образом, все аварийные токи будут отведены через заземляющее устройство в землю.


Рабочее заземление

Рабочее заземление выполняют присоединяя к системе заземления токоведущие части (токопроводы, по которым в нормальном рабочем состоянии протекают электрические токи). Например, заземление нейтрали силового трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда».
Данный вид заземления служит для защиты оборудования электрических систем и обеспечения надежного контура для возврата фазных токов от электрооборудования до источника электроэнергии.


Технологическое заземление

Технологическим называют заземление, обусловленное требованиями технологического процесса. Оно может выполнять множество функций: защита оборудования, безопасность персонала, обеспечение точности измерений и т.п.
Функциональное назначение технологического заземления в каждом случае индивидуально и зависит от используемого оборудования.

Просмотров: 5353| Опубликовано: Воскресенье, 13 Март 2016 13:02|

Согласно Правилам устройства электроустановок, рабочим (или функциональным/технологическим) заземлением называется заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки, но не в целях электробезопасности.

Подразумевается, что оборудование работает надежно, а если сопротивление функционального заземления ≤4 Ом, то проблемы электробезопасности вообще исключены.

Понятие функционального заземления (далее FE) для сетей питания информационного оборудования и систем связи описано в следующих нормативных документах:

  • ГОСТ Р 50571.22-2000, п. 3.14 (707.2): «Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал (иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя)».
  • ГОСТ Р 50571.21-2000, п. 548.3.1: «Функциональное заземление может выполняться путем использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.

Допускается функциональный заземляющий проводник (FE-проводник) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его главной заземляющей шине (ГЗШ)».

Для правильного понимания определений, данных выше, необходимо договорится о смысле некоторых слов:

  • «Как правило» подразумевает, что требование (условие, решение) является преобладающим. Его несоблюдение возможно, но требует весомых обоснований.
  • «Допускается» означает, что условие следует выполнять лишь как исключение в силу вынужденных обстоятельств.
  • «Рекомендуется» – решение является оптимальным, но его выполнение не обязательно.
  • «Может» символизирует правомерный вариант, один из нескольких.

Причины распространения функционального заземления

Первая причина
В 90-х гг. с увеличением распространения вычислительной техники, мощность которой постоянно увеличивалась, возникла необходимость обеспечить ее надежную работу в сетях типа ТN-C.

На рис. 1 показана схема рабочего заземления с использованием PEN-проводника (совмещенного нулевого рабочего N и нулевого защитного PE):

Информация передается по линии связи между 2-мя компьютерами. Возьмем за отправную точку корпусное заземление. Заземление, выполненное проводником РЕN, по которому текут рабочие токи, приводит к разнице потенциалов между корпусами приборов. Получается, что в линию связи вносится разница потенциалов, пульсации, гармоники и высокочастотные помехи при работе оборудования с большими реактивными токами.

Решением проблемы служило локальное применение отдельной системы рабочего заземления, которое обеспечивало устойчивую работу компьютеров. Стоит отметить, что стоимость перехода на «пятипроводную» систему типа TN-S была значительно выше.

Вторая причина
Распространению функционального заземления также способствовало плохое состояние защитного заземления в электроустановках. При поставках «чувствительной» электронной техники от заказчика требовалось создание отдельного заземления.

Третья причина
Возникновение специфических и строгих требований по защите информации, особых лабораторий и других аналогичных объектов также послужило распространению FE.

Основные схемы выполнения функционального заземления

Вариант «А» существует и даже исполняется, но является самым опасным из представленных с точки зрения электробезопасности и безопасности объекта в целом. Подробные объяснения приведены ниже.

Вариант «В» является формальным подходом, выполнение системы с его использованием полностью законно. Это качественное защитное заземление с радиальной схемой разводки, которое используется для вновь строящихся объектов.

Вариант «С» – удобная схема для реконструируемых объектов. С точки зрения воздействия помех на ответственное оборудование данный вариант значительно лучше, чем «В».

Недостатки варианта «А»:

1. Разрушается целостность основной системы уравнивания потенциалов, что приводит к появлению разности потенциалов на независимых системах заземления в процессе эксплуатации.

Причины появления разности потенциалов могут быть такими:

2. Крайне низкие токи короткого замыкания фаза-корпус относительно сетей типа TN-S со всеми вытекающими последствиями (см. рис. 3).

Рис. 3. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функционального заземления в сети типа TN

FE не имеет точки соединения с ГЗШ и с нейтралью, и токи короткого замыкания составят только десятки ампер. Ситуация ухудшается отсутствие в цепи устройства защитного отключения. Максимальный ток короткого замыкания составит 36,6 А:

Время отключения составит 30-120 сек, и все это время на корпусе будет присутствовать практически фазное напряжение по корпусным элементам, и протекать ток большой величины, что может привести к возгоранию. При наличии автоматов с номинальным рабочим током более 32 А цепь вообще не отключится.

Повторим: вариант «А» использовать для сетей типа TN-S крайне опасно.

  

Ф – сетевой фильтр, ФЗ – фильтр заземления.

Вариант «D» демонстрирует соединение FE и ГЗШ с использованием разрядника уравнивания потенциалов. Вариант имеет проблему: он сработает только в случае заноса потенциала при грозовых разрядах, когда разница в напряжении достаточна для срабатывания разрядника (600-900В). В остальных случаях целостность системы основного уравнивания потенциалов электроустановки остается нарушенной и электробезопасности при первичном пробое не обеспечивается.

Вариант «Е» разработан с учетом установки в разрыв проводника уравнивания потенциалов дроссельного фильтра заземления (например, «Квазар Ф-ХХХРЕ», изготовитель ГК «Полигон»).

Варианты «F», «G», «H» показывают построение FE с постепенным улучшением уровня защиты ответственного электрооборудования от помех без проблем с электробезопасностью.

Функциональное заземление в лечебно-профилактических учреждениях

Функциональное заземление относительно ЛПУ осуществляется для обеспечения нормальной стабильной работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования.

В циркуляре №24/2009 написано, что при отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом.

Требование подключения к главной заземляющей шине: «…Устройство независимых заземлителей для защитного и/или функционального заземления медицинского оборудования, не подключенных к ГЗШ, в зданиях с медицинскими помещениями не допускается…».

Взаимное влияние разных систем заземления отдельных помещений при наличии связи через сторонние проводящие части

В качестве примера рассмотрим следующую ситуацию:

Есть 2 помещения с электрооборудованием, в каждом установлена дополнительная система уравнивания потенциалов. Помещение номер №1 подключено к системе защитного заземления (РЕ) и имеет помехообразующую нагрузку. В помещении №2 есть ответственное электрооборудование и организовано подключение к системе FE.

На рисунке видно, что между двумя системами заземления за счет сторонних проводящих частей (в данном случае система отопления) образуется «паразитная» связь с сопротивлением RСП.

В итоге по FE-проводникам протекает часть тока утечки IУ2.

Защитное и рабочее заземление

Вычислить величину этого тока достаточно сложно. С одной стороны, FE-проводники из медного провода с хорошей проводимостью и небольшим сопротивлением. С другой стороны, водопроводные трубы и прочие сторонние проводящие части в сумме могут обладать значительным сечением, что компенсирует плохую проводимость железа. Поэтому IУ2 = 0,5*IУ допустимое реальное соотношение.
Избавиться хотя бы от одного проводника «А», «В» или «С» невозможно по причине безопасности объекта и электробезопасности персонала.
Как вариант, можно сильно увеличить сечение проводника «D», что пропорционально уменьшит ток утечки IУ2. Но, как вы понимаете, это повлечет значительные затраты.

Домашний уют

Рабочее заземление: определение, устройство и назначение

5 октября 2017

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.

Видео по теме

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.

Заземление

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.

Комментарии

Похожие материалы

Автомобили
Лямбда-зонд: устройство и назначение

Датчик лямбда-зонда (или иначе, словами автолюбителей, лямбда-зонд) – это механизм, который отвечает за концентрацию и соотношение бензина и воздуха в топливно-воздушной смеси при ее приготовлении и подаче через…

Автомобили
Распылители форсунки — устройство и назначение

Распылители форсунки – это механические устройства, предназначенные для распыления топлива в инжекторных и дизельных системах. Подача бензина или солярки при этом осуществляется под высоким давлением. Что примеч…

Автомобили
Головка блока цилиндров: устройство и назначение

Головка блока цилиндров – это важнейшая деталь для каждого современного двигателя. ГБЦ укомплектовываются абсолютно все силовые установки, будь это дизельный автомобиль или бензиновый. Конечно, различия между ни…

Автомобили
Задний мост автомобиля – устройство и назначение

Задний мост – это механизм, служащий для передачи усилий на колеса и последующего их движения. Путь передачи крутящего момента начинается с двигателя. Затем мощность переходит на коробку передач, после на кардан…

Автомобили
Диагностический разъем: устройство и назначение

Не секрет, что самым надежным способом выявления неисправностей является компьютерная диагностика автомобиля. Благодаря применению специальных инструментов можно с точностью определить и даже предотвратить неполадку в…

Автомобили
Портальные мосты: устройство и назначение

На сегодняшний день можно привести множество примеров доработки и тюнинга внедорожников. Одни делают люфт кузова и подвески, вторые меняют колеса, а третьи делают и то и другое. Однако сегодня мы рассмотрим весьма нео…

Бизнес
Устройство и назначение трансформатора тока

Трансформаторы в инфраструктуре систем энергетического обеспечения могут иметь разное значение. Классические конструкции используются с целью преобразования отдельных параметров тока до величин, оптимально подходящих …

Бизнес
ТТХ автомата Калашникова, устройство и назначение

В данной статье пойдёт речь об оружии с мировым именем, разработка которого ознаменовала начало целой эпохи в сфере отечественного оружейного конструирования. ТТХ автомата Калашникова совершенствовались от одной модел…

Бизнес
Вертикально-фрезерный станок, его устройство и назначение

Для настоящего времени весьма характерно использование в различных отраслях машиностроения деталей сложной конфигурации – формообразующих поверхностей штампов, прессформ, шестерен, копиров и многих других. Основ…

Домашний уют
Автоматические воздухоотводчики: устройство и назначение

Практически в каждой системе водяного отопления рано или поздно начинается образование газовых скоплений в трубах, которое влечет за собой неправильную работу и циркуляцию теплоносителя. В такой системе возникает повы…

Похожие статьи

shtyknozh.ru

Требования к заземляющим устройствам. Устраняем «противоречия»

Виды заземления.. Защитное заземление.. Защитная функция заземления.. Рабочее (функциональное) заземление.. Меры защиты от поражения электрическим током.. Территориально сближенные заземляющие устройства.. Растекание токов.. Зона растекания.. Зона нулевого потенциала.. Система уравнивания потенциалов (СУП).. Главная заземляющая шина (ГЗШ).. Приоритет защитного заземления.. Разность потенциалов между системами заземления.. Шаговое напряжение.. Соединение заземлителей на ГЗШ.. Заземляющие  устройства молниезащиты.. Отдельно стоящий молниеотвод.. Инструкция по устройству молниезащиты СО 153-34.21.122-2003.

Глава 1.7. ПУЭ 7 издания «Заземление и защитные меры электробезопасности» часто представляет определенные трудности понимания для начинающих проектировщиков. Затруднения связаны с тем, что требования главы 1.7 имеют общий характер и обязательны для электроустановок любого назначения и напряжения.  Дополнительные требования к заземлению и защитным мерам электробезопасности, учитывающие особенности конкретных видов электроустановок, разбросаны по другим разделам ПУЭ, а также содержатся в ведомственных нормативных документах и инструкциях.

Это приводит к путанице в толковании требований ПУЭ, касающихся защитных мер электробезопасности и порождает много вопросов, в частности, по устройству территориально сближенных заземлений разных назначений.

Виды заземления

Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — защитное и рабочее (функциональное). Также в различных источниках могут употребляться другие интерпретации функционального заземления, такие как: «инструментальное», «измерительное», «информационное», «схемное» и т. п.

Защитное заземление – это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29). Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в аварийном режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.

Рабочее (функциональное) заземление (ПУЭ 1.7.30)  – это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в обычном режиме.

Защитное заземление

Защитное действие заземления основано на двух принципах:
1.
Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим объектом и другими проводящими объектами, имеющими естественное заземление.
2. Отвод тока утечки в случае неисправности электрооборудования.

Типичный случай неисправности электрооборудования — попадание фазного напряжения на металлический корпус оборудования вследствие нарушения изоляции. Одной из основных мер защиты от поражения электрическим током (ПУЭ 1.7.51.) является защитное заземление в сочетании с уравниванием потенциалов и защитным отключением питания.

ПУЭ п. 1.7.51. Для защиты от поражения электрическим
током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или
в сочетании следующие меры       защиты при косвенном прикосновении:

· защитное заземление;

· автоматическое отключение питания;

· уравнивание потенциалов;

· выравнивание потенциалов;

· двойная или усиленная изоляция;

· сверхнизкое (малое) напряжение;

· защитное электрическое разделение цепей;

· изолирующие (непроводящие) помещения, зоны,
площадки.

В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения — УЗО).

Эффективность защитных мер

Поскольку опасность поражения электрическим током определяется сочетанием значения напряжения прикосновения и продолжительности его воздействия на человека, меры защиты от поражения электрическим током должны обеспечить понижение до безопасных значений напряжения прикосновения, возникающего между доступными прикосновению открытыми проводящими частями и сторонними проводящими частями при повреждении изоляции в электроустановке.
В зависимости от сочетания применяемых мер защиты возможны следующие варианты:

1. Оборудование не заземлено,  УЗО отсутствует. Никакие меры защиты не применяются.  В этом случае нарушение изоляции не будет обнаружено, а корпус оборудования  будет находиться под фазным потенциалом.
Прикосновение к такому неисправному оборудованию может быть смертельно опасным!
Нужно помнить, что современные электроприборы, имеющие импульсный источник вторичного электропитания и снабженные трехполюсной вилкой могут иметь опасный потенциал на корпусе даже когда они полностью исправны.
Такие приборы в обязательном порядке должны подключаться к розеткам с заземляющими контактами.

2. Корпус электрооборудования заземлен, УЗО отсутствует. Если при нарушении изоляции ток утечки по цепи фаза-корпус-заземлитель превышает порог срабатывания автоматического выключателя, защищающего эту цепь, то автомат сработает и отключит неисправный участок сети. Но если ток утечки недостаточен для срабатывания защиты, то на заземлителе может возникнуть наибольшее действующее напряжение: Umax = Rз•Iн, где − сопротивление заземлителя, – ток срабатывания автоматического выключателя, защищающего эту цепь.
При повышенном сопротивлении заземлителя и большом номинальном токе автомата потенциал на корпусе оборудования может достигать значительной величины.
Получается, что одно лишь заземление оборудования (при отсутствии УЗО) не является достаточным для  обеспечения безопасности персонала. При отсутствии УЗО заземление должно выполняться в сочетании с системой уравнивания потенциалов (СУП), то есть электрического соединения PE проводников и всех доступных для прикосновения металлических частей здания (в первую очередь водопроводы и трубопроводы).
В этом случае, даже если заземлитель окажется под напряжением, то под одинаковым напряжением оказываются все металлические и доступные для прикосновения предметы, что существенно снижает риск поражения током.

3. УЗО в электрической цепи установлено,  корпус прибора не заземлен. При нарушении изоляции корпус прибора будет находиться под фазным потенциалом до тех пор, пока не замкнута цепь для прохождения тока утечки. При касании неисправного оборудования и предмета, имеющего естественное заземление, ток утечки пойдет через тело человека, но УЗО сразу же отключит участок сети с неисправностью. При этом воздействие тока утечки на человека ограничивается временем срабатывания УЗО (0,02÷0,3 сек) и не приводит, как правило, к серьезным последствиям.
УЗО, применяемые для защиты людей от поражения электрическим током, во всех случаях должны иметь номинальный дифференциальный ток срабатывания не более 30 мА.

4. Корпус электрооборудования заземлен, УЗО в электрической цепи присутствует – самый безопасный вариант. При нарушении изоляции и попадании фазного напряжения на заземленный корпус оборудования появляется ток утечки на землю. УЗО немедленно обнаруживает этот ток, даже если он весьма незначителен (10 или 30 мА) и отключает неисправный участок сети.

Защитное заземление служит исключительно для защиты людей от поражения электрическим током. Его можно не применять только для оборудования с напряжением питания до 42 В переменного или 110 В постоянного тока, за исключением взрывоопасных зон. Во взрывоопасных помещениях и устройствах защитному заземлению подлежат электрооборудование при всех применяемых напряжениях.

Наиболее эффективно заземление в комплексе с использованием системы уравнивания потенциалов и устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин, а неисправный участок сети будет автоматически отключен в течение очень короткого промежутка времени.

Территориально сближенные заземляющие устройства

Наличие защитного заземления часто приводит к увеличению уровня помех в системах автоматического управления, однако защитное заземление является необходимым, а защитная и сигнальная земля должны выполняться в соответствии с ПУЭ (п. 1.7.55).

ПУЭ п.1.7.55. Для заземления в электроустановках разных
назначений и напряжений, территориально сближенных,
следует, как правило, применять одно общее заземляющее устройство.

Заземляющее
устройство, используемое для заземления электроустановок одного или разных
назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым
к заземлению этих электроустановок: защиты людей от поражения электрическим
током при повреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты
электрооборудования от перенапряжения и т. д. в течение всего периода
эксплуатации.

В первую
очередь должны быть соблюдены требования, предъявляемые к защитному
заземлению.

Заземляющие устройства защитного заземления
электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих
зданий и сооружений, как правило, должны быть общими.

При
выполнении отдельного (независимого) заземлителя для рабочего заземления по
условиям работы информационного или другого чувствительного к воздействию
помех оборудования должны быть приняты специальные меры
защиты от поражения электрическим током, исключающие одновременное
прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью
потенциалов при повреждении изоляции.

Для
объединения заземляющих устройств разных электроустановок в одно общее
заземляющее устройство могут быть использованы естественные и искусственные
заземляющие проводники. Их число должно быть не менее двух.

Здесь ключевым является понятие «территориально сближенных» электроустановок и их заземляющих устройств.

Если мы рассмотрим заземлитель, на который замыкаются токи утечки, то растекание токов идет в радиальном направлении от заземлителя.
Пространство вокруг заземлителя, где обнаруживается ток растекания, называется зоной растекания.

Внутри зоны растекания тока (пространство вокруг заземлителя с радиусом 20 м) между двумя любыми точками на поверхности земли всегда имеется разность потенциалов.
За пределами этой зоны электрический потенциал, обусловленный токами растекания в слоях земли уже практически не обнаруживается и может быть условно принят равным нулю.

К территориально сближенным относятся заземляющие устройства, которые расположены на таком расстоянии друг от друга, что между ними отсутствует зона нулевого потенциала, т. е. на расстоянии < 20 м.

При наличии между заземляющими устройствами зоны нулевого потенциала такие заземляющие устройства считаются «независимыми». Расстояние между двумя этими заземлителями должно быть  ≥ 20 м.

«Как правило» — не всегда является правилом

Смысл требования п. 1.7.55 ПУЭ в том, что в территориально сближенных электроустановках разных назначений, защитное и функциональное заземление в здании (сооружении), а также заземление системы молниезащиты этого здания (сооружения) следует, как правило, осуществлять с помощью одного общего заземляющего устройства, – если это не запрещается требованиями изготовителя (разработчика) оборудования, подлежащего функциональному заземлению, или  требованиями нормативных документов, относящихся к выполнению молниезащиты.

Если изготовитель (разработчик), например, информационного оборудования предусматривает устройство отдельного контура функционального заземления, без которого это оборудование не работает, то проектировщиком «должны быть приняты специальные меры защиты от поражения электрическим током, исключающие дновременное прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции».

Это означает, что заземлители защитного и функционального заземления должны быть соединены между собой на шине системы уравнивания потенциалов (СУП) с целью защиты персонала, поскольку эти два вопроса нельзя рассматривать изолированно один от другого, не нарушая стандартов безопасности труда.

Особенности проектирования функционального заземления заслуживают отдельного рассмотрения. Пока зафиксируем, что при устройстве отдельного функционального заземления «в первую очередь должны быть соблюдены требования, предъявляемые к защитному заземлению». 

ГОСТ Р 50571-4-44- 2011 (МЭК 60364-4-44) также содержит требование о том, что все заземлители, относящиеся к зданию, т.е. территориально сближенные заземлители защитного заземления, функционального заземления и молниезащиты, должны быть, как правило, соединены между собой.
Соединение должно быть выполнено в одной точке. Такой точкой должна быть главная заземляющая шина (ГЗШ) или шина системы уравнивания потенциалов (СУП).

Расставляем приоритеты

При проектировании заземляющих устройств, проектировщики должны руководствоваться требованиями ПУЭ, а также другими нормативными документами и инструкциями, относящимися к устройству защитного, функционального заземления и заземления молниезащиты. Судя по дискуссиям в интернете, есть недопонимание приоритетов, люди ссылаются на якобы противоречивые требования к устройству заземлений в разных нормативных документах.

На самом деле никаких противоречий нет. ПУЭ, п. 1.7.55 расставляет приоритеты: «Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или разных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок…», но «В  первую очередь должны быть соблюдены требования, предъявляемые к защитному заземлению».
Другими словами  – на первом месте должна быть защита жизни и здоровья людей.

Всегда существует возможность возникновения разности потенциалов между раздельными системами заземления, если эти системы заземления являются территориально сближенными, т. е. находятся в пределах зоны ненулевого потенциала. Опасная разность потенциалов может возникнуть, например, при коротком замыкании на корпус электрооборудования в сети TN-S (до срабатывания системы защиты), при срабатывании молниезащиты (шаговое напряжение), при воздействии внешних электромагнитных полей и др.
Этим и объясняется требование к объединению территориально сближенных заземлителей разных назначений в одно общее заземляющее устройство. При соединении заземлителей на ГЗШ или шине СУП, потенциалы различных заземляющих устройств уравниваются, и жизни людей уже ничто не угрожает.

О заземляющих  устройствах молниезащиты

В том же п. 1.7.55 ПУЭ также читаем: «Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими». На этот пункт проектировщики часто ссылаются для обоснования своей позиции, не учитывая, что требования главы 1.7 имеют общий характер.

В первую очередь это требование означает, что защитное заземление объекта из одного или нескольких территориально сближенных зданий и сооружений, должно быть общим для этих зданий. То же самое и по молниезащите. Общая система молниезащиты на весь объект.

Что касается совмещения заземляющих устройств (защитного и молниезащиты) – они могут быть общими, могут быть раздельными – это зависит от типа молниеприемника, от расположения его на объекте и т. д. Это выясняется после расчетов молниезащиты с учетом требований инструкций по устройству молниезащиты  (РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003).
 

РД 34. п. 2.11. Защита от прямых ударов молнии зданий и
сооружений II категории с неметаллической кровлей должна быть выполнена отдельно стоящими или

установленными на защищаемом объекте стержневыми или
тросовыми

молниеотводами.

п. 2.14. При установке отдельно стоящих молниеотводов расстояние от них по воздуху и в
земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не
нормируется.

СО 153 п. 3.2.3.1.  Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода,
заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок
и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо
технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью
системы уравнивания потенциалов.

СО 153 выделяет отдельно стоящий молниеотвод со своим заземляющим устройством. В остальных случаях, если вы применяете, например, стержневой или тросовый молниеотвод, установленный на защищаемом объекте, молниеприемную сетку на кровле или саму кровлю в качестве молниеприемника, заземлитель молниезащиты должен быть совмещен с заземлителями электроустановок. Если в качестве заземлителя используется фундамент здания, то присоединение к фундаменту токоотвода и проводника, присоединяющего систему молниезащиты к ГЗШ, должно обязательно выполняться на разных болтах или разных закладных частях.

Если эти заземлители должны быть раздельными по технологическим причинам, они также должны быть объединены в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов. При этом присоединение заземлителя молниезащиты к основной системе уравнивания потенциалов должно выполняться заземляющими проводниками непосредственно от заземлителя молниезащиты.

Если используется отдельно стоящий молниеотвод, то согласно СО 153 он должен иметь отдельное заземляющее устройство.
ПУЭ (1.7.55) этому не противоречит, а только требует обеспечить приоритет защитного заземления для защиты жизни и здоровья людей.
Поэтому после расчетов зон молниезащиты нужно проверять, на каком расстоянии окажутся заземлители разных назначений друг от друга.
Если между ними в земле есть зона нулевого потенциала, то заземлитель молниезащиты может быть независимым.
Если заземляющие устройства окажутся территориально сближенными (отсутствует зона нулевого потенциала), то существует возможность возникновения разности потенциалов между ними, угрожающих жизни и здоровью людей.
В этом случае расстояние между заземлителями должно быть увеличено (≥ 20м). Если это невозможно сделать, то должны быть приняты меры по уравниванию потенциалов заземлителей на шине СУП или ГЗШ.

Похожие статьи: О защитном заземлении

Если статья Вам понравилась и Вы цените вложенные в этот проект усилия – у Вас есть возможность внести посильный вклад в развитие сайта на странице «Поддержка проекта».


Внимание! 
Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и процессы, в них происходящие.

vgs-design-el.blogspot.com