Розрахунок захисного заземлення

Систему захисного заземлення розраховують згідно з існуючими нормами і правилами.

Магістралі заземлення прокладають вздовж стін приміщення на висоті 400-500 мм. До них паралельно приєднують всі корпуси електрообладнання з допомогою проводів перерізом не менше 12 мм².

Для устаткування до 1000 В величина опору заземлення повинна бути у всіх випадках не більше 4 Ом і не більше 10 Ом лише для комунальних і сільських мереж, якщо потужність джерела енергії не більше 100 кВА.

На рис. 2 зображено схему зображення розмірів для розрахунків заземлення.

Рис. 2. Схема позначення розмірів для розрахунку захисного заземлення:

1 – заземлювач; 2 – з’єднувальна стрічка; – глибина закладання вертикальних заземлювачів; – відстань між заземлювачами; – довжина заземлювача (труби, кутника); – відстань від поверхні ґрунту до середини труби;

– ширина стрічки (полоси).

Опір розтікання струму одного заземлювача розраховують за емпіричною формулою . (1)

де – питомий опір ґрунту, Ом^.см; – довжина труби, см; d – діаметр труби, см; t – відстань від поверхні землі до середини забитої в ґрунт труби, см.

Для заземлювача зі стального кутового матеріалу підраховують еквівалентний діаметр d= 0,95b, де b – ширина сторони кутника, см.

Практично застосовують труби довжиною l = 2- 3 м, діаметром d = 30-50 мм., при товщині стінок труб не менше 3,5 мм. Для одержання необхідної провідності заземлюючого пристрою в ґрунт забивають кілька труб на глибину не менше 0,5 м (глибина промерзання ґрунту) на відстані подвійної довжини одної труби. Опір розтікання в цьому випадку розраховують за формулою , (2)

де – опір розтікання одного заземлювача; – коефіцієнт екрану­вання труб, який коливається в межах 0,65-1,0; п – число труб (кутників).

Задаючись допустимим опором R_З захисного заземлення, знаходять необхідну кількість труб.

Заземлення – найбільш розповсюджений засіб захисту людей в мережах з ізольованим нульовим проводом(нейтраллю) до 1000 В (рис. 3).

Якщо корпус не буде заземлений і опиниться під напругою, до нього торкатись дуже небезпечно, тому що його потенціал буде рівним потенціалу фази і, отже, весь струм пройде через тіло людини і ураження неминуче. При заземленому корпусі (рис. 3) через малий опір заземлювача струм замикання на землю піде по двох паралельних вітках і розподілиться між ними обернено пропорційно їх опорам. Оскільки опір вітки людина – земля набагато більший від опору вітки корпус – земля, струм через людину пройде значно менший і безпечний. Отже, захисне заземлення понижує напругу дотикання, що створює безпечні умови для людини, яка випадково торкнеться корпусу, що знаходить­ся під напругою.

В мережах з глухозаземленою нейтраллю (рис. 4) до 1000 В при замиканнях на корпус обладнання заземлення корпусу може не забезпечити захисту людини. Справа в тому, що струм короткого замикання в цьому випадку обмежується сумарним опором заземлення джерела і заземлювача обладнання і цей струм може не перевищувати пускових струмів (наприклад, електродвигунів), тому запобіжник не перегоряє і корпус обладнання може тривалий час знаходитись під небезпечною напругою, і, отже, випадкове дотикання людини до такого корпусу викличе ураження струмом.

Тому на практиці в межах з глухо заземленою нейтраллю (рис. 4) застосовують занулення, тобто всі корпуси електрообладнання, які можуть опинитись під напругою, з'єднують з нульовим проводом.

Рис. 3. Захисна схема занулення в мережах з ізольованою нейтраллю до 1000 В.	Рис. 4. Захисна схема заземлення в мережах з глухо заземленою нейтраллю до 1000 В.

Занулений корпус в мережах з глухо заземленою нейтраллю забез­печує захист людей, якщо виникає пробій фазної напруги на корпус. При цьому у колі фаза – корпус – нейтраль виникає струм короткого замикання, величина якого досягає значення:

(3)

Де — активні опори проводів: фазного і нульового; X – реактивний опір петлі фаза-нейтраль; – номінальний струм плавкої вставки найближчого запобіжника.

При такій величині струму короткого замикання плавка вставка запобіжника перегоряє і тим вимикається аварійне коло, захищаючи людину від ураження струмом. Якщо людина торкається корпусу і в цей час виникне пробій на корпус, через тіло людини пройде незначний безпечний струм.

Одним із засобів захисту людей від ураження є застосування пониженої напруги. У звичайних умовах напруга 42 В і нижча відноситься до малої, безпечної напруги. Застосування малої напруги виключає небезпеку ураження електричним струмом навіть при її дотиканні до оголених струмоведучих частин, які знаходиться під напругою. На малу напругу доцільно вмикати електрообладнання. У приміщеннях з підвищеною небезпекою – це переносний електроінструмент, місцеве або ремонтне освітлення, електрифіковані іграшки тощо. Заземлювати (занулювати) це обладнання непотрібно.

Проте у вибухонебезпечних приміщеннях заземлення (занулення) обов'язкове при будь-яких напругах, оскільки поява потенціалів на корпусі може викликати іскріння і, отже, вибух. Для одержання пониженої безпечної напруги застосовують понижувальні трансформатори.

Питання для контролю та самоконтролю

1. Яку величину змінного струму відчуває людина?

2. Який струм вважається смертельним?

3. Які засоби запобігають ураженню струмом?

4. Які чинники збільшують ризик ураження людини струмом?

5. Які види засобів використовують для захисту людей від враження електричним струмом?

6. Назвіть загальні засоби захисту від струму.

7. Назвіть спеціальні засоби захисту.

8. Що називають заземленням?

9. Що називають зануленням? Яка різниця між заземленням і зануленням?

10. Яка величина опору заземлення допустима для устаткування напругою до 1000 В?

11. Що називають опором розтікання?

12. Які матеріали використовують для виготовлення заземлювача?

13. Чим відрізняються захисна схема заземлення в мережах з глухо заземленою нейтраллю від схеми занулення з ізольованою нейтраллю?

Практична робота №11