Электрические установки, в большинстве своем, всегда заземляются при помощи специального провода заземления. Провод заземления призван соединить проводящие элементы установки с землей, имеющей изначально нулевой потенциал, и тем самым создать безопасный нулевой потенциал на заземляемом элементе.
Главное назначение провода заземления — защитить человека от поражения электрическим током, если питающее установку фазное напряжение по какой-то причине попадет на ее корпус.
В качестве примера можно привести стиральную машину, в проводке которой со временем повредилась изоляция и оголенный фазный провод в определенный момент соприкоснулся с ее металлическим корпусом бытового прибора.
В этом случае человек попадает под угрозу, так как коснувшись корпуса машины, он получит электротравму, поскольку ток потечет через его тело стремясь в направлении земли, а ведь человек стоит практически на полу, который не всегда оказывается надежно изолирован от заземленных проводящих предметов, тех же батарей отопления или арматуры.
Здесь следует понимать, что даже небольшой переменный ток, порядка 60 мА, способен оказаться для человека смертельным, особенно если данный ток пройдет через сердце.
Чтобы полностью исключить риск электротравмы и летального исхода, бытовые и промышленные электроустановки всегда оснащаются заземляющим проводом.
Данный провод электрически соединяет все проводящие элементы установки, которые в штатном режиме не должны быть под напряжением, с контуром заземления, имеющим нулевой потенциал. В этом случае, при пробое фазы на корпус (или на другую защищенную заземлением проводящую часть прибора), ток сразу потечет в землю по пути наименьшего сопротивления, то есть через провод заземления. И если в цепи есть устройство защитного отключения (УЗО), то и оно обязательно сработает.
Прежде всего, в большинстве установок, назначение провода заземления — защита человека, однако в некоторых случаях заземление необходимо для обеспечения нормальной работы электроприбора. Таким образом, провода заземления подразделяются на защитные и рабочие.
В любом случае проводник заземления, будь он рабочим или защитным, должен быть правильно смонтирован и обязан соответствовать неким требованиям. Данные требования определяются условиями эксплуатации установок и режимами их работы. В конце концов есть конкретные критерии, которые рассмотрим ниже.
Требования к проводу заземления
Если защищаемое оборудование, а прежде всего — его корпус, установлен стационарно и не предполагает частого перемещения с места на место, то в качестве заземляющего используют одножильный однопроволочный провод.
Если же заземляется например дверца щитка, которая время от времени движется, то здесь нужен гибкий многожильный провод.
Когда защитный проводник прокладывается по корпусу оборудования или укладывается открыто, он должен всегда быть в изоляции. При скрытой проводке допускается голый проводник.
Когда однофазная проводка еще только монтируется, целесообразно выполнить ее трехжильным кабелем, один из проводников в котором будет являться защитным, заземляемым, если же речь о трехфазой системе, то используют пятижильный кабель. В случае если проводка уже проложена, а заземление отсутствует, проводник заземления прокладывают отдельно.
Роль сопротивления
Очень важно чтобы электрическое сопротивление провода заземления было небольшим. По этой причине чаще всего в качестве проводов заземления используют проводники с медными жилами, так как медь отличается большей удельной проводимостью нежели алюминий или сталь.
Омическое сопротивление контура заземления вместе с подключаемым к нему проводником заземления крайне важно. Здесь влияют такие факторы как: сечение провода, переходное сопротивление в местах контакта проводника с оборудованием и с контуром заземления (болты, сварка) и контура заземления - с грунтом.
В зависимости от типа электроустановки, от величин фазных и линейных напряжений, согласно ПУЭ 1.7.101 — 1.7.103, требования к сопротивлению предъявляются следующие:
Кстати, согласно ПУЭ 1.7.121, в качестве проводников заземления можно использовать не обязательно отдельно прокладываемые медные провода, допускается использовать и проводящую бронированную оболочку кабеля, (прямое назначение которой — защита кабеля от механических повреждений) а также лотки, короба, рельсы, балки, и части конструкции сооружений, за исключением (согласно ПУЭ 1.7.123) металлических частей труб водоснабжения и газопроводов, а также арматуры, входящей в основу железобетонных конструкций.
Цветовая и буквенная маркировка провода заземления
Чтобы провод заземления можно было легко узнать и отличить от других проводов, ему соответствует индивидуальная цветовая и буквенная маркировка, данное положение регламентировано ПУЭ 1.1.29. Буквы РЕ, наносимые на клеммы, концы кабеля и схемы, обозначают землю.
Характерный цвет провода заземления — желто-зеленый, полосы желтого и зеленого цвета наносятся обычно по всей длине изоляции провода, либо в другой конфигурации, но так, чтобы эти два цвета были легко узнаваемы.
В некоторых сетях защитный заземляющий проводник совмещен с нулевым проводником. Но нулевой проводник, согласно ПУЭ 1.1.29, маркируется синим цветом и имеет обозначение N. Однако в случаях когда данные проводники совмещены, цветовая маркировка будет сочетать в себе синюю и желто-зеленую изоляцию.
Буквенное же обозначение будет заменено на РЕN. Данная маркировка не относится непосредственно к шинам питания, так как красный, желтый и зеленый обозначают в этом случае фазы, а нулевой проводник может быть бесцветным. В составе кабеля шина PE окрашивается черный цвет.
Сечение провода заземления
С активным сопротивлением провода заземления напрямую связаны эффективность и скорость срабатывания УЗО, а значит и надежность защиты человека от поражения электрическим током. Следовательно сечение провода заземления обязано соответствовать рабочим параметрам той линии, к которой данное заземление относится.
Практически проводник заземления не призван выдерживать такую значительную нагрузку, какую должны нести фазные проводники и нулевой проводник. По этой причине сечение проводника заземления принимается немного меньшим.
В соответствии с ПУЭ 1.7.126, площадь сечения проводника заземления PE принимается исходя из площади фазных проводников конкретной рассматриваемой линии. Так, если сечение фазного провода меньше 16 кв.мм, то сечение проводника заземляющего должно быть аналогичным.
Если фаза обладает сечением от 16 до 35 кв.мм, то сечение проводника заземления не может быть меньше 16 кв.мм. Если же фазные проводники отличаются сечением превосходящим 35 кв.мм, то сечение проводника заземления не может быть менее половины сечения такого фазного проводника. Кроме того целесообразно воспользоваться формулой для более точного определения сечения проводника заземления, дабы сэкономить материалы:
Здесь в расчет принимается величина тока короткого замыкания I, время срабатывания защитного устройства t, а также коэффициент С, характеризующий материал проводников и его изоляцию.
Подключение провода заземления
Прежде чем осуществить подключение провода заземления, находят и обозначают выводы всех жил кабеля с двух концов. Жилы легко найти по цветовым маркировкам. Фазные проводники имеют разнообразную цветную маркировку.
Синий или голубой — это нулевой проводник. Заземляющий же проводник всегда выделяется желто-зеленым или ярко-зеленым цветом. Если нет уверенности в соблюдении стандарта и порядка монтажа по маркировкам, провода стоит сначала прозвонить.
Когда все проводники надлежащим образом идентифицированы, приступают к подключению проводника заземления. Здесь обязательно применение обжима, опрессовки, пайки, наконечника или затяжки винтом с гайкой. Скрутка недопустима.
При соединении проводников из разных металлов (например медного и алюминиевого) — пользуются обжимной гильзой. После выполнения соединения проводников между собой, провод заземления подключают с одной стороны к контуру заземления, с другой — к корпусу защищаемого оборудования.
Яков Кузнецов
