Главная заземляющая шина

Заземление электроустановок в производственных и жилых помещениях является обязательным условием. В совокупности с автоматическими отключающими устройствами оно снижает вероятность пожаров при коротком замыкании и травматизма людей. Расскажем в статье, что такое главная заземляющая шина, где и когда она используется.

Определение заземления и его конструктивные особенности

Конструкция заземления это совокупность металлических элементов, предназначенная для обеспечения надежного контакта корпусов электроустановок с грунтом (землей). Основными элементами заземляющего устройства являются:

• главная заземляющая шина;
• отводы от корпуса электроустановок;
• заземляющий провод в электропроводке;
• общий контур заземления.

Требования ГОСТов и ПУЭ определяют, что все элементы выполняются из стальных или медных сплавов не зависимо от разновидности конструкции заземляющего контура и типа электроустановок. Большое значение на эффективность работы защитного заземляющего устройства имеет величина его электрического сопротивления.

Классическая схема подключения к ГШЗ:

1. Молниезащита;
2. Контур заземления;
3. Трубы канализации, водопровода и отопления;
4. Главная шина заземления.

Сопротивление заземляющего контура и факторы, влияющие на его величину.

Общее сопротивление заземления складывается из нескольких составляющих, сопротивления общей шины, отдельных проводов и контура в грунте. Но всеми этими величинами можно пренебречь, металлические элементы при надежном соединении имеют хорошую проводимость и очень малое сопротивление. Читайте также статью: → «Расчет заземляющих устройств».

Основное значение имеет сопротивление грунта, по которому растекаются токи. Чем меньше сопротивление, тем лучше. Пункт 7.1.101 ПУЭ (правил устройства электроустановок) определяет: « В сооружениях с сетями 220 или 380В оно должно составлять менее 30 Ом, для генераторов и трансформаторных подстанций менее 4 Ом. Этого можно добиться различными способами.

Факторы, определяющие величину сопротивления

Величина сопротивления во многом зависит от состава грунта, наиболее подходящим считается:

• торф;
• суглинок;
• глина.

Особенно высока проводимость грунта в условиях большой влажности, но обязательно надо учитывать:

• количество и размеры заземляющих электродов;
• глубину залегания контура;
• материалы всех элементов заземления;
• надежность электрического контакта в местах соединений.

Все элементы заземляющей системы крепятся через главную шину. От правильно выбранного материала, установки этого элемента и присоединения к нему заземляющих проводников зависит безаварийная работа электроустановок. Кроме того на главной шине заземления производятся все необходимые подключения для измерений параметров системы заземления.

Совет №1. Для повышения проводимости заземляющего контура налейте в грунт раствор медного купороса.

Методика измерения требует отдельного детального рассмотрения, используются специальные приборы, работы выполняет квалифицированный персонал. При сдаче объекта в эксплуатацию электроснабжающая организация или электротехническая лаборатория делает все измерения. Результаты оформляются протоколом, один экземпляр выдается заказчику, который эксплуатирует электроустановки. Проводить контрольные замеры надо не реже одного раза в год.

Назначение главной заземляющей шины

В системах заземления собранных по схеме TN-S или TN-С требуется выравнивание потенциалов на всех участках электрической цепи, для этой роли используется главная заземляющая шина.

TN-С – схема с 1913 года начала применятся в Германии, на данный момент остается действующей на многих старых сооружениях в Европе странах постсоветского пространства. Особенность схемы заключается в том, что нулевой провод соединяется с ГШВ, используется как заземление. В случае его обрыва на корпусе электроприборов может возникнуть напряжение в 1,7 раза больше чем на фазе. Это повышает вероятность поражения людей работающих на электроустановках.

TN-S – с 1930 года недостатки предыдущей схемы были учтены, от заземления подстанции до контура здания через ГШЗ прокладывался отдельный провод.

В комбинированных конструкциях собранных по схеме TN — С – S на отдельных участках допускается соединение нулевого нейтрального провода N c линией заземления РЕN проводником.

Электрические цепи проводов от всех электроустановок, которые подлежат заземлению, в конечном итоге сводятся на ГШЗ (главная шина заземления), на ней заземляются элементы других коммуникаций:

• Провод или шина от контура заземления;
• Металлические трубы водопроводов, отопления и канализации;
• Молниезащита;
• Корпуса системы вентиляции и кондиционирования;
• Другие металлические конструкции, подлежащие заземлению.

ГВШ является элементом заземляющего устройства и устанавливается в распределительных устройствах. Читайте также статью: → «Системы заземлений: TN-С, TN-C-S, TN-S, ТТ, IT».

Требования ПУЭ к главной шине заземления

Правила устройства электроустановок в пункте 1.7.119 определяют основные требования по установке главной заземляющей шины, для сетей до 1 кВт. Она в большинстве случаев размещается в шкафах распределительных устройств, при большом количестве заземляющих проводников используется отдельный шкаф.

Совет №2. В отдельных случаях допускается установка ГШЗ в открытом виде возле РУ, если помещение закрывается. Допуск в такие помещения ограничен, только для квалифицированного обслуживающего персонала.

Для схем заземления типа TN-С в распределительных устройствах разрешается использовать шину РЕ как ГШЗ, сечение которой не должно быть меньше проводов заземления которые к ней подсоединяются. Для главной шины заземления применяют  медь, в крайнем случае, устанавливают сталь, грубейшей ошибкой является использование алюминиевых полос. Это категорически запрещается по причине разности сопротивления на контактах из различных металлов. Такие контакты греются, проводимость снижается, при больших токовых нагрузках болтовые соединения могут полностью выгореть.

Соединения осуществляются разборные с помощью специальных инструментов, чаще всего это болтовые крепления с шайбами и гайками. Концы проводов опрессовываются медными наконечниками с отверстиями под болты и завинчиваются на шину. На стене возле шины или выделенном для нее отдельном шкафу наносится символический знак.

Пункт 1.7.120 определяет, что для помещений имеющих два и более отдельных ввода, каждый шкаф РУ оборудуется отдельной шиной заземления. На трансформаторных подстанциях устанавливается собственная шина с заземляющим контуром, РЕN проводник от которых уходит на ГШЗ ВРУ (вводное распределительное устройство) помещений с электроустановками. Заземляющие шины на разных РУ для выравнивания потенциалов должны соединятся проводом. Сечение проводника не должно быть меньше ½ большего провода, который приходит на одну из ГШЗ в ВРУ с трансформаторной подстанции.

Для соединения нескольких шин от разных ВРУ допускается использование металлоконструкций различного назначения если они неразборные имеют непрерывный электрический контакт. При этом надо учитывать требования пункта 1.7.123, который запрещает применять в качестве РЕN проводника:

• трубы газораспределительных систем;
• трубопроводы с горючими материалами;
• конструкции систем отопления, водоснабжения и канализации;
• свинцовые и металлические оболочки бронированных кабелей;
• трос несущий кабель для электрической проводки.

Обратите внимание на часто допускаемую ошибку, заземлять эти конструкции на главную шину заземления можно и даже нужно, пункт 1.7.20. Но делать прямые соединения шин, на разных шкафах используя перечисленные конструкции, пункт 1.7.123 запрещает. С первого взгляда заземление троса и трубопровода на ГШЗ ВРУ обеспечит их прямое соединение, но при ремонте или демонтаже этих систем цепь будет разорвана.

Поэтому используются только неразборные токопроводящие конструкции, надежнее всего провести многожильный медный провод с желто-зеленой изоляцией, соответствующей обозначению заземляющего РЕN проводника. В этом случае соединение обеспечивающее распределение потенциала растекания, будет автономное не зависящее от других систем.

Конструктивные особенности и последовательность монтажа главной заземляющей шины

Главная заземляющая шина представляет собой медную пластину с отверстиями для крепежных болтов, к которым прикручиваются наконечники проводов. Длина шины и количество отверстий зависит от размеров шкафа и количества элементов с проводами, которые необходимо заземлить. Производители делают шины различной длины, ширины с болтами, отличающимися по диаметру в зависимости от сечения провода и наконечника, который надо прикручивать.

К металлическому корпусу шкафа шина фиксируется болтами на изолированных подставках, при этом обеспечивается электрический контакт корпуса и шины. Располагается конструкция горизонтально, внутри нижней части ВРУ, так удобнее заводить и прикручивать провода для заземления. Благодаря изолирующим опорам на болтах для крепления всей конструкции, образуется расстояние между стенкой шкафа и шиной.

Таблица характеристик производимых шин для заземления:

Это позволяет зафиксировать и удерживать гаечным ключом головку болта с обратной стороны шины, чтобы надежно затянуть наконечники проводов. Обратите внимание, частая ошибка по невнимательности, перед  опрессовкой наконечников все провода маркируются, потом не получится, придется обрезать наконечники и делать все заново.

Если затягивать гайки на болтах неудобно, по причине малого расстояния между планкой и стенкой, болты крепления и диэлектрические опоры можно заменить на более длинные. Это увеличит пространство между шиной и задней стенкой, но надо учитывать, чтобы оставалось расстояние для закрытия дверцы шкафа.

Подключаются провода с желто-зеленой изоляцией по всей длине или одевается кембрик, термотрубка аналогичной расцветки в местах соединения к шине. На дверцах шкафа с внутренней стороны наклеивают схему, на которой указывается, откуда и на какую клему ГЗШ приходят линии заземления.

• В первую очередь крепится провод от контура заземления здания, потом от подстанции идущий с линии ЛЭП или подземным кабелем, в большинстве случаев сечением не менее 10 мм². Читайте также статью: → «Контур заземления: монтаж».
• В последнюю очередь заземляются остальные конструкции, корпуса отдельного оборудования, трубопроводы, вентиляционные системы.
• Не надо путать шину главного заземления с РЕN шиной, на которую заводят провода заземления различных групп электропроводки, розеточной, освещения, отдельных помещений и другие. В конечном итоге через корпус шкафа они имеют электрический контакт и соединяются отдельным проводом между собой.
• Но равномерное распределение проводов способствует оптимальному распределению потенциала, от которого зависит правильное срабатывание автоматов защиты.

Особенности подключения ГЗШ в схемах TN-С и TN-С-S

В схемах  собранных по этим стандартам заземляющий провод отсутствует или совмещается на отдельных участках проводки с нулевым N-нейтральным, допускается в качестве ГЗШ использовать РЕN шину.  В распределительном щите на эту шину заводятся все провода от контура заземления, ЛЭП и заземление от различных групп проводки здания. При этом шина заземления соединяется отдельным проводом с шиной для линий с изолированной нейтралью N.

Подключение ГШЗ в ВРУ расположенных на столбах ЛЭП

Особенность этого варианта подключения заключается в том, что шкафы ВРУ на столбах, имеют собственный заземлитель и очень часто подключаются к дому через кабель на троссовой подвеске.

В этих случаях на ГЗШ заводится провод от заземления столба, заземляющая линия ЛЭП, отвод от металлического троса. Кроме того главные шины ВРУ столба и ВРУ дома соединяются отдельной линией. Трос заземляется с обеих сторон, на шину возле ЛЭП и на шину в ВРУ для дома.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Что дает соединение на отдельных электроустановках нулевого провода с проводом заземления. Получится глухозаземленная нейтраль, но при обрыве напряжение в любом случае пропадет, защиты не будет?

Если фаза будет целая, на участке до обрыва напряжение не пропадет, при замыкании фазы на корпус на этом интервале электроустановки будут под защитой. Сработают автоматические выключатели.

Вопрос №2. Зачем трос подключать с обеих сторон, одной точки заземления не достаточно?

При обрыве троса и падении кабеля может быть замыкание фазы на трос с любой стороны. Заземление с обеих сторон обеспечит срабатывание защитных автоматов в любом случае.

Вопрос №3. Как поступить если приходящий кабель старый с алюминиевыми жилами и на ВРУ шина тоже алюминиевая?

Оставьте как было, для медных проводов установите медную шину, шины соедините медным и алюминиевым проводом опресованным комбинированной гильзой. (это цилиндр половина медная другая алюминиевая соединяются специальной сваркой).

Вопрос №4. Что делать если места для установки медной шины в шкафу не хватает?

Подключайте провода на алюминиевую шину через комбинированные гильзы.

Вопрос №5. Можно использовать для заземления трубы канализации и водопровода подключенные к центральным системам, ведь они уже находятся в земле?

Нет, на центральной магистрали в любое время могут, проводить реконструкцию, ремонт заземлитель будет нарушен. Трубы на основной магистрали бывают пластиковыми, они не могут выполнять роль заземлителя.