Что такое рабочее, технологическое и защитное заземление

В данной статье мы постараемся объяснить, что такое рабочее и технологическое заземление, 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: 8734| Опубликовано: Воскресенье, 13 Март 2016 13:02|

48. Защитное и рабочее заземление

Заземлением (рис. 1) называется соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрооборудования через металлические детали, закладываемые в землю и называемые заземлителями, и детали, прокладываемые между заземлителями и корпусами электрооборудования, называемые заземляющими проводниками. Проводники и заземлители обычно делаются из низкоуглеродистой стали, называемой в просторечии железом.

Заземлители в виде штырей, вбиваемых в землю, называются электродами, и могут быть одиночными или групповыми. Заземлитель имеет характеристики, обусловленные стеканием по нему тока в землю. К характеристикам заземлителя относятся:

• напряжение на заземлителе;

• изменение потенциалов точек в земле вокруг заземлителя в зависимости от их расстояния от заземлителя в зоне растекания тока — вид потенциальной кривой;

• вид линий равного потенциала — эквипотенциальных линий на поверхности земли;

• сопротивление заземляющего устройства;

• напряжения прикосновения и шага.

На (рис. 2) показана схема простого заземлителя в виде стержня или трубы, забиваемых в землю и вид потенциальных кривых и эквипотенциальных линий.

При расстоянии менее 40 м между одиночными заземлителями в групповом заземлителе их зоны растекания накладываются друг на друга, и получается одна зона растекания группового заземлителя, которой соответствует своя потенциальная кривая.

49.Защитное зануление. Защитное отключение.

Зануление — это преднамеренное соединение частей ЭУ, нормально не находящихся напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора , трансформатора в сетях 3-х фазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Заземление нейтрали источника тока имеет целью понизить напряжение на корпусах оборудования и на нулевом проводе, с которым эти корпуса соединены, до безопасного значения при замыкании фазного проводника на землю, при этом создается путь для тока I_ф-з.

Нулевой защитный проводник предназначен для увеличения тока короткого замыкания lk c целью воздействия этого тока на защиту. Увеличение lк происходит за счет уменьшения сопротивления току при наличии нулевого провода по сравнению с тем, если бы ток шел через землю.

Повторное заземление нулевого провода предназначено для снижения напряжения на корпусах оборудования при замыкании фазы на корпус как при исправном, так и при оборванном нулевом проводе.

Зануление в электроустановках до 1000 В применяется в 4-проводных сетях с глухо-заземленной нейтралью трансформатора или генератора, в сетях с заземленным выводом источника однофазного тока, в сетях с заземленной средней точкой источника постоянного тока.

Зануление выполняется в тех же случаях, что и защитное заземление.

Предельные величины сопротивлений заземляющих устройств в системе зануления приведены в табл. 2.

В качестве нулевых защитных проводников используются нулевые рабочие проводники, за исключением проводников с передвижным электроприемникам. В цепи нулевых защитных проводников не должно быть аппаратов, разъединяющих эти проводники, в том числе предохранителей.

Проверка зануления на соответствие требованиям ПУЭ производится во время монтажа, при сдаче после монтажа и при эксплуатации.

Проверяют следующие параметры:

• сопротивление заземлений нейтрали и повторных;

• отношение тока однофазного КЗ на корпус и номинального тока плавкой вставки предохранителя или тока вставки автомата на контролируемом участке сети, причем это отношение должно быть не менее 3, а для автоматов только с электромагнитными расцепителями на номинальный ток до 100А кратность должна быть не менее 1,4 и для автоматов на ток более 100А — 1,25.

Защитное отключение— система защиты, обеспечивающая безопасность путем автоматического отключения электроустановки за время 0,03-0,1 сек. при возникновении аварийной ситуации, вызывающей опасность поражения электрическим током.

Повреждение электроустановки приводит к изменениям некоторых величин, которые могут быть использованы как входные величины автоматического защитного устройства. Значение входной величины, при котором срабатывает защитное устройство, называется установкой 15,30,100,300 мА.

В зависимости от того сто является входной величиной выделяются следующие схемы защитного отключения: на напряжении корпуса относительно земли, на токе замыкания на землю, на напряжение нулевой последовательности, на напряжение фазы относительно земли, на постоянном и переменном токе ( комбинированные ).

Наиболее желательно применение защитного отключения в передвижных электроустановках и для ручного электроинструмента, т.к. условия их эксплуатации затрудняют обеспечение безопасности применения заземления или других защитных мер.

Защитное отключение может быть применено как основная мера защиты с дополнительным защитным заземлением или занулением, а также как дополнительная мера к ним, кроме того защитное отключение может быть единственной мерой защиты «вместо заземления»,в этом случае обязателен самоконтроль защитного отключения.

При применении защитного отключения безопасность обеспечивается быстродействием ее, т.е. отключением аварийного участка или сети в целом при однофазном замыкании на землю или на элементы оборудования, нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям находящимся под напряжением.

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

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 TN—S 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…»

описание, принцип действия и назначение, схемы подключения и отличия,

Во время эксплуатации электроприборов необходимо использовать заземляющие устройства. В соответствии с назначением, возможно использование защитного и рабочего заземления. Первый вид позволяет обеспечить нормальную работу оборудования, а второй предназначен для защиты людей. Эти виды мер безопасности имеют различное назначение и принцип работы.

Защита электрооборудования

Рабочее (функциональное) заземление — соединение с землей определенных точек токоведущих частей электрооборудования. Чаще всего это нейтральные точки обмоток трансформаторов и генераторов. Для реализации этого вида защиты используются надежные проводники либо специальные устройства, например, пробивные предохранители. Основной задачей рабочего заземления является предотвращение замыканий и сбоев в работе электроустановок.

Согласно правилам техники безопасности, эти виды защиты от электротока не могут совмещаться. Дело в том, что токи помех (например, атмосферные разряды) могут накладываться на протекающие в электроцепи. В результате оборудование может быть повреждено, а защитное заземление не будет выполнять свои функции. Также следует помнить, что показатель сопротивления функционального не должен превышать 4 Ом.

Защитное заземление

Благодаря электрическому соединению металлических конструкций оборудования промышленного и бытового назначения с землей повышается безопасность его эксплуатации. Этот способ защиты людей от поражения электротоком называется защитным заземлением. Даже если в цепи используются специальные автоматические устройства, скорость их работы не позволяет полностью обезопасить человека.

Принцип работы

Если фазный провод коснется металлической конструкции оборудования, то его корпус окажется под напряжением. Если этот вид защиты был организован правильно, то создается электроцепь с низким сопротивлением. В результате этот путь станет для тока более предпочтительным, прикосновение человека к корпусу окажется безопасным. Так кратко можно описать принцип действия защитного заземления.

Основные функции:

1. Защита обеспечивается даже в ситуации, когда опасное напряжение на корпусе было образовано токами индукции, а не коротким замыканием.
2. Использование глухозаземленной нейтрали позволяет получить при коротком замыкании длительные импульсы с большой амплитудой, способствующие срабатыванию защитной автоматики.
3. Заземляющий проводник способен обеспечить надежную защиту оборудования при попадании в него молнии.

Последняя функция не является целевой и носит второстепенный характер. Основное назначение защитного заземления — обеспечение безопасности людей во время работы на оборудовании.

Схемы подсоединения

Для выбора оптимального варианта защиты следует разобраться в схемах организации заземления, а также их преимуществах и недостатках. Первый вид — глухозаземленная нейтраль (тип TN). Эта схема используется в бытовом и промышленном электрооборудовании, предназначенном для работы в сетях до 1 кВ. Для ее реализации нейтральный провод источника питания соединяется с заземлителем. Затем к общему проводнику подключаются корпус, экран и шасси.

Наибольшей популярностью пользуются три схемы, обозначающиеся соответствующей буквой:

1. C — проводник выполняет одновременно защитную и рабочую функцию. Схема предельно проста в реализации, но при разрыве электроцепи теряет свои защитные свойства.
2. S — применяется два отдельных нулевых провода. Стоимость схемы несколько выше, но ее надежность существенно увеличивается.
3. C-S — комбинация двух предыдущих систем. При ее использовании необходимо принять меры по предотвращению механического повреждения защитных проводников, иначе схема перестанет выполнять свою функцию.

На воздушных линиях электропередач используется схема ТТ. К источнику питания подключается глухозаземленная нейтраль, а энергия передается по четырем проводникам. На стороне потребителя монтируется автономная система защиты, к которой и подключается оборудование.

Еще одна схема реализации этого вида защиты — схема IT. Она активно применяется в исследовательских центрах, так как позволяет дополнительно устранить паразитные электрические наводки. Для уменьшения показателя сопротивления приходится сокращать длину проводника. Решается эта задача с помощью создания по периметру объекта специального заземляющего контура.

Категории заземлителей:

1. Искусственные — изготавливаются специально для создания защитного заземления и не должны покрываться лакокрасочными материалами. Допускается использование в роли заземлителя электропроводящего бетона.
2. Естественные — электропроводящие части сетей и коммуникаций строений, находящиеся в контакте с землей.

Такая классификация носит условный характер, так как в любом случае для обеспечения безопасности людей используются металлические части здания, расположенные в земле. Рекомендуется создавать защитное заземление с помощью естественных заземлителей. Однако для решения поставленной задачи запрещено применять трубопроводы, подающие горючие вещества.

Назначение и устройство защитного заземления существенно отличается от функционального, поэтому их нельзя совмещать. Подробно вопросы организации защиты оборудования и людей от воздействия электротока изложены в особом документе «Правила устройства электроустановок».

Что такое защитное заземление

Защитное заземление это устройство специального электрического соединения между землей нетоковедущих частей, изготовленных из металла, которые из-за замыкания на корпус, могут быть под напряжением. Напряжение может возникнуть и по причине влияния индукции от токоведущих частей, расположенных рядом, при выносе потенциала, разряде молнии и др. В качестве эквивалента земли служат воды рек и морей, карьеры с каменным углем и другие, токопроводящие материалы.

Предназначается для предупреждения поражения электротоком при случайном прикосновении к корпусу электроприбора. Под напряжением могут оказаться и другие нетоковедущие части при замыкании на корпус и вследствие других факторов.

Рассмотрим отличие защитного от других заземлений, таких как рабочее и для молниезащиты

1. При рабочем заземлении отдельные точки электрической цепи преднамеренно соединяются с землей. Это могут быть нейтральные точки в обмотках генераторов, дугогасящих аппаратах, измерительных и силовых трансформаторах. При нем проводник соединяется непосредственно с заземлителем.
2. Заземление для молниезащиты отводит в землю токи молний, попадающие в разрядники и молниеприемники путем преднамеренного соединения их с землей.

При действии защитного заземления понижаются напряжения шага и прикосновения при замыкании на корпус. Для этого уменьшается потенциал заземленного оборудования за счет уменьшения сопротивления. При отсутствии заземления корпуса электроустановки, прикосновение к нему становится опасным, как и в случае прикосновения к фазному проводу.

В случае заземления электроустановки происходит уменьшение напряжения корпуса относительно земли.

Напряжение корпуса относительно земли уменьшается за счет уменьшения значения сопротивления на заземлителе. Соответственно уменьшаются напряжение при касании и ток, проходящий через тело человека.

Эффект от заземления будет лишь тогда, когда ток Iз не возрастает при уменьшении сопротивления. Это условие наиболее подходит для сетей с изолированной нейтралью. Токи замыкания в данном случае определяются значением сопротивления изоляции провода относительно земли.

Если в сетях переменного тока имеется заземленная нейтраль, то применять защитное заземление, как основную защиту нецелесообразно, так как в данном случае оно не дает нужного эффекта.

Любое заземление имеет в своем составе заземляющее устройство, которое, в свою очередь, состоит из заземлителя и проводов. Типы устройств обусловлены местом их размещения относительно заземляемых электроустановок. Они подразделяются на выносные и контурные.

При выносном устройстве, заземлитель выносится за границу площади, где размещается заземляемое оборудование. Такое заземление еще называют сосредоточенным, так как оно может быть сгруппировано на какой-то отдельной части площадки.

Недостатком этого типа защитного заземления является удаленность заземлителя от оборудования. Также при значительных расстояниях до заземлителя наблюдается существенный рост сопротивления во всем заземляющем устройстве из-за большого сопротивления в проводнике. В качестве достоинства можно отметить широкий выбор для размещения электродов с минимальным сопротивлением грунта.

Контурное заземляющее устройство отличается размещением электродов заземлителя по периметру площадки с заземляемым оборудованием. Электроды могут размещаться и внутри площадки. Распределение электродов производится равномерно.

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.