Заземление

Схема электрических контактов

Заземле́ние — защитная функция в энергосистемах, которая обеспечивает безопасный путь для рассеивания избыточного тока в землю, предотвращая возникновение опасных напряжений. Для этого во всех кабелях, от бытовых приборов и розеток, идёт специальная жила. Она проходит через щиток и подсоединяется уже за пределами дома к заземляющему контуру, вкопанному в грунт. Этот путь отводит электрический заряд, который может поразить человека, вывести из строя прибор или вызвать пожар[1].

Описание

Заземление представляет собой фундаментальную защитную функцию в современных энергосистемах, основной задачей которой является обеспечение безопасного пути для диссипации токов короткого замыкания и атмосферных перенапряжений в землю. Физически земля, обладающая значительной электрической ёмкостью, выступает в роли универсального потенциала, условно принимаемого за нулевой. Именно к этому потенциалу осуществляется приведение токоведущих частей электроустановок в аварийных режимах. Реализация данной функции обеспечивается наличием в конструкции всех силовых и сигнальных кабелей специальной заземляющей жилы. Данный проводник, имеющий характерную жёлто-зелёную маркировку, последовательно интегрирован в электрическую цепь, начиная от розеток и корпусов конечных электроприёмников. Далее, через распределительный щиток, указанная жила объединяется в главную заземляющую шину. Конечным элементом данной системы является внешний заземляющий контур, представляющий собой совокупность вертикальных и горизонтальных электродов, погружённых в грунт[1].

Формируемый таким образом путь обладает критически низким электрическим сопротивлением, что обеспечивает мгновенное и приоритетное стекание опасного электрического заряда. Тем самым эффективно предотвращается возникновение на доступных частях оборудования потенциала, опасного для жизни человека, исключаются условия для выхода из строя дорогостоящей аппаратуры и минимизируется риск возникновения пожара вследствие пробоя изоляции[1][2].

Оборудование системой заземления является обязательным требованием для объектов капитального строительства всех категорий назначения: жилых, коммерческих, промышленных и общественных. Наличие и корректное функционирование заземляющего устройства регламентируется комплексом законодательных актов и нормативно-технической документации, ключевым из которых выступают Правила устройства электроустановок (ПУЭ). С точки зрения реализации данной нормы наблюдается дифференциация подходов в зависимости от типа строения. В многоквартирных жилых зданиях заземляющий контур проектируется и монтируется на этапе строительства, являясь неотъемлемым элементом общедомовой электроустановки. Владельцу же частного дома данную задачу необходимо решать самостоятельно, выполнив проектирование, монтаж и последующие приёмо-сдаточные испытания внешнего заземляющего контура в соответствии с действующими нормативами[1].

Виды заземления

В электротехнической практике принято классифицировать заземление по его функциональному назначению. Выделяют два основных типа: рабочее (функциональное) и защитное. Их принципиальное различие заключается в выполняемой роли в электроустановке. Рабочее (функциональное) заземление предназначено для обеспечения нормального функционирования электрооборудования. В основах техники безопасности в электроустановках прописано[3][4]:

Рабочее заземление — преднамеренное соединение с землёй отдельных точек электрической цепи, например, нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов или реакторов поперечной компенсации в дальних линиях электропередачи, а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляется непосредственно (то есть путём соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты — пробивные предохранители, разрядники и тому подобное.

Рабочее заземление предполагает преднамеренное соединение определённых точек электроустановки с землёй, которое необходимо для работы устройства в штатном режиме. Классическими примерами служат заземление нейтрали трансформатора в сетях с эффективно заземлённой нейтралью или использование земли в качестве обратного провода в контактной сети рельсового транспорта и некоторых системах передачи электроэнергии[1][2].

Защитное заземление имеет единственную цель — обеспечение электробезопасности. Его задачей является предотвращение опасности поражения электрическим током в случае повреждения изоляции. Данный тип заземления обеспечивает соединение с землёй металлических нетоковедущих частей электроустановки (корпусов, кожухов), которые могут оказаться под напряжением. Заземление молниезащиты представляет собой специализированную систему, основной функцией которой является перехват и отвод в грунт токов молнии. Благодаря созданию управляемого пути с минимальным сопротивлением, эта система позволяет предотвратить разрушительные последствия грозового разряда, такие как повреждение электрооборудования, возникновение пожаров, а также травматизм и гибель людей[1][2].

По пространственному расположению заземлителей относительно защищаемого оборудования различают выносное и контурное заземляющие устройства. Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что его электроды располагаются на некотором удалении от заземляемого объекта. Такой подход может применяться на грунтах с высоким удельным сопротивлением. Контурное заземляющее устройство, в свою очередь, монтируется по периметру защищаемого объекта или непосредственно вокруг оборудования, что способствует выравниванию потенциала на поверхности земли и повышению общей безопасности[1].

Классификация самих заземлителей осуществляется на основании их происхождения естественные заземлители и искусственные заземлители. Естественные заземлители — это проводящие элементы, находящиеся в постоянном контакте с землёй, изначально не предназначенные для целей заземления. К ним относятся металлические и железобетонные конструкции фундаментов зданий, обсадные трубы буровых скважин, металлические трубопроводы, проложенные в земле (за исключением трубопроводов с горючими веществами), и рельсы подкрановых путей. Искусственные заземлители — это специально сконструированные и смонтированные для целей заземления устройства. Они выполняются в виде вертикальных стальных стержней, горизонтальных полос или их комбинаций, погружаемых в грунт на глубину от 0,5 до 0,7 метра и более. Подобное заземляющее устройство может быть изготовлено самостоятельно из стандартных элементов или приобретено в виде готового комплекта для сборки[1][2].

Основные части в устройстве заземления

Устройство защитного заземления представляет собой комплекс взаимосвязанных компонентов, каждый из которых выполняет строго определённую функцию в обеспечении электробезопасности. К основным элементам данной системы относятся заземляющий электрод (заземлитель), заземляющий проводник, главная заземляющая шина (ГЗШ), заземляющий контакт (вывод)[1][2].

Заземляющий электрод (заземлитель)

Данный элемент представляет собой проводящую часть или совокупность соединённых проводящих частей, находящихся в непосредственном электрическом контакте с землёй. На практике, как правило, представляет собой заглублённый в грунт вблизи сооружения металлический контур сложной геометрической формы (например, треугольник или линейная цепь), состоящий из вертикальных стержней и горизонтальных соединительных полос. Его ключевой параметр — сопротивление растеканию тока — нормируется правилами устройства электроустановок (ПУЭ)[1][2].

Заземляющий проводник

Это проводник, обеспечивающий гальваническую связь между заземляющим электродом и главной заземляющей шиной в электроустановке. Выполняется, как правило, из медной или стальной шины определённого сечения, обладающей стойкостью к коррозии и механическим повреждениям. По нему токи утечки и короткого замыкания транспортируются от защищаемого оборудования к заземлителю[1][2].

Главная заземляющая шина (ГЗШ)

Располагается внутри вводного распределительного устройства (главного электрического щита) и служит центральным коммутационным узлом для всех заземляющих проводников. На неё сводятся проводники защитного заземления, уравнивания потенциалов, а также подключается нулевой рабочий проводник (в системах TN). Шина изготавливается из высокопроводящего материала (медь, латунь) и обеспечивает надёжное электрическое соединение множества проводников[1][2].

Заземляющий контакт (вывод)

Данный элемент является конечной точкой подключения заземляющего проводника на стороне потребителя. В розетках он выполнен в виде отдельного контакта, а на корпусах стационарного электрооборудования — в виде специальной клеммы с соответствующим обозначением. К этому выводу подводится заземляющий проводник от заземляющей жилы кабеля, что обеспечивает соединение корпуса прибора с системой защитного заземления[1][2].

Системы заземления

Системы заземления представляют собой стандартизированные схемы, регламентирующие методы подключения и соединения основных элементов, предназначенных для отвода токов короткого замыкания и утечки. Для их однозначного обозначения в международной и отечественной практике (согласно ПУЭ и стандартам МЭК) принята буквенная аббревиатура, формируемая от французских терминов: T (фр. terre — земля), N (фр. neutre — нейтраль), I (фр. isole — изолированный), C (фр. combined — объединённый) и S (фр. separated — раздельный)[1][5].

Номенклатура каждой системы образуется комбинацией из двух или трёх букв. Первая буква характеризует способ заземления источника электроэнергии (генератора, трансформатора), вторая — принцип заземления открытых проводящих частей электроустановки потребителя. Согласно сложившейся проектной практике, различают три основных типа систем: TN, TT и IT. Применение системы TN является наиболее рациональным в сфере гражданского домостроения, в то время как системы TT и IT находят своё основное применение в промышленной электроэнергетике и на объектах с особыми требованиями к бесперебойности электроснабжения[1].

Система заземления TN

Данная система характеризуется тем, что нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки потребителя присоединены к этой нейтрали посредством нулевых защитных проводников. Система TN подразделяется на три подвида, где буквы S и C отражают конфигурацию нулевого рабочего (N) и нулевого защитного (PE) проводнико. Выбор конкретной модификации системы TN регламентируется нормативными документами и зависит от условий эксплуатации, категории надёжности электроснабжения и типа здания[1][6]:

  • TN-C: Классическая система, в которой функции нулевого рабочего и защитного проводников объединены в одном проводнике (PEN) на всём протяжении линии. В настоящее время считается устаревшей ввиду более низкого уровня безопасности.
  • TN-S: Наиболее безопасная и современная конфигурация, в которой нулевой рабочий (N) и защитный (PE) проводники разделены на всём протяжении системы, начиная от источника питания.
  • TN-C-S: Компромиссная система, при которой от источника питания следует объединённый PEN-проводник, в точке разделения (как правило, на вводе в здание) расщепляемый на независимые проводники N и PE. Является распространённым решением для модернизации существующих сетей.

Система заземления TT

В системе TT нейтраль источника питания также глухо заземлена. Ключевое отличие заключается в том, что открытые проводящие части электроустановки потребителя присоединены к заземляющему устройству, которое является электрически независимым от заземлителя нейтрали источника питания[1][6].

Таким образом, контуры заземления источника и потребителя не связаны между собой проводниками. Данная система применяется там, где невозможно обеспечить требуемое качество системы TN, например, в отдельных зданиях, питающихся от воздушных линий электропередачи[1][6].

Система заземления IT

В системе IT все токоведущие части изолированы от земли, либо нейтраль источника питания соединена с землёй через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление (например, пробивной предохранитель или резистор). При этом открытые проводящие части электроустановки заземлены локально. Основное преимущество этой системы — возможность продолжать эксплуатацию оборудования при возникновении первого однофазного замыкания на землю, что критически важно для объектов, где недопустимы перерывы в электроснабжении (хирургические отделения, непрерывные производства)[1][6].

Как сделать заземление

Принцип организации системы защитного заземления в многоквартирных и частных жилых зданиях имеет существенные различия. В многоквартирном доме, особенно в новостройке, заземление является неотъемлемым элементом централизованной проектной электроустановки. Владельцам квартир, как правило, не требуется предпринимать самостоятельных действий по его созданию, так как разводка электрических сетей, включая цепи защитного заземления, выполняется квалифицированными подрядчиками на этапе капитального строительства или последующего ремонта[1][5].

Владелец частного дома, напротив, часто вынужден самостоятельно инициировать и контролировать процесс проектирования и монтажа локальной системы заземления. Однако, учитывая высокие требования к электробезопасности, работы по монтажу любых электросетей целесообразно доверять сертифицированным профессионалам[1].

Заземление в частном домовладении

Для участка с двумя домами рекомендуется создание единого заземляющего контура. Первоначальным этапом, по словам эксперта, является выбор места его расположения. Наиболее оптимальным считается центральное положение между двумя объектами, что позволяет минимизировать длину проводников и уравнять потенциалы[1].

Далее производится выбор конфигурации заземлителя, которой может быть замкнутый треугольник либо линейная схема с использованием модульно-штыревых электродов (длина вертикальных элементов должна составлять не менее 1,5 метра для обеспечения надёжного контакта с устойчивыми слоями грунта). Последовательность технологических операций при обустройстве контура заземления следующая[1][5]:

  1. Земляные работы. Производится отрывка траншеи по форме выбранного контура (например, в виде треугольника). Глубина траншеи должна превышать уровень сезонного промерзания грунта в данном регионе. Размещение с северной стороны здания предпочтительнее, так как здесь обычно наблюдается более высокая и стабильная влажность грунта.
  2. Заглубление электродов. Вертикальные стальные стержни погружаются в грунт с помощью кувалды или специализированного пневмоударного оборудования. Для облегчения погружения нижний торец электрода рекомендуется спиливать под углом, формируя остриё. Критически важно избегать предварительного бурения скважин, так как надёжный электрический контакт обеспечивается именно плотным обжатием электрода грунтом. После погружения верхняя часть конструкции должна выступать над дном траншеи на 150—200 миллиметров.
  3. Монтаж металлосвязи. Выступающие над землёй части вертикальных электродов объединяются при помощи сварки стальной полосой. От контура к дому прокладывается металлическая шина-заземлитель. Все сварные швы подлежат тщательной зачистке и обязательной обработке антикоррозионным составом (например, битумным лаком).
  4. Прокладка проводников. От главной заземляющей шины, соединённой с контуром, производится прокладка изолированных проводников к распределительным щитам каждого из домов. Дополнительно может быть реализован вывод металлической шины на цоколь здания для последующего соединения с проводом, идущим от внутреннего щитка.
  5. Обратная засыпка. Траншея засыпается однородным грунтом, не содержащим камней и строительного мусора, с послойным трамбованием для обеспечения плотного контакта с элементами контура.

Заземление в квартире

Организация заземления в квартирной электроустановке напрямую детерминирована схемой и типом системы электроснабжения всего здания. В домах старого фонда (например, «хрущёвках») система защитного заземления часто отсутствует. В подобных постройках применялся устаревший принцип защитного зануления, а первоначальная проводка была двухпроводной (фазный и нулевой рабочий проводники). Таким образом, для корректного устройства заземления в такой квартире требуется полная реконструкция внутриквартирной электропроводки с переходом на трёхпроводную систему, а также решение вопроса с подключением к общедомовому заземляющему устройству. Общеквартирный щиток на лестничной клетке в неизмененном с момента постройки состоянии не имеет для этого необходимой инфраструктуры[1].

В случае, если в доме проводился капитальный ремонт с модернизацией электросетей и была технически реализована такая возможность, все работы должны быть согласованы с управляющей компанией. Их выполнение может быть поручено штатному электрику УК или приглашённому специалисту, имеющему допуск к работам в общедомовых электроустановках. Самостоятельное вмешательство в общедомовое электрооборудование недопустимо и запрещено правилами эксплуатации. Если реализация классического защитного заземления невозможна, частичным техническим решением проблемы может стать установка Устройства Защитного Отключения (УЗО). Его можно интегрировать в качестве вводного аппарата на всю квартиру или установить на наиболее ответственные линии, например, питающие розетки в помещениях с повышенной опасностью (кухня, ванная комната)[1].

При заселении в новостройку ситуация, как правило, проще. Современные строительные нормы обязывают застройщиков проектировать и монтировать системы заземления. Тем не менее, на стадии приёмки объекта целесообразно уточнить, заведён ли заземляющий проводник (PE) непосредственно в квартиру или система завершается на этажном распределительном щитке. Если квартира приобреталась с чистовой отделкой, необходимо проверить условия договора на предмет выполнения работ по монтажу полной трехпроводной электропроводки[1].

Литература

  1. ГОСТ Р 50571.1—93. Электроустановки зданий. Основные положения. — М.: Госстандарт России, 1993. — 14 с.
  2. ГОСТ Р 50571.2—94. Электроустановки зданий ч. 3. Основные характеристи­ки. — М.: Госстандарт России, 1995. — 64 с.
  3. ГОСТ Р 50571.3—94. Электроустановки зданий ч. 4. Требования по обеспече­нию безопасности. Защита от поражения электрическим током. — М.: Госстан­дарт России, 1994. — 16 с.
  4. ГОСТ Р 50571.8—94. Электроустановки зданий ч. 4. Требования по обеспече­нию безопасности. Общие требования по применению мер защиты для обеспече­ния безопасности. Требования по применению мер защиты от поражения электри­ ческим током. — М.: Госстандарт России, 1994. — 18 с.
  5. ГОСТ Р 50571.10—96. Электроустановки зданий ч. 5. Выбор и монтаж элект­рооборудования. Заземляющие устройства и защитные проводники. — М.: Гос­стандарт России, 1996. — 10 с.
  6. Гордон С. В. Монтаж заземляющих устройств. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 198 с.
  7. Гуськов М. А., Коробов А. В., Вихров А. Е. Защитное заземление электроустановок : учебно-методическое пособие / под ред. Глебовой Е. В. — М.: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2023. — 44 с.
  8. Маньков В. Д., Заграничный С. Ф. Виды защит обеспечивающие безопас­ность эксплуатации электроустановок (в трёх частях). Справочное пособие. — СПб.: НОУДПО УМИТЦ «ЭлектроСервис», 2004. — 280 с.
  9. Маньков В. Д., Заграничный С. Ф. Действие электрического тока на тело человека: Учеб. пособие. — СПб.: АНО УМИТЦ, 2002. — 43 с.

Примечания

  1. ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 Что такое заземление, какие виды бывают и как его сделать дома. РБК (28 июля 2025). Дата обращения: 9 ноября 2025.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 Найфельд М. Р. Заземление, защитные меры электробезопасности, изд. 4-е, перераб. и доп. — М.: «Энергия», 1971. — 312 с.
  3. ↑ Наугольных А. П. Рабочее заземление: прошлое и настоящее // Безопасность и охрана труда : журнал. — 2011. — № 4. — С. 39—41.
  4. ↑ Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. — 2 изд. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — С. 183. — 448 с.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 Государственный комитет совета министров СССР по делам строительства (госстрой СССР). Инструкция по устройству сетей заземления и зануления в электроустановках. — Москва: Стройиздат, 1977. — 63 с.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Маньков В. Д., Заграничный С. Ф. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок: Справочник. — СПб.: Политехника, 2005. — С. 69—76. — 400 с. — ISBN 5-7325-0791-4.

Ссылки

Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Заземление&oldid=2130991