Как правильно выбрать сечение для провода заземления

Основная задача заземления – предотвратить поражение человека или животного электрическим током. Исправный электрический прибор имеет целостный корпус с надежно изолированными деталями, которые находятся под напряжением. Если бытовая техника выходит из строя, токоведущие части могут коснуться корпуса и это приведет к тому, что он тоже будет под напряжением. Прикоснувшись к такому устройству, человека неизбежно ударит током.

В данном случае эксплуатация автоматического выключателя нецелесообразна, поскольку силы тока, протекающей по телу человека, будет недостаточно для отключения подачи электроэнергии. Но этой силы, к сожалению, бывает достаточно, чтобы лишить человека здоровья или даже жизни.

Чтобы исключить вероятность развития подобных событий, нужно заземлить все электрические приборы через проводники. Заземление бытовой техники в домашних условиях возможно лишь в том случае, если дом оснащен контуром заземления. К сожалению, дома старых построек подобными новшествами не оснащены. Обусловлено это тем, что еще десятилетия назад люди в домах практически не имели бытовых приборов, следовательно, нагрузка на сеть была минимальной.

Теперь к двухфазной проводке добавляют еще одну жилу – заземляющий провод. В результате проводка уже трехфазная – два провода – это ноль и фаза, а третий – защитное заземление. Таким образом, подключая вилку бытовой техники в розетку, металлический корпус прибора автоматически соединяется с защитным заземлением.

Хотелось бы разобраться с вопросом относительно сечения PE проводника, соединяющего ГЗШ с контуром повторного заземления. Имеем ВРУ на 630А (система TN-C), которую необходимо преобразовать в TN-C-S. Сечение вводных кабелей — 3х(4х95). Согласно п.1.7.126 ПУЭ сечение защитного проводника не менее S/2 в нашем случае, т.е. 150 кв.мм. Считать по приведенной в этом пункте формуле мне никто данных не предоставит (для уменьшения сечения). Да и логически рассуждая проводимость стальной полосы 40х4 (выходящей от контура) гораздо меньше чем у меди такого сечения. Объясните, каким проводником и какого сечения нужно соединять ГЗШ и контур в нашем случае?

Открывайте ПУЭ. п. 1.7.137. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины наибольшего сечения защитного проводника электроустановки, если сечение проводника уравнивания потенциалов при этом не превышает 25 мм2 по меди или равноценное ему из других материалов. Применение проводников большего сечения, как правило, не требуется. Сечение проводников основной системы уравнивания потенциалов в любом случае должно быть не менее: медных — 6 мм2, алюминиевых — 16 мм2, стальных — 50 мм2.

А теперь смотрим в ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов

542.3 Заземляющие проводники
542.3.1 Заземляющие проводники должны удовлетворять требованиям 543.1.1 или 543.1.2. Площадь их поперечного сечения должна быть не менее 6 мм для меди или 50 мм для стали. Если голый заземляющий проводник прокладывают в грунте, его размеры и характеристики должны соответствовать указанным в таблице 54.1.

Таблица 54.1 — Минимальные размеры проложенных в земле заземляющих электродов из наиболее распространенных материалов с точки зрения коррозионной и механической стойкости

Примечание — Размеры в скобках применимы только для защиты от поражения электрическим током, в то время как значения не в скобках применимы для защиты от удара молнии и поражения электрическим током.

Когда подтверждена невозможность стекания тока короткого замыкания на заземляющий электрод (например, в системе защитного заземления TN или IT), заземляющие проводники могут быть выбраны в соответствие с указаниями 544.1.
Алюминиевые проводники не должны использовать в качестве заземляющих проводников.
Примечание — Если систему молниезащиты соединяют с заземлителем, то площадь поперечного сечения заземляющего проводника должна быть по крайней мере 16 мм для меди (Cu) или 50 мм для железа (Fe) (см. серию МЭК 62305).

Маркировка и цвет

Маркировка проводов заземления обеспечивает им быструю узнаваемость и удобство в проведении монтажных работ. Так согласно требованиям п.1.1.29 ПУЭ проводники для заземления обладают как буквенной, так и цветовой маркировкой. Буквенное обозначение земли выполняется сочетанием латинских букв PE. Буквы предназначены для нанесения маркировки на соответствующих узлах схемы, концах кабеля и клеммах заземления. Цветовое обозначение выполняется в виде желто-зеленого окраса, расположенного полосами по всей длине или другим сочетанием этих двух цветов, которое соответствует марке кабеля и стандартам производителя.

В зависимости от способа питания электропотребителей может применяться система, в которой защитный и нулевой проводник совмещены. Так как маркировка нулевого провода согласно того же п.1.1.29 ПУЭ выполняется синим или голубым цветом и обозначаются буквой N, в таких системах электроснабжения, где нейтральный провод и заземление совмещены и выполняются единой линией, они обозначаются как PEN. В цветовом отношении совмещенный PEN проводник имеет сочетание синей и желто-зеленой изоляции.

Следует отметить, что вышеприведенный порядок цветовой маркировки не относится к шинам, так как в них желтый обозначает фазу A, зеленый – фазу B, красный – C. Нулевая шина может вообще не иметь окраса и эксплуатироваться в естественном виде. Шина PE окрашивается в черный цвет, а места наложения переносных заземлений организованны в виде оголенных участков металла.

Провод

Чаще всего провод заземления имеет сечение от 25 мм2 и применяется для трехфазных систем. Для каждой фазы, размещенной на воздушной линии, предусматривается свой провод. При возникновении случайного или непредусмотренного напряжения задачей переносного заземления является отведение его на специальный провод и создание короткого замыкания, предохраняющего рабочих от опасности.

Применять такие переносные провода можно при температуре от -45 до +45 градусов Цельсия. Желательная относительная влажность должна составлять 80% при температуре окружающей среды 20 градусов.

Напряжение до 1000 В

Сечение провода переносного заземления подпадает под строгие технические требования и стандарты. Оно должно выдерживать нагрев в случае возникновения замыкания на трехфазном и однофазном источнике. Провод заземления, используемый в электроустановках с напряжением меньше 1000 В, должен иметь сечение не меньше 16 кв. мм.

Нельзя применять провода, имеющие меньшее сечение. Если напряжение в электроустановке не превышает 6-10 кВ, сечение проводников может колебаться от 120-185 мм2. Такие элементы не слишком удобны, так как имеют большую массу. Можно использовать несколько переносных заземлений с меньшим сечением, они устанавливаются напротив друг друга.

Напряжение выше 1000 В

Если минимальное сечение у проводов переносных заземлений не меньше 16 мм2, то есть переносное заземление рассчитано на величину выше 1000 В, минимальное значение должно быть не меньше 25 мм2. Расчет сечения должен проводиться по следующей формуле:
S = ( Iуст √tф ) / 272.

• Iуст – является обозначением тока короткого замыкания;
• tф – время, измеряющееся в секундах;
• 272– коэффициент, который может отличаться для разных металлов. При точном расчете для меди он равен 250. В данном случае он взят с запасом.

Для того чтобы не изготавливать несколько заземлителей, единицу времени в формулу нужно включать максимальную; следовательно, провод заземления будет более толстым. Если сеть имеет заземляющую нейтраль, то рассчитывать диаметр сечения требуется по току одной фазы. Важным аспектом является обеспечение термической устойчивости, если образуется двухфазное замыкание.

Не разрешается применять для создания заземления обычный изолированный кабель. Изоляция не позволит обнаружить механические повреждения жил, если таковые появятся. Перетирание жил приводит к прожиганию полупроводника, использовать поврежденный кабель нельзя.

Портативное заземление должно быть оснащено специальными зажимами. При помощи этих элементов переносная конструкция закрепляется специальной штангой на токопроводящих частях и позволяет создать надежное заземление. Проводники должны быть присоединены к зажимам без использования переходных наконечников: это обеспечит большую площадь касания и надежность соединения. Отсутствие слабых контактов не позволит конструкции выгореть при воздействии на нее большого напряжения.

Если требуется прикрепить заземляющее соединение к проводнику при работе с трехфазным источником, то соединения приваривают. Можно использовать болты, но тогда провод заземления должен быть пропаян.

Ограничиваться пайкой нельзя, так как при работе с токами выше 1000 будет существенный нагрев, пайка ослабнет, и переносная конструкция будет разрушена.

Для чего используется заземление и как работает?

Любой электрик, даже первокурсник, расскажет Вам, что заземлением называют специально созданное соединение рабочего электрического оборудования (точки или узла сети) с некоторым заземляющим устройством.

Последним могут выступать как специально смонтированные конструкции и приборы, так и грунт. И то, и другое одинаково эффективно, но используется в различных случаях.

Заземляющее устройство и рабочие кабели выбираются в зависимости от назначения заземления. Основных видов всего пара:

• рабочее (или функциональное),
• защитное.

Функциональным называют процесс в том случае, когда он необходим непосредственно для правильной и исправной работы оборудования.

Защитным, в свою очередь, является заземление, приводящее к безопасной для человека работе приборов. Непосредственно используется этот вид не постоянно (в отличии от предыдущего), а только в ситуациях поломок, выхода из строя или при попадании в прибор молнии.

В квартирах и домах проводится именно защитное заземление. Для бытовых целей обычно используется недорогой заземляющий проводник — одножильный кабель или часть многожильного. Основной составляющей провода всегда остается медь, а вот сечение варьируется. Основной вопрос, который волнует домашних мастеров и неопытных электриков — провод для заземления какого сечения должен быть? Попробуем ответить.

Марка и требования к проводникам

Жила заземляющего провода или кабеля может быть и одножильной и многожильной – это зависит только от того, где он будет применяться. Например, для заземления дверцы в электрощите нужно обеспечить её подвижность. Жесткая жила от постоянных открываний дверцы и её изгибаний при этом переломится. Поэтому у жилы должен быть соответствующий класс гибкости, не препятствующий открытию, например 3 и выше.

В то же время для подключения, например, корпуса электродвигателя насосной станции к ГЗШ не нужно обеспечивать подвижность, поскольку этот тип электрообрудования относится к стационарно монтируемому. Поэтому можно использовать жесткие жилы.

Жила заземления может быть:

• изолированной;
• неизолированной;
• находится в составе кабеля;
• быть отдельным одножильным проводом;
• алюминиевой;
• медной.

Отсюда следует вопрос: так какой провод использовать для подключения земли?

В магазинах продаётся кабельная продукция с разным количеством жил: 2, 3, 4, 5. Это нужно для сборки определенных схем включения устройств и подключения электрооборудования к сетям с разным количеством фаз.

Для подключения заземления в розетках и другом электрооборудовании однофазной сети удобно использовать трёхжильные кабели, например ВВГ 3х2,5. А для подключения трёхфазного оборудования к сети и заземления предназначены четырёхжильные кабели, например АВВГ 4х32. При этом в толстых кабелях заземляющий проводник обычно имеет сечение меньшее, чем у фазных жил. Приведем примеры.

• ВВГ – подходит для внутреннего применения. Для прокладки на улице его нужно помещать в гофре или трубах. Производится с различным количеством жил, есть более подробный обзор этого кабеля на сайте. Для использования в жарких помещениях лучше использовать ВВГнг-ls. Этот кабель жесткий и лучше подходит для стационарного монтажа.
• NYM – зарубежная марка по характеристикам похожа на ВВГ. Жесткий.
• ВБбШв – подходит для наружного применения и закапывания в траншею, часто используется для подключения частного дома к сети. Жесткий.

• ПВС – неплохо подходит для подключения электроинструмента и удлинителей, потому что состоит из многопроволочных гибких жил. Производится в двух и в трёхжильном варианте.
• ШВВП – аналогично предыдущему, только он не круглый, а плоский.
• ESUY – одножильный мягкий медный провод.

Для подключения провода заземления к сантехнике и прочему в ванне можно использовать одножильные провода с маркировкой ПВ. Цифра после этих букв говорит о классе гибкости, где ПВ-1 жесткая жила, а ПВ-4 или ПВ-6 многопроволочная гибкая жила.

Требования к заземлителям

Ну вот, разобравшись с основными теоретическими аспектами, давайте поговорим и о самих проводниках. В зависимости от места их установки к ним предъявляются совершенно разные требования. Поэтому давайте отдельно рассмотрим включение заземляющих проводов для стационарных и передвижных электроустановок.

Общие требования к проводам заземления

Но начнем мы наш разговор с общих требований, предъявляемых к проводникам, используемым для заземления. Как вы уже должны были понять они должны обеспечивать снижение потенциала на защищаемом оборудовании до нулевого или близкого к нему значения. В связи с этим они должны иметь возможность пропускать ток, равный току короткого замыкания в данной электроустановке.

• Казалось бы, в связи с этим, сечение таких проводников, в обязательном порядке должно быть не меньше, чем у фазных проводников, но это не так. Дело в том, что фазные проводники должны обеспечивать долговременное протекание больших токов. А вот защитный провод, должен обеспечить такую возможность только на время работы защиты. Обычно это время не превышает 2-3 секунд.

• Определить такое сечение вы вполне можете и своими руками благодаря таблице 1.7.5 ПУЭ. Для проводов с сечением рабочих жил до 16 мм 2, сечение защитных проводников должно быть идентичным. Для проводов от 16 до 35 мм 2 сечение защитных проводов может быть 16 мм 2 . Для проводов большего сечения защитный проводник должен быть не менее чем в два раза меньшего сечения.

Согласно нормам ГОСТ, вся кабельно-проводниковая продукция должна содержать маркировку сечения жил. Причем если сечение жил зануления и заземления отличаются от рабочих, то она должна указываться отдельно как на видео.

• В некоторых случаях допускается отдельный расчёт сечения проводника заземления. Для этого используется формула, в которой учтены такие показатели как ток короткого замыкания, время срабатывания защит, тип изоляции и проводника, а также способ прокладки кабеля. Но используют такой способ определения сечения достаточно редко.
• Теперь, что касается обозначения заземляющих и нулевых проводников. Их буквенную аббревиатуру вы уже знаете. Но кроме того они имеют еще и цветовую. Заземление при пятипроводной системе заземления должно иметь желто-зеленую окраску. Нулевой провод обозначается голубым цветом.

• Отдельным вопросом является качество заземления. Его определяют путем измерения его сопротивления. Согласно п.1.7.101 ПУЭ для трехфазной сети с линейным напряжением в 380В, оно должно быть не более 4 Ом. Это достаточно маленькая величина, которая обуславливается только внутренним сопротивлением проводника.

• Для достижения соответствующего качества заземления следует использовать винтовые зажимы. Они позволяют достаточно просто отключить проводник для ремонтных работ и испытаний, а также обеспечивают качественный контакт. Удлинение заземления и нулевых проводников не приветствуется, но допускается. В этом случае можно использовать зажим плашечный заземляющего провода КС 066 1 или подобные зажимы для проводов меньшего сечения.
• Отдельным вопросом является отдельная прокладка проводов заземления и зануления. Согласно п.1.7.127 ПУЭ провод медный для заземления должен быть не менее 2,5 мм 2 если он имеет защиту от механических повреждений и не менее 4 мм 2, если он не имеет таковой. Для алюминиевого провода, независимо от способа прокладки, сечение должно быть не меньше 16 мм 2 .

Требования к переносным заземлениям

Отдельной темой стоят проводники для временного использования. С их помощью к заземляющему контуру подключают электроустановки временного характера. Это могут быть передвижные будки, механизмы или автотранспорт.

• Для этого используют специальные переносные заземления. Подобные проводники используют и для создания безопасных условий работ.
• Такие проводники не должны иметь изоляции, это делается для того, чтобы всегда можно было визуально осмотреть его целостность. Для крепления к контуру заземления и механизму он должен иметь струбцины. Струбцина для провода заземления должна крепится к проводу методом сварки или винтового соединения.

• Проводник обязательно должен быть медным и многожильным. Причем количество оборванных отдельных проволок строго регламентируется и не должно превышать 5%.
• Сечение таких переносных заземлений должно быть не менее 16 мм 2 для электроустановок до 1000В и не менее 25 мм 2 для электроустановок более высокого напряжения. Для заземления машин и механизмов можно использовать провод с сечением не менее 16 мм 2 независимо от класса напряжения.

Качество такого заземления проверить достаточно сложно. Поэтому единственным условием является обязательная зачистка металлической поверхности перед их наложением.