ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
Многие части электроустановок, не находящиеся под напряжением (корпуса электрических машин, кожухи трансформаторов; осветительная арматура; приводы и кожухи электрических аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных шкафов и щитов управления; металлические конструкции подстанций; металлические оболочки кабелей и кабельные муфты; стальные трубы электропроводок и т. п.) могут во время аварии оказаться под напряжением, что вызывает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала при прикосновении к ним. Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям должно защитное заземление.
Заземление снижает потенциал по отношению к земле металлических частей электроустановки, оказавшихся под напряжением при аварии, до безопасного значения.
Защитные действия заземления состоят в уменьшении тока, возникающего в теле человека при соприкосновении с корпусом машины (рис. 1, а), оказавшимся под напряжением. Человек включается в электрическую цепь параллельно заземлению; чем больше сопротивление человека rч, по сравнению с сопротивлением заземления, тем меньше ток в теле человека Iч.
Рис. 1. Устройство заземления в трехфазной установке: а – с изолированной нейтралью; б – с глухозаземленной нейтралью.
Сопротивление заземляющих устройств для электроустановок при различных напряжениях должно приниматься в соответствии с нормами ПУЭ.
Защитное заземление выполняется различно в зависимости от системы электроснабжающей сети и напряжения электроустановки. В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью трансформаторов (или генераторов) защитное заземление выполняют присоединением заземляемых частей установки к заземленному нейтральному проводу электросети. В этом случае при повреждении изоляции и переходе напряжения на металлические части установки создается короткое замыкание одной фазы трансформатора (или генератора) через нейтраль (рис. 1, б). В результате повреждения часть электроустановки немедленно автоматически отключается (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается автомат).
Нейтраль заземляют у источника питания (присоединяя ее к заземлению нейтрали трансформатора) и, кроме того, делают повторное замыкание, в том числе на концах линий или ответвлений, питающих электроустановки.
В электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью трансформаторов (или генераторов), а также во всех установках напряжением выше 1000 В, защитное заземление выполняется путем сооружения местного заземляющего устройства с малым сопротивлением, к которому присоединяют заземляемые части установки (см. рис. 1, а). Действие такого заземления состоит в том, что оно снижает до безопасного значения напряжение относительно земли, появляющееся на металлических частях установки при повреждении изоляции Rиз.
Значение сопротивления местного заземляющего устройства нормируется ПУЭ.
Для заземляющих устройств следует по возможности использовать естественные заземлители: водопроводные и другие металлические трубы, проложенные в земле без изоляции (кроме трубопроводов с горючими веществами), имеющие металлические конструкции зданий и сооружений, а также имеющие соединения с землей, шпунты, свинцовые оболочки проложенных в земле кабелей и т. п.
Искусственные заземлители, как правило, выполняют из вертикально забитых в грунт стальных стержней, соединяемых между собой стальными полосами; полосы прокладывают в земле на глубине не менее 0,5 м и приваривают к верхним концам стержней.
Каждый заземляющий элемент установки следует присоединять к заземлителю или заземляющим проводникам при помощи отдельного ответвления. Заземляемые элементы нельзя включать последовательно в заземляющий провод (рис. 2). Присоединение заземляющих проводников к электрооборудованию выполняют при помощи болтов или сварки.
Рис. 2. Схема присоединения заземляющих проводов к магистрали заземления: а – правильно; б – неправильно;
Заземляющие устройства начинают действовать только при повреждениях изоляции электроустановок. Так, в трехфазной системе с изолированной нейтралью при пробое изоляции фазы А на корпус электродвигателя (см. рис. 1, а) протекает ток Iз, через заземлитель, землю и далее через поврежденную изоляцию к двум другим фазам В и С. Возникший в заземлителе ток обусловливает в земле падение напряжения, в результате чего человек, прикоснувшийся к корпусу машины, окажется под напряжением, действующим между корпусом и той частью земной поверхности, где он находится в данный момент.
Заземление передвижных механизмов, электроинструментов, понижающих трансформаторов и сварочных аппаратов, работающих на напряжении до 1000 В в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Рассматриваемая группа электроприемников получает питание от питающих пунктов (щит или силовой шкаф). Заземление корпусов оборудования осуществляется заземляющей жилой питающего шлангового кабеля, один конец которой присоединяется к заземляющему болту на корпусе машины, а другой — к корпусу питающего пункта. Корпуса питающих пунктов через заземляющий зажим присоединяют к нейтральному проводу сети и через него соединяют с заземленной нейтралью источника питания (как правило, трансформатора). Все корпуса электроинструментов, работающие при напряжении свыше 40 В, подлежат заземлению (подсоединению к нейтральному проводу сети) с помощью специального проводника или заземляющей жилы шлангового провода (кабеля). Все корпуса и обмотки низшего напряжения понижающих трансформаторов для электроинструмента заземляют в том же порядке (рис. 3).
Рис. 3. Заземление однофазных (а) и трехфазных (б, в) понизительных трансформаторов.
Для выполнения повторных заземлений нейтрального провода на передвижных установках применяют переносные инвентарные заземлители, к которым присоединяют корпуса и металлические конструкции машин и механизмов.