Монтаж заземляющих устройств

 

Защитное отключение. Во время работы с электрифицированным инструментом рабочий неизбежно прикасается к его металлическому корпусу и переносному проводу и при неисправности их изоляции может оказаться под напряжением. В условиях строительства электроинструмент часто подключается к шинам и щиткам с плавкими вставками, рассчитанными на большой ток. Время отключения инструмента в этих случаях из-за большого сопротивления петли фаза - нуль кабеля, питающего инструмент, может достигнуть нескольких секунд и оказаться опасным.

 

Во избежание этого при работе с электроинструментом, как правило, применяют специальные защитноотключающие устройства, обеспечивающие автоматическое отключение аварийного участка электросети и инструмента при возникновении замыкания на корпус или непосредственно на землю за время не более 0,1 - 0,2 с.

 

Защитноотключающие устройства изготовляют  нескольких видов и в зависимости от схемы обеспечивают: контроль изоляции фаз относительно земли, контроль непрерывности цепи заземления, защиту от перехода тока фаз на нетоковедущие части, от одно- и двухфазных замыканий на землю, а также от прикосновения к незащищенным токоведущим частям.

 

Наиболее широко применяют защитноотключающие устройства с трансформаторами тока нулевой последовательности (ТИП) типов  С-901, ИЭ-9801, ИЭ-9807, ЗОУП-25. Эти устройства обслуживают один или несколько  инструментов 380/220 В и 50 Гц.

 

Чувствительность защиты при замыкании  фазы на землю составляет 0,01 А при  времени срабатывания 0,01-0,05 с.

 

Принцип работы указанных устройств  одинаков. Рассмотрим для примера  работу схемы устройства С-901 (рис.6).

 

При нажатии кнопки пуск К контактор Л, замыкая контакты, блокирует цепи питания трансформатора ТН и собственной катушки, и загорается сигнальная лампа. При нормальной работе электроприемника, когда изоляция фаз исправна, сумма токов нагрузки равна нулю и в цепи вторичной катушки ТИП ток отсутствует. При повреждении изоляции в одной или двух фазах относительно земли появляется ток замыкания на землю и равновесие фазных токов нарушается, вследствие чего ток во вторичной катушке ТНП через усилитель  подаст импульс на реле защиты РЗ, которое сработает  и обесточит нагрузку и блок питания схемы.

 

В случае к. з. на землю в цепи электроприемника во вторичной катушке ТНП напряжение достигнет максимума и загорится  неоновая лампа ЛИ. Ионизированный газ в ней станет электропроводным, цепь вторичной катушки ТНП окажется замкнутой, а транзистор усилителя зашунтированным. При этом сработает линейный контактор и обесточит электроприемник.

 

 

    

    

Рис.6. Электрическая схема защитноотключающего  устройства С-901:

 

Л - линейный контактор;

 

ТН - силовой трансформатор;

 

РЗ - реле защиты;

 

ЛС - сигнальная лампа;

 

ЛН - неоновая лампа;

 

ВГ - двухполупериодные выпрямители;

 

С , и С - конденсаторы;

 

Т , и Т - транзисторы-усилители;

 

r - r - резисторы

 

 

Нажатием кнопки контроля Кк, включенной между фазой и нулевым проводом, как бы имитируется к. з. на землю, чем проверяется исправность действия защиты и устройства в целом. Такая проверка должна выполняться при первоначальном включении электроинструмента в работу, а также при длительном перерыве.

 

Для обеспечения безопасности при работе с электроинструментом  могут также применяться трансформаторы с вторичным напряжением 42 В. Однако в условиях строительной площадки они  менее удобны, так как при частом перемещении рабочего места необходимо перемещать и трансформатор, масса которого при мощности инструмента 1 кВт превышает 40 кг, в то время как масса защитноотключающего устройства составляет 3- 5,5 кг.

 

Повторное заземление. На ВЛ до 1000 В с глухим заземлением нейтрали металлическая связь с нейтралью трансформатора осуществляется нулевым проводом, проложенным на тех же опорах ВЛ, что и фазные. Подсоединением к нулевому проводу осуществляется и заземление железобетонных и металлических опор на таких ВЛ.

 

Для повышения надежности цепи заземления на случай обрыва нулевого провода ПУЭ требуют устройства повторных заземлений нулевого провода на концах ВЛ длиной более 200 м, а также на вводах в здания, электроустановки которых подлежат занулению. Общее сопротивление растеканию повторных заземлений должно быть не более 10 Ом при напряжении 380 В, а каждого из повторных заземлителей - не более 30 Ом. При этом используют естественные заземлители, например подземные части опор, а также заземляющие устройства от грозовых перенапряжений.

 

Для защиты людей, находящихся в зданиях, от грозовых перенапряжений в населенных пунктах с одно-двухэтажной застройкой на ВЛ до 1000 В, не экранированных высокими зданиями, сооружениями и высокими деревьями, выполняют повторные заземляющие устройства сопротивлением не более 30 Ом по трассе ВЛ с расстоянием, не превышающим 200 м - для районов с числом грозовых часов в году до 40 и 100 м, если число этих часов более 40.

 

Кроме того, такие заземляющие устройства выполняют на опорах с ответвлениями  к вводам в помещения, где может  быть сосредоточено большое количество людей (школы, ясли, больницы) или которые представляют собой большую хозяйственную ценность (животноводческие помещения, склады, мастерские), а также на конечных опорах линий, имеющих ответвления к вводам.

 

Заземлители. Для заземления электроустановок в первую очередь  используют естественные заземлители.

 

Если эти заземлители имеют  сопротивление растеканию, удовлетворяющее  требованиям ПУЭ, то устройство искусственных  заземлителей не выполняют.

 

В качестве естественных заземлителей используют железобетонный фундамент зданий и сооружений, проложенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы, обсадные трубы, металлические шпунты и другие металлические конструкции, имеющие соединение с землей. Исключение составляют трубопроводы для горючих жидкостей и горючих взрывчатых газов, чугунные трубопроводы и временные трубопроводы строительных площадок.

 

В качестве естественных заземлителей используют также свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Алюминиевые  оболочки кабелей и голые алюминиевые провода использовались в качестве заземлителей запрещается.

 

Искусственные заземлители по их расположению в грунте и форме делят на следующие группы:

 

а) углубленные - из круглой или  полосовой стали, укладываемые горизонтально на дно котлованов по периметру фундаментов (зданий,  колонн, опор). При монтаже таких заземлителей отпадает необходимость выполнения трудоемких земляных работ и возможна предварительная заготовка элементов заземлителей.

 

При укладке таких заземлителей на большой глубине используют грунты с большей электрической проводимостью и менее подверженные сезонным изменениям;

 

б) вертикальные - из стальных вертикально  ввинчиваемых или вдавливаемых в  грунт   стержней из круглой стали, а также из забиваемых отрезков угловой стали;

 

в) горизонтальные - из круглой или  полосовой стали, уложенные горизонтально  в траншею. Эти заземлители используют и по прямому назначению, и для  связи между стержнями вертикальных заземлителей.

 

В практике применяют также комбинированные заземлители из указанных выше, которые объединяют в общую систему.

 

Для заземлителей обычно применяют  круглую сталь диаметром 10-16 мм, полосовую  сталь сечением 40Х Х4 мм и угловую  сталь сечением 50X50X5 мм. Трубы для  этих целей применять не рекомендуется из-за их дефицита.

 

Длина вертикальных заземлителей принимается  равной: ввинчиваемых и вдавливаемых 4,5-5 м, забиваемых 2,5-3 м. Вертикальные заземлители  в плане располагают в соответствии с проектом. При уменьшении расстояния между ними суммарное сопротивление растеканию увеличивается из-за явления экранирования.

 

На территориях электроустановок с большим удельным сопротивлением земли (более 200 См-м в наиболее неблагоприятное  время года) применяют углубленные  заземлители, если на большей глубине  удельное сопротивление земли снижается; искусственную обработку земли с целью снижения ее удельного сопротивления. Например, для вертикальных электродов выполняют укладку слоев соли, не увеличивающей коррозию стали (нитрат натрия, гидрат окиси кальция), и земли при диаметре обработки примерно 0,5 м на 1/3 длины электрода; после укладки каждого слоя его поливают водой; устраивают выносные заземлители, если вблизи электроустановок есть места с меньшим удельным сопротивлением земли. Устройство выносных заземлителей выполняют проводами или кабелями.

 

На территориях распространения  вечномерзлых грунтов заземлители  помещают в непромерзающие водоемы  или в талые зоны, в том числе  искусственные, используют артезианские скважины.

 

В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников используют в первую очередь нулевые рабочие проводники; специально предусмотренные для этой цели проводники; металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т.п.); металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы РУ, галерей, площадок, шахт лифтов, подъемников, элеваторов, обрамление каналов и т.п.); металлические стационарно проложенные трубопроводы различного назначения, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ и смесей, канализации и центрального отопления; стальные трубы электропроводок; алюминиевые оболочки кабелей; металлические кожухи шинопроводов, короба и лотки электропроводок. Не допускается использовать для этих целей металлические оболочки трубчатых проводов, изоляционных трубок, металлорукавов, несущие тросы (при тросовой электропроводке), а также броню и свинцовые оболочки кабелей и проводов. В помещениях и наружных   установках, в которых требуется применение заземления, эти оболочки заземляют или зануляют, обеспечивая надежное электрическое соединение их на всем протяжении.

 

В этих помещениях и установках с  целью выравнивания потенциала строительные металлические конструкции, стационарные металлические трубопроводы всех назначений, металлические корпуса оборудования и т.п. присоединяют к сети заземления или зануления. При этом естественные металлические контакты в сочленениях являются достаточными.

 

Для стационарно проложенных заземляющих  проводников, как правило, применяют  сталь, если для этих целей не используется нулевой провод четырехпроводной системы трехфазного тока. Наименьшие допустимые размеры заземляющих и нулевых защитных проводников, а также стальных заземлителей приведены в табл.1 и 2.

 

 

Таблица1

    

Наименьшие допустимые размеры  стальных заземлителей и заземляющих  и нулевых защитных проводников

 

Заземлители и заземляющие и  нулевые защитные проводники		Прокладка
	в зданиях	в наружных установках	в земле
Круглые проводники диаметром, мм	5	6	10
Прямоугольные проводники:
сечение, мм	24	48	48
толщина, мм	3	4	4
Угловая сталь  (толщина полок), мм	2	2,5	4
Стальные трубы (толщина стенок), мм:
водогазопроводные	2,5	2,5	3,5
тонкостенные	1,5	2,5	Не допускается

 

 

В электроустановках напряжением  до 1000 В и выше с изолированной  нейтралью проводимость заземляющих проводников должна составлять не менее 1/3 проводимости фазных проводников, а сечение - не менее указанных в табл.1 и 2.

 

В производственных помещениях с электроустановками напряжением до 1000 В магистрали заземления из стальной полосы применяют сечением не менее 100 мм , а напряжением выше 1000 В - не менее 120 мм (допускается применение круглой стали той же проводимости).

 

 

Таблица2

    

Наименьшие допустимые сечения  медных и алюминиевых заземляющих  и нулевых защитных проводников  в электроустановках до 1000 В

 

Заземляющие и нулевые защитные проводники	Медь ,мм	Алюминий, мм
Неизолированные проводники при открытой прокладке	4	6
Изолированные провода	1,5	2,5
Заземляющие жилы кабелей или многожильных проводов в общей защитной оболочке с фазными жилами	1	2,5