Общие теоретические сведения о заземлении электроустановок

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с землёй или её эквивалентом.

Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущей части электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.

а) б)

Рисунок 6.1. Принципиальные схемы защитного заземления

а) в сети с изолированной нейтралью до 1000 В; б) в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 – электродвигатель; 2 – заземляющие проводники;
3 – заземлитель защитного заземления; 4 – заземлитель рабочего заземления

Защитные свойства заземления состоят в уменьшении до безопасной величины тока, проходящего через тело человека при соприкосновении его с нетоковедущими частями электроустановок (ЭУ), оказавшихся под напряжением. Это достигается за счет образования электрической цепи, в которую возможно включение человека параллельно заземлителю. Сопротивление заземления должно быть во много раз меньше электрического сопротивления тела человека. Подбирается такое допустимое сопротивление заземлителя, чтобы в случае включения человека в электрическую цепь, через его тело протекал ток не больше допустимого.

Область применения заземления определяется режимом нейтрали цепи, величиной напряжения и состоянием внешней среды, в которой находится ЭУ. В соответствии с инструкцией ЭУ защитные заземления выполняется в цепях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В. При этом заземление устраивают:

- при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока – во всех электроустановках;

- в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках при номинальных напряжениях выше 42 В (но ниже 380 В) переменного тока и 110 В (но ниже 440 В) постоянного тока.

Для цепей высокого напряжения более 1000 В заземление устраивается независимо от состояния нейтрали, так как в этом случае при пробое на корпус ток растекания на землю имеет достаточную величину для срабатывания защиты.

Заземлители могут быть естественные и искусственные. В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы; обсадные трубы скважин; металлические и железобетонные конструкции зданий, находящиеся в соприкосновении с землей; рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами. Запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы для транспортировки горючих веществ, взрывоопасных газов и трубопроводы, имеющие изоляцию.

Когда естественные заземлители отсутствуют, или их сопротивление недостаточно, то устраивают искусственные заземлители. В зависимости от расположения заземлителей относительно заземляемых объектов искусственные заземлители делятся на контурные и выносные.

Обычно заземлители представляют собой электроды, погруженные вертикально или горизонтально в землю. Чаще всего применяют грунтовые заземляющие устройства, состоящие из вертикальных стержней, соединенных между собой стальной полосой.

Искусственные заземлители изготавливаются из стали различного профиля. Для обеспечения механической, термической и коррозийной стойкости рекомендуется применять следующие минимальные размеры заземлителей:

 

Таблица 6.1. Наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей

Конструкция заземлителя	Наименьший размер
Круглый неоцинкованный, мм
Круглый оцинкованный, мм
Прямоугольный, мм^2	d=4; d=48
Уголковая сталь, мм	d=4
Водопроводная труба, мм	d=3,5

где d – сечение, d – толщина.

Заземляющими проводниками называются металлические проводники, соединяющие заземляемые элементы с заземлением. Они изготавливаются из стали прямоугольного или круглого сечения. В сетях напряжением до 1000 В и выше с изолированной нейтралью принимается проводимость заземляющих проводников не мене 1/3 проводимости фазных проводников. При прокладке заземляющей шины внутри здания наименьшее сечение прямоугольной шины должно составлять 24 мм² и круглой – диаметром 5 мм.

Защитные качества заземляющих устройств оцениваются величиной сопротивления заземления.

Для электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью сопротивлением заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

При мощности генераторов и трансформаторов 100 кВ•А и менее заземляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом.