Заземляющие устройства

ГОСТ Р 50571.5.54-2011

Заземляющие устройства, защитные проводники и проводники уравнивания потенциалов

541.3 Термины и определения [Международный электротехнический словарь (далее - МЭС)]

541.3.1 открытая проводящая часть - доступная для прикосновения проводящая часть оборудования, которая нормально не находится под напряжением, но может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.

541.3.2 главный заземляющий зажим, главная заземляющая шина - зажим или шина, являющийся(аяся) частью заземляющего устройства установки и предназначенный(ая) для электрического присоединения нескольких проводников в целях заземления.

541.3.3 заземляющий электрод - проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, например бетон.

541.3.4 защитный проводник - проводник, предназначенный для целей безопасности, например для защиты от поражения электрическим током.

541.3.5 защитный проводник уравнивания потенциалов - защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов.

541.3.6 заземляющий проводник - проводник, создающий электрическую цепь или ее часть между данной точкой системы электроустановки (оборудования) и заземляющим электродом или заземлителем.

541.3.7 сторонняя проводящая часть - проводящая часть, не являющаяся частью электрической установки, но на которой может присутствовать электрический потенциал, обычно потенциал локальной земли.

542 Заземляющие устройства

542.1 Общие требования

542.1.1 Заземляющие устройства могут быть выполнены общими или раздельными для защитных и функциональных целей в зависимости от требований к электроустановке. Защитные цели всегда являются главными.

542.1.2 Для связи заземлителей (заземляющих электродов) с главной заземляющей шиной в пределах установки используются заземляющие проводники.

542.1.3 Особое внимание должно быть уделено заземляющим устройствам, общим для высоковольтных и низковольтных систем (см. МЭК 60364-4-44 (раздел 442)).

542.1.4 К заземляющим устройствам, предназначенным для использования в земле, предъявляются следующие требования:

- они должны надежно обеспечивать требования защиты установки;

- протекание токов повреждения на землю и токов защитных проводников на землю не должно создавать опасности от нагрева, термомеханических и электромеханических воздействий и от опасности поражения электрическим током;

- при необходимости они должны удовлетворять функциональным требованиям.

542.2 Заземляющие электроды

542.2.1 Материал заземляющих электродов должен быть корозионно-стойким, а размеры - обеспечивать необходимую механическую прочность.

Минимальные размеры заземляющих электродов (проложенных в земле) из наиболее распрос-траненных материалов с точки зрения коррозионной и механической стойкости приведены в таблице 54.1.

Примечание - При наличии системы молниезащиты применяется МЭК 61024-1.

Таблица 54.1 - Минимальные размеры заземляющих электродов (проложенных в земле) из наиболее распространенных материалов с точки зрения коррозионной и механической стойкости

542.2.2 Эффективность конкретного заземляющего электрода зависит от характера грунта. Число заземляющих электродов выбирается в зависимости от характера грунта и сопротивления.

542.2.3 В качестве заземляющих электродов могут быть использованы:

- подземные конструктивные элементы фундаментов (фундаментное заземление);

- листы;

- металлическая арматура железобетона (за исключением напряженного железобетона), распо-ложенного в земле;

- стержни или трубы;

- полоса или проволока;

- металлические оболочки или другие металлические покровы кабелей в соответствии с местными условиями или требованиями;

- другие, проложенные в земле, металлические изделия в соответствии с местными условиями или требованиями.

Примечание - Использование труб водопроводных систем допускается по согласованию с их владельцем.

542.2.4 Тип и заглубление заземляющих электродов должны быть такими, чтобы увеличение сопротивления вследствие высыхания или промерзания грунта не снижало эффективность защиты от поражения электрическим током (см. МЭК 60364-4-41).

542.2.5 При использовании в заземляющих устройствах разных материалов должна учитываться возможность возникновения электрической коррозии.

542.2.6 Металлические трубопроводы с горючими жидкостями и газами не должны использоваться в качестве заземляющих электродов.

Примечание - Это не исключает их включения в систему уравнивания потенциалов как труб в соответствии с указаниями МЭК 60364-4-41.

542.3 Заземляющие проводники

542.3.1 Заземляющие проводники должны удовлетворять требованиям раздела 543.1 и при прокладке в земле выбираться в соответствии с указаниями таблицы 54.2.

В системе защитного заземления TN, когда подтверждена невозможность стекания тока короткого замыкания на заземляющий электрод, заземляющие проводники могут выбираться в соответствии с 544.1.1.

Таблица 54.2 - Минимальное поперечное сечение заземляющих проводников, проложенных в земле

542.3.2 Соединение может быть выполнено с помощью сварки, опрессовки, соединительного зажима или другим механическим соединителем. Механическое соединение должно монтироваться в соответствии с заводской инструкцией. Установка соединительного зажима не должна приводить к повреждению электрода или заземляющего проводника.

Примечание - Соединение проводников или арматуры с помощью пайки возможно только при наличии надежной механической фиксации.

542.4 Главный заземляющий зажим (главная заземляющая шина)

542.4.1 В каждой установке, где используется защитное уравнивание потенциалов, должен быть

предусмотрен главный заземляющий зажим (главная заземляющая шина) и к нему должны быть присоединены:

- защитные проводники уравнивания потенциалов;

- заземляющие проводники;

- защитные проводники;

- проводники функционального заземления при наличии.

Примечание 1 - Не требуется непосредственно подключать каждый отдельный защитный проводник к главному заземляющему зажиму (шине), если они электрически связаны с ним через другие защитные проводники.

Примечание 2 - Главный заземляющий зажим в здании обычно используется в целях функционального заземления. Для информационных технологий он рассматривается как базовая точка подключения информационной сети к заземляющему электроду.

542.4.2 Должна быть предусмотрена возможность индивидуального отсоединения каждого проводника, присоединенного к главному заземляющему зажиму. Соединение должно быть надежным, а отсоединение - выполняться с помощью инструмента.

Примечание - Отсоединение от главного заземляющего зажима должно быть удобным для проведения измерения сопротивления заземляющего устройства.

543 Защитные проводники

543.1 Минимальное сечение

543.1.1 Сечение любого защитного проводника должно удовлетворять условиям автоматического отключения питания в соответствии с требованиями МЭК 60364-4-41 (подраздел 413.1) и должно обеспечивать стойкость к протеканию токов короткого замыкания.

Сечение защитного проводника рассчитывают в соответствии с 543.1.2 или выбирают по таблице 54.3 настоящего стандарта, при этом должны выполняться условия, установленные в 543.1.3.

Зажимы для защитных проводников должны соответствовать их размерам в соответствии с требованиями настоящего пункта.

Таблица 54.3 - Минимальное сечение защитных проводников

543.1.2 Сечение защитных проводников не должно быть менее:

- выбранного в соответствии с указаниями МЭК 60949

- или рассчитанного по формуле (1), которая применяется только при времени срабатывания защиты не более 5 с:

где S- сечение, мм2;

I - величина тока короткого замыкания (металлического), который может протекать по цепи защиты;

t - время срабатывания защитного устройства, с.

Примечание 1 - Следует учитывать ограничение тока за счет сопротивления цепи и ограничение аппаратом защиты;

k - коэффициент, зависящий от материала защитного проводника, изоляции, прилегающих частей, начальной и конечной температуры (расчет k - см. приложение А). Если в результате расчета получается нестандартное значение сечения проводника, то выбирается ближайшее большее.

Примечание 2 - Указания по ограничению температуры во взрывоопасных средах приведены в МЭК 60079-0 [1].

Примечание 3 - Для кабелей с минеральной изоляцией в случае, когда стойкость к току короткого замыкания металлической оболочки кабеля больше, чем у линейных проводников, не требуется рассчитывать сечение металлической оболочки, используемой в качестве защитного проводника.

543.1.3 Сечение любого защитного проводника, который не является жилой кабеля или не проложен с линейными проводниками в общей оболочке, должно быть не менее:

- 2,5 мм2 по меди и 16 мм2 по алюминию, если имеется механическая защита,

- 4 мм2 по меди и 16 мм2 по алюминию, если механическая защита отсутствует.

543.1.4 Если защитный проводник является общим для двух или более контуров, то его сечение

выбирается следующим образом:

- рассчитывается в соответствии с требованиями 543.1.1, исходя из максимально ожидаемого тока короткого замыкания и времени отключения в этом контуре, или

- выбирается по таблице 54.3 по отношению к контуру с максимальным сечением линейных проводников.

543.2 Типы защитных проводников

543.2.1 Защитные проводники могут быть представлены одним из нижеследующих типов или их комбинацией:

- проводники (жилы) многожильного кабеля;

- изолированный или голый проводник, который проложен в общей оболочке с линейными проводниками;

- стационарно проложенные голые или изолированные проводники;

- металлические оболочки кабелей, экраны кабелей, броня кабелей, проволочная оплетка, концентрические проводники, металлические трубы, объекты, удовлетворяющие требованиям перечислений а) и б) 543.2.2.

Примечание - Некоторые виды кабельных лестниц и лотков могут использоваться в качестве защитных проводников при выполнении требований 543.6.

543.2.2 Металлические оболочки такого оборудования, как низковольтные устройства защиты и управления или шинопроводы, металлические оболочки или рамы могут использоваться в качестве защитных проводников при одновременном выполнении нижеследующих условий:

a) электрическая непрерывность цепи обеспечена конструкцией или установкой дополнительных перемычек таким образом, что обеспечивается защита от механических, химических и электрохимических повреждений;

b) они удовлетворяют требованиям 543.1;

c) должна быть предусмотрена возможность подключения других защитных проводников в предусмотренных точках.

543.2.3 Нижеперечисленные металлические части не следует использовать в качестве защитных проводников и защитных проводников уравнивания потенциалов:

- металлические трубы систем водоснабжения и канализации;

- трубопроводы с горючими газами и жидкостями;

- конструкции, подверженные механическим нагрузкам в нормальных условиях;

- гибкие или мягкие металлические проводники, за исключением специально предназначенных для этих целей;

- гибкие металлические части;

- поддерживающие конструкции электропроводок.

543.3 Электрическая непрерывность защитных проводников

543.3.1 Защитные проводники должны быть соответствующим образом защищены от механических повреждений, от ухудшения состояния из-за химических и электрохимических воздействий, от электродинамических и термодинамических сил.

543.3.2 Соединения защитных проводников должны быть доступны для осмотра и испытаний, за исключением:

- соединений, заполненных компаундом;

- соединений, находящихся в закрытых полостях;

- соединений в металлических трубах и коробах;

- соединений, являющихся частью оборудования и соответствующих требованиям стандартов на оборудование.

543.3.3 В цепях защитных проводников не следует устанавливать отключающие устройства, однако для проведения испытаний могут применяться соединения, разборные с помощью инструмента.

543.3.4 В случае осуществления контроля за состоянием заземления неспециализированные устройства, например датчики или катушки, следует включать последовательно в цепь защитных проводников.

543.3.5 Открытые проводящие части аппаратов не должны использоваться в качестве защитных проводников другого оборудования, за исключением требований 543.2.2.

543.4 PEN-проводники

543.4.1 PEN-проводники могут применяться только в стационарных установках, с точки зрения механической прочности их сечение должно быть не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию.

543.4.2 Изоляция PEN-проводников должна быть рассчитана на максимально возможное приложенное напряжение.

Примечание - Выполнение изоляции PEN-проводников внутри оборудования является прерогативой технического комитета по соответствующему оборудованию.

543.4.3 Если после какой-либо точки установки функции нейтрального и защитного проводников выполняются отдельными проводниками, то не допускается присоединять нейтральный проводник к заземленной части установки, например защитному проводнику, образованному из PEN-проводника. Однако можно из PEN-проводника сформировать несколько нейтральных и защитных проводников.

Должны быть предусмотрены отдельные зажимы или шины для присоединения защитных и нейтральных проводников. В этом случае PEN-проводник должен присоединяться к зажиму или шине, предназначенным для защитного проводника.

543.4.4 Сторонние проводящие части не могут использоваться в качестве PEN-проводников.

543.5 Совмещенное защитное и функциональное заземление

543.5.1 Если используются объединенные заземляющие проводники защитного и функционального заземления, в первую очередь следует выполнять требования к защитным проводникам. Дополнительно должны выполняться требования, относящиеся к функциональному заземлению по МЭК 60364-4-44 (раздел 444).

543.5.2 Сторонние проводящие части не следует использовать в качестве PEL- или РЕМ-проводников.

543.6 Размещение защитных проводников

Если для защиты от поражения электрическим током используется устройство защиты от сверхтока, то защитный проводник должен быть объединен с фазными проводниками или проложен в непосредственной близости.

543.7 Усиленные защитные проводники при токах утечки, превышающих 10 мА

При подключении стационарного оборудования с токами утечки, превышающими 10 мА, к защитным проводникам предъявляются следующие повышенные требования:

- сечение каждого защитного проводника должно быть не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию по всей длине.

Примечание 1 - PEN-проводники, выбранные в соответствии с требованиями 543.4, должны удовлетворять и этим требованиям;

- или должен быть проложен второй защитный проводник минимального сечения, требуемого для защиты от косвенного прикосновения до точки, где сечение защитного проводника должно быть не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию. Для подключения второго защитного проводника должен быть предусмотрен отдельный зажим.

Примечание 2 - В системе TN-C, где нейтральный проводник объединен с защитным проводником в единый проводник (PEN-проводник) до зажима оборудования, ток утечки рассматривается как ток нагрузки.

Примечание 3 - Силовое оборудование с большими токами утечки может быть несовместимым с установками, в которых используется защита по дифференциальному току.

544 Защитные проводники уравнивания потенциалов

544.1 Защитные проводники уравнивания потенциалов, присоединяемые к главному заземляющему зажиму (шине)

544.1.1 Сечение защитных проводников уравнивания потенциалов, которые используются в основной системе уравнивания потенциалов в соответствии с МЭК 60364-4-41 (подпункт 413.1.2.1) и присоединены к главному заземляющему зажиму (шине) в соответствии с требованиями 542.4, должно быть не менее:

- 6 мм2 - по меди;

- 16 мм2 - по алюминию;

- 50 мм2 - по стали.

544.2 Защитные проводники уравнивания потенциалов для дополнительного уравнивания

544.2.1 Проводник уравнивания потенциалов, соединяющий две открытые проводящие части, должен иметь проводимость не ниже минимальной проводимости защитного проводника из защитных проводников, присоединенных к сопрягаемым открытым проводящим частям.

544.2.2 Проводник уравнивания потенциалов, соединяющий открытую проводящую часть и стороннюю проводящую часть, должен иметь проводимость не ниже проводимости соответствующего защитного проводника половинного сечения.

544.2.3 Должны также выполняться требования 543.1.3.

Приложение А

Коэффициент k рассчитывается по следующей формуле:

где - объемная теплоемкость материала проводника при 20 °С;

- величина, обратная температурному коэффициенту проводника при 0 °С (°С);

- удельное электрическое сопротивление проводника при 20 "С (Ом o мм);

- начальная температура проводника (°С);

- конечная температура (°С).

Таблица А.54.1 - Величины параметров для различных материалов

Таблица А.54.2 - Значение коэффициента k для изолированных защитных проводников

Таблица А.54.3 - Значение коэффициента k для неизолированных защитных проводников, находящихся в контакте с оболочкой кабеля, но проложенных не в общем пучке с другими кабелями

Таблица А.54.4 - Значение коэффициента k дпя защитных проводников, являющихся жилой кабеля или проложенных в одном пучке с другими кабелями или изолированными проводами

Таблица А.54.5 - Значение коэффициента k для защитных проводников, таких как металлическая основа брони кабеля, металлическая оболочка кабеля, концентрические проводники и т. п.

Таблица А.54.6 - Значение коэффициента k для неизолированных проводников, когда указанные температуры не создают угрозы повреждения находящихся вблизи материалов

Приложение В

Пример выполнения заземляющего устройства, защитных проводников и защитных проводников уравнивания потенциалов

Рисунок В.54.1 - Заземляющее устройство, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов

М - открытая проводящая часть; С - сторонняя проводящая часть; С1 - металлические трубы водопровода; С2 - металлические трубы канализации; СЗ - металлические трубы газоснабжения с изолирующей вставкой; С4 - вентиляция и кондиционирование; С5 - система отопления; С6 - металлические трубы, например в ванной комнате; С7 - сторонние проводящие части в зоне досягаемости рукой от открытых проводящих частей; В - главный заземляющий зажим (главная заземляющая шина); Т - заземляющий электрод; Т1 - фундаментный заземлитель; Т2 - заземлитель молниезащиты, если требуется; 1 - защитный проводник; 2 - защитный проводник уравнивания потенциалов; 3 - защитный проводник уравнивания потенциалов для дополнительного уравнивания; 4 - токоотводы системы молниезащиты; 5 - заземляющий проводник