Защитное заземление в заземленных электрических сетях

(система заземления TN)

Проведем анализ эффективности защитного заземления на примере трехфазной электрической сети напряжением до 1000 В с глухо заземленной нейтралью (рис. 47).

Поскольку на практике сопротивление изоляции составляет десятки и сотни тысяч Ом, а сопротивление рабочего заземления вторичной обмотки трансформатора - единицы Ом, то величиной тока, протекающего через , пренебрежем.

Тогда согласно схеме замещения (рис. 47):

;

.

Если , то:

.

Таким образом, корпус заземленной электроустановки может оказаться под напряжением относительно земли, равном половине фазного напряжения сети.

Если человек коснется корпуса электроустановки, то он подключится параллельно сопротивлению и

.

Рис. 47. Защитное заземление в заземленной электрической сети

При

что представляет смертельную опасность для человека.

Вывод. Защитное заземление в заземленных электрических сетях неэффективно.

Вот почему Правила устройства электроустановок (ПУЭ) не рекомендует использовать защитное заземление в данных сетях в качестве единственной меры защиты. Оно может использоваться только как дополнение к защитному занулению или другим видам защиты.

Из рассмотрения принципа действия защитного заземления получено, что чем меньше сопротивление защитного заземления или заземляющего устройства , тем меньший ток протекает через тело человека.

Сопротивлением заземляющего устройства называется отношение напряжения на нем к току, стекающему с заземлителя. В зависимости от режима нейтрали сети, от которой питается ЭУ, оно будет различным.

Защитное заземление или зануление ЭУ следует выполнять:

1) при номинальных напряжениях более 50 В переменного тока и 120 В и выше постоянного тока - во всех случаях и электроустановках;

2) при номинальных напряжениях выше 25 В, но ниже 50 В переменного тока и выше 60 В, но ниже 120 В постоянного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных ЭУ.

Защитное заземление или зануление ЭУ не требуется при номинальных напряжениях до 25 В переменного тока и до 60 В постоянного тока во всех случаях, кроме:

- ЭУ, расположенных во взрывоопасных зонах;

- ЭУ, расположенных в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках;

- металлических оболочек и брони контрольных и силовых кабелей и проводов напряжением до 42 В переменного тока и до 110 В постоянного тока, проложенных на общих металлических конструкциях вместе с кабелями и проводами, металлические оболочки и броня которых подлежат защитному заземлению и занулению;

- сварочных трансформаторов, у которых, кроме заземления (зануления) корпусов, следует заземлять (занулять) зажим вторичной цепи источника сварочного тока, соединяемый обратным проводом с изделием.

При невозможности выполнения защитного заземления, зануления и защитного отключения допускается обслуживание ЭУ с изолирующих площадок. Изолирующие площадки должны быть выполнены так, чтобы прикосновение к представляющим опасность частям ЭУ могло быть только с площадок.

К частям, подлежащим защитному заземлению или занулению, относятся:

- корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и других ЭУ;

- приводы электрических аппаратов;

- вторичные обмотки измерительных трансформаторов;

- каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемные или открывающиеся части, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 25 В переменного тока или более 60 В постоянного тока;

- металлические конструкции РУ, металлические кабельные конструкции, металлические кабельные соединительные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, металлические рукава и трубы электропроводки, кожухи и опорные конструкции шинопроводов, лотки, короба, струны, тросы и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;

- металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников;

- электрооборудование, установленное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

С целью уравнивания потенциалов в тех помещениях и наружных установках, в которых применяется защитное заземление или зануление, строительные и производственные конструкции, стационарно проложенные трубопроводы всех назначений, металлические корпуса технологического оборудования, подкрановые и железнодорожные рельсовые пути должны быть присоединены к магистрали заземления или зануления.

Предельно допустимые значения сопротивлений защитного заземления ЭУ напряжением до 1000В приведены в табл. 11.

Заземлителемназывается проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

По расположению заземлителей относительно заземленных корпусов, заземляющие устройства подразделяют на выносные и контурные.

Выносное заземляющее устройствопоказано на рис. 48.

Заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования. Поэтому заземленные корпуса находятся вне поля растекания тока в земле, и человек, касаясь корпуса, оказывается под полным напряжением относительно земли, если не учитывать коэффициента прикосновения, учитывающего площадь прикосновения, , . Так как , тогда ток через человека:

.

Выносное заземление защищает только за счет малого сопротивления
заземляющего устройства.

Таблица 11

Предельно допустимые значения R₃ в зависимости от напряжения

сети и удельного сопротивления грунта

Вид сверху

Рис. 48. Заземляющее устройство сооружения с групповым выносным заземлителем

Контурное заземляющее устройствопоказано на рис. 49. Заземлители располагаются по контуру вокруг заземленного оборудования на небольшом (несколько метров) расстоянии друг от друга. Поля растекания токов заземлителей накладываются, и любая точка поверхности грунта внутри контура имеет значительный потенциал.

Вследствие этого разность потенциалов между точками, находящимися внутри контура, снижена и коэффициент прикосновения намного меньше единицы.

Рис. 49. Контурное заземляющее устройство: а - разрез; б - план;

в - распределение потенциалов

Рис. 50. Заземляющее устройство с выравниванием потенциалов внутри контура (сетка):

а - план; б - форма потенциальной кривой

Заземляющим устройствомназывается совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлителемназывается проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (рис. 50).

Защитным заземляющим проводникомназывается проводник, предназначенный для защитного заземления.

Магистралью заземленияназывается защитный заземляющий проводник с двумя или более ответвлениями.