Заземлення за ПУЕ: норми, вимірювання, періодичність
Автор статті: В’ячеслав Юрдик, інженер з якості LK Energy Group.
Приймання обладнання на виробництві (технічний контроль якості, ВТК) та технічний нагляд на об’єктах електромонтажу.
Коротка відповідь
Заземлення — це не «штир у землі», а система: заземлювач у ґрунті, головна заземлювальна шина в будинку, захисні PE-провідники до кожного споживача й зрівнювання потенціалів. Норма опору залежить від напруги й режиму нейтралі: для найпоширенішого випадку — мережа 0,4 кВ із глухозаземленою нейтраллю — заземлювальний пристрій, до якого приєднано нейтраль джерела, має бути не більше 4 Ом [ПУЕ, п. 1.7.92].
Але сам по собі опір нічого не гарантує. Головна вимога сучасних Правил — не «мало омів», а швидке вимкнення: у мережі 230 В система TN має вимкнути пошкоджену ділянку за 0,4 секунди [таблиця 1.7.1]. Тому заземлення завжди перевіряють разом із захисними апаратами, а не окремо.
З чого складається заземлення
Щоб далі числа мали сенс, потрібні чотири слова.
| Частина | Що це | Де живе |
|---|---|---|
| Заземлювач | те, що контактує з ґрунтом: штирі, штаба, природні заземлювачі | у землі |
| Заземлювальний провідник | з'єднує заземлювач із будівлею | від землі до вводу |
| Головна заземлювальна шина (ГЗШ) | точка, де сходиться все: заземлювальний провідник, PE, зрівнювання потенціалів | у ввідному пристрої або поруч |
| PE-провідник | захисний провідник до кожного споживача | по всій установці |
Заземлювачі бувають природні й штучні. Природні — це те, що вже є в землі й придатне: підземні частини залізобетонних і металевих опор, фундаменти, металеві трубопроводи в землі, арматура. Штучні — те, що закладають спеціально.
🔴 Чого природним заземлювачем бути НЕ може [п. 1.7.116]: діючі трубопроводи горючих рідин, горючих або вибухонебезпечних газів і сумішей; труби каналізації, опалення й водопроводу; залізобетонні конструкції з попередньо напруженою арматурою. Це не означає, що ці труби ігнорують: приєднати їх до основної системи зрівнювання потенціалів в установках до 1 кВ усе одно треба — але як частину зрівнювання, а не як заземлювач.
Скільки має бути омів
Мережа 0,4 кВ із глухозаземленою нейтраллю — найпоширеніший випадок:
| Що міряють | 690 В | 400 В | 230 В |
|---|---|---|---|
| Заземлювальний пристрій, до якого приєднано нейтраль джерела | 2 Ом | 4 Ом | 8 Ом |
| Заземлювач, до якого нейтраль приєднана безпосередньо | 15 Ом | 30 Ом | 60 Ом |
| Сумарний опір усіх заземлювачів PEN-провідника лінії | 5 Ом | 10 Ом | 20 Ом |
| Кожне окреме повторне заземлення PEN | 15 Ом | 30 Ом | 60 Ом |
[пп. 1.7.92 і 1.7.95]
Ще три числа з тієї ж глави: - 30 Ом — повторне заземлення PEN- (PE)-провідника на вводі в будинок [п. 1.7.94]; - для установок з ізольованою нейтраллю розрахунок за формулою можна не перевіряти, якщо опір не перевищує 4 Ом (джерело потужніше за 100 кВ·А) або 10 Ом (до 100 кВ·А та всі установки постійного струму) [п. 1.7.97]; - у ґрунтах із питомим опором понад 100 Ом·м норми дозволено збільшувати в 0,01ρ разів, але не більш ніж у 10 разів [п. 1.7.96].
🔑 Чому «одна цифра для всіх» — міф. Норма залежить від трьох речей одразу: напруги, режиму нейтралі й того, що саме ви міряєте — увесь пристрій чи окремий заземлювач. Тому відповідь «має бути 4 Ом» правильна приблизно в половині випадків, а в другій половині дорого помилкова.
І окремо про ґрунт. Пункт 1.7.96 — це визнання Правилами того, що в піску або скелі досягти тих самих омів фізично важче. Якщо вам кажуть «у вас 10 Ом замість 4, усе погано» — перше питання має бути про питомий опір ґрунту, а не про кількість штирів.
Головне: не оми, а час вимкнення
Сучасна логіка захисту від ураження струмом побудована не на опорі, а на швидкості. Опір — лише умова, за якої захист встигне спрацювати.
Найбільший допустимий час захисного автоматичного вимкнення в кінцевих колах з робочим струмом до 32 А [таблиця 1.7.1]:
| Номінальна напруга U₀ | TN, змінний струм | TT, змінний струм |
|---|---|---|
| 50 < U₀ ≤ 127 В | 0,8 с | 0,3 с |
| 127 < U₀ ≤ 230 В | 0,4 с | 0,2 с |
| 230 < U₀ ≤ 400 В | 0,2 с | 0,07 с |
| U₀ > 400 В | 0,1 с | 0,04 с |
Для кінцевих кіл системи TN із робочим струмом понад 32 А, які живлять тільки стаціонарне обладнання, цей час дозволено збільшувати, але не більше ніж до 5 с і лише за умов, наведених у тому самому пункті [п. 1.7.82].
🔴 Норма, яку порушують найчастіше: ПЗВ (пристрій захисного вимкнення) заборонено застосовувати в електроустановках із системою TN-C [п. 1.7.81]. Тобто у старій мережі з суміщеним нульовим провідником поставити ПЗВ «для безпеки» не можна — спершу треба розділити PEN на PE і N, тобто перейти на TN-C-S. У системі TN-C-S PE-провідник приєднують до PEN з боку живлення відносно ПЗВ [там само].
Головна заземлювальна шина
ГЗШ передбачають у кожній електроустановці до 1 кВ, у якій виконують основну систему зрівнювання потенціалів [п. 1.7.126]. Далі — вимоги, які легко перевірити очима на своєму об'єкті:
- якщо будівля має кілька окремих вводів — ГЗШ потрібна для кожного ввідного пристрою; за наявності вбудованих трансформаторних підстанцій — для кожної з них [п. 1.7.127];
- матеріал: мідь або латунь, допускається сталь. 🔴 Алюмінієві ГЗШ застосовувати не допускається [п. 1.7.128];
- переріз ГЗШ має забезпечувати провідність не меншу, ніж у найпровіднішого з приєднаних до неї провідників [там само];
- конструкція має дозволяти індивідуально приєднати й від'єднати кожен провідник, причому тільки за допомогою інструмента [п. 1.7.129];
- ГЗШ можна розташувати всередині ввідного пристрою або окремо поруч; як ГЗШ можна використовувати PE-шину ввідного пристрою [п. 1.7.130];
- у місцях, доступних стороннім, окрему ГЗШ влаштовувати не рекомендовано; якщо інакше не можна — у шафі з дверцятами на ключ. Там, де доступ мають тільки електротехнічні працівники, — можна відкрито [там само].
Захисні PE-провідники
Що можна використовувати як PE [п. 1.7.131]: спеціально передбачені провідники (жили багатожильних кабелів, провідники в спільній трубі чи лотку з фазними, стаціонарно прокладені); відкриті провідні частини — металеві оболонки та екрани кабелів, металеві оболонки й опорні конструкції комплектних пристроїв і шинопроводів, металеві короби й лотки (якщо це допускає документація виробника), металеві труби електропроводок; деякі сторонні провідні частини — металеві конструкції будівель, сталева арматура залізобетону, підкранові рейки, галереї.
🔴 Що використовувати як PE ЗАБОРОНЕНО [п. 1.7.133]: - труби газопостачання та інші трубопроводи горючих і вибухонебезпечних речовин; - труби водопостачання, каналізації, центрального опалення; - несучі троси тросової проводки; - свинцеві оболонки кабелів (виняток — за обґрунтованим розрахунком); - конструктивні частини, які можуть зазнавати механічного пошкодження в нормальних умовах експлуатації; - металеві рукави, ізоляційні трубки, трубчасті проводи.
Мінімальний переріз PE-провідника [таблиця 1.7.6]:
| Переріз фазних провідників S, мм² | Мінімальний переріз PE, мм² |
|---|---|
| S ≤ 16 | S (такий самий) |
| 16 < S ≤ 35 | 16 |
| S > 35 | S / 2 |
Таблиця дійсна, якщо PE виготовлено з того самого матеріалу, що й фазні; для іншого матеріалу переріз має бути еквівалентним за провідністю [п. 1.7.137].
Ще дві вимоги, які на об'єкті видно одразу: - PE-провідники слід прокладати у спільній оболонці з фазними або поряд з ними; якщо захист від ураження струмом виконано пристроями захисту від надструму, ця вимога обов'язкова [п. 1.7.136]; - провідники, спеціально передбачені як захисні, не можна використовувати з іншою метою [п. 1.7.131].
З чого роблять заземлювачі
Матеріал [п. 1.7.117]: чорна сталь без покриття або з покриттям, нержавіюча сталь, мідь. У сильноагресивному середовищі чорну сталь, як правило, не застосовують — рекомендовано мідні заземлювачі або сталь із мідним гальванічним покриттям.
🔴 Штучні заземлювачі не слід фарбувати [там само]. Фарба — це ізоляція, а завдання заземлювача протилежне.
Мінімальні розміри [таблиця 1.7.5]:
| Матеріал | Тип | Діаметр, мм | Переріз, мм² | Товщина стінки, мм | Покриття, мкм |
|---|---|---|---|---|---|
| Сталь чорна без покриття | вертикальний круглий | 16 | – | – | – |
| горизонтальний круглий | 10 | – | – | – | |
| горизонтальна штаба | – | 100 | 4 | – | |
| профіль | – | 100 | 4 | – | |
| Сталь гарячеоцинкована | вертикальний круглий | 16 | – | – | 70 |
| горизонтальний круглий | 10 | – | – | 50 | |
| горизонтальна штаба | – | 90 | 3 | 70 | |
| Сталь з гальванічним мідним покриттям | вертикальний круглий | 14 | – | – | 250 |
| горизонтальний круглий | 10 | – | – | 250 | |
| Нержавіюча сталь | — | так само, як для гарячеоцинкованої | |||
| Мідь | круглий | 12 | – | – | – |
| штаба | – | 50 | 2 | – | |
| труба | 20 | – | 2 | – | |
| канат багатодротовий | 1,8 на кожен дріт | 35 | – | – |
Для установок понад 1 кВ переріз горизонтальних заземлювачів вибирають ще й за термічною стійкістю — з допустимою температурою нагрівання 400 °C [п. 1.7.118].
🔑 Як цим користуватися при прийманні робіт. Ці цифри — саме те, на чому економлять непомітно: замість штаби 4 мм кладуть 3 мм, замість оцинковки 70 мкм — «оцинковку взагалі». Перевірити можна рулеткою й накладною, і зробити це треба до засипання траншеї — потім доведеться відкопувати.
Як часто перевіряти — і це вже не ПУЕ
🔴 Періодичність вимірювань встановлюють не ПУЕ, а ПТЕЕС. ПУЕ кажуть, скільки має бути; ПТЕЕС — як часто це підтверджувати. Коротко:
| Що | Як часто |
|---|---|
| Візуальний огляд видимої частини | раз на рік |
| Вимірювання опору (звичайні установки, крім ПЛ) | після монтажу, переобладнання, ремонтів, але не рідше ніж раз на 12 років |
| Те саме в особливо небезпечних умовах (ліфти, пральні, лазні, вантажопідіймальні машини) | раз на рік |
| Перехідні опори з'єднань, пристрою до 25 років / понад 25 років | раз на 12 років / раз на 6 років |
[ПТЕЕС, додаток 1, таблиця 25]
Норматив, який варто пам'ятати: перехідний опір контактного з'єднання — не більше 0,1 Ом під час поточної експлуатації. І окрема вимога, яку майже ніколи не виконують: огляд заземлювального пристрою проводять також після короткого замикання або грозових розрядів.
Докладніше — на сторінці про ПТЕЕС.
Часті запитання
Яка норма опору контуру заземлення?
Для мережі 0,4 кВ із глухозаземленою нейтраллю: заземлювальний пристрій, до якого приєднано нейтраль джерела, — 2, 4 і 8 Ом відповідно для 690, 400 і 230 В; заземлювач, до якого нейтраль приєднана безпосередньо, — 15, 30 і 60 Ом [ПУЕ, п. 1.7.92]. «Однієї цифри для всіх» не існує: значення залежить від напруги, режиму нейтралі й від того, що саме ви міряєте.
Звідки взялася цифра 4 Ом, яку всі називають?
Це норма для заземлювального пристрою з приєднаною нейтраллю при лінійній напрузі 400 В — тобто для звичайної трифазної мережі 0,4 кВ. Саме тому вона найвідоміша. Але для 690 В це вже 2 Ом, а для 230 В — 8 Ом [п. 1.7.92].
Що робити, якщо ґрунт поганий і 4 Ом не виходить?
Правила це передбачають: у ґрунтах із питомим опором понад 100 Ом·м норми дозволено збільшувати в 0,01ρ разів, але не більше ніж у 10 разів [п. 1.7.96]. Тобто перед тим як забивати додаткові штирі, треба знати питомий опір ґрунту.
Що таке заземлювальний пристрій?
Це сукупність заземлювача (того, що в ґрунті) і заземлювальних провідників, які з'єднують його з установкою. Саме до пристрою в цілому, а не до окремого штиря, застосовують норму опору — і це різні числа: для пристрою 4 Ом, для окремого заземлювача з безпосередньо приєднаною нейтраллю — 30 Ом [п. 1.7.92].
Чим міряють опір заземлення?
Спеціалізованим приладом — вимірювачем опору заземлення (за методом амперметра-вольтметра з допоміжними електродами або кліщами). Головне не марка приладу, а хто міряє: за ПТЕЕС вимірювання проводить атестована лабораторія, і результат оформлюють протоколом, який зберігають разом із паспортами обладнання.
Як часто треба міряти заземлення?
Для звичайної установки — після монтажу, переобладнання й ремонтів, але не рідше ніж раз на 12 років; щорічно проводять візуальний огляд, а не вимірювання. Раз на рік міряють в особливо небезпечних умовах і для вантажопідіймальних машин [ПТЕЕС, додаток 1, таблиця 25]. Це норма ПТЕЕС, а не ПУЕ.
Який мінімальний розмір заземлювача?
Для чорної сталі без покриття: вертикальний круглий — 16 мм діаметром, горизонтальний круглий — 10 мм, штаба — 100 мм² перерізу при товщині 4 мм. Для гарячеоцинкованої сталі штаба — 90 мм² при товщині 3 мм і покритті 70 мкм. Мідна штаба — 50 мм² при товщині 2 мм [таблиця 1.7.5].
Який переріз має бути в захисного провідника?
До 16 мм² фазного — такий самий, як фазний; від 16 до 35 мм² — 16 мм²; понад 35 мм² — половина фазного [таблиця 1.7.6]. Це для випадку, коли PE з того самого матеріалу, що й фазні провідники.
Чи можна заземлюватися на труби водопроводу або опалення?
Ні. Труби водопостачання, каналізації та центрального опалення не можна використовувати ні як природні заземлювачі [п. 1.7.116], ні як захисні провідники [п. 1.7.133]. Але приєднати їх до основної системи зрівнювання потенціалів в установках до 1 кВ треба — це інша функція.
Чи можна ставити ПЗВ у старій мережі?
У системі TN-C — заборонено [п. 1.7.81]. Спершу потрібно розділити PEN-провідник на PE і N, тобто перейти на TN-C-S, і вже тоді ставити ПЗВ, приєднавши PE до PEN з боку живлення відносно ПЗВ.
Що таке ГЗШ і чи вона обов'язкова?
Головна заземлювальна шина — точка, де сходяться заземлювальний провідник, PE й провідники зрівнювання потенціалів. Вона обов'язкова в кожній електроустановці до 1 кВ, де виконують основну систему зрівнювання потенціалів; при кількох вводах — для кожного вводу, а за наявності вбудованих трансформаторних підстанцій — для кожної з них [пп. 1.7.126 і 1.7.127].
З чого має бути зроблена ГЗШ?
З міді або латуні, допускається сталь. Алюмінієва ГЗШ не допускається [п. 1.7.128]. Переріз має забезпечувати провідність не меншу, ніж у найпровіднішого з приєднаних до неї провідників.
Чи можна фарбувати заземлювачі?
Ні. Штучні заземлювачі не слід фарбувати [п. 1.7.117] — фарба працює як ізоляція. Захист від корозії забезпечують матеріалом і покриттям: гарячим цинкуванням або мідним гальванічним покриттям, товщина яких нормована таблицею 1.7.5.
Головне в заземленні — це низький опір?
Ні, головне — швидке вимкнення. У мережі 230 В система TN має вимкнути пошкоджену ділянку за 0,4 с, система TT — за 0,2 с [таблиця 1.7.1]. Опір заземлення — умова, за якої захист встигає спрацювати, а не самоціль. Тому заземлення перевіряють разом із захисними апаратами.
Перевіримо заземлення разом із щитовою частиною
LK Energy проєктує й виготовляє щитове обладнання 0,4–35 кВ і виконує електромонтаж. Якщо потрібно порахувати заземлювальний пристрій під ваш об’єкт або перевірити наявний — надішліть однолінійну схему чи опитувальний лист.
Матеріал має інформаційний характер і не є офертою чи юридичною консультацією. Повний текст Правил ми не публікуємо — наводимо лише цитати з номерами пунктів; офіційний текст беріть у джерелі, зазначеному вище.
Дивіться також
Потрібна консультація інженера?
Маєте задачу з електропостачання, щитовим обладнанням чи СЕС — напишіть, відповімо по суті.
+380 67 104 94 91