Общим сопротивлением элементов заземления называют показатель отдельно каждого элемента, проводников либо всего контура, который находится в земле. Все не токоведущие металлические части электрооборудования (корпуса, станины и пр.) в системах, которые собраны на базе схем TN-S или TN-C, при условии качественного соединения, отличающиеся хорошими характеристиками электрической проводимости и небольшим сопротивлением, необходимо электрически связывать между собой, чтобы между ними не было разности потенциала напряжения.
Для этих целей предназначена главная заземляющая шина (ГЗШ). Правильная установка заземляющих шин обеспечивает максимальную защиту оборудования, устраняет опасность поражения электрическим током, увеличивает время безотказной работы техники.
Что собой представляет главная заземляющая шина
При разряде молнии возникают токи до 20 000 А; соответственно результирующее напряжение между заземляющими стержнями достигает 200 кВ. Такие значения часто разрушают изолированный заземляющий стержень, даже, если он выполнен из материала с высокой электропроводностью. Поэтому современные системы заземления включают в себя несколько заземляющих стержней, которые соединяются главной шиной заземления. Согласно ГОСТ Р 50571.21 – 2000 главная заземляющая шина ГЗШ – это проводник, обустраиваемый для электроустановок напряжением до 1 КВ и предназначенный для надёжного электрического присоединения нескольких заземляющих контуров или отдельных проводников. К ГЗШ предъявляются следующие требования:
- Оперативное выравнивание потенциалов для систем заземления типа TN-C-S и TN-S.
- Возможность установки в общих или отдельно стоящих электрошкафах управления.
- Доступность не менее 10 контактов отдельных заземлителей.
- Выдерживание максимального тока от 340 А.
Указанным требованиям удовлетворяют ГЗШ из меди марок М1, М2 или М3 с сечением от 3,25 мм. Эти параметры согласовывают с размерами поперечного сечения рабочего занулителя или защитного проводника, который проложен от основной линии питания потребителя. Внутреннее подключение и внешние контуры заземления Порядок и трудоёмкость выполнения работ зависит от следующих факторов:
- Типа подключаемых трёхфазных систем электропотребления, которыми могут быть трансформаторы, генераторы, обычное электрооборудование и преобразователи статической энергии. В этих случаях медную шину заземления подключают к проводнику при помощи системной перемычки от клеммы источника (обычно трансформатора) и далее — к системе заземления.
- Способа установки заземляющего провода. Обычно его прокладывают по тому же маршруту, что и силовые и нейтральные проводники: от источника к машине. Несмотря на формальную возможность использовать трубчатые заземлители, на практике их стараются избегать вследствие низкой эффективности.
- Метода подключения. Наиболее распространенным видом заземляющих шин для небольших объектов является обычный медный стержень или пластина. Однако системы заземления для крупных зданий обязательно включают в себя также и средства, с помощью которых можно периодически проверять и тестировать такие системы.
- Наличия молниезащиты. В некоторых объектах используют воздушные терминалы, которые отводят удары молнии в сторону от силового оборудования.
Неправильное подключение молниеотводов часто даёт противоположный эффект притягивания энергии молнии к внешним токопроводящим деталям объекта. Например, это особенно опасно для обмоток низковольтных трансформаторов. При подключении шины заземления, цена которой определяется размерами её сечения, крайне важно перекрыть ею несколько заземляющих дорожек, а не полагаться на один заземляющий проводник оборудования: между источником питания и чувствительной нагрузкой.
Для чего нужны шины заземления
Заземление — это соединение электрооборудования и установок с землёй посредством заземляющих стержней или других подходящих для этой цели оснастки. Такие части называют шинами заземления. Заземление особенно необходимо при эксплуатации высокоточного, технологического оборудования – станков с ЧПУ, мощных компьютерных станций, прочего оборудования, чувствительного к паразитным токам. Для такой техники правильный выбор и установка заземляющих шин обеспечивает следующие эксплуатационные преимущества:
- Уменьшение ошибок чтения данных.
- Снижение отказов при запуске техники после грозы.
- Увеличение долговечности печатных плат, чувствительных к перепадам напряжения.
- Повышение уровня безопасности производственного персонала.
Рост темпов использования электронных средств управления и компьютерного оборудования, чувствительных к паразитным токам, побуждает проектировщиков искать способы изолирования электронного оборудования от воздействия таких, постоянно циркулирующих в земле токов. В частности, подключение оборудования к контурам заземления (а – тем более – к главным заземляющим шинам) позволяет снизить вероятность возникновения таких проблем, как постоянная перезагрузка, накапливающиеся сбои в управлении, периодическое отключение. Это объясняется уменьшением количества переходных процессов напряжения («шума» на заземляющем стержне) по сравнению с обычной системой заземления объекта. Из-за уменьшения количества ошибок в данных, связанных с заземляющими шинами, некоторые производители включают их в свои инструкции по установке. Некоторые даже подразумевают, что гарантия на машину не будет соблюдена, если не установлен соответствующий заземляющий стержень.
Требования, предъявляемые к шинам заземления
Для эффективной защиты оборудования от вышеперечисленных проблем шины заземления выбирают с учётом следующих факторов:
- Типа грунта.
- Материала заземляющих электродов.
- Поверхностного покрытия шины.
- Максимально возможных перегрузочных токов, возникающих в данном районе.
Поскольку грунт, даже в пределах одного участка, неоднороден, а погодные условия – труднопредсказуемы, то решающей позицией для выбора является материал шины заземления. Исходя из совокупности физических характеристик, выбор делают в пользу алюминиевых или медных шин заземления, хотя иногда применяют также и стальные, с поверхностным покрытием – омеднением, цинкованием или плакированием (в основном, для заземляющих стержней из нержавеющей стали). Вместе с тем сопоставительный анализ приводит к выводу, что наилучшим вариантом является применение именно медных шин заземления, которые обеспечивают:
- снижение интенсивности коррозии от блуждающих токов;
- отсутствие необходимости в индивидуальной изоляции отдельных заземляющих шин;
- уменьшение размеров поперечного сечения шины при одном и том же значении тока;
- снижение трудоёмкости обслуживания систем заземления.
Кроме того, медь, как более пассивный химический элемент (в сравнении с алюминием или сталью), не так чувствительна к изменениям показателя рН почвы.
Главная заземляющая шина, требования ПУЭ (Правила устройства электроустановок)
1.7.119. Главная заземляющая шина может быть выполнена внутри вводного устройства электроустановки напряжением до 1 кВ или отдельно от него.
Внутри вводного устройства в качестве главной заземляющей шины следует использовать шину РЕ.
При отдельной установке главная заземляющая шина должна быть расположена в доступном, удобном для обслуживания месте вблизи вводного устройства.
Сечение отдельно установленной главной заземляющей шины должно быть не менее сечения РЕ (PEN)-проводника питающей линии.
Главная заземляющая шина должна быть, как правило, медной. Допускается применение главной заземляющей шины из стали. Применение алюминиевых шин не допускается.
В конструкции шины должна быть предусмотрена возможность индивидуального отсоединения присоединенных к ней проводников. Отсоединение должно быть возможно только с использованием инструмента.
В местах, доступных только квалифицированному персоналу (например, щитовых помещениях жилых домов), главную заземляющую шину следует устанавливать открыто. В местах, доступных посторонним лицам (например, подъездах или подвалах домов), она должна иметь защитную оболочку — шкаф или ящик с запирающейся на ключ дверцей. На дверце или на стене над шиной должен быть нанесен знак.
1.7.120. Если здание имеет несколько обособленных вводов, главная заземляющая шина должна быть выполнена для каждого вводного устройства. При наличии встроенных трансформаторных подстанций главная заземляющая шина должна устанавливаться возле каждой из них. Эти шины должны соединяться проводником уравнивания потенциалов, сечение которого должно быть не менее половины сечения РЕ (PEN)-проводника той линии среди отходящих от щитов низкого напряжения подстанций, которая имеет наибольшее сечение. Для соединения нескольких главных заземляющих шин могут использоваться сторонние проводящие части, если они соответствуют требованиям 1.7.122 к непрерывности и проводимости электрической цепи.
