Cтекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся с нею в непосредственном контакте: случайном или преднамеренном. При этом одиночный проводник или группа соединенных между собой проводников, находящихся в преднамеренном контакте с землей, называется соответственно одиночным заземлителем или групповым заземлителем.
Причинами стекания тока в землю являются: замыкание токоведущей части на заземленный корпус электрического оборудования; падение провода на землю; использование земли в качестве провода и т. п. Во всех этих случаях происходит резкое снижение потенциала относительно земли.
Заземляющим устройством (ЗУ) называется совокупность заземлителя (проводников, электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей) и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.
 |
Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что его заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточенным.
а) б)
1 - заземлитель; 2- заземляющие проводники (магистрали); 3 – заземляемое оборудование.
Рисунок 3.4.11 - Изменение напряжения прикосновения при выносном заземляющем устройстве или одиночном заземлителе (а), выносное заземляющее устройство (б)
Существенный недостаток выносного заземляющего устройства — отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории коэффициент прикосновения α1=1. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения Uпр.доп. (с учетом коэффициента напряжения прикосновения α2, учитывающего падение напряжения в сопротивлении растеканию тока основания, на котором стоит человек):
φЗ = IЗ · rЗ ≤ Uпр.доп./α2
Кроме того, при большом расстоянии до заземлителя может значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом за счет сопротивления соединительного заземляющего проводника.
Достоинством выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п.).
Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории; при высоком сопротивлении земли на данной территории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводимостью земли; при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования.
Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды распределяются на площадке по возможности равномерно, поэтому контурное заземляющее устройство называется также распределенным.
 |
На рисунке 3.4.12 (б) показано распределение потенциала в момент замыкания фазы на заземленный корпус на открытой подстанции, имеющей контурное заземляющее устройство (см. рис. 3.4.12-а).
а) б)
Рисунок 3.4.12 - Контурное заземляющее устройство (а), распределение потенциала в момент замыкания фазы на заземленный корпус электрооборудования (б)
Как видно из рисунка, изменение потенциала в пределах площадки, на которой размешены электроды заземлителя, происходит плавно; при этом напряжения прикосновения Uпр и шага Uш имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя φЗ. Однако за пределами контура по его краям наблюдается крутой спад φ.
Безопасность при распределенном заземляющем устройстве может быть обеспечена не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравниванием потенциала на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых. Это достигается путем соответствующего размещения одиночных заземлителей на защищаемой территории.
Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для заземления, и естественные — находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.
Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 5-6 см со стенкой толщиной не менее 3,5 мм и угловую сталь с полками толщиной не менее 4 мм (обычно это угловая сталь размером от 40х40 до 60х60 мм) отрезками длиной 2,5—3,0 м. Широкое применение находит также прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь сечением не менее 4х12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.
Размещают электроды в соответствии с проектом. Заземлители не следует устанавливать вблизи горячих трубопроводов и других объектов, вызывающих высыхание почвы, а также в местах, где возможна пропитка грунта нефтью, маслами и тому подобными веществами, поскольку сопротивление грунта резко возрастает.
В случае опасности усиленной коррозии заземлителей необходимо применять электроды увеличенного сечения либо оцинкованные или омедненные. В некоторых (довольно редких) случаях целесообразно выполнить электрическую защиту заземлителей от коррозии.
Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7—0,8 м, затем трубы или уголки заглубляют копрами, гидропрессами и т.п. Стальные стержни диаметром 10—12 мм длиной 4—4,5 м ввертывают в землю с помощью специальных приспособлений, а более длинные заглубляют вибраторами.
Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяют стальной полосой с помощью сварки. При этом полосу устанавливают на ребро, поскольку в таком положении ее удобнее приварить к вертикальным электродам.
В качестве естественных заземлителей могут использоваться:
1) проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, трубопроводов канализации и центрального отопления, водопроводов бытового использования);
2) обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, шурфов и т.п.;
3) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей;
4) свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;
5) металлические шпунты гидротехнических сооружений и т.п.
В качестве естественных заземлителей подстанций и распределительных устройств (РУ) рекомендуется использовать заземлители опор отходящих воздушных линий электропередачи, соединенные с помощью грозозащитных тросов линий с заземляющим устройством подстанции или РУ.
В соответствии с требованиями ПУЭ при применении системы ТN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и РЕN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется.
Внутри больших и многоэтажных зданий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.
Виды построения заземляющих устройств (ЗУ) внутри здания следующие:
· лучевой (см. рис. 3.4.13-а);
· ячеистый (см. рис. 3.4.13-б).
Следует обратить внимание на тот момент, что при организации ЗУ по лучевой схеме непроектных перемычек между лучами, т.е. между РЕ-проводниками, не должно быть. На рисунке 3.4.13-в изображен фрагмент схемы электрических соединений в здании Инкомбанка. Расчетный центр банка был обесточен в связи с обрывом РЕ и N-проводника в направлении бытовых помещений. РЕ и N-проводники в направлении расчетного центра имели сечение недостаточное для несения дополнительной нагрузки от приборов бытовых помещений, поэтому разрушились.
а) б) в)
Рисунок 3.4.13 - Лучевая схема ЗУ (а), ячеистая схема ЗУ (б), схема ЗУ Инкомбанка с непроектной перемычкой (в)
Дата: 2018-09-13, просмотров: 476.
