Электробезопасность: защитное заземление, защитное зануление электроустановок

Защитное заземление служит для обеспечения безопасности людей и животных при прикосновении их к металлическим нетоковедущим частям электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в случае замыкания фазы на корпус (землю). Защитное заземление - это преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электрооборудования с заземляющим устройством, которое должно обладать достаточно малым электрическим сопротивлением.

Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных для человека напряжений прикосновения и шага при пробое фазы на корпус электрооборудования (землю). При отсутствии заземления корпусов электрооборудования и в случае пробоя фазы на корпус, человек, касающийся корпусов незаземленного оборудования, окажется под напряжением относительно земли, равным фазному напряжению электрической сети, что очень опасно.

При наличии заземленных корпусов электрооборудования человек подключается как бы параллельно заземляющей цепи, которая имеет по сравнению с телом человека весьма малое сопротивление. В этом случае через человека на пути "рука - ноги" или "нога - нога" будет проходить ток незначительной величины, не опасный для его здоровья.

Защитное заземление применяется в следующих электроустановках:

В 3-х фазных трехпроводных электроустановках промышленной частоты, работающих с изолированной нейтралью питающих трансформаторов или генераторов напряжением до и выше 1000в. Это электроустановки с номинальным линейным напряжением электроприемников - 220-380-680 В; 3-6-10-35 кВ.

В 3-х фазных электроустановках промышленной частоты, работающих с эффективно заземленной нейтралью. Это электроустановки с линейным напряжением 110 кВ и выше.

В электроустановках однофазного тока промышленной частоты напряжением 220 в, работающих с изолированными выводами источника тока.

В электроустановках постоянного тока с напряжением электроприемников 440 В и выше - во всех случаях, а с напряжением от 110 до 440 в - в помещениях с повышенной опасностью в отношении поражения человека электрическим током и в наружных электроустановках.

К частям силового электрооборудования, подлежащим заземлению относят:

• корпуса электрических машин, трансформаторов и аппаратов;

• провода электрических аппаратов;

• вторичные обмотки измерительных трансформаторов;

• каркасы распределительных щитов, шкафов и пультов управления;

• металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции;

• металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, стальные трубы для проводов электросети и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования;

• металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников.

• заземлению не подлежит электрооборудование, которое по характеру своего расположения и способу крепления имеет надежный контакт с другими заземленными металлическими частями установки, а именно:

• оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (при этом на опорных поверхностях должны быть предусмотрены зачищенные и незакрашенные места);

• корпуса электроизмерительных приборов, реле и т. п., установленных на щитах, шкафах и пультах;

• съемные или открывающиеся части на металлических заземленных каркасах любых электроконструкций.

Вместо заземления отдельных электродвигателей и аппаратов на станках и других механизмах допускается непосредственное заземление станин станков и механизмов при условии обеспечения надежного контакта между корпусом электрооборудования и станиной.

Если выполнение заземления или защитного отключения, удовлетворяющего всем требованиям ПУЭ, невозможно по условиям технологического процесса (например, в зоне обслуживания электролизных ванн алюминиевых и других заводов) или представляет значительные трудности по каким-либо причинам, то взамен его допускается обслуживание электрооборудования с изолирующих площадок.

Последние должны быть выполнены так, чтобы прикосновение к представляющим опасность заземленным частям было возможно только с этих площадок. Кроме того, должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к незаземленным частям электрооборудования и к частям зданий или оборудования, имеющим соединение с землей.

В качестве естественных заземляющих проводников используют:

• нулевые проводники сети;

• металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т. п.);

• металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки и т.п.);

• стальные трубы электропроводов;

• алюминиевые оболочки кабелей;

• металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации и центрального отопления.

Если естественных заземлителей нет или их использование не дает нужных результатов, то применяют искусственные заземлители в виде стержней из угловой или круглой стали и из газоводопроводных труб. Выбор угловой стали зависит от характера грунта и способа забивки стержней. Газовые трубы для стержней применяют диаметром 2" в твердых и средних грунтах и 1,5" - в мягких; причем в целях экономии используют, как правило, некондиционные трубы. Длину стержней и глубину их заложения от поверхности земли выбирают в зависимости от климатических условий.

В последнее время для всех грунтов, кроме вечномерзлых и скалистых, рекомендуется применять для заземлителей круглую сталь диаметром 12 мм. Освоена технология быстрого погружения в грунт стержней из этой стали длиной до 5 м (с помощью электродрелей и вибрационным способом). Применение таких стержней вместо стержней из угловой стали 50 х 50 х 5 мм длиной 2,5-3 м экономит время и снижает трудоемкость монтажных работ, а также дает значительную экономию металла (благодаря тому, что у стержня из стали диаметром 12 мм и длиной 5 м сопротивление растеканию примерно в два раза меньше, чем у стержня из угловой стали 50 х 50 х 5 мм длиной 3 м).

В качестве искусственных заземляющих проводников применяют круглую сталь диаметром 5 мм (внутри здания) и 6 мм (в земле); полосовую сталь сечением 24 мм2 (внутри здания) и 48 мм2 (в земле) при толщине 4 мм.

Сопротивление заземления электрооборудования в электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью должно быть не более 4 Ом, а при мощности генераторов и трансформаторов, не превышающей 100 кВА, - не более 10 Ом. Чтобы предотвратить попадание высокого напряжения в сеть низкого напряжения при пробое изоляции обмоток трансформаторов, в этих установках обмотку трансформатора заземляют через пробивной предохранитель. В случае попадания высокого напряжения в сеть низкого напряжения происходит электрический пробой пробивного предохранителя и обмотка низшего напряжения трансформатора оказывается заземленной.

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

Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 В с глухозаземленнойнейтралью. Принцип действия зануления заключается в том, что при замыкании фазы на корпус между фазой и нулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий срабатывание защиты и автоматическое отключение поврежденной фазы от установки.

Защитой могут являться плавкие предохранители или автоматические выключатели, устанавливаемые перед электроустановкой. Поскольку корпус установки заземлен через нулевой защитный проводник и заземление нейтрали, до срабатывания защиты проявляется защитное свойство заземления.

При занулении предусматривается повторное заземление 4-го нулевого рабочего провода, если произойдет его обрыв на участке между точкой зануления установки и нейтралью сети. В этом случае ток КЗ стекает по повторному заземлению в землю и через заземление нейтрали на нулевую точку источника питания, т.е. обеспечивается работа зануления.