83. Заземление. Виды заземления. Защита с помощью выровненного потенциала.

Защитное заземление

Заземление снижает до безопасной величины напряжение относительно земли металлических частей электроустановки, оказавшихся па напряжением при повреждении изоляции. Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.). Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т. п. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В и не более 10 Ом для остальных). При этом корпус электроустановки и обслуживающий ее персонал будут находиться под равными, близкими к нулю, потенциалами даже при пробое изоляции и замыкании фаз на корпус.

Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Различают два типа заземлений: выносное и контурное.

Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Таким способом пользуются для заземления оборудования механических и сборочных цехов. Выносное заземление называют также сосредоточенным. Существенный недостаток выносного заземления – отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности в установках до 1 кВ, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения. Достоинством выносного заземления является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырой, глинистый, в низинах и т. п.). Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть в следующих случаях:

• при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории;

• при высоком сопротивлении земли на данной территории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводимостью земли;

• при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования (например, в горных выработках) и т. п.

Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Такой тип заземления применяют в установках выше 1 кВ. Контурное заземление называется также распределенным. Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

В сетях переменного тока с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ защитное заземление в качестве основной защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении не применяется, т.к. оно не эффективно.

Область применения защитного заземления:

Сети напряжением до 1000В переменного тока – трехфазные трех проводные с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные изолированные от земли, а также постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока.

Сети напряжением выше 1000В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точкой обмоток источников тока.

Заземлители бывают естественными – металлическая арматура или конструкция находящихся в земле. Или искусственными – предназначенные для заземления.

Виды заземления. Порядок наложения переносного заземления. Защита с помощью выровненного потенциала

3.4.1. Устанавливать заземления на токоведущие части необходимо непосредственно после проверки отсутствия напряжения.

3.4.2. Переносное заземление сначала нужно присоединить к заземляющему устройству, а затем, после проверки отсутствия напряжения, установить на токоведущие части.

Снимать переносное заземление необходимо в обратной последовательности: сначала снять его с токоведущих частей, а затем отсоединить от заземляющего устройства.

3.4.3. Установка и снятие переносных заземлений должны выполняться в диэлектрических перчатках с применением в электроустановках напряжением выше 1000 В изолирующей штанги. Закреплять зажимы переносных заземлений следует этой же штангой или непосредственно руками в диэлектрических перчатках.

3.4.4. Не допускается пользоваться для заземления проводниками, не предназначенными для этой цели, кроме случаев, указанных в п.4.4.2 настоящих Правил.

Виды заземлений:

1. Рабочее заземление (радиостанции)

2. Защитное заземление

3. Заземление для защиты от поражения молнией (молнеезащита)

Защитное заземление: область применения: в сетях до 1000 В с изолирующей нейтралью; а в сетях свыше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Принцип защиты:

а) Защита с помощью малого сопротивления заземлителя,

б) С помощью выровненного потенциала группового заземлителя. Выровненный потенциал группового заземлителя снижает напряжение прикосновения за счет увеличения потенциала основания (Uпр = φз – φос), а напряжение шага снижается за счет сглаживания кривизны потенциальной кривой группового заземлителя.

НАПРЯЖЕНИЕ ПРИКОСНОВЕНИЯ.

Напряжение прикосновения есть разность потенциалов между двумя точками цепи, которых одновременно касается человек, или падение напряжения на сопротивлении тела человека U=J_hR_h

Поле действия токов растекания ( это расстояние L ≤ 20м) напряжение прикосновения:

Uпр = φз – φос

-меняется в зависимости от приближения к заземлителю, либо при удалении от него;

Uпр = 0, если человек находится на самом заземлителе и Uпр = max, если человек находится на расстоянии L (20м).

НАПРЯЖЕНИЕ ШАГА.

- есть разность потенциалов между двумя точками на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

-это напряжение на расстоянии шага в зоне растекания тока в земле (например при КЗ электроустановки на землю). Поскольку крутизна потенциальной кривой наибольшее значение имеет у заземлителя, у оборванного провода, то напряжение шага более опасно вблизи заземлившегося оторванного провода. По мере удаления от заземлившегося оторванного провода, потенциальная кривая сглаживается и опасность шагового напряжения уменьшается.

ПОТЕНЦИАЛ ГРУППОВОГО И ОДИНОЧНОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ.

Электрическим замыканием на землю электрооборудования – называется случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с землей.

Преднамеренно выполненное соединение для стекания токов на землю принято называть ЗАЗЕМЛЕНИЕМ.

Электрод по которому происходит стекание токов в землю называется заземлителем.

Каждый заземлитель дает свой потенциал с соответствующей потенциальной кривой, которая описывается сложными уравнениями (ТОЭ-3ч.). рис( ).

ПОТЕНЦИАЛ ГРУППОВОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ.

Поскольку в групповом заземлители электроды электрически связаны между собой или имеют одинаковый потенциал, который будет являться потенциалом группового заземлителя.

Каждый электрод группового заземлителя состоит из собственного потенциала, обусловленного стеканием через него тока и потенциалов, наведенных на нем полями других электродов.

φгр= φо1 + Σ φn

φо1 – собственный потенциал первого электрода;

n – число электродов в групповом заземлителе (вертикальных);

φn – потенциал наведенный на первом электроде одним из соседних; он определяется уравнением потенциальной кривой соседнего электрода с учетом расстояния между ними.

С уменьшением расстояния между электродами группового заземлителя происходит выравнивание потенциала на поверхности земли между электродами.

Область поверхности грунта , потенциал которой равен нулю, называется ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЗЕМЛЕЙ.

Область грунта между двумя электродами где потенциал равен нулю называется полем растекания тока

Сопротивление одиночного и группового заземления.

Сопротивление одиночного заземления.

Определяем по формулам приведенным в учебниках.

Сопротивление зависит от удельного сопротивления грунта, геометрических размеров заземления и глубине заземления.

Сопротивление группового заземлителя.

При очень больших расстояниях между электродами более 40 метров сопротивлению всей группы электродов определяется как:

число вертикальных электродов

при уменьшении расстекания между электродами менее 40 м, сопротивление растеканию группового заземлителя увеличивается, а проводимость следовательно уменьшается.

Где Rг - сопротивление растеканию группового заземлителя при определенном размещении его электродов.

наименьшее значение сопротивление растеканию грунтового заземления ( при расстоянии между электродами 40 м.) далее это называется сопротивлением однофазного заземления.

n - число вертикальных электродов

- коэффициент характеризующий уменьшение проводимости заземлителей и называемый коэффициентом использования проводимости грунтового заземлителя.

Коэффициент использования есть отношение действительной проводимости грунтового заземлителя , его проводимости .

Коэффициент использования при решениях берется из таблиц учебников. Для защитного заземления применяются электроды 2 типов: вертикальные и горизонтальные, которые соединяют вертикальные стержни; при этом происходит взаимодействие полей растекания токов вертикальных и горизонтальных электродов. Сопротивление группового заземлителя определяется по формуле: