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).
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.
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.
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.
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.
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:
- в электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной и эффективно заземленной нейтралью;
- 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;
- 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.
Проверьте, насколько хорошо Вы изучили вопрос "Защитное заземление в электроустановках", ответив на несколько контрольных вопросов. [Пройти тест]
