Защитное и рабочее заземление . Виды заземляющих устройств

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.2

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: 53.