Призначення та принцип дії захисного заземлення. Суть його розрахунку та схема.

Захисне заземлення − це навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмоведучих частин електроустановки, що можуть виявитися під напругою в аварійних ситуаціях (рис. 13.7).

Метою захисного заземлення є усунення небезпеки ураження людини електричним струмом при появі напруги на корпусі або на інших неструмоведучих металевих частинах ЕУ, тобто при замиканні на корпус (наприклад, при пробої ізоляції).

Дія захисного заземлення полягає у зменшенні до безпечної величини сили струму, що проходить через тіло людини при її дотику до корпусу ЕУ, що виявився під напругою. Це досягається зменшенням потенціалу корпусу заземленого устаткування.

Захисне заземлення електроустановок застосовують у мережах напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю і в мережах напругою вище 1000 В з будь-яким режимом нейтралі.

Захисний заземлюючий пристрій складається із сукупності заземлювача і провідників, що заземлюють. Заземлювач являє собою провідник або систему з'єднаних між собою металевих провідників, що знаходяться в безпосередньому контакті з землею. Провідник, що заземлює, – це металевий провідник, що з'єднує частини електричної установки, які заземлюються, з заземлювачем.

Для заземлення електроустановок використовують природні й штучні заземлювачі. Природними заземлювачами можуть бути металеві конструкції будинків, трубопроводи й устаткування, що мають надійне з'єднання із землею.

Трубопроводи пальних рідин, газів, а також трубопроводи, покриті ізоляцією, наприклад, для захисту від корозії, використовувати в якості заземлювачів забороняється.

Як штучні заземлювачі, як правило, використовують металеві труби діаметром 35...50 мм, кутову сталь з шириною полиць не менше 40 мм, довжиною 2,5... 3,5 м, які з'єднують між собою на глибині не менше 0,5 м від поверхні землі металевими смугами перерізом не менше 48 мм². У такий спосіб створюється єдина конструкція захисного заземлюючого пристрою. Алгоритм розрахунку параметрів захисного заземлюючого пристрою наведений на рис. 13.8.

Провідники, що заземлюють, прокладають по конструкціях будинків відкрито, в легко доступних для огляду місцях. Такі провідники повинні мати відмітне фарбування: по зеленому фоні жовті смуги. До устаткування заземлюючі провідники приєднують зварюванням або болтами, а до заземлювача (під землею) – тільки зварюванням.

За розташуванням заземлювачів відносно корпусів ЕУ, що заземлюються, захисні заземлення поділяються на виносні й контурні.

У виносного захисного заземлення заземлювачі розташовують на деякому видаленні (не менше 20 м) від устаткування, що заземлюється.

У контурного захисного заземлення заземлювачі розташовують у вигляді контуру по площі, на якій розташовані ЕУ, що заземлюються.

Зануленням називається навмисне електричне з'єднання металевих неструмоведучих частин електроустановки, що можуть виявитися під напругою в аварійній ситуації, з нульовим захисним провідником.

Дія занулення заснована на перетворенні замикання на корпус в однофазне коротке замикання з метою формування великих струмів, здатних забезпечити спрацьовування апаратів захисту (плавких вставок запобіжників, автоматичних вимикачів, магнітних пускачів з вбудованим тепловим захистом і т. п.).

Занулення застосовують в мережах з глухозаземленою нейтраллю напругою до 1000 В, які для реалізації системи занулення перетворюють у трифазні чотирипровідні мережі (рис. 13.9). При цьому для забезпечення ефективного спрацьовування занулення необхідно, щоб провідність нульового захисного проводу була не менше 0,5 провідності фазного проводу.

Алгоритм розрахунку параметрів занулення наведений рис. 13.10.

Рис. 13.8. Алгоритм розрахунку параметрів захисного заземлюючого пристрою

При використанні системи занулення час відключення аварійного режиму ЕУ від живильної мережі складає 5...7 с при захисті запобіжниками з плавкими вставками і 1... 2 с – при захисті автоматичними вимикачами.

Для надійного спрацьовування цієї системи захисту необхідно виконання наступної умови:

I_к.з. > 3I^н_пл або I_к.з. > 1,25 I^н_авт,

де I^н_пл–номінальний струм плавкої вставки запобіжника; I^н_авт – номінальний струм спрацьовування автомата захисту.