Охрана труда в электроэнергетике


Защитное заземление в электроустановках

Защитное заземление в электроустановках

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ 7, ТКП 339-2011), заземление применяется для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции, т.е. при косвенном прикосновении к токоведущим частям.

Защитное заземление это преднамеренное электрическое соединение металлических частей электроустановок с «землей» или ее эквивалентом (ГОСТ 12.1.030-81).

Защитное заземление

Заземление выполняется с помощью заземляющего устройства, состоящего из заземлителя (металлических элементов соединенных между собой и находящихся в непосредственном контакте с землей), и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Типы заземлителей

Заземлители входящие в состав заземляющего устройства бывают искусственные (предназначенные для целей заземления) и естественные (имеющие другое назначение).

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

  • металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей;
  • металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
  • другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
  • свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле и т.д.

Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводы канализации и центрального отопления, алюминиевые оболочки кабелей.

Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, то выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1 кВ не обязательно.

В качестве искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды, различного профиля сечения (круглые, прямоугольные, угловые, трубные). Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали, омедненными или медными. Искусственные заземлители не должны иметь окраски. Материал и наименьшие размеры заземлителей должны соответствовать требованиям, приведенным в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ 7, ТКП 339-2011).

Таблица – Наименьшие размеры некоторых типов искусственных заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле
Материал Профиль сечения Диаметр, мм Площадь поперечного сечения, мм Толщина стенки, мм
Сталь черная Круглый:
для вертикальных заземлителей длиной до 5 м 12 - -
для вертикальных заземлителей длиной более 5 м 16 - -
для горизонтальных заземлителей 10 - -
Сталь оцинкованная горячим способом или нержавеющая Круглый:
для вертикальных заземлителей длиной до 5 м 12 - -
для вертикальных заземлителей длиной более 5 м 16 - -
для горизонтальных заземлителей 10 - -
Прямоугольный - 90 3
Угловой - 90 3
Трубный 25 - 2
Медь
Круглый 12 - -
Прямоугольный - 50 2
Трубный 20 - 2
Трос 1,8* 25 -

* Диаметр каждой проволоки.


Типы заземляющих устройств

Заземляющее устройство может быть выносным – когда заземлитель вынесен за пределы площадки на которой размещено заземляемое оборудование.

Схема выносного заземляющего устройства

Рисунок. Схема выносного заземляющего устройства: 1 – заземляющий проводник; 2 – магистраль заземления; 3 – стена здания; 4 – электроды (заземлители); 5 – стальная полоса или пруток; 6 – траншея.

Если заземлитель сосредоточен на некоторой части этой площадки, то заземляющее устройство называют сосредоточенным.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды заземлителя размещаются по периметру площадки, а также внутри площадки, на которой находится заземляемое оборудование.

Схема контурного заземляющего устройства

Рисунок. Схема контурного заземляющего устройства: 1 – заземляющий проводник; 2 – магистраль заземления; 3 – стена здания; 4 – электроды (заземлители); 5 – стальная полоса или пруток; 6 – траншея.

Если электроды размещаются внутри площадки равномерно, в этом случае контурное заземляющее устройство называют распределенным.

Недостатком выносного заземляющего устройства является отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования и, как следствие, отсутствует выравнивание потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования.

Напряжение прикосновения при выносном заземляющем устройстве

Рисунок. Распределение потенциалов и напряжение прикосновения при выносном заземляющем устройстве

Кроме этого, при большом расстоянии до заземлителя может значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом, за счет сопротивления заземляющего проводника. Поэтому выносное заземляющее устройство применяется при малых токах замыкания на землю при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории (например, при высоком сопротивлении грунта на данной территории и наличии вне этой площадки мест со значительно лучшей проводимостью земли, при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования по территории (например, в горных выработках) и т.п.).

Достоинством заземляющего устройства данного типа является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта.

Преимущество контурного распределенного заземляющего устройства в том, что безопасность обеспечивается не только уменьшением сопротивления заземляющего устройства, но и выравниванием потенциала на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых.

Напряжение прикосновения при контурном (распределенном) заземляющем устройстве

Рисунок. Распределение потенциалов и напряжение прикосновения при контурном (распределенном) заземляющем устройстве

Принцип действия

Таким образом, принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения, обусловленных замыканием на корпус, и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (за счет уменьшения сопротивления заземления), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Эффективность работы заземляющего устройства зависит от его сопротивления растеканию тока в землю. На практике чаще используется групповой заземлитель, так как имеет меньшее значение сопротивления растеканию тока в землю.

Область применения

Защитное заземление открытых проводящих частей выполняется:

  1. в электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной и эффективно заземленной нейтралью;
  2. в электроустановках напряжением до 1 кВ при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, т.е. в системе IT;
  3. в электроустановках напряжением до 1 кВ, когда с помощью зануления (т.е. в системе TN) не могут быть обеспечены условия электробезопасности, т.е. применяется в системе TT.

[Назад]      [Далее]


YouTube
Помощь сайту