Зачем нужно заземление и как оно работает: важные вопросы электробезопаности

Рассказываем, почему заземление необходимо и что нужно заземлять, как это должно работать.

В каждом доме или квартире есть освещение и хотя бы несколько бытовых приборов. Поэтому желательно иметь представление о работе заземляющей системы, которая обеспечивает безопасность. Разберемся, что такое заземление, для чего нужно и какие требования предъявляют к его обустройству. 

Статья написана в ознакомительных целях. Самостоятельная работа с электрикой без имеющегося опыта и профессионализма может быть опасной для жизни из-за ударов током и повлечь за собой последствия в виде пожаров и т.п. Редакция не несет ответственности за действия читателей.

Все о заземлении

Что это такое и зачем оно нужно
Как оно работает
Основные требования к заземлению
Что надо заземлять
Зачем нужны УЗО и дифавтоматы

Что такое заземление и зачем оно нужно

Заземлением в электрике называют обязательный и очень важный этап при обустройстве электроснабжения любого объекта, включая производственные или общественные помещения, жилые здания. Собственно заземлением считается подключение токопроводящих элементов электрической сети к вкопанной в грунт конструкции-заземлителю с минимальным сопротивлением.

Важно. Токопроводящими элементами сети считаются рабочие агрегаты бытовой техники или рабочих машин, корпуса электроустановок, экранирующие оплетки электрокабелей. Причем в обычном режиме они не должны находиться под напряжением. 

Заземляющая система обеспечивает безопасность людей при возможной утечке тока. Если через тело человека проходит электроток большой силы, происходят необратимые поражения, приводящие к гибели. 

Поражение электрическим током возможно тогда, когда человек «включается» в электрическую цепь, то есть становится ее звеном. Так, если по какой-либо причине электроток стекает на корпус бытового прибора, цепь еще не замкнута. Как только стоящий на полу человек дотронется рукой до корпуса, он замкнет эту цепь на себя. Для протекания электротока нужна разность потенциалов, которая образуется между фазой и землей, с которой связан пол. Поэтому ток пойдет с корпуса прибора по руке, через тело и в пол. Таким образом человек невольно «включается» в цепь, пропускает электроток через себя. Если заряд большой, он может получить сильное поражение. 

Чтобы этого не случилось, разработана система защиты. Она предназначена для предотвращения удара электротоком при прикосновении к участку, который находится под напряжением. Это основная задача, зачем нужно заземление в частном доме или квартире. Его грамотное обустройство обеспечивает электробезопасность для всех жильцов. Дополнительно для защиты от поражения разрядом при попадании молнии ставят молниезащиту. Ее подключают к громоотводу или молниеприемнику.

Как работает система

Защитная заземляющая система состоит из трех основных частей. 

• Разводка заземляющих проводов. 
• Шина заземления
• Металлический контур. 

Контур собирают из нескольких, обычно четырех-шести, металлических стержней-электродов длиной примерно 250-300 см. Их забивают глубоко в грунт так, чтобы концы опустились ниже уровня промерзания почвогрунта. Это важно, в этом случае даже зимой электроды будут находиться во влажной среде, которая проводит электроток. Верхние края стержней соединяют в общий контур с помощью полос из металла. 

В верхней части одного из стержней оборудуют контактную зону. Это болт, к которому крепится медная токопроводящая шина. Она идет в распределительный щит, где соединяется со специальной планкой. Это основная заземляющая шина, от которой разводят жилы ко всем потребителям. Так заземление подключается ко всем токопроводящим элементам в доме.  

Срабатывает защитная система таким образом. При утечке электротока, которая возможна в любом электроприборе или связанном с электричеством устройстве, его корпус оказывается под напряжением. Если заземления нет, прикоснувшийся к корпусу человек «включается» в цепь, ток протекает через него. При наличии заземления цепь тоже замыкается, но электроток течет не через человека, а через заземляющую систему и уходит в грунт. Это происходит потому, что электроток всегда течет по пути с наименьшим сопротивлением. Человеческое же тело обладает большим сопротивлением, чем система заземления. Получается, что наличие заземления предотвращает поражение электротоком. Систему должен проектировать специалист.

Основные требования к заземляющей системе

Чтобы заземляющая система работала, она должна быть правильно спроектирована и смонтирована. К ней предъявляют такие требования.

• ПУЭ регламентирует величину сопротивления локальной заземляющей конструкции частного дома. Она зависит от разных факторов. Для ее точного определения нужно проконсультироваться со специалистами. 
• Заземляют все электроустановки, металлические корпуса и наружные части электротехнического оборудования. 
• Конструкция-заземлитель должна быть погружена во влажный грунт, который не должен перемерзать. Для этого нужно правильно рассчитать заглубление, учесть климатические и геологические особенности местности. 
• Стержни-электроды и соединяющие их полосы из металла должны быть износостойкими и устойчивыми к коррозии. Для их изготовления оптимально использовать нержавеющую сталь. 

Строго запрещено использовать в качестве заземления водопроводные, канализационные и другие трубопроводы. Это очень опасно для жильцов дома.

Что нужно заземлять

Для обеспечения максимальной электробезопасности надо подвести заземление ко всем электроприборам и устройствам, корпус которых частично или полностью изготовлен из металла. Любое устройство с проводящим электроток корпусом I класса защиты может стать источником поражения электротоком. Поэтому обязательно заземляют холодильники, компьютеры, посудомойки, т.д. Особое внимание уделяют заземлению контактирующих с водой бытовых приборов. Это бойлеры, отопительные котлы, посудомойки, стиральные машины, т.д. Чем выше мощность прибора, тем он опаснее.

Не все понимают, зачем нужно заземление в ванной. Для влажных помещений типа сауны, ванной, т.п. нужна особая защита. В условиях высокой влажности угроза поражения электротоком выше, поскольку вода с примесями солей является проводником. Так, потенциально опасными в таких условиях можно считать незаземленную стиральную машину, электроподогрев водопровода, систему теплого пола, т.п. Даже у полностью исправного электроприбора при условии, что влага «добралась» до неизолированных клемм, возможна утечка электротока на корпус. 

Чтобы заземлить электроприборы, их нужно подключить к внешнему заземляющему контуру. Это можно сделать путем подключения к трехконтактным розеткам или прямо к электрощитку. Для этого используют электрокабель с тремя жилами. Первая, она маркируется синим, соединяется с нулем, вторая, может быть любого цвета, соединяется с фазой и промаркированная желто-зеленым цветом жила прикрепляется к заземляющей шине. 

Все современные приборы I класса защиты, где возможен пробой электротока на корпус, обязательно оснащены вилкой с контактом для заземления. Ее называют евровилкой. Она предназначена для включения в трехконтактную розетку. Становится понятным, зачем нужно заземление в розетке или удлинителе. Производитель предполагает, что оборудование будет включаться только в трехпроводную сеть. Это гарантирует его безопасное использование. 

Если установлена двухпроводная сеть, защита не сработает, поскольку электроприбор не будет подключен к заземляющей системе. Тогда рекомендовано обустройство заземляющего контура. От него ведут заземляющий провод, который подключают к розеткам и другим типам нагрузки. Некоторые уверены, что если установить УЗО, то обустройство заземляющей системы не обязательно. Надо понимать, что устройство поможет в борьбе с токами утечки, но оно не рассчитано на замену заземляющей системы и защиту от удара электротоком. 

Зачем нужны дифавтоматы и УЗО

Установка и подключение заземляющей схемы защищает от электропоражения, но нужна и дополнительная защита. Поэтому обязательной считается установка УЗО, это аббревиатура названия устройства защитного отключения. Похожую функцию выполняют дифференциальные автоматы. Разберемся, для чего они нужны. 

УЗО

Предназначено для реакции на ток утечки. Он опасен тем, что приводит к электропоражению, если человек прикоснется к неисправному прибору, или к возгоранию, которое случается при нагреве изоляции. УЗО всегда ставят вместе с автоматическим выключателем, который срабатывает по сигналу от УЗО.

Принцип работы устройства такой. Оно постоянно контролирует количество электротока, протекающего через нуль и фазу. Если эти значения не совпадают, значит, часть появился ток утечки. В этом случае УЗО срабатывает. Выпускают устройства с разной чувствительностью. Слишком чувствительный прибор будет часто срабатывать и отключать линию. Это надо учитывать при выборе чувствительности УЗО. Однако слишком «грубый» прибор тоже не подойдет, поскольку срабатывает только при довольно значительных утечках, которые могут быть опасными. 

Дифавтомат

Прибор, который соединяет в себе автомат и УЗО. Таким образом, он защищает проводку от коротких замыканий и перегрузок, а людей от поражения током. Дифавтоматы позволяют экономить место в распределительном щитке, поскольку при монтаже занимают меньше места, чем исполненные в отдельных корпусах УЗО и автомат. 

Важно. Монтаж УЗО или дифавтомата считается обязательным. Для обеспечения безопасности эксплуатации любые мощные электроприборы должны устанавливаться только через них. Надо помнить, что если поставить УЗО без системы заземления, оно не сможет защитить от поражения током.