Улаштування захисного заземлення

 

Конструктивно захисне заземлення є сукупністю заземлювачів, що знаходяться в ґрунті, і проводу, який з'єднує їх з устаткуванням, що заземлюється.

Самі заземлювачі можуть бути двох видів:

а) штучні - виконані спеціально для цілей заземлення;

б) природні - пристосовані для заземлення вже існуючі конструкції.

Природними заземлювачами можуть бути використані металеві трубопроводи, за винятком тих, що вміщують горючі гази і рідини, і трубопроводи, покриті ізоляцією від корозії.

Використовуються обсадні труби колодязів, свердловин, арматура будівель із залізобетону, що має контакт із землею, свинцеві оболонки кабелів, прокладених в землі.

Використання природних заземлювачів дає певний економічний ефект, але вони мають також істотний недолік - вони доступні не електротехнічному персоналу і можуть бути пошкоджені як заземлювачі.

Якщо опір природних заземлювачів не задовольняє вимоги ПУЕ або їх взагалі немає, то додають або влаштовують штучні заземлювачі.

У траншею глибиною 0,8 м забивають труби завдовжки 3-4 м (або прутки). Верхні кінці, що виступають, з'єднують смугою зв'язку і два кінці якої заводять в приміщення, а траншею засипають. З'єднання труб зі смугою зв'язку дозволяється тільки зварюванням, а в приміщенні допускається болтове з'єднання.

Порядок розрахунку штучного заземлення такий:

1 У відповідності до вимог пуе визначається допустимий опір проходженню струму в заземленні R_з. Для мереж з напругою до 1000 В можна взяти R_з = 4 Ом.

2 Визначається питомий опір ґрунту, який рекомендовано для розрахунків, r_табл, Ом×см.

3 Визначаються підвищувальні коефіцієнти для вертикальних заземлювачів (труб або стрижнів) К_П.Т та для з’єднувальної смуги К_П.С, які враховують зміну опору ґрунту в різні пори року залежно від наявності опадів.

Приблизні значення питомих опорів ґрунтів, r_табл

 

Грунт	Значення, які рекомендуються для розрахунків, Ом×см
Пісок
Супісок
Суглинок
Глина
Чорнозем
Торф

 

Значення підвищувальних коефіцієнтів К_П.Т, К_П.С

за кліматичними зонами

 

Клі-матична зона	Тип заземлювачів
Горизонтально прокладені заземлювачі (смугові та ін.) при глибині від поверхні ґрунту hг=0,8 м, КП.С	Стрижневі вертикально встановлені заземлювачі при глибині від поверхні землі hb=0,5-0,8 м, КП.T
І	4,5-7	1,8-2
ІІ	3,5-4,5	1,6-1,8
ІІІ	2,5-4	1,4-1,6
ІV	1,5-2	1,2-1,4

 

4 Визначається питомий розрахунковий опір ґрунту для вертикальних електродів (труб або стрижнів) r_розр.т , Ом×см, з урахуванням несприятливих умов за допомогою підвищувального коефіцієнта:

. (9.16)

5 Визначається питомий розрахунковий опір, Ом×см, ґрунту для горизонтального заземлювача (з’єднувальної смуги):

. (9.17)

6 Визначається відстань t від поверхні землі до середини вертикального заземлювача (див. рис. 9.8):

 

t

 

t

 

Рисунок 9.8 - Схема заземлення

 

(9.18)

де h_з – глибина заглиблення труб, см, як правило h_з =80см;

l _т – довжина вертикального заземлювача (труби або стрижня).

7 Визначається опір проходження струму для одиночного вертикального заземлювача, Ом, який розміщений нижче від поверхні землі:

 

. (9.19)

 

8 Визначається орієнтовна необхідна кількість вертикальних заземлювачів без урахування коефіцієнта екранування

 

. (9.20)

9 Визначається відстань між вертикальними заземлювачами L _т, см, із співвідношення . Для стаціонарних заглиблених заземлювачів це співвідношення береться таким: С=1. Тоді

.

10 Визначаємо коефіцієнт екранування труб при орієнтовному числі труб n _т.

 

Коефіцієнт екранування вертикальних заземлювачів

 

Кількість вертикальних заземлювачів, n т, шт.	Коефіцієнт екранування вертикальних заземлювачів, h е . т
	0,85
	0,78
	0,7
	0,59
	0,55
	0,49
	0,41
	0,39
	0,36

 

11 Уточнюється необхідна кількість вертикальних заземлювачів з урахуванням коефіцієнта екранування:

 

. (9.21)

 

12 Визначається розрахунковий опір проходження струму при уточненому числі вертикальних заземлювачів n _т.е:

. (9.22)

 

13 Визначається довжина з’єднувальної смуги, см:

 

. (9.23)

 

14 Визначається опір проходження струму, Ом, в з’єднувальній смузі:

, (9.24)

де h_з – глибина заглиблення вертикальних заземлювачів, см;

b_с – ширина з’єднувальної смуги, см.

15 Визначається коефіцієнт екранування h_Е.З.С для з’єднувальної смуги.

Коефіцієнт екранування з’єднувальних смуг h_е.з.с при розміщенні заземлювачів в ряд (чисельник) чи за чотирикутним контуром (знаменник)

 

Кількість вертикальних заземлювачів
Коефіцієнт екранування з’єднувальних смуг, hЕ.З.С	0,77 0,45	0,74 0,4	0,67 0,36	0,62 0,34	0,42 0,27	0,31 0,24	0,21 0,21	0,2 0,2	0,19 0,19

 

16 Визначається розрахунковий опір для проходження електричного струму в з’єднувальній смузі з урахуванням коефіцієнта екранування:

 

. (9.25)

17 Визначається загальний розрахунковий теоретичний опір проходження струму від вертикальних заземлювачів та з’єднувальної смуги:

 

. (9.26)

 

Остаточний результат повинен бути близьким до значень R_з.

Контроль захисного заземлення - згідно з ПУЕ контролюють опір щорічно (в період найсухішої або найхолоднішої погоди) з обов'язковим частковим розкриттям ґрунту і з оглядом окремих частин.

 

Улаштування занулення

 

Це навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих не струмопровідних елементів, які можуть опинитися під напругою.

Сфера застосування - 3-фазні 4-провідні мережі напругою до 1000 В (з глухозаземленою нейтраллю).

Принцип дії - перетворення замикання на корпус в однофазне коротке замикання.

Через 250 м нульовий провід повинен мати повторне заземлення.

Захист забезпечується швидким відключенням установки від мережі, тому що перегоряє плавка вставка.

Провідність нульового дроту повинна складати не менше 50 % провідності фазного провідника.

Контроль занулення - контролюється опір петлі "фаза-нуль" за допомогою приладу М-417. Періодичність - один раз на 5 років.

Рисунок 9.9 – Принципова схема занулення:

1 – корпус; 2 – апарати для захисту (АЗ) від струмів короткого замикання (плавкі запобіжники, автомати і т.п.); R_о – опір заземлення нейтралі джерела струму; R_п – опір повторного заземлення нульового захисного провідника; I_k – струм короткого замикання

 

Захисне відключення (ЗВ)

Це швидкодійний захист, що забезпечує автоматичне відключення електроустановки при виникненні в ній небезпеки уражень струмом. Застосовується захисне відключення в будь-яких мережах з будь-якою U (напругою).

Воно може бути самостійним і може бути доповненням до захисного заземлення або занулення.

Захисне відключення (ЗВ) складається з двох частин:

а) приладу захисного відключення, що реагує на зміну параметрів мережі - датчика від мережі;

б) безпосередньо автоматичний вимикач.

Основні вимоги до ЗВ:

1) висока чутливість;

2) швидкодія (не більше 0,2 с);

3) селективність дії (саме відключення пошкодженої установки);

4) самоконтроль справності;

5) достатня надійність.

Існує цілий ряд ЗВ, наприклад, якщо через ЗВ в наслідок аварії піде струм, його контакти розмикаються і аварійна установка відключається від мережі.

Застосовується в пересувних електроустановках і в ручних машинах.

Переваги - простота, чіткість спрацьовування, селективність.

Недолік - при відриві проводу для заземлення ми позбавляємося всього захисту.

Схеми здійснюють самоконтроль справності. Найтиповішим промисловим зразком є прилад типу РВ (реле витоку).

Малі напруги - теж захист (42 В і нижче). Вони застосовуються в таких електроустановках: переносні лампи, переносний електроінструмент і т.п.

Подвійна ізоляція - це означає, що, окрім робочої ізоляції, є ще додаткова (пластмасові корпуси в електродрилях).

Забезпечення недоступності струмопровідних елементів: спеціальні огородження, ізоляція дротів.

Ізоляція дротів перевіряється періодично і повинна бути по 500 кОм на кожну фазу (тобто відносно землі і між фазами).

Захисне розділення мережі - за допомогою відокремлюючих трансформаторів (коефіцієнт трансформації К=1), тобто мережу з довгої роблять більш короткою. Це зменшує небезпеку виникнення ємнісного струму.

У знижувальних трансформаторах є небезпека переходу високої напруги на сторону низької. Застосовують пробивні запобіжники.

Експлуатація електроустановок повинна проводитися відповідно до правил ПТЕ (ПТБ) і ПУЕ.