1 Общие сведения

В настоящее время широко используются трехфазные трехпроводные сети с изолированной нейтралью и трехфазные четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью, в которых основной защитой от электротравм и нарушении изоляции служат защитное заземление и зануление.

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

Рабочее заземление – преднамеренное электрическое соединение металлических токоведущих частей для обеспечения нормальной работы установки.

Источником питания трехфазной сети является генератор напряжения с тремя одинаковыми обмотками или трансформатор с тремя первичными и тремя вторичными обмотками. Обычно обмотки имеют общую точку соединения (соединение “ звездой ”). Эта точка называется нейтральной, или “нейтралью“. Напряжения между концами обмоток и “нейтралью” называются фазными, а напряжения между концами разных обмоток называются линейными. Линейные напряжения больше фазных:

При фазном напряжении 220 В линейное равно 380 В.

Если через заземлитель протекает электрический ток, то ему приходится преодолевать сопротивление грунта с которым соприкасаются заземляющие электроды. Когда сопротивление растеканию тока в грунте влияет на распределение напряжений между различными элементами системы электроснабжения, его показывают на электрической схеме. Это сопротивление называют сопротивлением заземлителя. В сети с фазным напряжением 220В его величина должна быть не более 4 Ом.

Потребители электрической энергии соединены с источником питания воздушными или кабельными линиями электропередачи. В трехфазных электрических сетях при заземленной нейтральной точке источника питания имеется три фазных провода (жилы кабеля) и нулевой (четвертая жила кабеля). Фазные провода соединяют электрооборудование и электроприборы потребителей - электроприемники с концами обмоток источника питания. Фазные провода обозначаются буквами А, Б, С. Нулевой проводник соединяет электроприемники с заземленной нейтральной точкой источника питания. Благодаря ему потребители электроэнергии получают не только линейные напряжения, но и фазные. При включении однофазного электроприемника между фазным и нулевым проводником через них протекает ток нагрузки, поэтому такой нулевой проводник называют рабочим.

Некоторые неисправности элементов электрической сети и электроприемников приводят к возрастанию токов в фазных и нулевом проводе. Чтобы избежать возникновения еще больших неисправностей или пожара от больших токов в сетях применяют устройства защиты от перегрузок - автоматические выключатели или предохранители. При срабатывании автоматических выключателей или сгорания предохранителей разрывается цепь тока, превышающего допустимые значения. Автоматические устройства токовой защиты или предохранители устанавливают на распределительных щитках (на трансформаторных подстанциях, на вводе линии в здание, в коридорах, лабораториях и т. д.) и в электроприемниках.

Электрическая схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью выглядит следующим образом:

Рис. 1. Схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью.

В электрических сетях, применяемых для питания жилых и общественных зданий, а также большинства промышленных предприятий, нейтральную точку заземляют. Для создания электрического контакта с землей используют заземлитель. Обычно он представляет собой систему вбитых в землю металлических стержней (электродов), соединенных между собой горизонтальными металлическими полосами.

В качестве искусственных заземлителей используют: стальные трубы длиной 2,5…4 метра, диаметром 32…50 мм, с толщиной стенки 3,5 мм; угловую сталь длиной 2,5…4 метров, площадью поперечного сечения уголка 100 мм², с толщиной полки 4мм; металлические стержни длиной 2,5…10м, диаметром 10 мм и 16 мм (в зависимости от вида стали); металлические полосы с площадью поперечного сечения 100 мм².

Защитное заземление электроустановок в сетях с изолированной нейтралью необходимо выполнять: при напряжении выше 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

Задача 1 ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА ЦЕХА В КАЧЕСТВЕ ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

В последнее время в качестве заземляющих устройств стали использовать фундаменты промышленных зданий, что позволяет снизить стоимость и повысить их долговечность.

В этом случае сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, Ом,

, (1)

где – удельное электрическое сопротивление грунта, ; S – площадь, ограниченная периметром здания, м².

, (2)

где и - удельные электрические сопротивления соответственно верхнего и нижнего слоя земли, (задаются по варианту); ,  - безразмерные коэффициенты, зависящие от соотношения удельных электрических сопротивлений слоев земли; при  = 3,6,  = 0,1; при   = 1,1^. 10²,  = 0,3 ^. 10^-2; h₁ – мощность (толщина) верхнего слоя земли, м (задается по варианту).

Определив сопротивление растеканию тока железобетонного фундамента, необходимо сравнить полученное значение с допустимыми значениями сопротивления заземляющего устройства (таблица 1).

Таблица 1 Сопротивление защитного заземления электроустановок, питающихся от сетей с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, Ом, не более

Мощность источника питания сети 100 кВА и менее	Мощность источника питания сети свыше 100 кВА
10	4