Электробезопасность

Назначение рабочего и защитного заземления. Защитное заземление: принцип работы и схемы. Система заземления без глубинного заземлителя

Назначение рабочего и защитного заземления. Защитное заземление: принцип работы и схемы. Система заземления без глубинного заземлителя

Электрический ток при прохождении через тело человека может вызвать тяжелые травмы, а в некоторых случаях - смерть.
Установлено, что для человека ток 15-25 мА является опасным, а более 50 мА при длительном его прохождении через тело человека может вызвать смерть. Поражение человека электрическим током возможно при соприкосновении его с теми частями электроустановок, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции одной фазы. В этих случаях, чтобы защитить обслуживающий персонал от потенциалов опасной величины, выполняют защитные заземления, т. е. все части установки, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением при повреждении изоляции фазы, соединяют проводниками с землей.
Заземлитель представляет собой металлический проводник или группу проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Металлические проводники, соединяющие заземляемые части установки с заземлителем, называются заземляющими проводниками. Совокупность заземлителей и заземляющих проводников называют заземляющим устройством, а преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством - заземлением.
Заземляют следующие металлические части электроустановок:
корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т. п.;
приводы электрических аппаратов;
вторичные обмотки измерительных трансформаторов;
каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитов и шкафов;
конструкции распределительных устройств, кабельные конструкции, корпуса кабельных муфт, оболочки и брони силовых и контрольных кабелей и проводов, стальные трубы электропроводки и т. п.
На воздушных линиях напряжением 6-1.0 кВ заземляют железобетонные и металлические опоры, расположенные в населенных местностях, а также каркасы и корпуса электрооборудования (разъединителей, предохранителей, разрядников), установленного на деревянных, железобетонных или металлических опорах.
Не заземляют:
оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (на опорных поверхностях должны быть зачищенные и незакрашенные места для обеспечения электрического контакта) ;
корпуса электроизмерительных приборов, реле, установленных на щитах, в шкафах, а также на стенах камер распределительных устройств;
съемные или открывающиеся части ограждений, шкафов и камер распределительных устройств, установленных на металлических заземленных каркасах.
Для заземления электроустановок различных напряжений используют общее заземляющее устройство.
Заземлители могут быть естественные и искусственные. Естественными заземлителями являются: металлические конструкции зданий и сооружений, соединенные с землей, проложенные в земле металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и горючих газов); свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, если их не менее двух.
В том случае, когда сопротивление заземляющего устройства при использовании естественных заземлителей будет удовлетворять требованиям ПУЭ, устраивать дополнительное искусственное заземление не требуется.
В качестве искусственных заземлителей применяют вертикально забитые стальные трубы с толщиной стенок не менее 3,5 мм, угловую сталь, стальные стержни диаметром не менее 6 мм, горизонтально проложенные стальные полосы толщиной не менее 4 мм и общим сечением не менее 48 мм2 и т. п. Сопротивление заземления заземлителей определяется в основном удельным сопротивлением грунта, размером и формой заземлителя, глубиной заложения его в грунте.
Внутреннюю сеть заземления в помещениях РУ выполняют в виде магистрали заземления и ответвлений от них к отдельным корпусам аппаратов.
Последовательное присоединение заземляющих корпусов электрооборудовании к магистрали заземления не допускается. Магистральную заземляющую шину соединяют с заземлителем не менее чем двумя ответвлениями, присоединяемыми к заземлителю в разных местах.
Магистральную заземляющую шину и ответвления к заземляемым частям прокладывают открыто. Открыто проложенные заземляющие проводники окрашивают в черный цвет. При окраске их в иной цвет в местах присоединений и ответвлений необходимо прочертить две полосы черного цвета на расстоянии 150 мм друг от друга.
Сечения заземляющих проводников выбирают из расчета, чтобы при протекании токов однофазных замыканий на землю температура заземляющих проводников в установках выше 1000 В с большими токами замыкания на землю не превышала 400°С, в установках до и выше 1000 В с малыми токами сечение заземляющих проводников выбирают не менее "/з сечения фазных проводников.
В электроустановках напряжением до 1000 В применяют в качестве заземляющих проводников медные и алюминиевые проводники.
Заземляющие проводники соединяют друг с другом сваркой. К заземляемым конструкциям их присоединяют тоже сваркой, а к корпусам аппаратов, машин - сваркой или болтами. Пайкой присоединяют заземляющие проводники к металлическим оболочкам кабелей и проводов.
Проходы заземляющих проводников сквозь стены и перекрытия выполняют в трубах, стальных обоймах или открытых проемах.

При тестировании следует использовать жесткую настройку шины, чтобы гарантировать, что эти же сборки будут защищать работников при применении на жесткой шине. Запросите копии отчетов об испытаниях и внимательно прочитайте их, чтобы убедиться, что компонент имеет квалификацию для приложения и текущие значения, которые вы собираетесь использовать.

Изменение точек обзора. Тестирование на большом токе различного оборудования существенно изменило точки зрения многих утилит. Небольшое различие в конструкции этого зажима касается давления, приложенного к проводнику, крутящему моменту глазного винта, направлению потока тока, контакту зоны передачи тока, типу материала и типу челюсти, что приводит к превосходной производительности. Тестирование различных приложений также изменило то, как применяются методы. Внутри подстанции сварные шпильки не пропускали ошибку 47 кА от любого производителя.

Организация надежной системы защитной электробезопасности – одно из основных условий, предотвращающих нанесение вреда пользователям электроустановок. Она обеспечит защиту не только человеку, но и приборам. Грамотно рассчитанное и смонтированное защитное заземление предотвратит негативное воздействие обширного спектра непредсказуемо возникающих циркулирующих токов, устранит их замыкание на корпусах. В результате будет исключена вероятность травмирующих поражений, а также выход из строя сложных технических устройств.

Назначение и принцип действия защитного отключения

Часто, если станция, как установлено, имеет высокие токи повреждения, утилита решает применить два основания вместо одного в соответствии с заявкой. Было обнаружено, что параллельное заземление передает почти всю механическую энергию первому зажимам, обнаруженным путём тока повреждения. Нет замены. Еще одна проблема заключается в том, что существует несколько производителей кабелей, наконечников и зажимов. Многие пользователи заменяют компоненты от разных производителей. Однако между ними существуют тонкие различия, и они могут не работать вместе для достижения необходимой защиты.

Цель защитного заземления заключается в создании электрического соединения с землей нетоковедущих металлических элементов, находящихся под угрозой возникновения напряжения. Причиной нежелательного возникновения напряжения могут быть разряды молнии, замыкание на корпус, вынос потенциала, индукция, появляющаяся под влиянием расположенных рядом токоведущих устройств или их частей и ряд иных ситуаций. Соединение может производиться с грунтом или его эквивалентом, таким как морская или речная вода, залегающий в карьере каменный уголь, другие природные или искусственно созданные объекты с аналогичными свойствами.

Если нет отчета об испытаниях, показывающем, что они пройдут самые строгие требования к классу, тогда нет уверенности в том, что они будут. Производители не тестируют собственное оборудование вместе со своими конкурентами, поэтому коммунальные службы не должны заменять разные материалы во время строительства; если они это сделают, ответственность лежит на полезности. Переменные, такие как резка нитей при снятии оболочки, обжатие наконечников в разных местах вдоль ствола и чрезмерное затягивание зажимного оборудования, могут привести к сбою во время неисправности.

Действие системы защитного заземления

Работа системы защитного заземления заключается в снижении параметров напряжений шага и прикосновения, в приведении их к безопасным значениям. В результате грамотного устройства заземляющей системы:

  • уменьшается потенциал заземленного электрического оборудования;
  • выравниваются параметры потенциала основания, на котором стоят пользователи, и потенциала заземленной технической установки.

Важно. При отсутствии заземления электроустановки прикасаться к ее корпусу так же опасно, как прикасаться к фазному проводу электросети.

Неисправности сборок могут включать в себя предохранители кабелей, вытягивание кабеля из наконечников, разрывы или плавления обручей и зажимы в разных местах. Помните, что отдельные компоненты не должны быть заменены без действительных результатов теста.

Использование и уход Лабораторные испытания этих сборок выполняются на совершенно новом оборудовании, которое никогда не подвергалось выветриванию, стрессу, падению или неправильному обращению. В действительности, заземляющие сборки подвергаются этому каждый день. Программа технического обслуживания необходима для обеспечения целостности сборки. Перед каждым использованием визуальный осмотр должен проводиться, а сборка должна быть электрически проверена с использованием источника тока, способного производить непрерывный ток для каждого используемого кабеля размера калибра.

r — сопротивление заземляющих устройств
u — напряжение прикосновения

Базирующийся на сокращении значений или на выравнивании потенциалов заземляемой электрической техники принцип действия защитного заземления способствует уменьшению напряжения корпуса относительно используемого для заземления объекта, в качестве которого зачастую используется грунт. Благодаря чему ток, проходящий через тело пользователя, и напряжение прикосновения (шага) достигнет абсолютно безопасных для человека и техники значений.

Функция заземления будет выполняться полноценно, если показатели тока замыкания на землю не станут увеличиваться за счет уменьшения сопротивления заземлителя. Данному условию полностью соответствуют сети с изолированной нейтралью – с устройством генератора или трансформатора, не присоединенным к заземляющей системе или соединенным с ней через большое сопротивление различных измеряющих, сигнализирующих, защищающих приборов.

Как производятся расчеты

Принципиально расчет защитного заземления состоит в точном определении основных параметров. Они требуются для создания схемы, формирующей максимально безопасные напряжения шага и прикосновения, которые появляются в момент замыкания фазы на корпус. На основании расчетных значений, входящих в допустимые пределы, вычисляется количество и размеры заземлителей, планируется порядок размещения одиночных элементов.

Классификация заземляющих устройств

По происхождению заземлители делятся на две категории, при производстве расчетов необходимо учитывать их специфические различия и особенности:

  • Естественные объекты, представленные сторонними проводящими частями, непосредственно контактирующими с землей. К категории естественных заземлителей также отнесены объекты, электрический контакт которых с землей производится через промежуточную токопроводящую среду.


В естественный заземлитель грунт устанавливаются (забиваются, опускаются в выбуренные скважины) вертикальные элементы, соединенные между собой горизонтальными

Кроме грунта и воды к категории естественных заземлителей относят металлические трубы водопроводных и иных коммуникаций, проложенных траншейным способом. В качестве заземлителей естественного происхождения не могут быть применены трубопроводы с горючими и взрывоопасными веществами, магистрали, сооруженные с частичным использованием ПВХ труб и деталей. Призванное обеспечить безотказный функционал электрооборудования в аварийных и нормальных условиях рабочее и защитное заземление, устраняющее вероятность поражений, в основном устанавливают в землю.

  • Искусственные заземлители, представленные чаще всего вертикальными или горизонтальными электродами.

Метод расчета параметров

Для выполнения расчетов требуются следующие данные:

  • характеристики конкретного электрооборудования, такие как тип установки и ее основных устройств, рабочие напряжения, возможные способы для осуществления заземления нейтралей трансформирующих и генерирующих приборов;
  • размеры и конфигурация электродов, дающих возможность учесть предполагаемую глубину их погружения в грунт;
  • сведения об измерениях удельного сопротивления грунтового слоя на территории, обустраиваемой системой заземления, характеристики конкретной климатической зоны (получить их можно в местной метеослужбе);

Важно. При размещении системы защитного заземления в двух грунтовых слоях необходимы данные об удельном сопротивлении каждого из них, нужны будут точные данные о мощности верхнего слоя.

  • сведения о наличии пригодных естественных заземлителей, о том, какие объекты могут быть использованы для заземления, потребуются также реальные показатели сопротивления растеканию тока этих объектов, полученные посредством измерения;
  • точные показатели расчетного тока замыкания на землю, вычисленные стандартным способом;
  • расчетные характеристики допустимых нормами и правилами ПЭУ напряжений, период действия заземляющей защиты, что необходимо, если расчеты производились по значениям напряжения прикосновения и по значениям напряжения шага.

Преимущественно защитное заземление и зануление электроустановок рассчитывают для случаев установки элементов системы заземления в однородном грунте. Однако сейчас разработаны и применяются методы расчетов с расположением заземлителей в неоднородной по составу земле.

  • Расчет заземлителей, располагаемых в однородной среде, требует учета значений сопротивления сезонно промерзающего слоя в периоды промерзания и высыхания земли. Для получения точных значений используются специальные коэффициенты, применяемые в расчетах для систем заземления любой сложности.
  • Расчет заземлителей, устанавливаемых в двух или более слоях грунта, требует учета значений сопротивления всех слоев. Расчет базируется на учете всех потенциалов, наведенных на устанавливаемые электроды, входящие в сложную конструкцию из группы заземлителей.

Независимый от способа расчетов общий для всех схем параметр – требуемое сопротивление, определяемое в соответствии с нормативными регламентами ПЭУ.

Для электрооборудования с напряжением до 1 кВ расчет сопротивления заземляющего элемента, входящего в систему защитного заземления с изолированной нейтралью (типа IT), выполняют в соответствии с условием:

В данном неравенстве переменная R з является значением сопротивления заземляющего устройства (выражается в Ом), постоянная величина U пр.доп. – параметром напряжения соприкосновения (50 в), I з – суммарная величина замыкания на землю, выраженная в А.

По нормативным требованиям значение R з варьирует в пределах от 4 Ом до 10 Ом (к значению нижнего предела не предъявляют особых требований, верхний – предельно допустимый параметр) при условии, что мощность питающих сеть и подключенных параллельно трансформаторов и генераторов не выше 100 кВА.

Для организации защитного заземления установок с более высоким напряжением в расчетах применяют иные величины:

  • 0,5 Ом в электросетях с эффективно заземленной нейтралью со свойственными им большими токами на землю;
  • не выше 10 Ом при 250в напряжения соприкосновения в системах с изолированной нейтралью (условие действительно при малых токах на заземляющий объект для оборудования с напряжением больше 1000 В).

Обратите внимание. Предпочтительны минимальные параметры сопротивления заземляющих контуров. Чем меньше его значение, тем эффективней будет движение тока через объекты с наименьшим сопротивлением.

Рассчитываемое для монтажа системы заземления сопротивление растеканию тока, вычисляемое для заземлителя, в процессе эксплуатации может увеличиться. Значение его необходимо постоянно контролировать.

Схема и монтаж контура

В многоквартирных домах для защиты жильцов от поражения устанавливаются автоматические выключатели, производящие зануление (обесточивание) электрической сети в случае пробоя изоляции или замыкания.

В автономном жилье и на дачах из-за отсутствия технической возможности установки отключающей автоматики требуется устройство защитного заземления, что можно осуществить, обратившись к электрикам, или сделать собственными руками.


Линейная схема расположения заземлителей, заглубленных до скального грунта

Система заземления без глубинного заземлителя

Элементы контура, в состав которого не входит глубинный заземлитель, могут устанавливаться в ряд или располагаться в виде какой-либо геометрической фигуры. Форма контура зависит от особенностей участка. Данный способ применим при протяженности линий заземления до 3х метров.

  • Заглубляются вертикальные заземлители. Расстояние между устанавливаемыми вертикально в грунт заземлителями рассчитывают, исходя из длины данных частей заземляющей системы. Это нужно для минимизации экранирования, так как, чем ближе расположены элементы, тем больше экранирующий эффект.
  • Выполняется поэтапный замер реальных значений сопротивления единичных заземлителей. Они должны быть установлены в количестве, обеспечивающем формирование минимального сопротивления.

Обратите внимание. Зачастую для заземления равных по площади земельных участков используется разное количество заземляющих элементов, так как на величину сопротивления оказывает влияние удельное сопротивление грунта.

  • Выполняется соединение единичных заземлителей. Заземлители, имеющие антикоррозионное покрытие соединяются с использованием специальных соединителей. Устройства заземления из черного металла соединяются исключительно с помощью сварки, швы покрываются битумной мастикой.


Соединение с помощью болтов допустимо только в случае установки элементов с антикоррозионным покрытием;
Присоединение заземляющего провода к контуру из черного метала выполняется посредством сварки с последующим креплением с помощью болта

Групповая система с искусственными заземлителями

Это несложная, доступная для самостоятельного выполнения схема защитного заземления с контуром в форме равнобедренного треугольника. Данную электрозащитную систему располагают в метре от нижней границы цоколя или стены.

  • В соответствии с выбранной конфигурацией выкапывается траншея глубиной 0,8 метров. Длина каждой из сторон треугольника 3 м.
  • В вершинах треугольника желательно выбурить скважины трехметровой глубины. Если решено было забивать вертикальные заземлители кувалдой, достаточно будет скважин по 1,5 м.


Схема группового контура защитного заземления

Обратите внимание. Забивать гораздо легче предметы с заостренными концами. Заострите болгаркой материал, который собираетесь забивать.

В качестве материала для вертикальных заземлителей подойдет металлическая труба с диаметром 50 мм, стальной пруток 10 мм, уголок со стороной 50 мм. Потребуется три отрезка длиной по три метра. Горизонтальный заземляющий элемент можно сделать из девяти метров стальной полосы толщиной 4мм, шириной 40 мм.

  • Затем смонтированный контур заземления соединяется посредством сварки с проводником. Его делают из круглого прутка или полосовой стали. Он соединяется с естественным заземлителем.


План расположения элементов треугольного контура защитного заземления

Смонтированный контур успешно выполнит назначение защитного сопротивления, если будет подключен к проложенному в земле стальному водопроводу, к металлическим обсадным трубам водозаборных скважин, к иным ж/б и металлическим конструкциям. После установки защитного заземления все траншеи и выработки необходимо заполнить однородным грунтом без включений щебня и строительного мусора.

Просмотр видео-ролика поможет наглядно представить принцип действия и способ устройства простейшего заземления для загородного дома:

Получив представление о том, что называется защитным заземлением, узнав о способах устройства электрозащитной системы можно без опасений приступать к самостоятельному монтажу. Не нужно забывать об измерении величины сопротивления после установки. Если нет соответствующих приборов и навыков, требуется вызвать электриков.