Испытание заземляющих устройств. Методические указания по выполнению лабораторной работы

Рисунок 7 – Назначение защитного заземления и принцип его действия

Правила устройства электроустановок запрещают совмещать защитное и рабочее заземление, в связи с тем, что электрические атмосферные помехи, например, от грозозащиты зданий и сооружений, могут совмещаться с токами сети.

Это может привести к сбоям оборудования, например, компьютеров, сложной электронной техники и т.п., а также к выходу оборудования из строя.

Кроме этого, такое совмещение сделает защиту от напряжения не эффективной, а в аварийной ситуации она вообще перестанет функционировать.

Вкачестве заземлителей применяют металлические стержни. Их должно быть не менее двух, и расстояние между ними составляет 1 м.

При этом необходимо соблюдать следующие правила, определяемые по ПУЭ[4]:

1. В качестве рабочего заземления запрещается использовать трубопроводы в любой ситуации.

2. Запрещается выводить кабель наружу и подключать к шине в месте, неподготовленном для этого. Так как плохой контакт не обеспечит надежной защиты, а в процессе эксплуатации он ухудшится из-за коррозии металла.

3. Последовательное подключение оборудование к шине заземления категорически запрещается.

4. Запрещено к одной контактной площадке на шине заземления подсоединять несколько кабелей от оборудования.

Вустройствах связи, кроме рабочего и защитного, применяется измери-

тельное заземление.

Измерительным заземлением называется вспомогательное заземляющее устройство, предназначенное для контрольных измерений величины сопротивлений рабочего и защитного заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов.

11

Переносные заземления применяются при проведении ремонтных и наладочных работ. При помощи переносного заземления отключенные токоведущие части замыкаются накоротко и заземляются. Для переносных заземлений применяют гибкие медные провода сечением не менее 16 мм2 для установок напряжением до 1000 В и 25 мм2 для установок выше 1000 В.

На концах проводников имеются винтовые зажимы (струбцины). Заземление накладывается на отключенные токоведущие части обязательно со всех сторон, откуда может быть подано напряжение.

Порядок наложение переносного заземления:

1.Отключают установку, где должна проводиться работа.

2.Проверяют отсутствие напряжения на отключенных токоведущих частях указателем напряжения

3.Заземляющий провод при помощи струбцины присоединяют к заземляющей шине, затем присоединяют провода заземления к токоведущим шинам, при этом пользуются диэлектрическими перчатками или специальными штангами.

Молниезащитное заземление является одним из элементов внешней системы молниезащиты и предназначено для направления и распределения токов разряда молнии, принятых молниеприемником, в грунте (земле). Заземляющее устройство состоит из заземлителя (-ей) и проводников, соединяющих токоотводы с заземлителями.

Заземлению подлежат корпуса электрических машин трансформаторов и аппаратов, металлические каркасы распределительных щитов и шкафов, металлическая арматура железобетонных конструкций зданий и другие металлические нетоковедущие части электроустановок, которые могут случайно оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции и замыкании фазы на корпус и к которым возможно прикосновение человека или животного. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также наружных установках заземление является обязательным при напряжении электроустановки свыше 50 В переменного тока и свыше 120 В постоянного тока.

Особенности выполнения заземления[6]

•Заземление не требуется при напряжении менее 25 В переменного тока и показателях постоянного тока меньше 60 В.

•Заземление обязательно для устройств на взрывоопасных предприятиях, а также на установках со всеми видами напряжений переменного и постоянного тока.

•Не производить меры по заземлению можно на невзрывоопасных предприятиях, а также при занулении металлических объектов. Но при этом обязательно для электрооборудования с корпусами, такими, как в шкафах или пультах. Заземление в этих случаях обязательно.

Заземление серверного шкафа

Серверные шкафы предназначены для надежного хранения сетевого и

коммуникационного оборудования. Широкое применение получили в коммер-

12

ческих организациях, где хранение информации и оборудования требует отведения специального места.

Любое электрическое оборудование требует соблюдения норм безопасности, создания условий, которые не приведут к порче имущества и нанесению вреда здоровью, жизни человека.

Заземление серверного шкафа производится благодаря телекоммуникационной шине, соединенной заземляющим проводником. Последний должен быть стальным с площадью сечения менее 4 мм2. Медная шина с 19-дюймовым (465 мм) креплением рекомендуется для оптимальной защиты серверных шкафов.

Установка производится непосредственно в конструкции. Соединение шины происходит к кронштейнам с помощью специальных держателей.

Соединять несколько шкафов проводником нельзя, для этой цели лучше воспользоваться заземленными розетками. Расположить их стоит на расстоянии 3 метров.

Информационное заземление установок и оборудования позволяет обезопасить не только материальные объекты, но и интеллектуальную ценность. Оборудование в виде серверных шкафов предназначено для надежного сбережения необходимой информации.

Заземление серверной: особенности и требования

Заземление серверной – это обязательное требование в соответствии с ПУЭ[4]. Все конструкции и металлические детали серверной заземляются в обязательном порядке – заземление серверной стойки и шкафа с оборудованием происходит при помощи отдельного проводника. Что касается несварных металлических конструкций – каждая из них должна иметь специальные заземляющие шайбы в болтовых соединениях. Эти шайбы помогают улучшить электрический контакт между разными частями конструкции.

Что касается требований, заземление для серверных должно обеспечить сопротивление не больше 1 Ом.

Заземление трансформаторов тока

Действия по заземлению трансформатора позволяет организовать безопасные условия для функционирования оборудования и работы людей, связанных с обслуживанием системы кабелей.

Заземления в трансформаторах тока требуют все металлические части, в том числе опорных конструкций, различных каркасов, которые могут накапливать заряд.

Для этого используют штыри из стали, которые необходимо вставить в землю в вертикальном положении. Длина такого штыря должна составлять не меньше 4 м, диаметр – более 12 мм.

Ввинченные заземлители необходимо расположить под землей на 80 см – это оптимальный показатель размещения для надежного заземления. Заземлители, расположенные горизонтально, должны быть выполнены из стали с диаметром более 4 мм.

13

Заземление обязательно должно включать подсоединение к защитному контуру и вторичным обмоткам. Такая особенность отличает заземление трансформатора тока и напряжения. В случае необходимости обезопасить несколько трансформаторов возможно заземление вторичных обмоток каждого общим проводником.

Технологические трубопроводы

Заземление технологических трубопроводов позволяет обезопасить объект от статистического заряда. Процедура проводится с помощью хомута проводника из полосовой стали. Он должен крепко охватывать объект для надежного заземления.

Для заземления следует использовать хомут размерами обхвата, сопоставимыми с внешним диаметром трубы.

Кроме того, для этой цели понадобятся заземляющий отвод, крепежные болты, шайбы и гайка. Хомут перед креплением необходимо очистить. Если в непосредственной близости от трубопровода (порядка 10 см) расположены металлические конструкции, то они также требуют заземления.

Особые способы заземления

Одним из усовершенствованных способов заземления для оборудования является модульное заземление. Принцип устройства заключается в закапывании глубинного электрода отрезками, которые называют модулями.

Они представляют собой стальной электрод с напылением из меди. Вкапывание производится с помощью молотка. Количество модулей зависит от необходимой степени заземления. Небольшие габариты модулей позволяют легко доставлять до места установки. Монтаж такой системы заземления довольно прост.

Недостатком такого способа является невозможность применения в твердых и промерзлых грунтах.

Функциональное заземление – способ заземления оборудования для его нормального функционирования, характеризующийся полным отсутствием электрического потенциала. Для заземления используется функциональный заземляющий проводник и защитный проводник, которые объединяют в один и присоединяют к шине[6].

Монтаж заземляющих контуров и одиночных заземляющих устройств

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя (проводников, т.е. электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) и заземляющих поводов, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем[3].

Устройства защитного заземления состоит из магистрали заземления и заземлителей, находящихся в земле, при помощи которых обеспечивается надежное соединение с землей корпусов электроустановок.

14

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для цепей заземления, и естественные, находящиеся в земле предметы, используемые для других целей.

Прежде чем осуществлять заземление серверной, необходимо выполнить монтаж заземлителей. Как правило, в качестве заземлителей используют стальной стержень, который с помощью электролитического способа покрывается медью. Стержни с высокой прочностью и устойчивостью к коррозии погружаются вертикально на различное расстояние (от 1,5 м) и объединяются латунными муфтами, образуя заземляющий контур (рис. 8). Для надежности места соединения стержней обрабатываются токопроводящей пастой, которая позволяет добиться стабильных характеристик заземления на протяжении длительного срока. В очень сырых грунтах, которые могут вызвать усиленную коррозию стальных труб или стержней, применяют омедненные или оцинкованные трубы или стержни, которые должны быть очищены от краски, масла и изолирующих веществ.

Рисунок 8 – Заземляющий контур

Для искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов применяют стальные трубы диаметром 3 – 5 см, уголки размером от 40х40 до 60х60 мм и длиной от 2,5 – 3,5 м и более, прутки диаметром 10 – 12 мм и длиной 10 м (рис. 9).

15

Рисунок 9 – Размеры и виды заземлителей

Для установки вертикальных электродов роют траншею глубиной 0,7 – 0,8 м, после чего трубы или уголки забивают механизмами. Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой с помощью сварки. При этом полоса устанавливается на ребро (так лучше ее приваривать). Место сварки обрабатывают антикоррозийным составом. После чего траншею засыпают землей с последующей трамбовкой, что снижает сопротивление растекания заземлителя. Траншеи должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня, строительного мусора. Трубы забиваются в грунт на некоторую глубину от поверхности земли (рис. 10) для того, чтобы уменьшить «сезонный ход» заземляющего устройства, т.к. верхние слои меняют свою проводимость от времени года[4].

16

T – глубина траншеи (заглубление соединительной полосы)

L – длина одиночного заземлителя (˃2-3м)

H – толщина верхнего слоя грунта (0,5-1 м)

D – диаметр одиночного заземлителя (35-50 мм)

Рисунок 10 – Установка одиночного заземлителя в грунте

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода используют стальные шины сечением не менее 48 мм2 и толщиной не менее 4 мм, стальные прутки диаметром не менее 6 мм или круглую сталью d =10 мм. Электроды (трубы и т.п.) соединяют между собой с помощью сварки (рис. 11).

Рисунок 11 – Расположение заземлителей в грунте

17

Вкачестве естественных заземлителей можно использовать проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле и т.п.

Недостаток естественных заземлителей – доступность некоторых из них не электротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей.

Впомещениях заземляющие проводники следует располагать таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и надежно защищены от механических повреждений. На полу помещений заземляющие проводники укладывают в специальные канавки. В помещениях, где возможно выделение едких паров и газов, а также в помещениях с повышенной влажностью заземляющие проводники прокладывают вдоль стен на скобах в 10 мм от стены. В табл. 2 представлены наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников

[(ПУЭ табл. 1.7.4); 4].

Таблица 2 – Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в грунте

Способы размещения заземляющих устройств в производственных помещениях

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два способа размещения заземляющих устройств: контурное (распределенное), выносное (сосредоточенное).

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземли-

тель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. При работе выносного заземления потенциал основания, на котором находится человек, равен или близок к нулю. Защита человека осуществляется лишь за счет малого электрического сопротивления заземления, так как в соответствии с законом Ома большой ток будет протекать по той ветви разветвленной цепи, которая имеет меньшее электрическое сопротивление. Такой тип заземляющего устройства обеспечивает в ряде случаев недостаточно высокую степень защиты человека, а лишь уменьшает опасность или тяжесть поражения электрическим током. Поэтому его применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и в установках напряжением до 1000 В. Достоинством такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.д.) (рис.

12).

Рисунок 12 – Выносное заземляющее устройство

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его оди-

ночные заземлители размещают по контору (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют на всей площадке равномерно. Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравниванием потенциала основания и его повышением до значений, близких к корпусу оборудования. В результате обеспечивается высокая степень защиты от прикосновения к корпусу оборудования, оказавшегося под напряжением, и от шагового напряжения. Поэтому контурное заземление применяют при высокой степени электробезопасности и при напряжениях свыше 1000 В (рис.13).

19

Рисунок 13 – Контурное заземляющее устройство

Согласно правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок[5] электрическое сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:

-4 Ом в установках напряжением до 1000 В;

-не более 10 Ом, если суммарная мощность генераторов и трансформаторов не более 100 кВА;

-0,5 Ом в установках напряжением свыше 1000 В с глухозаземленной нейтралью,

земляющее устройство используется одновременно для установок напряжением до и выше 1000 В,

Величина сопротивления заземлителя зависит от удельного сопротивления грунта, в котором заземлитель находится; типа размеров и расположения элементов, из которых заземлитель выполнен; количества и взаимного расположения электродов.

Величина сопротивления заземлителей может изменяться в несколько раз в зависимости от времени года. Наибольшее сопротивление заземлители

имеют зимой при промерзании грунта и в засушливое время.

Контроль за состоянием защитного заземления

Периодичность проверки надежности соединений заземлителей с заземленным оборудованием – проверка отсутствия обрывов, целостности контактов

– один раз в год.

20