Захисне заземлення

 

Захисне заземлення електроустановок

Допоміжне електричне з'єднання з землею чи її еквівалентом металевих неструмопровідних частин, що можуть виявитися під напругою має назву захисне заземлення.

Захисне заземлення має за мету знизити напругу дотику між корпусом електроустановки і землею до 42 В, і менше, що виникає в результаті ушкодження чи пробою ізоляції струмопровідних частин. Захисне заземлення варто відокремити від заземлення для захисту від розрядів статичної й атмосферної електрики.

Допоміжне з'єднання з землею нейтральних точок обмоток генераторів, силових і вимірювальних трансформаторів, дугогасних апаратів та інших ланцюгів для забезпечення нормальної роботи електроустановок називається робочим заземленням. Заземлення для захисту від розрядів статичної й атмосферної електрики здійснюється для відводу цих зарядів у землю.

Принцип роботи захисного заземлення. На рис.12.6, а показана ситуація дотику людини до заземленого корпуса електроустановки, на якому з'явилася напруга. На рис.12.6, б - її еквівалентна електрична схема.

Рис.12.6. Випадок дотику людини до заземленого корпуса електроустановки:

а - схема дотику;

б - еквівалентна електрична схема заземленої електроустановки

По-перше, визначимо значення напруги дотику Uдот, що прикладається до людини при дотику її до заземленого корпуса, з одного боку, і до ніг, з другого, а потім значення струму І, що протікає через людину в цьому ланцюзі.

З метою спрощення математичних перетворень по-перше, оперувати будемо провідностями ланцюгів, а потім замінимо їх опорами.

Таким чином, провідність заземлення Gз, провідність людини Gл і провідність ізоляції С1 проводу 1 щодо землі включені паралельно між собою і послідовно з провідністю С2 ізоляції проводу 2.

Провідність сумарна паралельного ланцюга проводу 1:

При дотику до корпусу електроустановки напруга Uдот, що впливає на людину, визначиться:

У цьому виразі провідності Gл, G1, О2 значно менші провідності заземлення Gз і ними як доданками в знаменнику цього виразу можна знехтувати. Замінюючи провідності опорами і приймаючи r2 = rіз (г - опір ізоляції), одержимо

Вираз (12.5) дозволяє стверджувати, що найбільш доступним заходом щодо зниження напруги Uдот є зменшення опору заземлення гз, а збільшувати опір ізоляції гз економічно недоцільно.

Тоді струм, що протікає через людину при дотику її до заземленого корпуса електроустановки визначиться:

Приклад 12.5. Розрахувати значення струму, що протікає через людину при дотику її до корпуса електроустановки, на прикладі рис.12.6 у двох випадках: установка не заземлена; установка заземлена.

Вихідні дані: r1 = r2 = rіз = 5-103 Ом;напруга мережі и = 115 В; Я = 1000 Ом; г = 4 Ом" Розв'язок:

У випадку, коли установка не заземлена, струм, який протікає крізь людину визначається за формулою (12.4):

Коли установка заземлена, значення струму, що протікає через людину, визначимо за формулою (12.6):

Правила улаштування електроустановок (ПУЕ-86) установлюють норми опору заземлювального пристрою. Як витікає з виразу (12.5), норма опору заземлювального пристрою гз залежить від струму замикання на землі Із у мережі, до якої підключена електроустановка, що підлягає заземленню. У мережах різної довжини і розгалуженості і, отже, з різними струмами замикання на землю установлені визначені значення опору заземлювального пристрою.

Для електроустановок, що живляться напругою до 1000 В від мереж малої довжини з малими струмами замикання на землю (не більше 5 А), опір заземлювального пристрою повинен бути не більше 4 Ом. До таких мереж на підприємствах відносяться мережі з напругою 380/220 В, прокладені на території підприємств від трансформаторних підстанцій для живлення споживачів електроенергії й освітлювальних установок підприємства.

Якщо електроустановка живиться від винесених трансформаторів і генераторів потужністю до 100 кВА опір заземлювального пристрою повинен бути не більшим 10 Ом . Такі мережі мають малу довжину і розгалуженість, а струми замикання на землю в них не перевищують 0,1-0,2 А. До таких мереж відносяться мережі живлення від дизель-генераторних установок (під час аварій у міських системах електропостачання).

Електроустановки, що живляться напругою вище 1000 В - до 110 кВ і вище з ефективно заземленою нейтраллю, де струми замикання на землю в мережі досягають значень 50-500 А, опір заземлювального пристрою повинен бути не більшим 0,5Ом. Захисне заземлення електроустановок виконують: на всіх електроустановках при напрузі змінного струму 380 В і вище, 440 В і вище - постійного струму;

в електроустановках, розташованих у приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних і в зовнішніх установках при номінальних напругах вище 42 В змінного струму і вище 110 В постійного струму;

у вибухонебезпечних приміщеннях - для всіх напруг. Пристрій заземлення. Заземлювачі бувають - штучні, спеціально призначені тільки для заземлення електроустановок, і природні - металеві предмети і конструкції в землі.