Захисне заземлення: принципова схема, призначення, область застосування, принцип дії.
Защитное заземление - преднамеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряженим в результате нарушения изоляции электроустановки.
По назначению заземление разделяют на три вида:
рабочее заземление (преднамеренное соединение с землей отдельных точек
электрической цепи, обеспечивающее работу оборудования, например, нейтральной точки трансформатора; генератора; использования земли в качестве фазного проводника, радиопередающей аппаратуры и т. д.);
заземление молниезащиты (преднамеренное соединение с землей
молниеприемников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю);
- защитное заземление.
Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения людей электротоком при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. е. при замыкании фазы на корпус.
Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага, обусловленного замыканием на корпус.
Рассмотрим принцип действия на примере трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью (см. рис. 1).
Рисунок 1 - Схема защитного заземления 3-фазной 3-проводной сети с изолированной нейтралью
Касание
человека к незаземленному корпусу, на
который пробита фаза, при поврежденной
сети (при
500 кОм)
представляет
реальную угрозу поражения электротоком.
Если корпус заземлен, его сопротивление
включено параллельно телу человека. Их
общее сопротивление равно (см. анализ
опасности сети)
.
Ток
через
(при условии равенства сопротивления
изоляции всех фаз) равен
.
Поскольку тело человека и заземлитель соединены параллельно, выражение для общего тока можно записать
Очевидно,
что при
и
.
Таким образом, с
уменьшением сопротивления защитного
заземления опасность поражения
электротоком снижается.
Однако на практике максимально допустимое
сопротивление заземления составляет
единицы Ом, так как невозможно изготовить
заземлитель с нулевым сопротивлением
(нормативные требование к защитному
заземлению будут рассмотрены дальше).
Область применения защитного заземления:
- сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (в сетях с заземленной нейтралью ток замыкания на землю ограничен сопротивлением заземления нейтрали. Из-за этого его величина может быть недостаточной для срабатывания максимальной токовой защиты);
- сети напряжением выше 1000 В с любым режимом нейтрали (в этом случае ток замыкания на землю как правило достаточный для срабатывания максимальной токовой защиты).
Согласно ПУЭ, не требуется заземлять корпуса электрооборудования, установленного в помещениях без повышенной опасности поражения электротоком при напряжении электроустановок не более 42 В переменного и не более 110 В постоянного тока. Во взрывоопасных помещениях защитное заземление необходимо при любых напряжениях и видах тока.
Согласно требования ПУЭ сопротивление защитного заземления в любое время года должно быть не более:
- 4 Ом – в электроустановках напряжением до 1000 В; если мощность источника (генератора или трансформатора) меньше 100 КВА, сопротивление заземления допускается до 10 Ом;
- 0,5 Ом – в электроустановках напряжением выше 1000 В с токами замыкания на землю больше 500 А;
- 250/Iз, Ом, (но не более 10 Ом) – в установках напряжением выше 1000 В с токами замыкания на землю до 500 А и без компенсации емкостных токов.