Исследование защитных заземляющих устройств в трехфазных сетях переменного тока
Цель работы: ознакомиться с назначением, принципом действия и областью применения защитного заземления, а также исследовать эффективность действия защитного заземления в трехфазных сетях тока напряжением 380 В.
Основные понятия
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом (вода реки, моря, каменный уголь в коренном залегании и т.п.) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус (т.е. соединения токоведущей части с нетоковедущей в результате, например, повреждения изоляции, падения провода, находящегося под напряжением и т.п.).
Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Защитное заземление следует отличать от рабочего.
Рабочее заземление – преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрических цепей, например, нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогасящих аппаратов, реакторов поперечной компенсации и др. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляется непосредственно (т.е. путем соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты – пробивные предохранители, разрядники, резисторы и т.п.
Область применения защитного заземления – сети трехфазного тока с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и выше (Рис. 1а) и сети трехфазного тока с заземленной нейтралью напряжением выше 1000 В (Рис. 1б).
Рис. 1. Схема защитного заземления в сетях:
а) с изолированной нейтралью до 1000 В и выше;
б) с заземленной нейтралью свыше 1000 В
Заземление электроустановок следует выполнять:
1) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока – во всех электроустановках;
2) при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока – только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.
Заземление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях до 42 В переменного тока и до 110 В постоянного тока во всех случаях, кроме электроустановок, расположенных во взрывоопасной зоне.
Действующие в настоящее время "Правила устройства электроустановок" (ПУЭ) требуют, чтобы сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, не превышало 4 Ом. Допускается сопротивление заземления не более 10 Ом, если мощность питающих генераторов и трансформаторов не превышает 100 кВА.
Для рабочего заземления в сетях трехфазного тока, напряжением до 1000 В правила требуют, чтобы сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 330 и 220 В.
В установках напряжением свыше 1000 В в соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющих устройств должно быть не более 0,5 Ом в сетях с эффективно заземленной нейтралью и 250/Iз, но не более 10 Ом – в сетях с изолированной нейтралью; если в последнем случае заземляющее устройство служит одновременно для электроустановок напряжением до 1000 В, то сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 125/Iз, но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требуется для установок до 1000 В). Здесь Iз – ток замыкания на землю, А.