II. Защитное заземление

Защитное заземление- преднамеренное электриче­ское соединение с землей или ее эквивалентом металли­ческих нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. е. при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это дости­гается уменьшением потенциала заземленного оборудо­вания, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит че­ловек, до потенциала, близкого по значению к потен­циалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления - трех­фазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым ре­жимом нейтрали (рис 2).

Рис. 2. Принципиальные схемы зашитното заземления:

а) - в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б) - в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 - заземленное оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления; r_з, r₀- сопротивления соответственно защитного и рабочего заземлений; I_з- ток замыкания на землю

Типы заземляющих устройств.Заземляющим устрой­ством называется совокупность заземлителя - металлическиx проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводни­ков, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих уст­ройств: выносное (или сосредоточенное) и контурное (или распределенное).

Выносное заземляющее устройство ха­рактеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пре­делы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Недостаток выносного заземления - от­даленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего коэффициент прикосновенияa= 1, и, следовательно, напряжение прикосновения U_пр(В) рав­но потенциалу заземленных конструкцийj_з(В), т.е. U_пр= I_зR_з=j_згде I_з- сила тока замыкания на землю, А; R_з- сопротивление заземляющего устройства, Ом.

Поэтому данный тип заземляющего устройства при­меняют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает допу­стимого напряжения прикосновения. Преимуществом такого типа заземляющего устройства является возмож­ность выбора места размещения электродов с наимень­шим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низи­нах и т. п.).

Контурное заземляющее устроиство харакгеризуется тем, что его одиночные заземлители раз­мещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределя- юг по всей площадке по возможности равномерно.

Безопасность при контурном заземлителе обеспечива­ется выравниванием потенциала на защищаемой терри­тории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей. В результате этого можно уменьшить ко­эффициенты прикосновения aи шагаbдо значений, при которых напряжение прикосновения и шаговое напряжение не будут превышагь заранее заданных допустимых значений.

Внутри помещений выравнивание потенциала проис­ходит естественным путем через металлические конст­рукции, трубопроводы, кабели и подобные им проводя­щие предметы, связанные с разветвленной сетью зазем­лений.

Выполнение заземляющих устройств. Различают за- землители искусственные, предназначенные исключи­тельно для целей заземления, и естественные - находя­щиеся в земле металлические предметы для иных целей.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3 - 5 см и стальные уголки размером от 40x40 до 60x60 мм длиной 2,5 - 3 м. В последние годы находят применение стальные прутки диаметром 10 - 12 мм и длиной до 10 м. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельнэго горизонталь­ного электрода используют полосовую сталь сечением не менее 4x12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Для установки вертикальных заземлителей предва­рительно роют траншею глубиной 0,7 -0,8 м, после чего с помощью механизмов забивают трубы или уголки.

В качестве естественных заземлителей можно использовать: проложенные в земле водопроводные и дру­гие металлические трубопроводы, за исключением тру­бопроводов горючих жидкостей, горючих или взрыво­опасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоля­цией для защиты от коррозии; обсадные трубы арте­зианских колодцев, скважин, шурфов и т. п.; металли­ческие конструкции и арматуру железобетонных конст­рукций зданий и сооружений, имеющих соединение с землей, свинцовые оболочки кабелей, проложенные в земле. Естественные заземлители обладают, как пра­вило, малым сопротивлением растеканию тока, и поэто­му использование их для целей заземления дает боль­шую экономию. Недостатками естественных заземлите­лей являются доступность их неэлектротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей (при ремонтных работах и т. п.).

В качестве заземляющих проводников, предназна­ченных для соединения заземляемых частей с заземли­телями, применяют полосовую и круглую сталь. Про­кладку заземляющих проводников производят открыто по конструкциям зданий, в том числе по стенам на специальных опорах.

Присоединение заземляемого оборудования к маги­страли заземления осуществляют с помощью отдельных проводников. При этом последовательное включение за­земляемого оборудования не допускается.

Согласно требованиям Правил устройства электро­установок сопротивление защитного заземления в лю­бое время года не должно превышать¹:

4 Ом - в установках напряжением до 1000 В; если мощность источника тока (генератора или трансфор­матора) 100 кВ*А и менее, то сопротивление заземляю­щего устройства допускается 10 Ом;

0,5 Ом - в установках напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью²;

250/I_з , но не более 10 Ом - в установках напряже­нием выше 1000 В с изолированной нейтралью; если за­земляющее устройство одновременно используют для электроустановок напряжением до 1000 В, то сопротив­ление заземляющего устройства не должно превышать 125/I_з, но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требует­ся для установок до 1000 В). Здесь - ток замыкания на землю, А.

Оборудование, подлежащее заземлению.Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возмож­но прикосновение людей и животных. При этом в по­мещениях с повышенной опасностью и особо опасных по условиям поражения током, а также в наружных ус­тановках заземление является обязательным при но­минальном напряжении электроустановки выше 42 В пе­ременного и выше 110 В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности - при напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока. Лишь во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от значения напряжения ус­тановки.