Системы заземления — какие бывают, как они устроены и как работают

Системы заземления – неотъемлемая часть электротехнических систем, которая обеспечивает безопасность и надежность их работы. Они играют важную роль в предотвращении поражения электрическим током и защите оборудования от перенапряжений. В данной статье рассмотрим различные виды систем заземления, устройство и принцип их работы.

Существует несколько видов систем заземления: нейтрали волнового типа, нейтрали средство устройства, заземление средство устройства, заземление защитное и защитное с применением выравнивающих заземляющих проводников. Каждая из них имеет свои особенности и применяется в разных сферах. Но принцип их работы основывается на одном – электрическое соединение с землей.

Устройство системы заземления включает в себя несколько основных компонентов: заземляющего электрода, заземляющих проводников, заземляющих устройств и аппаратуры контроля. Заземляющий электрод является основной составляющей системы и представляет собой проводящую структуру, соединенную с заземлителем. Заземляющие проводники обеспечивают электрическую связь между заземляющим электродом и заземляющими устройствами. Заземляющие устройства выполняют роль защиты от перенапряжений и контролируют электрическое соединение с землей.

Системы заземления: виды, устройство и принцип работы

Виды систем заземления

Существует несколько видов систем заземления, которые используются в зависимости от специфики электротехнического оборудования и требований к безопасности.

• Однополюсные системы заземления. В этом типе системы заземления используется только один проводник для заземления.
• Двухполюсные системы заземления. В этом типе системы заземления используются два проводника: один для нулевого заземления и один для защитного заземления.
• Многополюсные системы заземления. В этом типе системы заземления используются несколько проводников для заземления.

Устройство систем заземления

Система заземления состоит из следующих основных элементов:

• Заземляющие проводники или заземляющий электрод. Используются для создания надежной электрической связи с землей.
• Заземляющий контур. Включает в себя заземляющие проводники, соединительные элементы и заземляющие электроды.
• Заземляющие устройства. Используются для обеспечения низкого сопротивления заземления и эффективной работы системы заземления.
• Заземляющий электрод. Обеспечивает электрическую связь с землей и эффективное обеспечение заземления.

Принцип работы систем заземления

Основной принцип работы систем заземления заключается в создании электрической связи с землей, чтобы отводить излишний электрический ток и предотвращать возникновение опасных побочных эффектов.

При возникновении неисправностей или коротких замыканий электрический ток будет искать путь с наименьшим сопротивлением к земле, что может привести к появлению опасного напряжения на оборудовании или поверхностях, доступных для человека. Система заземления предназначена для обеспечения низкого сопротивления заземления, чтобы ток мог немедленно и безопасно отводиться в землю, минимизируя риск возникновения опасных ситуаций.

Кроме того, системы заземления также выполняют функцию защиты от молнии, предотвращая повреждение оборудования и зданий.

Таким образом, системы заземления играют важную роль в обеспечении безопасности электрооборудования и защите людей от электрического тока, а правильный выбор и устройство системы заземления являются неотъемлемой частью электротехнического проектирования и эксплуатации.

Виды систем заземления:

• Система с одной точкой заземления: представляет собой систему, в которой все элементы силовой сети имеют общую точку заземления. Это наиболее простая и распространенная система заземления.
• Система с несколькими точками заземления: в этой системе каждый элемент силовой сети имеет собственную точку заземления. Система с несколькими точками заземления используется, когда требуется минимизировать воздействие заземления на другие элементы системы.
• Система с изолированным заземлением: в этой системе ни один из элементов силовой сети не имеет заземления, что позволяет изолировать систему от земли. Такая система используется, когда требуется предотвратить перенос заземления на оборудование.
• Система с суммарным заземлением: в этой системе все элементы силовой сети имеют индивидуальные заземления, которые в свою очередь соединяются в общую точку заземления. Такая система комбинирует преимущества систем с одной и несколькими точками заземления.

Каждая из этих систем заземления имеет свои особенности и применяется в зависимости от конкретных условий и требований.

Системы TN:

Системы TN включают в себя несколько подтипов:

• Система TN-CS (Combined System) – это система, в которой нулевой проводник и заземляющий проводник физически разделены, но могут быть объединены в одну цепь на некотором расстоянии от источника питания.
• Система TN-C (Combined Protective Conductor) – это система, в которой нулевой проводник и заземляющий проводник объединены в одну цепь на всем протяжении от источника питания до потребителей.
• Система TN-S (Separated Protective Conductor) – это система, в которой нулевой проводник и заземляющий проводник физически разделены на всем протяжении от источника питания до потребителей.

Каждый подтип системы TN имеет свои особенности и применяется в различных условиях. Например, система TN-S часто используется в индустриальных сетях, где требуется высокий уровень надежности и безопасности.

Системы TN являются стандартом для большинства стран и обеспечивают надежное заземление, защиту от электротравм и снижение риска повреждения электрооборудования.

Системы TT:

Основная особенность системы заземления TT заключается в том, что нулевая точка заземления находится рядом с нулевой точкой электроустановки, но не совпадает с ней. Заземление осуществляется через нулевой проводник (PE), который соединяется с металлическим рыхлым заземлителем, расположенным вблизи здания. При этом корпус оборудования, включая рабочую зону, подключается к PE.

Система заземления TT обеспечивает надежную защиту от повышенного напряжения на корпусе оборудования, возникающего при возникновении заземляющих токов. В случае, если между нулевой точкой электроустановки и землей возникает потенциал, эта система позволяет отвести избыточное напряжение в землю, предотвращая его возникновение на корпусе оборудования и, как следствие, электрический удар.

Для установки системы заземления TT необходимо выполнить несколько этапов. Сначала проводится измерение сопротивления земли, чтобы определить оптимальное место для установки заземлителя. Затем производится выбор и установка заземлителя, который должен иметь достаточно большую площадь контакта с землей. После этого проводится прокладка нулевого проводника (PE) и его соединение с заземлителем.

Система заземления TT широко применяется в различных отраслях, включая промышленность, строительство, электроснабжение домов и офисов. Она является эффективным и надежным способом защиты от электрического удара и играет важную роль в обеспечении безопасности работников и пользователей электроустановок.

Системы IT:

Системы IT включают в себя различное программное и аппаратное обеспечение, сетевое оборудование, серверы, компьютеры, мобильные устройства, базы данных, системы хранения данных и многое другое. Они позволяют эффективно управлять информацией, обрабатывать и передавать данные, обеспечивать связь между устройствами и пользователем.

Системы IT могут быть организованы как внутри организации, так и между различными организациями и пользователями через сети связи. Они обеспечивают функционирование таких важных сфер, как телекоммуникации, интернет, банковское дело, электронная коммерция, медицина, образование и многое другое.

Основные преимущества систем IT включают высокую скорость передачи информации, автоматизацию процессов, хранение и доступность данных, повышение производительности и эффективности работы организаций и пользователей. Однако такие системы также требуют надежности, безопасности и защиты от угроз и взломов, поэтому информационная безопасность является важной составляющей в IT-системах.

Устройство систем заземления:

Система заземления представляет собой комплекс устройств и соединений, обеспечивающих электрическую связь с землей. Она необходима для защиты от статического электричества, противообратного проходу тока, а также для предотвращения и устранения возможных повреждений оборудования и аварийных ситуаций.

Одной из основных составляющих системы заземления является заземляющий электрод. Заземляющий электрод представляет собой металлическую конструкцию, расположенную в земле на определенной глубине. Он выполняет функцию проводника между электрическими устройствами и землей, обеспечивая электрическую связь.

Для обеспечения надежной заземляющей системы также используется заземляющая решетка. Заземляющая решетка представляет собой сетку из металлических полос или проводов, которая устанавливается на определенном расстоянии от электроустановок и соединяется с заземляющим электродом. Она служит для равномерного распределения тока заземления и увеличения площади контакта с землей, что повышает эффективность системы.

Для соединения заземляющего электрода и заземляющей решетки, а также для соединения различных частей системы заземления между собой, используются заземляющие провода. Заземляющие провода должны быть достаточно прочными, устойчивыми к коррозии и иметь достаточный сечение для обеспечения низкого сопротивления заземления. Они также должны быть защищены от механических повреждений и воздействия внешних факторов.

Дополнительно в систему заземления могут включаться различные защитные устройства, такие как предохранительные клапаны, предохранительные выключатели, устройства дифференциального тока и другие. Эти устройства предназначены для обеспечения безопасности работы электрических установок, предотвращения возникновения аварийных ситуаций и защиты персонала от электрического удара.

Заземляющий проводник:

Заземляющие проводники могут быть изготовлены из различных материалов: меди, стали, алюминия и др. Медный проводник является наиболее распространенным вариантом благодаря своей низкой сопротивляемости, хорошей проводимости и долговечности.

Для обеспечения надежной работы системы заземления, заземляющий проводник должен соответствовать определенным требованиям. Он должен иметь достаточную толщину и прочность, чтобы выдерживать нагрузку и защищать от механических повреждений. Также важно, чтобы проводник был надежно закреплен на заземлителе и объекте с помощью специальных клемм или зажимов.

В зависимости от способа прокладки, заземляющие проводники могут быть наземными или подземными. Наземные проводники прокладываются над землей и могут быть видными для наблюдения и обслуживания. Подземные проводники закапываются в землю на определенной глубине и позволяют транспортировать электрический заряд под землей, что повышает безопасность и предотвращает повреждение проводника извне.

Заземляющий проводник является неотъемлемой частью системы заземления и играет важную роль в защите от электрических разрядов и снижении риска возникновения пожара или поражения электрическим током. Правильное подключение и эксплуатация заземляющего проводника существенно влияют на эффективность работы системы заземления и безопасность объекта.

Заземляющий электрод:

Заземляющий электрод может иметь различные формы и конструкции, в зависимости от условий эксплуатации и требований нормативных документов. Один из самых распространенных типов заземляющего электрода – заземляющая шина. Она представляет собой горизонтальную металлическую пластину (обычно из меди или алюминия), установленную на специальной опоре и соединенную с заземляющими проводниками.

Также широко применяются вертикальные заземляющие электроды, которые представляют собой металлические трубы или стержни, укладываемые в землю на определенной глубине. Этот тип электрода обеспечивает надежное контактирование с сырыми грунтами, что особенно важно в зонах с высокой влажностью или подверженных затоплениям.

Для улучшения электрического контакта между заземляющим электродом и грунтом, а также для защиты от коррозии и увеличения его эффективности, часто применяют специальные присадки или химически активные вещества. Они способствуют созданию низкого сопротивления электрического контакта и продлевают срок службы заземляющего электрода.

Преимущества заземляющего электрода:	Недостатки заземляющего электрода:
Обеспечение надежной защиты от электрического удара.	Необходимость регулярной проверки и обслуживания.
Устойчивость к внешним воздействиям и коррозии.	Необходимость правильного выбора типа и конструкции электрода.
Возможность применения в различных условиях эксплуатации.	Зависимость от свойств грунта и климатических условий.

Заземляющий контур:

Заземляющий контур представляет собой систему проводников, заземленных к земле, предназначенных для эффективного отведения электрических токов. Он выполняет ряд важных функций, таких как обеспечение безопасности людей и оборудования от поражения электрическим током, защита от молнии, снижение помех и шумов в электрических цепях.

Заземляющий контур может иметь различную конфигурацию и состоять из различных элементов. Основными компонентами заземляющего контура являются:

• Заземляющая петля или заземляющий проводник, который соединяет заземляющее устройство или заземляющую шину с местом заземления.
• Электрод заземления, который представляет собой металлический провод или трубу, засыпанный в землю на определенную глубину. Он служит для создания низкого сопротивления заземления и обеспечения эффективного и надежного отвода токов в землю.
• Заземляющая шина, которая представляет собой металлическую полосу или проводник, подключенный ко всем силовым и нулевым проводникам системы.
• Заземляющее устройство, которое может быть представлено заземляющими электродами, решетками или петлями, предназначенными для ионизации и диссипации электрических разрядов или молнии в случае их падения на объект.

Обычно заземляющий контур проектируется с учетом требований нормативно-технической документации и характеристик конкретной системы электроснабжения. Важно правильно выбрать тип и конфигурацию заземляющего контура, чтобы обеспечить надежность и безопасность работы электрооборудования.

Принцип работы систем заземления:

Системы заземления предназначены для обеспечения безопасности людей и оборудования при возникновении электрических замыканий или перенапряжений. Основной принцип работы систем заземления заключается в перенаправлении и разрешении токов утечки и короткого замыкания в безопасное место.

Одним из основных элементов системы заземления являются заземляющие провода или электроды, которые закладываются в землю. Эти провода представляют собой низкое сопротивление для тока и создают заземляющую систему.

Когда происходит электрическое замыкание или перенапряжение, ток начинает искать путь наименьшего сопротивления. В данном случае, это будет заземляющая система. Ток по заземляющим проводам перенаправляется в землю, что предотвращает проникновение электрического тока в оборудование или, что еще более важно, в человека.

Другим элементом системы заземления является заземляющий контур, который состоит из заземляющих проводов и заземляющих электродов, а также заземляющего устройства. Этот контур создает низкое сопротивление для тока и направляет его в землю.

Кроме того, системы заземления должны быть связаны с заземленной нейтралью системы электроснабжения. Это позволяет предотвратить накопление опасного напряжения и обеспечить безопасную работу системы.

Таким образом, принцип работы систем заземления состоит в создании низкоомного пути для тока утечки или короткого замыкания, что позволяет эффективно отводить ток в безопасное место и минимизировать риск возникновения опасного электрического напряжения.

Создание низкого сопротивления:

Для создания низкого сопротивления в системе заземления используются различные техники и материалы. Рассмотрим некоторые из них:

• Выбор подходящего материала: Для эффективного заземления необходимо выбрать подходящий материал для электродов. Наиболее распространенными материалами являются медь и алюминий, так как они обладают низким удельным сопротивлением.
• Установка длинных электродов: Для снижения сопротивления заземления рекомендуется устанавливать электроды, имеющие большую длину. Чем длиннее электрод, тем меньшее сопротивление заземления будет иметь система.
• Использование заземляющих колец: Заземляющие кольца представляют собой контуры, выполненные из металла и закопанные в землю. Установка заземляющих колец позволяет создать дополнительные пути для распределения электрического тока и снизить сопротивление заземления.
• Удалять из системы заземления преграды: Для достижения низкого сопротивления, необходимо удалить из системы заземления все преграды, которые могут повлиять на эффективность заземления. Это могут быть корни деревьев, камни или другие объекты, препятствующие прохождению электрического тока.
• Установка дополнительных заземляющих проводов: В некоторых случаях, для создания низкого сопротивления заземления, требуется установка дополнительных заземляющих проводов. Это позволяет создать дополнительные пути для распределения электрического тока и снизить сопротивление системы заземления.

Все эти методы позволяют создать эффективную систему заземления с низким сопротивлением, что обеспечивает безопасность и нормальное функционирование электрических устройств.

Видео:

С этим справится даже новичок. Как спроектировать / собрать свой электрощит для квартиры или дома.