3.2. Защитное заземление

Заземлением называется преднамеренное электрическое соединение нетоковедущих частей электроустановки с землей. Принцип действия защитного заземления показан на рис. 6.11. В случае, если человек прикоснулся к корпусу двигателя в после повреждения изоляции электроустановки (замыкания фазы на корпус), он попадает под действие фазного напряжения 220 В.

При среднем сопротивлении 1000 Ом ток через тело человека в контакте с незаземленной электроустановкой составит:

(6.1)

При наличии заземляющего устройства, сопротивление которого много

меньше сопротивления тела человека (R_з = 4Ом) I_ч·R_ч = I_з·R_з, откуда:

(6.2)

Заземляющее устройство представляет собой совокупность заземлителей и заземляющих проводников (рис. 6.12).

Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземлители могут быть естественными и искусственными. Естественными заземлителями могут быть водопроводные и другие трубы (кроме трубопроводов горючих жидкостей и газов), металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей, оболочки проложенных в земле кабелей и т.д.

Искусственные заземлители выполняют из вертикально забитых в грунт электродов (стальных труб или уголков) эквивалентным диаметром 50-60 мм и длиной 2-3 м, которые соединяются между собой стальными полосами толщиной не менее 4 мм и минимальным сечением 48 мм² .

В соответствии с требованиями ПУЭ суммарное сопротивление заземляющего устройства не должно превышать:

4 Ом – для электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью;

10 Ом – для электроустановок напряжением 6-35 кВ с изолированной нейтралью.

Заземляющими проводниками называются металлические проводники, соединяющие металлические нетоковедущие части электроустановки с внешним заземлителем. Они выполняются в виде магистрали из стальной полосы сечением не менее 48 мм², прокладываются по контуру помещения и соединяются с внешним заземляющим устройством (рис. 6.12).

Каждая электроустановка присоединяется к заземляющей магистрали отдельным ответвлением без разъединяющих или коммутационных аппаратов. Присоединение заземляющих проводников к магистрали осуществляется сваркой, а к корпусам или металлоконструкциям оборудования – при помощи болтового соединения.

3.3. Защитное зануление

Сущность защитного зануления заключается в том, что металлические корпуса электроприборов электрически, с помощью заземляющих проводников, соединяются с нулевым рабочим или защитным проводом, который имеет непосредственную электрическую связь с заземленной нейтралью источника питания (рис. 6.13).

При таком соединении всякий пробой фазного напряжения на корпус превращается в однофазное короткое замыкание, и поврежденный прибор вместе с участком сети отключается аппаратом защиты (автоматом или плавким предохранителем), установленным в фазном проводе.

Система защитного зануления является достаточно эффективной мерой защиты от поражения электрическим током при пользовании прибором с нарушенной электрической изоляцией. Однако эта система дает достаточно высокую гарантию безопасности только при использовании быстродействующих аппаратов защиты (с временем срабатывания не выше 0,2-0,5 с) и надежно защищает человека, который прикоснулся к корпусу прибора не в момент пробоя на корпус, а только после срабатывания защиты.

Кроме этого, системе зануления присущи следующие недостатки:

1) вероятность присоединения к корпусу прибора не заземляющего, а фазного провода (т.к. промышленность выпускает кабели и провода с одинаковой окраской изоляции жил);

2) возможность отказа срабатывания при малых токах однофазного короткого замыкания в удаленных точках (зависит от сопротивления фазного и зануляющего проводников);

3) отсутствие резерва защиты – отказ срабатывания аппаратов приводит к длительному существованию короткого замыкания, перегрузке и возгоранию электрооборудования.

Указанные недостатки не позволяют считать зануление достаточной защитой от прикосновения к корпусу поврежденного прибора и требуют установки дополнительных технических средств защиты.