Заземляющий кабель

Заземляющий кабель: назначение, конструкция, применение и нормирование

Заземляющий кабель (провод) — это специализированный проводник, предназначенный для создания надежного электрического соединения между заземляемым оборудованием, устройствами или их частями и контуром заземления (заземлителем). Его основная функция — обеспечение безопасности людей от поражения электрическим током, защита электроустановок и оборудования от повреждений при аварийных режимах (коротких замыканиях, попадании молнии, перенапряжениях), а также обеспечение нормальной работы устройств защитного отключения (УЗО) и систем молниезащиты. В отличие от силовых или контрольных кабелей, заземляющий проводник в нормальном режиме работы не находится под напряжением и не проводит рабочий ток. Однако в аварийной ситуации по нему может протекать ток короткого замыкания значительной величины и продолжительности, что предъявляет к нему особые требования.

Ключевые функции и области применения

Заземляющие кабели применяются во всех без исключения электроустановках и системах.

• Защитное заземление: Соединение металлических нетоковедущих частей электрооборудования (корпуса, кожухи, двери шкафов), которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции, с землей. Цель — снижение напряжения прикосновения до безопасного уровня.
• Рабочее (функциональное) заземление: Обеспечение нормальной работы электроустановки (заземление нейтрали трансформатора, заземление в цепях измерения и связи).
• Молниезащита: Отвод тока молнии от молниеприемника к заземляющему устройству через токоотводы, в качестве которых часто используются специальные кабели или полосы.
• Выравнивание потенциалов: Соединение всех проводящих частей здания (трубопроводы, короба, арматура) с главной заземляющей шиной (ГЗШ) для предотвращения появления опасной разности потенциалов.
• Заземление в системах электросвязи и IT-оборудования: Обеспечение эталонного потенциала и защиты чувствительной аппаратуры.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция заземляющего кабеля должна обеспечивать, прежде всего, механическую прочность, коррозионную стойкость и низкое электрическое сопротивление.

1. Токопроводящая жила

• Материал: Наиболее распространена медь (высокая проводимость, коррозионная стойкость, гибкость). Алюминий применяется реже из-за более низкой проводимости, склонности к окислению и ползучести, но может использоваться в стационарных установках при соблюдении условий. Омедненная сталь используется для молниезащиты, где важна механическая прочность.
• Тип жилы: Монолитная (однопроволочная) — для стационарного монтажа. Многопроволочная (гибкая) — для подключения к подвижным частям, в местах с вибрацией или для удобства монтажа.
• Форма: Круглая (наиболее распространена) или секторная (для экономии пространства в некоторых шинопроводах).

2. Изоляция и маркировка

Заземляющие проводники могут быть как изолированными, так и голыми (неизолированными).

• Голые проводники: Применяются в условиях, где исключено случайное прикосновение, короткое замыкание или где изоляция может быть повреждена (например, в земле, в специальных коробах, как часть контура заземления).
• Изолированные проводники: Имеют изоляционное покрытие, как правило, желто-зеленого цвета (строго регламентировано стандартами МЭК и ПУЭ). Изоляция защищает от коррозии, случайного контакта с другими цепями, обеспечивает безопасность при монтаже. Материал изоляции — ПВХ (обычный и безгалогенный), сшитый полиэтилен (XLPE), резина.
• Двухцветная маркировка: Желто-зеленая расцветка является обязательной для проводников защитного заземления (PE) и совмещенных нулевых и защитных проводников (PEN). Это позволяет однозначно идентифицировать кабель при монтаже и обслуживании.

3. Сечение заземляющего проводника

Это критически важный параметр, рассчитываемый по условиям термической стойкости при коротком замыкании. Сечение должно быть таким, чтобы проводник не перегрелся и не разрушился до срабатывания защитной аппаратуры. Основные требования изложены в ПУЭ (Глава 1.7) и стандартах ГОСТ, МЭК.

Таблица 1. Минимальные сечения защитных проводников (согласно ПУЭ 1.7.126)

Сечение фазных проводников, S (мм²)	Минимальное сечение защитных проводников (мм²)
S ≤ 16	S
16 < S ≤ 35	16
S > 35	S/2

Для проводников, не входящих в состав кабеля или проложенных не в общей оболочке с фазными, сечение должно быть не менее:

• 2.5 мм² — при наличии механической защиты.
• 4 мм² — при отсутствии механической защиты.
• Для систем молниезащиты (токоотводы) сечения нормируются стандартами (например, РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003) и обычно составляют не менее 50 мм² для меди, 80 мм² для алюминия.

Окончательный расчет сечения выполняется по формуле проверки на термическую стойкость: S ≥ (I

• √t) / k, где I — ток короткого замыкания, t — время отключения КЗ защитным аппаратом, k — коэффициент, зависящий от материала жилы, изоляции, начальной и конечной температур.

Классификация и типы кабелей для заземления

1. Специализированные кабели заземления

• Кабель гибкий медный в ПВХ изоляции желто-зеленого цвета (например, ПВ-3, ПуГВ): Наиболее распространенный тип для монтажа защитного заземления внутри распределительных устройств, щитов, для присоединения оборудования. Имеет многопроволочную медную жилу, класс гибкости 3-5.
• Кабель для контура заземления (голый или изолированный): Часто круглый или секторный провод (например, Cu-лента, круглый пруток, кабель ESUY, NYY-J). Используется для прокладки в грунте, соединения заземлителей.
• Кабели для систем молниезащиты: Имеют повышенную механическую прочность и большое сечение (например, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, специальные голые многопроволочные кабели).

2. Жилы в составе силовых и контрольных кабелей

В кабелях, предназначенных для передачи электроэнергии, заземляющая функция может выполняться отдельной жилой.

• Жила PE: Отдельный защитный проводник (зелено-желтый).
• Жила PEN: Совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник (голубой с зелено-желтыми метками на концах). Использование в настоящее время ограничено (ПУЭ 1.7.135).

Нормативная база и стандарты

Выбор, монтаж и эксплуатация заземляющих проводников регламентируется следующими документами:

• Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), Глава 1.7 & 1.8: Основополагающий документ в РФ.
• ГОСТ Р 50571 и ГОСТ Р МЭК 60204-1: Требования к электроустановкам зданий и оборудованию.
• ГОСТ 31996-2012, ГОСТ 22483-2012: На кабели силовые с ПВХ изоляцией и требования к жилам.
• СО 153-34.21.122-2003, РД 34.21.122-87: Инструкция по устройству молниезащиты.
• Стандарты МЭК (IEC 60364, IEC 60228, IEC 60445): Международные нормы.

Монтаж и соединение: ключевые требования

• Неразрывность: Цепь заземления должна быть непрерывной на всем протяжении. Все соединения должны быть доступны для осмотра и испытаний (кроме заложенных в землю или замоноличенных).
• Надежный контакт: Соединения выполняются сваркой, пайкой, болтовыми зажимами (с шайбами Гровера), опрессовкой. Места контакта должны быть защищены от коррозии (смазка, лак).
• Защита от повреждений: Открыто проложенные проводники должны быть защищены от механических воздействий (короба, гофротрубы, прокладка на высоте).
• Прокладка в земле: Голые проводники укладываются на глубину не менее 0.5-0.7 м. Рекомендуется использование омедненных или нержавеющих материалов. Места сварки покрываются битумным лаком.
• Подключение к оборудованию: Каждый заземляемый элемент должен быть присоединен отдельной ответвлением к магистрали заземления (не допускается последовательное соединение).

Контроль и испытания

После монтажа проводятся обязательные измерения:

• Измерение сопротивления растеканию тока заземляющего устройства: Значение должно соответствовать нормам ПУЭ (например, не более 0.5 Ом для установок выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью, не более 4 Ом для установок до 1000 В с изолированной нейтралью).
• Проверка непрерывности защитных цепей: Измерение сопротивления петли «фаза-ноль» и проверка наличия цепи между ГЗШ и каждой заземляемой точкой. Сопротивление должно быть крайне низким (доли Ома).
• Визуальный осмотр: Проверка целостности, маркировки, качества соединений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается провод заземления от нулевого провода?

Нулевой рабочий проводник (N) предназначен для передачи тока нагрузки в нормальном режиме. Защитный проводник (PE) не предназначен для передачи рабочего тока, его функция — обеспечение безопасности. В системе TN-S это раздельные проводники. Совмещение функций в одном проводнике (PEN) допускается с серьезными ограничениями.

Можно ли использовать алюминиевый кабель для заземления?

Да, но с ограничениями. ПУЭ (1.7.121) запрещает использовать алюминиевые жилы для переносного оборудования и в зданиях, где проводка выполнена кабелями с медными жилами. В стационарных установках алюминий сечением не менее 16 мм² может применяться. Однако медь предпочтительнее из-за надежности и долговечности контакта.

Как выбрать сечение заземляющего кабеля для частного дома?

Для ввода в частный дом (сеть 220/380 В) сечение защитного PE-проводника, проложенного от ГЗШ к повторному заземлителю и в распределительном щите, должно быть не менее 10 мм² по меди или 16 мм² по алюминию (ПУЭ 1.7.127). Внутренняя разводка по дому выполняется проводом сечением, равным сечению фазного проводника (но не менее 2.5 мм² для меди при механической защите).

Нужно ли изолировать проводник контура заземления, проложенный в земле?

Не обязательно. Голый проводник (оцинкованная сталь, медь) допустим и часто используется. Однако изолированный кабель (например, NYY-J) обеспечивает лучшую защиту от коррозии почвы и блуждающих токов, увеличивает срок службы. Изоляция также защищает от случайного повреждения при земляных работах.

Почему заземляющий провод имеет желто-зеленую окраску?

Это требование международных (IEC 60445) и национальных (ПУЭ 1.1.29, ГОСТ Р 50462) стандартов для однозначной идентификации защитных проводников. Такая цветовая маркировка снижает риск ошибочного подключения и повышает безопасность обслуживающего персонала.

Как проверить качество заземления самостоятельно?

Самостоятельно можно выполнить только визуальный осмотр и проверку наличия цепи тестером между заземляющими контактами розеток и заземляющей шиной. Точное измерение сопротивления заземляющего устройства требует специального прибора (например, М-416, ИС-10) и выполняется аккредитованной электролабораторией с составлением протокола.

Что такое главная заземляющая шина (ГЗШ) и как к ней подключать кабель?

ГЗШ — это шина, установленная на вводе в здание, к которой присоединяются: защитный проводник питающей линии, проводники основного заземления, проводники выравнивания потенциалов. К ней подключаются все заземляющие проводники системы здания. Подключение выполняется с помощью болтовых зажимов, опрессовки или сварки. Каждый проводник должен иметь отдельный крепежный элемент.