Защитное заземление и зануление электроустановок, их назначение и сущность

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством металлических нетоковедущих частей, которые в аварийной ситуации могут оказаться под напряжением. Заземляющее устройство представляет собой совокупность заземлителя (металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) и заземляющих проводников (металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем).

На практике необходимо стремиться к использованию естественных заземлителей. В качестве их можно использовать водопроводные стальные трубы, проложенные в земле (кроме трубопроводов с горячими жидкостями, горючими и взрывоопасными веществами); обсадные трубы артезианских скважин; свинцовые оболочки силовых кабелей (аллюминевые оболочки не могут использоваться в качестве заземлителей); металлические и железо-бетонные конструкции фундаментов, при условии, что они образуют непрерывную электрическую цепь по металлу.

Если нет возможности использовать естественные заземлители, то применяют искусственные – контурные или протяженные, одиночные, состоящие из стальных труб, арматурных стержней, угловой или полосовой стали.

Задача защитного заземления – устранить опасность поражения током человека при прикосновении к корпусу находящемуся под напряжением и в случае неисправности изоляции.

Область применения: 3-х фазные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Заземлению подлежат: наружные установки при напряжении выше 36 В переменного тока и выше 110В постоянного тока, установки в особо опасных помещениях, а также все установки переменного и постоянного тока при напряжении 500В и выше.

Принцип защиты с помощью заземления состоит в том, чтобы уменьшить напряжение на корпусе при замыкании на него тока. Когда заземление отсутствует, корпус на который произошло замыкание, имеет фазное напряжение относительно земли. Прикосновение к нему стольже опасно, как и к токоведущей части. Заземление вызывает перераспределение напряжений. Человек, прикоснувшись к заземленному корпусу, оказавшемуся под напряжением, образует цепь корпус – человек земля, параллельную цепи корпус – земля. Ток замыкания пойдет по обеим параллельным ветвям и распределится между ними обратно пропорционально их сопротивлениям. Согласно ПУЭ в электроустановках напряжением до 1000 В величина сопротивления заземляющего устройства не должна превышать 4 Ом.

Рис. 1. Принципиальная схема защитного заземления

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым проводом сети металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Область применения – 3-х фазные четырехпроводные сети напряжением до 1000 В с глухозаземленнойнейтралью. Рассмотрим принципиальную схему зануления.

Нулевой провод присоединен к корпусу защищаемого оборудования. При появлении на корпусе опасного напряжения в случае пробоя, возникает однофазное короткое замыкание между фазным и нулевым проводом. По цепи фаза-корпус-нулевой провод течет большой ток короткого замыкания, в результате чего срабатывает плавкий предохранитель и автоматически отключается поврежденная установка от сети.

Согласно ПУЭ для обеспечения надежного отключения необходимо:

1) чтобы ток короткого замыкания превышал номинальный ток плавкой вставки предохранителя I_к.з.>k·I_ном,

где I_ном – номинальный ток плавкой вставки;

к – коэффициент надежности, принимается = 1,25 – 6 в зависимости от типа защитного устройства.

2) проводимость нулевого провода должна быть не менее 50% проводимости фазного провода в соответствии с условием допустимого нагрева нулевого провода и с целью снижения потенциала на нем во время прохождения аварийного тока.

3) Для обеспечения непрерывности цепи зануления нулевой провод должен быть проложен так, чтобы исключить возможность обрыва; в нулевом проводе запрещается ставить предохранители, выключатели и др. приборы, способные нарушить его целостность;

Важно понимать, что в течение некоторого времени с момента замыкания фазы на зануленный корпус и до момента срабатывания защиты на нулевом проводе сохраняется опасное напряжение. Под этим опасным напряжением будет находиться не только поврежденная установка, но и корпуса другого оборудования, подключенного к нулевому проводу. Такая же опасность может возникнуть при обрыве нулевого провода и для исключения этого он имеет соединение с землей в нескольких местах (200-500 м).