Монтаж заземляющих устройств

 

МОНТАЖ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ  УСТРОЙСТВ 

           

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ  ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ 

 

Заземляющие устройства и  соединение с ними (заземление или  зануление) корпусов электрооборудования  выполняют для обеспечения безопасности людей, обслуживающих электроустановки и пользующихся электроэнергией на производстве и в быту.

 

Электросети выполняют проводниками, изолированными друг от друга и от земли. Однако в сетях имеют место  утечки тока через изоляцию. Электросети  представляют собой протяженный  конденсатор, обкладками которого являются токоведущие проводники и земля. Между проводами и землей проходит емкостный ток. Таким образом, между изолированными проводниками и землей всегда существует электрическая цепь, замкнутая через сопротивление изоляции и емкость сети (рис.1).

 

 

         

Рис.1. Схема электрической цепи, обусловленная наличием сопротивления  изоляции R

и емкости С проводников в сети трехфазного тока

 

 

Прикосновение не только к голым, но и к изолированным частям, находящимся  под напряжением, включает человека в электрическую цепь. Ток, проходящий через тело человека, будет тем больше, чем выше напряжение сети, чем больше ее емкость и меньше сопротивление ее изоляции.

 

Наибольшую опасность представляют случаи повреждения изоляции токоведущих  частей, при которых доступные для прикосновения металлические корпуса электрооборудования и конструкции, поддерживающие провода и кабели, оказываются под полным напряжением. На эти случаи для обеспечения безопасности людей предусматривают преднамеренное соединение с землей металлических корпусов электрооборудования, а также других металлических частей, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей, с помощью заземляющих проводников и заземлителей.

 

Ниже приведены определения  терминов, относящиеся к элементам заземляющих устройств в электрических установках.

 

Заземлители - металлические проводники, находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземлители  делят на искусственные и естественные.

 

Заземляющие проводники - металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителями (рис.2).

 

 

    

Рис.2. Защитное металлическое соединение корпусов электрооборудования в  установках 380/220 В с заземленной  нейтралью:

 

1 - заземляющие проводники;

 

2 - заземлитель;

 

3 - электродвигатель, корпус которого занулен;

 

4 - светильник,   корпус  которого  занулен

 

 

Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

 

Замыкание на землю - случайное электрическое  соединение токоведущей части непосредственно с землей или с нетоковедущими электропроводящими конструкциями или предметами, неизолированными от земли.

 

Замыкание на корпус - случайное электрическое  соединение токоведущей части с  металлическими нетоковедущими частями  электроустановки.

 

Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с  глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

 

Нулевой рабочий проводник в  электроустановках напряжением  до 1000 В - проводник, используемый для  питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях многофазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухо-заземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.

 

Магистраль заземления или зануления - соответственно заземляющий или  нулевой защитный проводник с  двумя или более ответвлениями.

 

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических  нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

 

Зануление - преднамеренное электрическое  соединение с нулевым защитным проводником  металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под  напряжением.

 

Зона растекания тока - зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю.

 

Зона нулевого потенциала - зона земли  за пределами зоны растекания.

 

Напряжение на заземлителе - напряжение между заземлителем и какой-либо точкой зоны нулевого потенциала при стекании тока с заземлителя в землю.

 

Напряжение относительно земли - напряжение относительно точки земли, находящейся  вне зоны растекания тока замыкания  на землю.

 

Сопротивление растеканию заземлителя - отношение напряжения на заземлителе к току, стекающему с него в землю.

 

Сопротивление заземляющего устройства - сопротивление, слагающееся из сопротивления  растеканию заземлителя и сопротивления  заземляющих проводников.

 

Ток замыкания на землю - ток, проходящий в электрической цепи через место замыкания на землю.

 

Напряжение прикосновения (U ) - напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (рис.3).

 

Шаговое напряжение (U ) - напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8 м), на которых одновременно стоит человек (рис.3).

 

Глухозаземленная нейтраль - нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.

 

 

    

Рис.3. Кривая распределения потенциала в зависимости от расстояния до заземлителя:

 

Е - потенциал заземлителя; 

 

Е - Е - разность потенциалов на расстоянии шага

 

 

Изолированная нейтраль - нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через аппараты, компенсирующие емкостный ток сети, трансформаторы напряжения или другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

 

Заземляющие устройства выполняют  различно в зависимости от напряжения и системы электроснабжающей  сети - с глухозаземленной или изолированной нейтралью генераторов (трансформаторов).

 

В электроустановках до 1000 В с  глухозаземленной нейтралью или  глухозаземленным выводом источника  однофазного тока, а также с  глухозаземленной средней точкой постоянного  тока выполняется зануление с целью обеспечения надежного автоматического отключения от электросети оборудования, имеющего поврежденную изоляцию, в минимально короткий срок. Для этого зануляёмые части электрооборудования присоединяют к заземленному нулевому проводу сети (рис.4,а). Как видно из рисунка, замыкание на корпус светильника является коротким замыканием в первой фазе сети (цепь замыкания показана стрелками), что вызывает перегорание предохранителя в этой фазе, отключение светильника и снятие напряжения с его корпуса. В соответствии с ПУЭ наиболее распространенные электроустановки 380/220 В выполняются с глухозаземленной нейтралью.

 

 

    

Рис.4. Защитное заземление:

 

а - в сети с заземленной нейтралью;

 

б - в сети с изолированной нейтралью; 

 

R сопротивление заземляющего устройства;

 

R - сопротивление тела человека; 

 

R - сопротивление изоляции проводов

 

 

В электроустановках до 1000 В с  изолированной нейтралью, а также  во всех установках выше 1000 В выполняется  заземление, предназначенное для  снижения тока, протекающего через тело человека, до безопасного значения. Для этого заземляемые части электрооборудования присоединяют к заземляющему устройству, сопротивление которого R должно быть мало по сравнению с сопротивлением тела человека (рис.4, б).

 

Электрическое сопротивление тела человека изменяется от 800 до 100 000 Ом. Оно зависит от многих факторов: состояния здоровья, нервной системы, психического состояния, влажности кожи, состояния одежды, обуви и других причин.

 

Сопротивление заземляющих устройств  в электроустановках до 1000 В с изолированной нейтралью согласно ПУЭ должно быть не более 4 Ом, а в электроустановках 220, 380 и 660 В с глухозаземленной нейтралью соответственно не более 8, 4, 2 Ом.

 

В электроустановках 3-35 кВ сопротивление  заземляющих устройств должно быть 125/I , но не более 10 Ом. (I - расчетный ток замыкания на землю, значение которого задается энергосистемой). Если заземляющее устройство одновременно используется для установок до 1000 В, то сопротивление его не должно превышать указанных выше значений для этих установок.

 

 

 

ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

 

Заземление или зануление в  электроустановках выполняют: при 380 В и выше переменного и 440 В  и выше постоянного тока во всех случаях; при напряжении 42 В и  выше переменного тока и ПО В постоянного  тока - в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

 

Во взрывоопасных установках заземление или зануление выполняют при  любых напряжениях.

 

Заземлению или занулению подлежат корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п.; приводы электрических аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемные или открывающиеся части конструкций, если на последних установлено электрооборудование напряжением переменного тока выше 42 В или постоянного тока выше 110 В; металлические конструкции РУ, металлические кабельные конструкции и кабельные соединительные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводки, корпуса шинопроводов, лотки, короба, тросы и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней), а также другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования; металлические оболочки и броня кабелей и проводов напряжением переменного тока до 42 В и постоянного тока до 110 В, проложенных на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п., вместе с кабелями и проводами, металлические оболочки и броня которых подлежат заземлению или занулению; электрооборудование, установленное на опорах ВЛ (разъединители, предохранители, конденсаторы и т.п.); металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников; электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмах.

 

Указанные выше металлические части  заземляют или зануляют как на стационарных, так и на передвижных электроустановках и переносных электроприёмниках.

 

Заземлению или занулению не подлежат корпуса электроприемников  с двойной изоляцией, а также  корпуса электроприемников, подключаемых к сети через разделительный трансформатор.

 

Разрешается не выполнять преднамеренного заземления или зануления корпусов электрооборудования, аппаратов и электромонтажных конструкций, установленных на заземленных (зануленных) металлических конструкциях РУ, щитах, шкафах, щитках, станинах станков, машин и механизмов, при условии обеспечения надежного электрического контакта с заземленными или зануленными основаниями металлических конструкций РУ, а также других металлических конструкций, связанных с установкой электрооборудования, при условии надежного электрического контакта между этими конструкциями и установленным на них заземленным или зануленным электрооборудованием, однако эти конструкции не могут быть использованы для заземления или зануления установленного на них другого электрооборудования; арматуры изоляторов всех типов, оттяжек, кронштейнов и осветительной арматуры, установленных на деревянных опорах ВЛ и деревянных конструкциях открытых подстанций, если заземление не требуется по условиям защиты от атмосферных   перенапряжений, а также случаев прокладки по деревянной опоре кабеля с заземленной оболочкой или неизолированного заземляющего проводника, когда перечисленные части, расположенные на этой опоре, должны быть заземлены (занулены); съемных или открывающихся частей металлических камер РУ, шкафов, ограждений и т. д., если на съемных или открывающихся частях не установлено электрооборудование или напряжение последнего не превышает 42 В переменного тока или 110 В постоянного тока; металлические скобы, закрепы, обоймы и отрезки металлических труб для проходов через стены и тому подобные элементы открытой прокладки по строительным конструкциям бронированных и небронированных кабелей и изолированных проводов.

 

 

     

Рис.5. Схема присоединения заземляющих  проводников к элементам оборудования.

 

 

Каждая заземляемая или зануляемая часть электроустановки присоединяется к сети заземления (зануления) при помощи отдельного ответвления (Рис.6.5). Последовательное включение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых (зануляемых) частей электроустановки запрещается. При этом разрешается последовательное включение нескольких стационарных металлических конструкций (рельсовых путей, обрамлений каналов, строительных ферм и колонн и т.п.), используемых в качестве заземляющих (нулевых защитных) проводников или магистралей заземления (зануления). Под один заземляющий болт на магистрали заземления (зануления) разрешается присоединять только один проводник.