Заземляющий провод: назначение, маркировка и особенности подключения

Заземление - важнейший элемент электробезопасности. Правильный выбор и монтаж заземляющего провода спасет от поражения током. Узнайте все подробности в этой статье.

Назначение заземляющего провода

Основное назначение заземляющего провода - обеспечение электробезопасности. При повреждении изоляции токоведущих частей электроустановки заземление отводит опасный потенциал в контур земли, не давая ему распространиться на корпуса оборудования.

Благодаря заземляющему проводу при прикосновении человека к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, происходит замыкание на землю. Срабатывает защита, отключая поврежденную цепь. Это предотвращает поражение людей электрическим током.

Другая важная функция - обеспечение работы защитных устройств, например, УЗО (устройство защитного отключения). При возникновении в цепи токов утечки на землю УЗО срабатывает только в том случае, если цепь заземлена.

Требования к сечению заземляющего провода

Сечение заземляющего провода подбирают в зависимости от сечения фазных проводников согласно правилам ПУЭ:

• До 16 мм2 фазы - сечение заземления такое же
• 16-35 мм2 фазы - сечение заземления не менее 16 мм2
• Свыше 35 мм2 фазы - сечение заземления половина от фазного

Например, если сечение фазы кабеля 10 мм2, то и заземляющий медный провод должен быть 10 мм2. А для фазного проводника сечением 70 мм2, заземление выбирают не менее 35 мм2.

Допустимые марки заземляющих проводов

Для стационарного заземления чаще применяют следующие марки кабелей с желто-зеленой заземляющей жилой:

• ВВГ, NYM - для скрытой прокладки в помещениях
• ВБбШв - для наружных линий
• КВВГ, КПВГ - для заземления во взрывоопасных зонах

Для нестационарного и мобильного заземления используют гибкие одножильные провода:

• ПВ3, ПВС - медный многопроволочный провод в ПВХ-изоляции
• МГ - неизолированный медный провод

Выбор конкретной марки зависит от условий применения и требований к механической прочности заземляющего провода.

Конструкция и исполнение заземляющих проводов

Конструктивно заземляющие провода могут иметь:

• Медную или алюминиевую токопроводящую жилу
• Одну жилу или несколько жил
• Изолированное или неизолированное исполнение
• Жесткую или мягкую (многопроволочную) жилу

Материал жилы влияет на сопротивление заземляющего провода. Медь имеет меньшее удельное сопротивление, чем алюминий. Но алюминий дешевле.

Для гибких подвижных соединений применяют многопроволочные провода. Жесткие однопроволочные - для стационарных линий. Неизолированные провода используют только для скрытой прокладки.

Количество жил зависит от схемы электроснабжения. Для трехфазной сети нужен четырехжильный кабель, для однофазной - двух- или трехжильный.

Правила подбора сечения заземляющего провода

Сечение заземления рассчитывают исходя из допустимой плотности тока. Для медного заземляющего провода она составляет:

• При наличии изоляции - не более 1,7 А/мм2
• Без изоляции - 2,5 А/мм2

Также учитывают величину тока короткого замыкания в сети и время срабатывания защиты. Чем оно меньше, тем больше сечение.

Например, для тока 20 кА при времени отключения 0,1 с минимальное сечение согласно расчету составит 25 мм2.

Особенности монтажа заземляющего провода

При монтаже заземления нужно:

• Использовать специальные наконечники или зажимы для гибких многопроволочных проводов
• Хорошо зачищать жилу перед соединением
• Применять надежные методы, такие как пайка, сварка, болтовое крепление
• Накладывать на открытый заземляющий провод желто-зеленую маркировочную ленту

Сопротивление контактов должно быть минимальным, иначе заземление будет неэффективным.

После монтажа проверяют сопротивление заземляющего провода с помощью специальных приборов. Нормальным считается значение менее 4 Ом.

Цветовая маркировка заземления

В соответствии с ГОСТ цвет заземляющего провода - желто-зеленые полосы. Такая двухцветная расцветка позволяет легко идентифицировать его среди других проводников.

Фазные жилы, как правило, коричневого цвета. Нейтраль (ноль) обычно имеет голубой или синий цвет. Использование других цветов для заземления запрещено.

Если изоляция заземляющего провода другого цвета, его отмечают желто-зелеными метками в местах подключения.

Типы заземляющих устройств

Различают следующие виды заземляющих устройств:

• Естественные заземлители - металлические конструкции, находящиеся в земле
• Искусственные заземлители - система электродов, специально устанавливаемых в грунт
• Заземляющий контур - соединение естественных и искусственных заземлителей

Для заземления чаще используют искусственные заземлители, так как естественных может быть недостаточно для обеспечения требуемого сопротивления.

Требования ПУЭ к заземляющим устройствам

ПУЭ регламентирует следующие требования к заземлителям и заземляющему контуру:

• Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом
• Материал электродов должен быть коррозионно-стойким
• Конструкция заземлителя должна обеспечивать надежность и долговечность

Для этого нужно правильно выбрать материал, размеры и длину заземляющего провода. Кроме того, заземлители должны располагаться на глубине 0,5-1 м во избежание повреждений.

Устройство контура заземления

Заземляющий контур, как правило, представляет собой систему из нескольких вертикальных и горизонтальных электродов, соединенных заземляющим проводом.

В качестве вертикальных электродов используют стальные уголки, трубы длиной 2-3 м. Горизонтальные электроды - стальные полосы сечением 40-100 мм2.

Чем больше площадь контура заземления и число электродов, тем меньше величина его сопротивления.

Измерение сопротивления заземляющего устройства

Сопротивление заземления измеряют специальными приборами: измерителем заземления, мегомметром и др.

Измерение проводят между контуром заземления и электродом, установленным на расстоянии 10-15 м. Сопротивление не должно превышать 4 Ом согласно ПУЭ.

Если значение выше нормы, увеличивают площадь контура заземления или количество электродов для снижения сопротивления.

Защитное зануление и заземление

Зануление - это преднамеренное соединение открытых проводящих частей с нулевым защитным проводником. Это обеспечивает быстрое срабатывание защиты при замыкании на корпус.

Заземление отличается тем, что подключает корпус к земле через заземляющий проводник. Эти меры защиты дополняют друг друга для обеспечения электробезопасности.

Выбор материалов для заземляющих электродов

В качестве материала для заземлителей чаще всего используют:

• Сталь
• Медь
• Чугун

Сталь наиболее распространена благодаря оптимальному сочетанию стоимости, коррозионной стойкости и электропроводности.

Медь обладает лучшей электропроводностью, чем сталь, но дороже. Применяется для заземлителей с повышенными требованиями.

Чугун дешевле стали, но уступает в коррозионной стойкости. Используется редко из-за хрупкости.

Крепление заземляющих электродов в грунте

Существуют следующие способы крепления электродов заземления в грунте:

• Забивка
• Ввинчивание
• Заливка бетоном

Забивка применяется для вертикальных стержневых электродов. Они заглубляются в грунт ударами молотка или вибропогружателем.

Ввинчиваемые электроды имеют наконечник-штырь. Их вкручивают в землю при помощи специального оборудования.

Горизонтальные электроды в виде полос часто заливают бетоном для лучшей фиксации в грунте.

Глубина заложения заземлителей

Рекомендуемая глубина установки электродов заземления:

• Вертикальные стержни - не менее 2 м
• Горизонтальные полосы - 0,5-0,8 м

Большая глубина позволяет использовать слои грунта с большей влажностью, что снижает сопротивление.

Однако на практике глубину часто выбирают исходя из возможностей оборудования и трудозатрат.

Соединение элементов контура заземления

Для надежного контакта между заземляющим проводом и электродами применяют:

• Болтовые соединения
• Сварку
• Пайку припоем
• Обжимные наконечники

Болтовое соединение наиболее распространено благодаря простоте и возможности последующего демонтажа.

Сварка и пайка дают лучший контакт, чем болтовое, но демонтаж затруднен.

Защита заземляющих электродов от коррозии

Для увеличения срока службы заземлителей применяют следующие методы защиты от коррозии:

• Оцинкование
• Установка в нейтральных или щелочных грунтах
• Использование электрохимической защиты

Оцинкованные электроды служат дольше в агрессивных кислых и влажных грунтах.

Щелочные грунты с рН более 7 не вызывают коррозии стали и чугуна.

Электрохимзащита замедляет коррозию за счет протекания слабых токов на поверхности металла.