Устройство и назначение защитного заземления электроустановок (дать схему)

Корпус электродвигателя или трансформатора, арматура электрического светильника или трубы электропроводки не находятся под напряжением относительно земли благодаря изоляции от токоведущих частей. Однако в случае повреждения изоляции любая из этих частей может оказаться под напряжением, и рабочий, взявшийся за рукоятки управления станком, может попасть под напряжение. Замыкание на корпус возможно в результате повреждения изоляции, касания токоведущей части корпуса машины, падения провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущие металлические части и т. п.

Одной из наиболее эффективных мер защиты от опасности поражения током в случае прикосновения к металлическим нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением, является защитное заземление — заземление частей электроустановки в целях обеспечения электробезопасности.

Бывает также грозозащитное (от грозовых перенапряжений в проводке или воздушной линии), молниезащитное, рабочее (необходимое для правильной работы установки). Т. е. это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

Принцип заземления состоит в том, что доступные прикосновению нетоковедущие металлические части, например корпус электродвигателя, соединяют с заземлителем, то есть с металлическим предметом, находящимся в непосредственном соприкосновении с землей или с группой таких предметов. Чаще всего это стержни из угловой стали, забитые в землю вертикально и соединенные между собой под землей, приваренной к ним стальной полосой.

Благодаря защитному заземлению напряжение, под которое может попасть человек, прикоснувшийся к заземленной части, значительно снижается.

Допустим, что корпус токоприемника не заземлен и он находится под напряжением замкнувшейся фазы. Прикосновение человека к такому корпусу равносильно непосредственному прикосновению к фазному проводу. Сопротивление человека будет включено между корпусом и землей. Через человека пройдет ток, который может оказаться опасным для его жизни. Чтобы уменьшить эту опасность и снизить значение тока, проходящего через тело человека, до безопасной величины, корпус токоприемника заземляют, в результате которого создается цепь, шунтирующая тело человека и обеспечивающая для токозамыкания путь с малым сопротивлением. При этом большая часть тока замкнувшейся фазы течет через заземляющее устройство, минуя тело человека. Напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся к корпусу, т. е. напряжение прикосновения, будет невелико и значительно меньше фазного. Если учесть, что сопротивление защитного заземления имеет величину 4 Ом и напряжение замыкания равно 380 В., то ток через тело человека при наличии защитного заземления будет порядка 1 мА и напряжение прикосновения порядка 1 В, что опасности не представляет.

Заземлению подлежат корпуса электрических машин, трансформаторов и аппаратов, каркасы распределительных щитов и шкафов, металлические корпуса осветительных приборов и оболочки кабелей, стальные трубы электропроводки и др. металлические конструкции, связанные с установкой и ограждением оборудования, металлические корпуса передвижных и переносных токоприемников и др.

Не заземляют корпуса электрооборудования, установленного на заземленных металлических конструкциях и имеющего с ним надежный электрический контакт по опорным поверхностям; осветительная арматура при установке ее на деревянных конструкциях; корпуса электроприемников с двойной изоляцией; корпуса электроизмерительных приборов, реле, установленные на щитах, щитках и в шкафах.

Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлитель — проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей. Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем.

Принципиальная схема защитного заземления:

• 1 — заземленное электрооборудование;
• 2 -заземлитель защитного заземления;

Rз, Rhсопротивление защитного заземления и тела человека соответственно, Ом;

Iзток замыкания, А;

Ihток через тело человека, mA;

ZA, ZB, ZCполное сопротивление изоляции фаз.

Заземление осуществляется с помощью специальных устройств — заземлителей. Заземлители бывают одиночные и групповые.

Групповой заземлитель состоит из: вертикальных стержней и соединяющей их горизонтальной полосы.

Вертикальные электроды закладывают вместе с фундаментом зданий на определенном расстоянии друг от друга.

По расположению заземлителей относительно заземленных корпусов заземления делятся на выносные и контурные.

Заземление электрооборудования на станциях, как правило, выносное.

При устройстве защитного заземления в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители, в качестве которых рекомендуется использовать:

• — проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей;
• — обсадные трубы скважен;
• — металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящихся в соприкосновении с землей;
• — свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;
• — другие металлоконструкции, расположенные в грунте.

Естественные заземлители соединяются с магистралями заземления не менее, чем двумя проводниками в разных местах.

Если естественных заземлителей нет или они не отвечают требованиям ПУЭ, то нужно устраивать искусственные заземлители.

В качестве искусственных заземлителей применяются вертикально забитые в землю: стальные стержни диаметром 10−16 мм. и длиной 4,5 — 5 м., угловая сталь с шириной полок от 40Х40 до 60Х60 мм. и толщиной не менее 4 мм., стальные трубы диаметром 25−30 мм. с толщиной стенок не менее 3,5 мм. Длина вертикальных заземлителей из угловой стали или труб 2,5−3 м.

Заземлители погружаются (забиваются) в грунт в специально подготовленной траншее. Для соединения вертикальных электродов между собой и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь сечением не менее 48 мм.І и толщиной не менее 4 мм. или сталь круглого сечения диаметром не менее 10 мм. Искусственные заземлители и соединительные проводники не должны иметь окраски. Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земли подсушивается под действием тепла трубопроводов.

В зданиях прокладывается магистраль заземления, которая соединяется с заземлителями не менее чем в двух местах. В качестве заземляющих защитных проводников (магистралей и ответвлений) могут быть использованы: специально предусмотренные для этой цели проводники; металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т. п.); металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, шахты лифтов и т. п.); стальные трубы электропроводки; металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ и смесей, канализации и центрального отопления и др.

Эти проводники, конструкции и другие элементы должны по проводимости удовлетворять требованиям ПУЭ, обеспечивать непрерывность электрической цепи на всем протяжении использования.