30. Назначение и устройство защитных заземлений и занулений

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо части электроустановки с заземляющим устройством для обеспечения электробезопасности.

В нормальном режиме, когда изоляция электродвигателей не нарушена, на корпусах электродвигателей никакого потенциала нет, прикосновение к ним безопасно. При повреждении изоля­ции в любом электродвигателе и стекании на землю тока I_з через заземляющее устройство на поверхности распределяется потенциал. На заземляющем устройстве возникает напряжение, В: U_З= I_ЗR_З , где I_З – ток замыкания на землю, А; R_З – сопротивление заземления, Ом. Все заземленные корпуса оказываются под напряжением U_З. Прикасаясь к корпусу электродвигателя, человек попадает под напряжение U_ПР.

Напряжение шага U_шаг – это напряжение между двумя точками земли при одновременном касании их ногами человека.

Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений U_З, U_ПР, U_шаг.

Кроме защитного заземления, в электроустановках при­меняется рабочее заземление, предназначенное для созда­ния нормальных условий работы аппарата или электроуста­новки. К рабочему заземлению относится заземление ней­тралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выпол­нить своих функций или нарушается режим работы электро­установки. Для выполнения заземлений различных назна­чений и разных напряжений в электроустановках, террито­риально, приближенных одна к другой, рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство, удовлетворя­ющее требованиям к заземлению этих электроустано­вок.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и за­земляющих проводников. В качестве заземлителей используются в первую очередь естественные заземлители: проложенные в земле стальные водопроводные трубы, трубы артезианских скважин, стальная броня и свинцовые оболочки силовых кабелей, проложенных в земле, металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надежный контакт с землей, различного рода трубопроводы, проложенные в земле. Если естественных заземлителей недоста­точно, применяют искусственные заземлители: заглубленные в землю вертикальные электроды из труб, уголков или прут­ковой стали и горизонтально проложенные в земле на глу­бине не менее 0,5 м полосы. Рекомендуется использовать прутковые заземлители — стержни диаметром 12—14 мм и длиной 5 м, которые обеспечивают малое сопротивление растеканию тока, так как проникают в глубокие влажные слои грунта.

Защитным занулением в электроустановках напряжени­ем до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напря­жением, с глухозаземленной нейтралью генератора или тран­сформатора в сетях трехфазного тока или с глухозаземлен­ной средней точкой источника в сетях постоянного тока. На рис. показана схема зануления в установке 380/220 В.

Корпус автоматического выключателя 2 и корпус электро­двигателя 3 соединены с защитным нулевым проводником 1, который электрически связан с глухозаземленной ней­тралью источника. При повреждении изоляции (замыкании фазы на корпус) создается однофазное КЗ. Ток КЗ, проте­кающий по петле фаза — нулевой проводник, должен при­вести к немедленному отключению поврежденного участка. Задачей зануления является создание наименьшего сопро­тивления пути для тока однофазного КЗ, обеспечивающего надежное отключение автоматических выключателей, маг­нитных пускателей, предохранителей

Рис. Схема зануления элементов электрооборудования в установках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью

Заземление или зануление следует выполнять во всех электроустановках при напряжении переменного тока 380 В и выше и постоянного тока 440 В и выше. В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках заземление или зануление выполняется при но­минальных напряжениях выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока. Во взрывоопасных зонах любого клас­са зануление (заземление) выполняется в электроустановках при всех напряжениях переменного и постоянного тока.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной ней­тралью должно быть выполнено зануление. В таких уста­новках не разрешается применять заземления корпусов без их связи с глухозаземленной нейтралью источника, так как это может привести к появлению опасного для человека напряжения на заземленном корпусе поврежденного обору­дования, а отключения электроустановки не произойдет вследствие большого сопротивления в цепи тока замыкания.

В электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью должно быть выполнено заземление в сочетании с контро­лем изоляции сети или защитное отключение.

В электроустановках выше 1 к В с изолированной и эффективно заземленной нейтралью должно быть выполнено заземление.

В электроустановках заземляются (зануляются): корпу­са электрических машин, трансформаторов, аппаратов, при­водов, вторичные обмотки измерительных трансформато­ров, каркасы распределительных щитов, пультов, шкафов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, кожухи и опорные конструкции шинопроводов, лотки, короба и дру­гие металлические конструкции, на которых устанавливает­ся электрооборудование, металлические корпуса передвиж­ных и переносных электроприемников, металлические кон­струкции зданий и сооружений, подкрановые рельсовые пути, металлические корпуса технологического оборудова­ния и другие металлические конструкции, связанные с ус­тановкой электрооборудования.