Назначение, конструктивное исполнение защитного заземления

 

Корпуса электрооборудования, нормально не находящиеся под на­пряжением, могут при повреждении изоляции (замыкании на землю) оказаться под напряжением. Если человек коснется корпуса такого оборудования, он окажется под действием напряжения, что при неблагоприятных условиях может привести к тяжелому несчастному случаю.

Для обеспечения зашиты людей от поражения электрическим то­ком сооружают заземляющие устройства и к ним присоединяют, т. е. заземляют, корпуса электрооборудования и другие части электро­установки. Это так называемое защитное заземление. Существует также понятие «рабочее заземление», необходимое для обеспечения нормальных режимов работы оборудования, например заземление нулевого вывода трансформатора.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем называется металлический провод­ник или группа проводников, соприкасающихся с землей, а зазем­ляющим проводником — металлический проводник, соеди­няющий заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Если через заземлитель пропустить ток и замерить напряжение относительно земли на различных расстояниях, получим кривые, показывающие, что напряжение по отношению к земле точек, отстоящих от заземлителя, убывает и на расстоянии более 20 м настолько мало, что всю можно принять равным нулю, т. е. потенциал указанных точек равен потенциалу земли — «нулевому потенциалу».

Сопротивление заземляющего устройств ринки частному от деле­ния напряжения на заземлителе относительно «нулевого потен­циала» на ток, проходящий через заземлитель.

Рис. 1. Растекание тока в земле с одиночного заземлителя:

1 — выключатель. 2— эаземлитель, U — напряжение шага, Uп — напря­жение прикосновения, Uэ ---напряжение относительно земли, i₃- ток замыкания на -землю. Стрелками показано направление прохождения тока в земле.

В сетях с большими токами замыкания на землю с эффективно заземленной нейтралью для электроустановок напряжением выше 1000 В сопротивление заземляющего устройства R < 0,5 Ом, в сети с изолированной к нейтралью при использовании заземляющего устройства для электроустановок до и выше 1000 В R— 125/ I, а в этой же сети для электроустановок вы­ше 1000 В R—250'/ I (I —ток замыкания на землю). В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответ­ственно при напряжении 660. 380 и 220 В, в электроустановках с изоли­рованной нейтралью — не более 4 Ом, а при мощности трансформато­ров 100 кВ • А и менее—не более 10 Ом.

Между любыми двумя точками, находящимися на пути растекания тока замыкания на землю, существует определенная разность потен­циалов. Человек, находящийся в этой зоне, сделав шаг, окажется пол напряжением U_ш, которое называется напряжением шага. Существует еще понятие «напряжение прикосновения» U_п — это напря­жение, под которым окажется человек, коснувшийся затемненного корпуса при повреждении изоляции одной из фаз. Напряжение прикос­новения — часть фазного напряжения.

В зависимости от длительности воздействия устанавливаются допустимые напряжения прикосновения для распределительных устройств и трансформаторных подстанций напряжением выше 1000 В с глухозаземленной нейтралью. Так, при длительности воздействия до 0,2 с допустимое напряжение прикосновения 500 В, при 0.5 с - 200 В, 0,7 с - 130 В, 1 с - 100 В и при 1-3 с-65 В.

Заземление электроустановок необходимо выполнять: при напря­жении 380 В и выше переменного и 440 В постоянного тока — во всех случаях; при напряжении выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока—в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках; при всех напряжениях переменного и постоян­ного тока — во взрывоопасных помещениях.

Заземлению подлежат: корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, приводы электрических аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, каркасы распределитель­ных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, металлические оболочки и брони контрольных и силовых кабелей, металлические конструкции, связанные с установкой злектрооборудования, метал­лические корпуса передвижных и переносных электроприемников.

Не заканчивают: арматуруизоляторов и осветительную арматуру при установке их на деревянных опорах линий электропередачи; оборудо­вание, установленное на заземленных металических конструкциях; корпуса электроизмерительных приборов, реле, размещенных на щитках, а также на стенах камер распределительных устройств; электроприемники с двойной изоляцией; рельсовые пути, выходящие за территорию подстанций распределительных устройств и промышленных предприятий; съемные или открывающиеся части на металлических заземленных каркасах и т. п.

При устройстве заземлений используют естественные и искусст­венные заземлители. В качестве естественных заземлителей служат водопроводные и другие металлические трубопроводы, проложенные в земле (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов), металлические шпунты, свинцовые оболочки кабелей и т. л. Для искусственных змемлителей применяют угловую или круглую сталь. Обычно длина забиваемых уголков составляет 2,5—3 м; их верхний конец располагают от поверхности земли на 0,5-0,6 м. Круглые заземлители должны иметь наименьший диаметр 10 (неоцинкованные) и 6 мм (оцинкованные), а прямоугольные — сечение 48 мм³ при их толщине 4 мм. Вертикальные заземлители соединяют между собой стальными полосами путем сварки.

В качестве заземляющих проводников можно использовать нуле­вые проводники, металлические конструкции зданий, металлические каркасы распределительных устройств, подкрановые пути, стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, трубо­проводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации и центрального отопления. Наимень­шие размеры заземляющих проводников.

В четырехпроводных сетях проводимость нулевого провода должна составлять не менее 50% проводимости фазного, а при использовании алюминиевой оболочки кабеля в качестве нулевого провода ее проводимость должна обеспечивать прохождение тока до 75% тока нагрузки фазы.

Во избежание разрыва в цепи заземлении не должны устанавли­ваться предохранители, разъединители и другие коммутационные исключение, болтами. Таким же образом присоединяют аппараты к заземляющим проводникам. Места соединений должны быть защи­щены от коррозии. Заземляющие проводники, прокладываемые внутри сырых помещений, должны отстоять от стены на 10—20 мм.

Контактные поверхности в местах подсоединения заземляющих проводников необходимо зачищать до металлического блеска и по­крывать гонким слоем вазелина. Открыто проложенные заземляющие проводники окрашивают полосами желтого и зеленого цвета. При­меры выполнения заземления оборудования и металлических конструкций в распределительных устройствах.

Корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут ока­заться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, прикосно­вение к чему также опасно, как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен,(он окажется под напряжением, равным: человек, касающийся этого корпуса попадает под напряжение прикосновения.

Выражение показывает, что чем меньше R₃ и а₁, тем меньше ток через человека, стоящего на земле и касающемся корпуса обору­дования, который находится под напряжением. Таким образом, без­опасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем, имеющим малое сопротивление заземления R₃ и малый коэффициент напряжения прикосновения а₁.