Заземление или зануление следует выполнять во всех электроустановках переменного тока с напряжением от 380 В и в электроустановках постоянного тока с напряжением от 440 В. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных электроустановках заземление и зануление выполняются и в устройствах переменного тока с напряжением выше 42 В и в устройствах постоянного тока с напряжением выше 110 В, а во взрывоопасных установках - при любом напряжении переменного и постоянного токов.
При напряжении до 1000 В в электроустановках с глухозаземленной нейтралью должно быть выполнено зануление. В этих случаях заземление корпусов электроприемников без их зануления запрещается.
Искусственные заземлители не должны иметь окраски.
Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т. п.
Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.
Заземляющие и нулевые защитные проводники должны быть защищены от коррозии.
Использование неизолированных алюминиевых проводников для прокладки в земле в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников не допускается.
Существуют определенные требования к заземлению и занулению электроприемников различного типа.
1. Каждая заземляемая часть электроустановки должна быть присоединена к заземляющей магистрали отдельным ответвлением. Последовательное подключение к заземляющему проводнику нескольких частей запрещается.
2. Сечения медных и алюминиевых проводников для заземления различных частей электроустановки должны соответствовать значениям указанным.
3. Заземляющие ответвления к однофазным электроприемникам должны выполняться отдельным (третьим) проводником; использовать для этой цели нулевой рабочий провод запрещается.
4. Присоединение заземляющих ответвлений к металлоконструкциям следует выполнять сваркой, а к корпусам аппаратов и машин - болтами. Контактные поверхности при этом должны быть зачищены до металлического блеска и смазаны тонким слоем вазелина.
5. Металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников заземляются специальной жилой гибкого провода, которая не должна одновременно служить проводником рабочего тока. Использовать для этой цели нулевой рабочий провод электроустановки запрещается.
6. Присоединение заземляющего проводника к заземляющему или нулевому контакту штепсельной розетки следует выполнять отдельным проводником. Вилка для включения переносного электроприемника должна иметь удлиненный заземляющий штырь, который вступает в соединение с заземляющим контактом розетки до того, как соединятся токопроводящие контакты.
7. Жилы проводов и кабелей для заземления переносных и передвижных установок должны иметь сечения, равные сечениям фазных проводов, и находиться в общей с ними оболочке.
3. Можно ли опрессовать в медной гильзе медный провод с алюминиевым?
Медные и алюминиевые провода соединять не рекомендуется, т.к. разница электрохимических потенциалов алюминия и меди слишком велика. В результате образуется гальваническая пара (типа батарейки). Это приводит к возрастанию переходного сопротивления контакта, он начинает греться и искрить, добавляется электроэрозионное разрушение.
Опрессовывать можно в том случае, если гильза будет облуженная и плотно зажата клещами.
Отсутствие заземления электрооборудования или неправильное его выполнение может привести к производственному травматизму, выходу из строя приборов автоматизации или неправильной их работе, погрешности показаний измерительной техники. Это происходит в результате пробоя изоляции между токоведущими частями и корпусом оборудования. В результате на корпусе появляется напряжение и протекает электрический ток, который может нанести травму человеку и привести к сбоям в работе электрических устройств. Чтобы этого избежать, часть установки, не находящуюся в нормальном состоянии под напряжением, соединяют с заземляющим устройством. Этот процесс называется заземлением.
Заземляющее устройство – система, состоящая из заземляющего контура и проводников, обеспечивающих безопасное прохождение тока через землю. Исходя из Правил Устройства Электроустановок, естественными заземлителями могут быть:
- Каркасы зданий (железобетонные или металлические), которые соединены с землей.
- Защитная металлическая оплетка проложенных в земле кабелей (кроме алюминиевой)
- Трубы скважин, водопроводов, проложенных в земле (кроме трубопроводов с горючими жидкостями, газами, смесями)
- Опоры высоковольтных линий электропередач
- Неэлектрифицированные железнодорожные пути (при условии сварного соединения рельсов)
Для искусственных заземлителей, по правилам, используют неокрашенные стальные прутки (с диаметром более 10 мм), уголок (с толщиной полки более 4 мм), листы (с толщиной более 4 мм и сечением в разрезе более 48 мм2). Для создания системы с искусственным заземлением возле сооружения вкапывают или вбивают в землю металлические пруты, уголок или листы с указанными выше толщиной и сечением, но длиной не менее 2,5 м. Затем их сваркой соединяют между собой с помощью прутковой или листовой стали. От поверхности земли данная конструкция должна находиться более 0,5 м. По требованиям, контур заземления здания должен иметь не менее двух соединений с заземлителем.
В зависимости от назначения, заземление оборудования делится на два типа: защитное и рабочее. Защитное заземление служит для безопасности персонала и предотвращает возможность поражения человека электрическим током вследствие случайного прикосновения к корпусу электроустановки. Защитному заземлению подлежат корпуса электроустановок и электрических машин, которые не закреплены на «глухозаземленных» опорах, электрошкафы, металлические ящики распределительных щитов, металлорукав и трубы с силовыми кабелями, металлические оплетки силовых кабелей.
Рабочее заземление используют в том случае, когда для производственной необходимости в случае повреждения изоляции и пробоя на корпус требуется продолжение работы оборудования в аварийном режиме. Таким образом, например, заземляют нейтрали трансформаторов и генераторов. Также, к рабочему заземлению относят подключение к общей сети заземления молниеотводов, которые защищают электроустановки от прямого попадания молний.
Согласно Правилам Устройства Электроустановок обязательно подлежат заземлению электрические сети с номинальным напряжением свыше 42 В при переменном токе и свыше 110 В при постоянном.
Классификация систем заземления
Различают следующие системы заземления:
- Система ТN (которая в свою очередь разделяется на подвиды TN-C, TN-S, TN-C-S)
- Система TT
- Система IT
Буквы в названиях систем взяты из латиницы и расшифровываются так:
Т – (от terre) земля
N – (от neuter) нейтраль
C – (от combine) объединять
S – (от separate) разделять
I – (от isole) изолированный
По буквам в названиях систем заземления можно узнать, как устроен и заземлен источник питания, а также принцип заземления потребителя.
Система ТN
Это наиболее известная и востребованная система заземления. Основным ее отличием является наличие «глухозаземленной» нейтрали источника питания. Т.е. нулевой провод питающей подстанции напрямую соединен с землей.
TN-C – подвид системы заземления, которая характеризуется объединенным заземляющим и нейтральным нулевым проводником. Т.е. они идут одним проводом от питающего трансформатора до потребителя. Отсутствие отдельного РЕ (защитного нулевого) проводника в данной системе однозначно является недостатком. Система TN-C широко использовалась в советских зданиях и непригодна для современных новостроек, т.к. в ней отсутствует возможность выравнивания потенциалов в ванной комнате.
TN-S – система, в которой защитный проводник системы уравнивания потенциалов и рабочий нулевые проводники идут раздельными проводами от источника питания до электроустановки. Эта система только обретает широкое применение при подключении зданий к электроснабжению. Является наиболее безопасной. К недостаткам можно отнести ее дороговизну, т.к. требуется монтаж дополнительного проводника.
TN-C-S – система, в которой нулевой защитный проводник и нейтральный рабочий идут совмещенным проводом, а разделяются на входе в распределительный щит. По требованиям Правил Устройства Электроустановок для этой системы необходимо дополнительное заземление.
Система TT
Это система, в которой питающая подстанция и электроустановка потребителя имеют различные, независимые друг от друга заземлители. Областью применения системы ТТ являются мобильные объекты, имеющие электроустановки потребителей. К ним относят передвижные контейнеры, ларьки, вагончики и т.д. В большинстве случаев для потребителя в системе ТТ применяется модульно-штыревое заземление.
Система IT
Система, в которой источник питания разделен с землей через воздушное пространство или соединен через большое сопротивление, т.е. изолирован. Нейтраль в этой системе соединена с землей через сопротивление большой величины. Система IT используется в лабораториях и медицинских учреждениях, в которых функционирует высокоточное и чувствительное оборудование.
Требования к заземлению электродвигателя
Согласно требованиям и правилам установленный электродвигатель перед пуском должен быть заземлен. Исключением являются те случаи, в которых корпус электродвигателей установлен на металлическую опору, соединенную с землей через металлоконструкцию здания или через проводник заземлителя. В остальных случаях корпус электродвигателя должен быть соединен проводом с контуром заземления здания, выполненного из полосы металла при помощи сварки.
Это является рабочим заземлением. В противном случае при нарушении изоляции между обмоткой двигателя или токопроводом и корпусом электродвигателя защитное устройство не сработает и не отключит питание. А двигатель продолжит работу.
Каждая электрическая машина должна иметь индивидуальное соединение с заземлителем. Последовательное соединение электродвигателей с контуром заземления запрещено, т.к. при нарушении одного из соединений с заземлителем, вся цепь будет изолирована от земли. Для установки защитного заземления, необходимо наличие дополнительного заземляющего проводника в силовом кабеле, один конец которого подключают к клеммной коробке электродвигателя, а другой к корпусу электрошкафа управления двигателем. Электрошкаф предварительно должен быть соединен с землей. В случае пробоя между токопроводом и этим заземляющим проводником образуется ток короткого замыкания, который разомкнет защитное или коммутирующее устройство (тепловое или токовое реле, защитный автомат).
Сечение заземляющего проводника, удовлетворяющее требованиям Правил Устройства Электроустановок приведено в таблице 1:
Таблица 1
| Сечение фазных проводников, мм 2 | Наименьшее сечение защитных проводников, мм 2 |
| S≤16 | S |
| 16 < S≤35 | 16 |
| S>35 | S/2 |
Сечение фазных проводников рассчитывается по токовой нагрузке потребителя.
Требования к заземлению сварочных аппаратов
Как и для любого технологического оборудования, потребляющего электрический ток, для сварочных аппаратов существуют правила подключения заземления. Помимо необходимости заземления корпуса сварочной электроустановки с контуром заземления здания, заземляют один вывод вторичной обмотки аппарата, а ко второму, соответственно подключается электрододержатель. При этом вывод вторичной обмотки, требующей заземления, должен быть обозначен графически и иметь стационарное выведенное крепление, для удобного соединения с заземлителем. Переходное сопротивление контура заземления не должно превышать 10 Ом. В случае необходимости увеличения электрической проводимости контура заземления, увеличивают контактную площадь соединения.
Последовательное соединение сварочных аппаратов с заземлителем также запрещено. У каждого аппарата должно быть отдельное соединение с заземленной магистралью здания.
Заземление электроустановок потребителей – это не формальность, а необходимая техническая мера безопасности, которая позволит не только стабилизировать работу оборудования, но и спасти жизнь персоналу, обслуживающему и контактирующему с ним.
В промышленности заземление используется давно, в жилом фонде оно стало использоваться относительно недавно. Правда, в правилах устройства электроустановок (ПУЭ) о заземлении написано немало. Здесь четко расписано, как должен проводиться заземляющий контур, какие элементы должны в нем использоваться, параметры заземляющих контуров и все остальное. Вот почему к этой системе защите от утечек тока необходимо относится со всей ответственность, имеется в виду монтаж, расчет и обслуживание. Итак, заземление (ПУЭ лежит в основе) определяет безопасность эксплуатации электрических сетей.
Термины заземляющей системы
Прежде чем переходить к рассмотрению правил монтажа заземления, необходимо обозначить термины, которыми пользуются специалисты, проводя данный тип работ.
- Во-первых, что такое заземляющее устройство? Это конструкция, состоящая из заземлителя и заземляющих проводников.
- Во-вторых, что такое заземлитель? Это проводник из металла, который непосредственно соединяется с землей.
- В-третьих, что такое заземляющие проводники? Это система металлических проводников, которые соединяют заземлитель с электрическим оборудованием.
Обратите внимание, что заземление электроустановки искусственным способом называется преднамеренным. Есть такое понятие, как сопротивление заземляющего устройства. Это, по сути, сумма сопротивлений заземлителя и заземляющих проводников. Если говорить о сопротивлении самого заземлителя, то это напряжение относительно земли к проходящему по металлическому проводнику току.
Заземлители искусственные и естественные
С терминами разобрались, теперь можно рассмотреть, какие проводники можно использовать в качестве заземлителя. По заголовку раздела становится понятным, что они могут быть или естественными, или искусственными.
К естественным относятся металлические системы подземных трубопроводов (водопровод, канализация, скважины) или металлические конструкции зданий и сооружений, глубоко входящие в землю.
Внимание! Трубопроводы, проложенные под землей, могут быть использованы в качестве естественного заземления лишь в том случае, если стыки труб были соединены газо- или электросваркой. Использовать в данных целях нефте-, газо- и бензопроводы запрещается. В ПУЭ это четко обозначено.
Что касается искусственных заземлителей, то для этого чаще всего используются металлические профили, которые вбиваются в землю на глубину от 2,5 до 3 м. Чаще всего для этих целей применяются стальные уголки с шириною полки 50 мм, арматуру или трубы. Обязательное условие – это оставить над поверхностью земли 10 см торчащего профиля. Заземлителей должно быть или четыре, или три, они устанавливаются или квадратом, или треугольником. Торчащие концы обвязываются круглой арматурой диаметром 10-16 мм или стальной полосой шириною 30 мм. Все стыки производятся только электросваркой.
Показатели сопротивления
Показатели сопротивления очень важны, когда идет речь о сетях с разным напряжением. Это четко зафиксировано в ПУЭ.
- В электрических установках до 1000 вольт сопротивление должно составлять не больше 4 Ом.
- Выше 1000 вольт – сопротивление не более 0,5 Ом.
- Если в сети используются установки и больше и меньше 1000 вольт, то за расчетный показатель берется наименьший.
Правила монтажа
Внимание! Все соединения заземляющей системы производятся только сваркой, где два элемента или участка соединяются внахлест. Качество такого соединения проверятся ударом килограммового молотка. Сварные стыки обязательно надо обработать лаком на основе битума.
Теперь, что касается проводки заземляющих проводников. Их можно проводить по бетонным и кирпичным конструкциям, как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной. Крепление к конструкциям производится дюбелями, между которыми можно оставлять расстояние:
- на прямолинейных участках в диапазоне 600-1000 мм;
- на изгибах и поворотах не более 100 мм.
Расстояние от напольного основание до места крепежа должно составлять 400-600 мм. Если заземляющая система проводников будет прокладываться во влажных помещениях, то под них необходимо будет уложить подкладки толщиною не меньше 10 мм.
Правила заземления трубопроводов
Заземление трубопроводов – мероприятие обязательное, закрепленное в ПУЭ. Именно таким образом можно повысить безопасность их эксплуатации, ведь в трубных системах скапливается статическое электричество, плюс всегда есть вероятность попадания молнии в трубы. Требования правил устройства электроустановок обеспечить заземлением не только трубопроводы внешние, но и внутренние (технологические и коммуникационные).
В ПУЭ четко регламентировано, как должно проводиться заземление трубопроводов.
- Во-первых, система труб должна быть единой непрерывной сетью, соединяемой в единый контур.
- Во-вторых, к заземляющей системе трубопроводы должны быть подключены минимум в двух точках.
Что касается первой позиции, то это не значит, что сама трубопроводная система должна быть непрерывной. Здесь будет достаточно обеспечить соединение участков или отдельных трубопроводов в одну единую сеть, для чего чаще всего используются так называемые межфланцевые перемычки. По сути, это обычный медный провод марки или ПВЗ, или ПуГВ. Крепление перемычек к трубопроводу обеспечивается сваркой, болтовым соединением или устанавливается хомут заземления для труб.
Что касается второй позиции, то специалисты рекомендуют не разбрасываться по всей линии технологической цепочки, просто провести соединение в начале и конце контура.
Заключение по теме
Обычно система заземления работает достаточно долго, особенно это касается той ее части, которая располагается внутри помещений. Но иногда приходиться менять какие-то элементы или целые участки. Повторное подключение и сборка линии не требует каких-то других нюансов проведения работ. Главное – это плотное примыкание всех частей друг к другу, никакого обрыва, коррозии стыков и других изъянов.
Похожие записи:
Смотрим видео (щелчок на картинке)
Поскольку вопрос безопасности в сфере электроснабжения имеет большую важность, сегодня я представлю еще одну статью на эту тему и небольшой видеоролик. Поговорим еще о заземлении, немного поподробнее в соответствии с Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ). В нашем случае речь идет об электроснабжении жилого индивидуального дома, к которому в абсолютном большинстве случаев подается однофазное напряжение. Поэтому обратим внимание именно на те статьи и положения ПУЭ о заземлении, которые касаются именно такого случая.
Начнем со статьи:
1.7.57. Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN.
"Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых... зданий" - это как раз и есть все то, что подключено к однофазной электросети 220 вольт в нашем доме. Холодильники, телевизоры, лампочки... Все это электроустановки.
А вот "источник с глухозаземленной нейтралью" - это трансформатор, установленный в ТП и имеющий три обмотки. С этого трансформатора идут к потребителям три фазных провода и один нейтральный. Этот нейтральный провод в самом начале имеет непосредственное соединение с землей (заземлителем).
Правда, здесь не показаны другие обязательные элементы ТП: выключатели, предохранители и т.п. Показаны только три обмотки, один конец которых соединен с проводом N (нейтраль) и заземлен. Другие концы обмоток через предохранители и выключатели поступают в линию: фазы L1, L2 и L3. Именно эти три провода вместе с четвертым подвешены на опорах и подводят напряжение к жилым домам.
Теперь о том, что такое система TN (или тип TN).
Первая буква в обозначении указывает, как заземлена нейтраль трансформатора. T - заземлена, I - не заземлена.
Вторая буква и последующие (если есть) - способ заземления корпуса потребителя. T - свое заземление. N - через защитный проводник.
На приведенной схеме изображен как раз тип TN, где нейтраль трансформатора заземлена, а корпус потребителя (например, водонагревателя) заземлен через защитный проводник.
Есть еще два дополнительных типа: TN-C и TN-C-S. Их я рассматриавать не буду, чтобы не вносить лишнюю путаницу. Тем более, что они в принципе мало отличаются от типа TN.
А вот тип TT заслуживает особого внимания. Из обозначения уже понятно, что потребитель (наш водонагреватель) имеет свое собственное заземление.
ПУЭ не обязывает использовать только систему TN, ведь в указанной статье говорится: ...должны, как правило,.. . И в ПУЭ есть определение этого понятия:
1.1.17. ...Слова "как правило" означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано...
Попытаюсь обосновать. Понятно, что для многоэтажного муравейника эта система более подходяща. Но когда речь идет об электроснабжении отдельного частного дома по воздушным линиям, да еще на деревянных опорах - вопрос ставится совсем иначе.
Опоры эти порой гнилые напрочь и держатся в вертикальном положении только за счет проводов. Я такое наблюдаю чуть ли не каждый день. На этих опорах четвертый (нулевой) провод всегда подвешивается самым нижним, и оборвать его каким-нибудь проходящим под линией груженым лесовозом никаких проблем не составляет. Особенно, если за рулем сидит разгильдяй под турахом, что, собственно, вовсе не такая уж и редкость.
А коли так, то надежность системы TN в части защиты людей от поражения электрическим током в условиях села далеко не стопроцентная. При любом нарушении изоляции, например, электрокотла или бетоносмесителя, его корпус может оказаться под напряжением или его частью. Будучи незаземленным при оборванном нулевом проводе, этот корпус представляет собой серьезную опасность.
Все это позволяет воспользоваться системой заземления типа TT, имеющей свой собственный заземлитель и способной защитить человека в подобной ситуации.
Теперь о том, как ПУЭ определяет параметры, которыми следует руководствоваться при создании заземления в своем доме.
Во-первых, в тексте присутствует таблица 1.7.4:
Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле
| Материал | Профиль сечения | Диаметр, мм | Площадь поперечного сечения, мм 2 | Толщина стенки, мм |
| Сталь черная | Круглый: | |||
| 16 | ||||
| 10 | ||||
| Прямоугольный | 100 | 4 | ||
| Угловой | 100 | 4 | ||
| Трубный | 32 | 3,5 | ||
| Сталь оцинкованная | Круглый: | |||
| для вертикальных заземлителей; | 12 | |||
| для горизонтальных заземлителей | 10 | |||
| Прямоугольный | 75 | 3 | ||
| Трубный | 25 | 2 | ||
| Медь | Круглый | 12 | ||
| Прямоугольный | 50 | |||
| Трубный | 20 | 2 | ||
| Канат многопроволочный | 1,8* | 35 | 2 |
* Диаметр каждой проволоки.
Не лишне обратить внимание на то, что в таблице указаны параметры не только для вертикальных заземлителей, но и для проводников, лежащих в земле. Например, забитые в землю штыри из черной стали диаметром 16 мм можно соединить между собой на сварку с помощью шинки сечением 100 мм 2 , т.е., 25х4 мм.
Далее заземлитель должен соединяться с главной заземляющей шиной. Это может быть стальная или медная пластина, алюминий в данном случае ПУЭ не допускает:
1.7.119. ... Главная заземляющая шина должна быть, как правило, медной. Допускается применение главной заземляющей шины из стали. Применение алюминиевых шин не допускается.
В конструкции шины должна быть предусмотрена возможность индивидуального отсоединения присоединенных к ней проводников. Отсоединение должно быть возможно только с использованием инструмента.
...
О проводах, соединяющих шину с заземлителем и корпусами электроприборов. О них говорится в статье ПУЭ 1.7.121:
Защитные проводники (PE-проводники)
1.7.121. В качестве РЕ-проводников в электроустановках напряжением до 1 кВ могут использоваться:
...
- жилы многожильных кабелей;
- изолированные или неизолированные провода в общей оболочке с фазными проводами;
- стационарно проложенные изолированные или неизолированные проводники;
А статья 1.7.123 ПУЭ предупреждает о недопустимости использования в качестве заземлителей некоторых инженерных сетей:
1.7.123. Не допускается использовать в качестве РЕ-проводников:
- металлические оболочки изоляционных трубок и трубчатых проводов, несущие тросы при тросовой электропроводке, металлорукава, а также свинцовые оболочки проводов и кабелей;
- трубопроводы газоснабжения и другие трубопроводы горючих и взрывоопасных веществ и смесей, трубы канализации и центрального отопления;
- водопроводные трубы при наличии в них изолирующих вставок.
Что же касается сечения проводников, то представлена таблица 1.7.5:
Наименьшие сечения защитных проводников
| Сечение фазных проводников, мм 2 | Наименьшее сечение защитных проводников, мм 2 |
| S ≤ 16 | S |
| 16 S ≤ 35 | 16 |
| S > 35 | S /2 |
В большинстве случаев для частного дома можно использовать первую строку этой таблицы ПУЭ. В ней указывается зависимость сечения защитного провода заземления от сечения фазного. То есть, в любом случае защитный провод не может иметь сечение меньше, чем у фазного. Больше - пожалуйста.
Поиск по сайту.
Вы можете изменить поисковую фразу.
Страница 26 из 30
Одной из основных причин поражения электрическим током людей и животных в условиях сельскохозяйственного производства является замыкание токоведущих частей на землю или на корпуса электрических машин, трансформаторов и других электрических аппаратов и приборов. Вследствие того, что электрические установки в сельском хозяйстве работают в неблагоприятных условиях (большое число их подвергается воздействию атмосферных осадков, эксплуатируется в пыльной, влажной или агрессивной среде и т. п.), может разрушаться изоляция проводок, образовываться токопроводящая влажная и пыльная пленка на изоляторах, конденсироваться влага между обмоткой и корпусом электрической машины, на корпусах электроустановок появляется потенциал. В ряде случаев такой потенциал представляет большую опасность для обслуживающего персонала и животных.
Следует указать основные причины поражения электрическим током:
прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением:
прикосновение к нетоковедущим, но токопроводящим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением из-за неисправности изоляции или защитных устройств;
попадание под шаговое напряжение. Особо необходимо выделить нарушение правил техники безопасности и правил технической эксплуатации электроустановок .
По условиям безопасности электроустановки делятся на две категории: напряжением до 1 кВ, которые в основном питаются от трехфазных сетей - трехпроводной с изолированной нейтралью и четырехпроводной с глухозаземлеиной нейтралью и напряжением выше 1 кВ - трехпроводиой с изолированной нейтралью и трехпроводиой с глухозаземлеиной нейтралью.
Для защиты от поражения в электроустановках применяются следующие меры и способы: защитное заземление; защитное зануление; защитное отключение; обеспечение малых напряжений; защитное разделение сетей; контроль и профилактика повреждений изоляции.
Заземление электроустановок.
Заземлением электроустановки называют преднамеренное электрическое соединение ее с заземляющим устройством. Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводов. Заземлителем называется металлический стержень, провод, лист, полоса или металлический предмет другой формы, соединяющий заземляемую часть электроустановки с землей. Устройство, состоящее из ряда заземлителей, соединенных между собой электрически при помощи металлической полосы или провода, образует заземляющий контур или контур заземления. Заземляющим проводником называют металлические проводники, которыми заземляемые части электроустановки соединяются с заземлителем или контуром заземления. Различают защитное и рабочее заземление.
Защитным заземлением
является соединение с заземлителем (контуром) металлических частей электроустановки, нормально изолированных от частей, находящихся под напряжением, служащее для того, чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током в случае прикосновения к частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции.
Действие защитного заземления заключается в том, что оно снижает напряжение между корпусом оборудования, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения. Если корпус электроустановки (рис. 50) не заземлен и оказался в контакте с фазой, то прикосновение человека к такому корпусу равносильно прикосновению к фазе. Если же корпус заземлен, его потенциал относительно земли не превышает безопасного значения. Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью и в сетях напряжением 1 кВ и выше с любым режимом заземления нейтрали.
Рис. 51. Растекание тока у заземлителя и характер изменения потенциала вокруг него: V ном - номинальное напряжение электроустановки; u пр - напряжение прикосновения: - шаговое напряжение
Рис. 50. Схема соединения электроустановки с заземлителем:
Rа - сопротивление заземлителя
Основной электрической характеристикой заземлителя или контура заземления является сопротивление растеканию тока. Если представить заземлитель в виде полусферы, то ток в земле растекается во все стороны от этого заземлителя в радиальных направлениях (рис.51). Наибольшим потенциалом обладает электроустановка. Если пренебречь падением потенциала в заземляющем проводе, потенциал заземлителя окажется равным потенциалу электроустановки. По мере удаления
Рабочее заземление применяют для обеспечения нормальной работы электроустановок. К рабочим заземлениям относят заземления нейтрали генераторов и трансформаторов, заземление средств грозозащиты и т. д.
от заземлителя потенциал снижается. На расстоянии более 20 м слои грунта имеют нулевой потенциал.
Разность потенциалов двух точек, к которым одновременно прикасается человек, называется напряжением прикосновения. Чем дальше человек находится от заземлителя (Unp-UaoM-Uс), тем больше напряжение прикосновения, и наоборот. Таким образом, непосредственно около заземлителя напряжение прикосновения равно нулю. Вместе с тем при отсутствии заземления или неудовлетворительном состоянии изоляции человек, стоящий на земле около рассматриваемой установки и прикоснувшийся к металлическим ее частям, может оказаться под линейным напряжением.
Если человек подходит к установке с поврежденной изоляцией и его ноги касаются земли в точках d и е, то он окажется под действием разности потенциалов этих точек, называемой шаговым напряжением Um, т. е. - Ud-Ue. Чем ближе к заземлителю, тем больше шаговое напряжение, наибольшее - непосредственно у заземлителя. При устройстве заземлений стремятся к тому, чтобы напряжение прикосновения и шаговое напряжение были возможно меньше, что повышает безопасность обслуживания электроустановок. Для понижения напряжения прикосновения и шагового напряжения устраивают сложные заземлители (контуры), добиваясь малых значений сопротивления заземляющего устройства.
Требования, предъявляемые к заземлениям.
В соответствии с сопротивление заземляющего устройства в любое время года не должно превышать следующих значений:
0,5 Ом - для электроустановок напряжением выше 1 кВ с большими токами замыкания на землю;
не более 10 Ом - для электроустановок напряжением выше 1 кВ с малыми токами замыкания на землю;
4 Ом - для электроустановок напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью;
4 Ом - для электроустановок до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, когда к заземляющему устройству присоединены нейтрали генераторов и трансформаторов, и 10 Ом при мощности этих генераторов и трансформаторов 100 кВт (кВ-А) и менее.
Сопротивление повторного заземления нулевого провода не должно быть более 10 Ом, а электроустановок, сопротивление заземляющих устройств которых не превышает 10 Ом, - не более 30 Ом. Для заземлений электроустановок разных напряжений и назначений следует, когда это возможно, создавать одно общее устройство заземления.
В электрических установках должны заземляться: станины и кожухи электрических машин, трансформаторов, осветительной арматуры и других аппаратов; приводы электрических аппаратов (рубильников, разъединителей и т. д.); вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжения; каркасы распределительных щитов, шкафов и сборок; металлические конструкции подстанций и открытых распределительных устройств; корпуса кабельных муфт, оболочки кабелей и проводов; трубы электропроводок.
Заземление электроустановок не требуется при номинальном напряжении 36 В и ниже для переменного и 110 В и ниже для постоянного тока во всех случаях, за исключением взрывоопасных установок и электроустановок с двойной изоляцией.
Выполнение заземлений.
Для заземляющих устройств по возможности используют естественные заземлители: проложенные в земле водопроводные, канализационные и другие трубопроводы, кроме трубопроводов горючих жидкостей и газов; металлические конструкции и арматура железобетонных изделий, имеющие надежное соединение с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Для заземления нельзя применять алюминиевые оболочки кабелей и алюминиевые неизолированные провода, так как в почве они окисляются, а окись алюминия обладает изоляционными свойствами.
При отсутствии естественных заземлителей делают искусственные заземлители - вертикально закладывают в землю стальные трубы длиной 2,5-3 м, диаметром 30-50 мм с толщиной стенок не менее 3,5 мм; металлические стержни диаметром 10-12 мм и длиной 10 м; угловую сталь с толщиной полок не менее 4 мм. Применяют также горизонтальные (протяженные) заземлители из стальной прямоугольной полосы, круглой стали и др. В качестве искусственных заземлителей в агрессивных почвах (щелочных, кислых и др.), где они подвергаются усиленной коррозии, применяются медь, омедненный или оцинкованный металл.
Вертикальные заземлители забивают на расстоянии не менее 2,5-3 м друг от друга в землю таким образом, чтобы верхний конец заземлителя находился ниже поверхности земли на 0,6-0,7 м. Причем, чем глубже заложен заземлитель, тем лучше, так как на большей глубине земля не промерзает и не высыхает, а удельное сопротивление грунта практически не изменяется в зависимости от времени года.
Забитые в землю заземлители соединяют стальной полосой толщиной не менее 4 мм, уложенной также на ребро, заземляющие полосы соединяют между собой сваркой внахлест, присоединение полос к заземлителям выполняют также сваркой. Горизонтальные заземлители укладываются на ребро в траншеи глубиной 0,6-0,7 м. После монтажа заемляющего устройства траншеи засыпают землей, не содержащей камней и мусора, и утрамбовывают.
В помещениях заземляющую проводку прокладывают в виде магистралей заземления, имеющих не менее двух соединений с заземлителем. Заземляющую проводку следует располагать так, чтобы она была доступна для осмотра и надежно защищена от механических повреждений. На полу помещений проводку укладывают в специальные канавки. В помещениях, где возможно выделение едких паров и газов, а также в помещениях с повышенной влажностью заземляющие проводники прокладывают вдоль стен с помощью скоб на расстоянии 10 мм от стены. В качестве проводников для внутренней сети заземления используют стальные полосы толщиной не менее 3 мм и сечением не менее 24 мм 2 или круглые стальные проводники диаметром не менее 5 мм.
Каждая заземляемая часть электроустановки должна быть присоединена к заземлителю или заземляющей магистрали с помощью отдельного проводника (рис. 52, с). Последовательное включение нескольких заземляемых частей электроустановки в заземляющий проводник запрещается (рис. 52, б).
Иногда бывает недостаточным раздельное заземление корпусов оборудования. Так, для случая, когда они расположены рядом (рис. 53, с), при пробое одной фазы на корпус /, а другой - на корпус 2 оба корпуса окажутся под напряжением, равным примерно половине линейного. Из-за недостаточного значения токов предохранители могут не перегореть и корпуса могут длительно оставаться под опасным напряжением. Соединение корпусов (или других электроустановок) между собой проводником (рис. 53, б) превращает однофазные замыкания в двухфазное короткое замыкание и приводит к безусловному перегоранию по крайней мере одного из предохранителей.
Рис. 52. Схемы присоединения заземляемых объектов к заземляющей магистрали:
1 - заземляющая магистраль; 2 - заземляющее оборудование; 3 - проводник- ответвление
Рис. 53. Заземление корпусов, расположенных рядом
В случае ошибочного применения защитного заземления в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью заземление не обеспечивает надежной защиты. При пробое фазы на корпус электроустановки, как это показано на рис. 54, а, ток протекает по следующему пути: сопротивление защитного заземления R3 - земля - сопротивление заземления нейтрали R0 - обмотка трансформатора - фазный провод - корпус электроустановки. Поскольку сопротивления R0 и /?3 включены последовательно, то фазное напряжение 220 В поделится пропорционально их значениям. Поэтому, если R3> >Ro (как это обычно и бывает), напряжение на корпусе будет опасным - по крайней мере превысит 110 В. На рис. 54, б часть корпусов присоединена к нулевому проводу, а часть заземлена. При пробое фазы на заземленный корпус на обоих корпусах появится опасное напряжение. В этом случае ток замыкания /к потечет по пути: R3 - земля - Ro - обмотка трансформатора - фазный провод - корпус электроустановки. При R0 = =R3 на первом и втором корпусах напряжения будут примерно одинаковыми, равными половине фазного напряжения.
Рис. 54. Схемы неправильного выполнения защитного заземления:
а - в сети с заземленной нейтралью: б - в сети с заземленной нейтралью, где часть установок занулена
Из приведенных примеров следует, что в сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью заземлять корпуса токоприемников нельзя; не допускается также соединять часть корпусов с нулевым проводом, а другую заземлять.
Заземляющие проводники присоединяют к заземляемым металлическим корпусам, кожухам электрооборудования сваркой или болтовыми соединениями. Болтовые соединения зачищают стальной щеткой до блеска и смазывают нейтральным вазелином, после затяжки болта контактное соединение покрывают лаком. Заземление электрооборудования, которое часто подвергается перестановке, подвержено вибрации или установлено на движущихся частях технологического оборудования, выполняется гибким проводом. При этом должны быть приняты меры против ослабления контактов: поставлены контргайки, разрезные или замковые шайбы и т. п.
Проверка заземляющих устройств.
Для определения технического состояния заземляющего устройства должны систематически производиться следующие работы: внешний осмотр видимой части заземляющего устройства; осмотр и проверка наличия цепи между заземлителем и заземляемыми элементами; измерение сопротивления заземляющего устройства; проверка пробивных предохранителей трансформаторов; проверка надежности соединений естественных заземлителей; измерение сопротивления петли фаза-нуль; измерение удельного сопротивления грунта для опор линий электропередачи напряжением выше 1 кВ; выборочное вскрытие грунта для осмотра находящихся в земле элементов заземляющего устройства.
Проверка наличия цепи между заземлителем и заземленным оборудованием проводится для выявления непрерывности и надежности цепи заземления, в которой не должно быть обрывов и неудовлетворительных контактов. В простых неразветвленных сетях измерение сопротивления переходных контактов производится непосредственно между заземлителем и каждым заземляемым элементом. В сложных разветвленных сетях измерение сопротивления производится сначала между заземлителем и отдельными участками заземляющей магистрали, а затем между этими участками и заземленными элементами. Перед измерением необходимо убедиться в отсутствии напряжения на корпусах проверяемого оборудования. Для измерений применяют специально предназначенный для таких проверок омметр типа М-372, а также измерительные мосты типов МВУ, УМВ, ММВ или измерители сопротивления заземления типа МС-08. Непосредственное измерение сопротивления заземляющих устройств является основным методом контроля их состояния. Для этого используются измерители типов М-416, МС-08, ИСЗ-01, М-1103.
Для защиты сетей до 1 кВ с изолированной нейтралью от перенапряжений служат устанавливаемые на
трансформаторах пробивные предохранители. Их надежная работа определяется правильной сборкой и постоянным поддержанием в надлежащем техническом состоянии. Поэтому проверку предохранителей необходимо производить как перед вводом в эксплуатацию, так и при каждом ремонте оборудования, перестановке предохранителей или предположении об их возможном срабатывании. При осмотре трансформатора производится также осмотр пробивного предохранителя.
В электрических сетях до 1 кВ с заземленной нейтралью перед сдачей в эксплуатацию объектов и периодически производится проверка соответствия сети требованиям обеспечения отключения аварийного участка . Поврежденный участок надежно отключается, если значение тока однофазногозамыкания 1К отвечает условию:
где Iном - номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток уставки расцепителя автоматического выключателя; k - коэффициент, зависящий от вида защиты.
Для определения тока однофазного замыкания необходимо измерить полное сопротивление цепи однофазного замыкания на корпус или землю. Простейшим является способ измерения сопротивления петли фаза- нуль при помощи амперметра и вольтметра. Используются также приборы МС-08, М-417, ИПЗ-2М, ИПЗ-Т, ИПЗ-Ц и др. Для измерения удельного сопротивления грунта может использоваться измеритель типа М-416.
Каждое заземляющее устройство, находящееся в эксплуатации, должно иметь паспорт, включающий схему заземления, основные технические данные о результатах последних измерений и проверок, сведения о характере произведенных ремонтов и об изменениях, внесенных в устройство заземления.