Защитное заземление и способы его выполнения. Защитное отключение.

Многие части электроустановок, не находящиеся под напряжением (станины электрических машин и кожухи трансформаторов; осветительная арматура; приводы и кожухи электрических аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных шкафов и щитов управления; металлические конструкции подстанций; металлические оболочки кабелей и кабельные муфты; стальные трубы электропроводок и т. п.) могут во время аварии оказаться под напряжением, что вызывает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала при прикосновении к ним. Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям призвано защитное заземление.

Заземление снижает потенциал по отношению к земле металлических частей электроустановки, оказавшихся под напряжением при аварии, до безопасной величины.

Защитные действия заземления состоят в уменьшении тока, возникающего в теле человека при соприкосновении с корпусом машины (смотрите рисунок ниже положение – б), оказавшимся под напряжением. Человек включается в электрическую цепь параллельно заземлению; чем больше сопротивление человека по сравнению с сопротивлением заземления, тем меньше так в теле человека.

Величина сопротивления заземляющих устройств для всех электроустановок строительства при различных напряжениях должна приниматься в соответствии с нормами ПУЭ (см. гл. 1-7). При этом, учитывая высокую ответственность защитного заземления, облегчение расчетных условий при временных электроустановках строительства не должно допускаться.

                                                                                    

Устройство заземления в трехфазной установке:

а — с глухозаземленной нейтралью; б — с изолированной нейтралью.

                                                                  

Защитное заземление выполняется различно в зависимости от системы электроснабжающей сети и напряжения электроустановки.

На строительных площадках и на предприятиях строительной индустрии низковольтные сети сооружаются, как правило, по четырехпроводной системе напряжением 380/320 В.

Трехфазные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью источников питания в условиях строительства сооружаются лишь в отдельных случаях: в подземных выработках, в карьерах, на торфоразработках.

В электроустановках напряжением до 1000 В с глухо заземленной нейтралью трансформаторов (или генераторов) защитное заземление выполняется присоединением заземляемых частей установки к заземленному нейтральному проводу электросети. В этом случае при повреждении изоляции и переходе напряжения на металлические части установки создается короткое замыкание одной фазы трансформатора (или генератора) через нейтраль (смотрите рисунок выше положение – а). В результате повреждения часть электроустановки немедленно автоматически отключается (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается автомат).

                                                                        

Защитное отключение.

Систему защиты, обеспечивающую автоматическое отключе­ние всех фаз или полюсов аварийного участка сети за полное вре­мя отключения не более 0,2 с, называют защитным отключением.

Независимо от состояния нейтрали питающей системы любое однофазное замыкание на корпус приводит к появлению напря­жения относительно земли на корпусах электрооборудования. Это обстоятельство используют при построении универсальной защи­ты, которая обеспечивает отключение автоматами поврежденно­го электрооборудования при появлении некоторой заданной раз­ности потенциалов между корпусом и землей. Такая система иден­тична заземлению и основана на автоматическом отключении элек­троприемника, если на его металлических частях, нормально не находящихся под напряжением, последнее появляется. Защитное отключение применяют для си­стем с изолированной и глухо-заземленной нейтралью.

Рассмотрим действие защит­ного отключения при возникно­вении напряжения на корпусе одиночного электроприемника в результате повреждения его изо­ляции. Здесь возможны два слу­чая: электроприемник не зазем­лен и электроприемник имеет заземление.

                                             

Первому случаю соответству­ет разомкнутое положение кон­такта 9 (рис. 2). На некото­ром расстоянии от защищаемо­го электроприемника забивают в землю заземлитель 7 (в том слу­чае, если нет естественных заземлителей, которые не должны иметь электрической связи с корпусом /электроприемника). Защитный отключатель позволяет произвести разрыв цепи электроснабже­ния контактами сетевого контактора при подаче напряжения на катушку 6.

При обесточенном состоянии катушки 6 ее сердечник 5 удер­живает защелку 4, не позволяя пружине 2 разомкнуть контакты 3 (на схеме контакты показаны разомкнутыми, хотя сердечник удер­живает защелку). Один конец обмотки катушки присоединен к корпусу 1 электроприемника, второй — к выносному заземлителю 7. В случае повреждения изоляции между корпусом электро­приемника и выносным заземлителем 7 появится фазное напря­жение. Отключающая катушка покажется под напряжением, и по ее обмотке потечет ток. Сердечник 5 втянется и освободит удер­живающую защелку 4. Пружина 2 разомкнет контакты 3 сетевого контактора, и цепь питания электроустановки разорвется. Напря­жение прикосновения на корпусе электроприемника исчезнет, со­прикосновение с ним станет безопасным.              

                                                                                                    

Второму случаю, когда корпус электроприемника заземлен, соответствует замкнутое положение контакта 9. При возникнове­нии повреждения изоляции на корпусе электроприемника появится напряжение, значение которого будет определять падение напря­жения в заземлителе, равное току замыкания на землю, умно­женному на сопротивление заземления заземлителя. Принципиальной разницы в действии защиты в первом и втором случаях нет.

Основой защиты с помощью защитного отключения является быстрое отключение поврежденного электроприемника.

380 В

Рис. 3. Схема защитного отклю­чения при изолированной нейтрали

Согласно ПУЭ, защитное отключение рекомендуется при­менять в следующих установках:

электроустановки с изолиро­ванной нейтралью, к которым предъявляются повышенные требования в отношении безо­пасности (в дополнение к уст­ройству заземлений). Схема та­кого защитного отключения по­казана на рис.3. При появ­лении в катушке реле КА тока замыкания на землю его размы­кающий контакт в цепи катуш­ки контактора КМ размыкается и контактор своими главными контактами отключает электро­двигатель М от сети;

электроустановки с глухозаземленной нейтралью напряже­нием до 1000 В, корпуса которых не имеют присоединения к за­земленному нейтральному проводу, поскольку выполнение тако­го присоединения затруднено;

передвижные установки, если заземление их не может быть выполнено в соответствии с требованиями ПУЭ.

Защитное отключение отличается универсальностью и быст­родействием, поэтому его использование в сетях как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью весьма перспек­тивно. Особенно целесообразно использовать его в сетях напряже­нием 380/220 В.

Недостатком защитного отключения является возможность от­каза отключения в случае пригорания контактов коммутационно­го устройства или обрыва проводов.