4. Защитное заземление и зануление.

1. Общие положения.

2. Виды нейтрали электрических сетей.

3. Защитное зануление. 4. Защитное заземление.

5. Защитное отключение.

6. Заземление в подземных рудниках, устройство главных заземлителей.

7. Устройство заземления в карьерах и на обогатительных фабриках.

1. Прикосновение к частям электроустановок, находящимся под напряжением, может вызвать поражение электрическим током, ток силой 20-25 мА парализует мышцы человека и лишает его возможности самому оторваться от контакта с частями электроустановки, находящимися под напряжением. При токах силой 50-100 мА сердце начинает работать аритмично, циркуляция крови нарушается и через одну-две секунды у потерпевшего прекращаются сердцебиение, пульс и дыхание, что может вызвать смерть потерпевшего.

Основными причинами поражения электрическим током являются прикосновения человека к токоведущим частям, нормально находящимся под напряжением или к частям электрооборудования нормально не находящимся под напряжением при замыкании на них одной из фаз в сети, в результате повреждение изоляции токоведущих частей.

Для обеспечения безопасности работы в электроустановках на предприятиях должны соблюдаться организационно-технические мероприятия. Для защиты от поражения электрическим током при прикосновении к частям электрооборудования, нормально не находящимся под напряжением, но могущим оказаться под напряжением по различным причинам применяют защитное зануление, заземление и отключение.

2. Меры защиты от поражения электрическим током зависят от режима нейтрали электрической сети. Электрические сети напряжением 2-35 кВ могут проектироваться с изолированной или с заземленной через дугогасящий реактор нейтралью. В определенных случаях должна применяться компенсация емкостных токов замыкания на землю (при напряжении 6 кВ при емкостных токах более 30 А, при напряжении 10 кВ –более 20 А). В сетях с глухозаземленной нейтралью нейтраль трансформатора присоединена к заземляющему устройству. В сетях с изолированной нейтралью ( система IT ) нейтраль трансформатора изолирована от земли или присоединена через большое сопротивление. Система с заземленной нейтралью (система TN ), применяется в общепромышленных установках при напряжении до 1000 В, и в сетях напряжением 110 кВ и выше. Эта система является более выгодной, т.к. можно получить от одного трансформатора две ступени напряжения. Но для повышения безопасности в особо опасных условиях применяется система с изолированной нейтралью трансформатора.

В сетях с глухозаземленной нейтралью если замыкание произошло на корпус электрооборудования, не связанного с землей, то человек, стоящий на земле и прикоснувшийся к этому электрооборудованию, окажется под полным фазным напряжением и через него будет проходить ток. Для предупреждения поражения электрическим током при замыкании на корпус поврежденный участок должен быть отключен от сети как можно быстрее, чтобы сократить до минимума время, в течение которого это оборудование будет представлять опасность для обслуживающего персонала. В этих целях в сетях с глухозаземленной нейтралью применяют защитное зануление. В сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью применяют 3-х проводные и 5-ти проводные сети. В однофазной сети--3 провода:

1-й провод—фаза (L1), 2-й провод—ноль (N), 3-й провод—заземляющий (PE).

В трехфазной сети--5 проводов: 1 провод--фаза А (L1), 2 провод--фаза В (L2),

3 провод--фаза С (L3), 4 провод –ноль (N) , 5 провод—заземляющий (PE). В некоторых случаях нулевой и заземляющий проводники объединяют (PEN).

3. Зануление – это соединение частей оборудования, нормально не находящихся под напряжением, с нулевым проводом, который в свою очередь заземляется. Такое соединение применяется в системе с глухозаземленной нейтралью (TN ) для защиты корпусов оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции. Соединение это выполняется проводником, который называется заземляющим.

4

Нейтраль трансформатора не соединена с землей

. Защитное заземление - преднамеренное металлическое соединение с землей в сетях переменного тока с изолированной нейтралью или в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, но которые могут случайно оказаться под напряжением по тем или иным причинам. Защитное заземление применяют в сетях с изолированной нейтралью, для уменьшения проходящего через тело человека тока замыкания на землю до безопасной величины. Заземляющий проводник присоединяют к заземлителю, имеющему непосредственное соединение с землей. При замыкании фазы на корпус электрооборудования большая часть тока замыкания пройдет через заземляющий проводник, а меньшая через тело человека, прикоснувшегося к электрооборудованию, т.к. сопротивление заземляющего проводника во много раз меньше, чем сопротивление тела человека. Схема присоединения электрооборудования к защитному заземлению показана на рисунке.

Заземлитель

Заземл. контур

.

Нейтраль тр-ра соединена с землей

а) схема заземления в сети с изолированной нейтралью IT

заземлитель

Заземляющий проводник

РЕ

N

б) схема заземления (зануления) в сети с заземленной нейтралью TN.

Рисунок 1 - Заземление и зануление оборудования

Занулению (заземлению) подлежат корпуса электрических машин, аппаратов, светильников, кабельные конструкции, металлические конструкции щитов, панелей и т.п.

Зануление и заземление имеют свои недостатки, например, зануление электрического оборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью дает возможность автоматически отключить поврежденный участок, но с задержкой до нескольких секунд. За это время может произойти поражение электрическим током обслуживающего персонала. А заземление электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях не отключает сеть, она остается под напряжением и при неблагоприятных обстоятельствах может служить причиной несчастного случая. Эти недостатки устраняет система защитного отключения.

5. Защитное отключение применяют в случаях, когда безопасность персонала не может быть обеспечена устройством зануления или заземления. Защитным отключением называется система защиты, обеспечивающая автоматическое отключение быстродействующим устройством всех фаз аварийного участка, с полным временем отключения с момента возникновения однофазного замыкания не более 0,2 с. Защитное отключение может применяться при снижении уровня изоляции в сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью и при однофазном замыкании на корпус электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью. Устройства защитного отключения имеют высокую чувствительность и быстродействие.

6. На всех горных предприятиях должны быть заземляющие устройства, на каждой шахте должна быть заземляющая сеть, состоящая из главных и местных заземлителей, заземляющего контура и проводников. На шахте необходимо устанавливать не менее 2-х главных заземлителей (один в зумпфе, другой в водосборнике), один из которых является резервным, на случай чистки или ремонта другого. Главные заземлители представляют собой стальные листы площадью не менее 0,75 квадратных метров, толщиной 5 мм и длиной 2,5 м, устанавливают их вертикально для удобства осмотра, чтобы предохранить от коррозии.

6.1. Местные заземлители располагают в углублениях, сточных канавах и выполняют из стальной полосы сечением не менее 0,6 квадратных метров, толщиной 3 мм и длиной 2,5 метра. На дно канавы необходимо положить слой песка или другой гигроскопичный материал толщиной не менее 50 мм, затем укладывается заземлитель и засыпается слоем песка или мелкой породы. Толщина верхнего слоя не менее 150 мм.

вода

Стальная полоса 2,5 м

Рисунок 2 - Расположение заземлителя в водосточной канаве выработки.

В выработках без сточной канавы в качестве заземлителей допускается применять стальные трубы диаметром не менее 30 мм, которые должны находиться в мокром или регулярно увлажняемом шпуре диаметром не менее 40 мм и глубиной 1,4 м, стенки труб должны иметь равномерно просверленные отверстия диаметром не менее 5 мм в количестве не менее 20 штук.

После установки в шпур трубы пространство между ее наружной стенкой и стенкой шпура заполняют гигроскопичным материалом (песком, золой и т.п.). Для поддержания достаточной влажности трубу необходимо периодически заливать водным раствором нитрата натрия. Не следует применять хлористый натрий, т.к. хлор, кальций, купоросы и т.п. увеличивают коррозию стали.

IT

болт

Заземляющий проводник

Шпур, l=1,4 м

Нейтраль трансформатора не соединена с землей (изолирована от земли). Указать наименование элементов заземления на рисунах 3 и 4 и различия между ними

Гигроскопический материал

а) б)

Рисунок 3 - Устройство заземлителя (а) и схема заземления (б) в сети с изолированной нейтралью IT

6

N

TN

L1

L2

L3

.2. В качестве заземляющих проводников для главных заземлителей служит медный провод сечением не менее 50 квадратных мм² или стальная полоса сечением не менее 100 квадрат­ных мм, для местных - стальные проводнтки сечением не менее 50 квадратных мм. Для соедине­ния местных и главных заземлителей используется металлическая полоса сечением 100 мм². Каждый заземляемый объект присоединяется к сборным заземляющим проводникам или заземлителю с применением отдельного ответвления из стали сечением не менее 50 квадратных мм или меди сечением не менее 25 квадратных мм. Соединение производится с помощью болтов или сварки.