Министерство путей сообщения

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

К а ф е д р а

«Безопасность жизнедеятельности»

Н.Н. Сколотнев, А.В. Волков, О.И. Грибков

Контроль и расчет защитного заземления

Методические указания к лабораторным работам № 13

Москва – 2008

Министерство путей сообщения

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

К а ф е д р а

«Безопасность жизнедеятельности»

Н.Н. Сколотнев, А.В. Волков, О.И. Грибков

Контроль и расчет защитного заземления

Методические указания к лабораторным работам №13

Рекомендовано редакционно-издательским советом университетом в качестве методических указаний

для студентов всех специальностей университета

по дисциплине

«безопасность жизнедеятельности»

Москва – 2008

УДК 614.8

С 44

Сколотнев Н.Н., Волков А.В., Грибков О.И.. Контроль и расчет защитного заземления: Методические указания  М.: МИИТ, 2008. 20 с.

Рассмотрен принцип работы защитного заземления и его нормирования. Приведены методы контроля и расчета защитного заземления.

Предназначены для студентов всех специальностей при выполнении лабораторных работ и практических занятий по курсу «Безопасность жизнедеятельности».

©Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ), 2008

Цель работы – ознакомить с принципом действия. Областью применения и конструкцией защитного заземления, научить методам контроля и расчета сопротивления заземляющего устройства.

1. Теоретическая часть

При замыкании одной из токоведущих частей электроустановки на ее корпус, выполненный из проводящего материала (метал), он оказывается под напряжением.

Прикосновение к этому корпусу человека ( так называемое косвенное прикосновение) приводит к возникновению тока через него I_ч , который может привести к электротравме.

В целях электробезопасности, с соответствии с Правилами устройством и эксплуатацией, в дальнейшем ПУЭ (1), необходимо проводящий корпус электроустановки заземлить, т.е. выполнить электрическое соединение проводящих частей электроустановки (нормально не находящихся под напряжением) с проводящими частями , находящихся в электрическом контакте с землей и называемыми заземлителем.

Совокупность заземлителя и проводников соединяющих заземлитель с проводящим корпусом электроустановки называют заземляющим устройством.

На рис.1 представлена схема элетроустановки, на корпус которой произошло замыкание токоведущего провода L₃ и которого касается человек.

Откуда видно, что при электрическом соединение корпуса электроустановки с заземлителем R_зу, происходит параллельное соединение сопротивлений человека R_ч и заземлителя R_зу,

Тогда, величина тока через человека составит:

,

где: I_з-ток замыкания на землю.

Рис.1 Схема замыкания токоведущего провода на корпус электроустановки потребителя

Если поставить условие R_зу << R_ч , то

, (1)

т.е. защитное заземление уменьшает величину тока через человека в соотношение раз. (При отсутствии заземляющего устройства (R_зу=∞) I_ч = I_з ).

А так как электрическое сопротивление человека принимается величиной постоянной, равной 1000 Ом, то необходимые условия электробезопасности (допустимый ток через человека I_чдоп ) при установленном значении тока замыкания I_з могут быть достигнуты только при определенном значении R_зу .

Величина тока замыкания в общем случае определяется напряжением и схемой электрической сети, к которой подключена электроустановка. В соответствии с ПУЭ это может быть:

Сеть напряжением выше1 кВ с глухозаземленной или эффективно-заземленной нейтралью;

- сеть напряжением выше1 кВ с изолированной нейтралью;

- сеть напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;

- сеть напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

В сетях с изолированной нейтралью, где ток замыкания на землю не зависит от сопротивления заземляющего устройства, защитное заземление наиболее эффективно и является основной технической мерой защиты при косвенном прикосновении.

В сетях с глухозаземленной нейтралью защитное заземление приводит к снижению току через человека, но необходимых условий электробезопасности можно достичь только при срабатывании максимальной токовой защиты, т.е. автоматическим отключением электропитания поврежденной установки.

Наибольшие допустимые значения R_зу, установленные в ПУЭ приведены в табл.1.

Заземлители могут быть как естественными так и искусственными.

В качестве естественных заземлителей используют, находящиеся в земле металлические предметы различного назначения как то:

- водопроводы и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов или смесей;

- подземные металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений;

- металлические оболочки, проложенных в земле кабелей (алюминиевые оболочки не допускается использовать, так как алюминий в почве окисляется, окись алюминия является изоляцией);

- рельсовые пути магистрального не электрофицированного транспорта.

Таблица 1

Допустимые значения сопротивления защитного заземления

Характеристика объекта	Сопротивление заземляющих устройств Rзу, Ом
1.Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью	с учетом естественных и искусственных заземлителей в любое время года Rзу £ 0,5 Ом. В районах с большим r заземляющее устройство рекомендуется выполнять по требованиям к напряжению прикосновения
2. Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (IT)	Rзу £ 250/Iз Ом, но не более 10 Ом, где: Iз - ток замыкания на землю, А. При r >500 Ом×м допускается увеличить Rзу в 0,002 r раз, но не более десятикратного. При использовании заземляющего устройства одновременно и для электроустановок напряжением до 1 кВ в системе IT Rзу £ 50/Iз Ом, где: Iз – ток замыкания на землю, А
3. Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземлённой нейтралью (функциональное заземление)	а) нейтраль генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока с учетом всех заземлителей для линейных напряжений: 660 В Þ 2 Ом при r >100 Ом×м допускается увеличивать 380 В Þ 4 Ом в 0,01r раз, но не более 220 В Þ 8 Ом десятикратного б) общее сопротивление всех повторных заземлителей совмещенного нулевого рабочего и защитного проводников (PEN): 660 В Þ 5 Ом при r >100 Ом×м допускается увеличивать 380 В Þ 10 Ом в 0,01r раз, но не более 220 В Þ 20 Ом десятикратного
4. . Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (IT)	Rзу £ 50/Iз Ом, где: Iз – ток замыкания на землю, А. При r >500 Ом×м допускается увеличивать в 0,002r раз, но не более десятикратного. Не требуется принимать Rзу менее 4 Ом, а при мощности менее 100 кВА - до 10 Ом
5. Защитное заземление передвижной электроустановки в системе изолированной нейтрали (IT)	а) при требовании по сопротивлению Rзу < 25 Ом, при r >500 Ом×м допускается увеличивать в 0,002r раз, но не более десятикратного; б) при требовании к напряжению прикосновения Rзу £ 25/Iз Ом, где: Iз - ток однофазного замыкания на открытые проводящие части электроустановок

Искусственные заземлители изготавливают из черной или оцинкованной стали без окраски. Материал и размеры заземлителей должны соответствовать приведенным в табл.2 значениям (ПУЭ п.17.111).

Таблица 2

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников проложенных в земле

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь геометрического сечения, мм2	Толщина стенки, мм
Сталь черная	Круглый: для вертикальных для горизонтальных Угловой Трубный	16 10 - 32	- - 100 -	- - 4 3,5
Сталь оцинкованная	Круглый: Для вертикальных Для горизонтальных Трубный	12 10 29	- - -	- - 2

Выбор параметров и конструкций заземляющих устройств (размеров, способов расположения его элементов) определяется видом и типом электроустановки, а также требованиями ПУЭ.

Для переносных, передвижных электроустановок заземлители выполняются в виде одного или группы вертикальных, либо горизонтальных электродов. На территории стационарных электроустановок заземлители сооружаются в виде заглубленных сеток, уложенных в земле на глубине 0,5 – 0,8 м и вертикальных электродов.