Нормирование сопротивления защитного заземления

При напряжении до 1000 В защитное заземление выполняется только в сетях с изолированной нейтралью. Сеть с изолированной нейтралью применяется в непротяженных сетях (когда емкостное сопротивление проводов относительно земли небольшое), а также в местах повышенной электроопасности: в сырых помещениях, подвалах.

Защитным заземлением какой либо части электроустановки или конструкции называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством (рисунок 5.1).

Принцип действия защитного заземления состоит в снижении напряжения прикосновения U_ПР до безопасного значения. Поясним это на примере, причем возьмем наихудший случай по опасности поражения человека, т.е. когда сопротивление изоляции наименьшее (провод упал на землю) и когда оборудование находится на расстоянии больше 20 м от заземлителей (рисунок 5.1). В случае замыкания фазы на корпус потечет ток I по цепи: обмотка трансформатора, провод, корпус электрооборудования, заземляющее устройство, земля, изоляция, второй провод, обмотка трансформатора. Ток определяется по формуле: .

Рисунок 5.1 - Схема защитного заземления:

а - принципиальная схема; б - схема замещения

Рисунок 5.2 - Схемы заземления передвижных и стационарных

установок:

1 - корпус электроустановки; 2 - заземляющий проводник;

3 - заземлитель; 4 - магистральная полоса, соединяющая заземлители

Напряжение прикосновения U_ПР определяется как разность потенциалов на корпусе оборудования j_ОБ и поверхности земли j_З, на которой стоит человек. Когда заземлители находятся на расстоянии больше 20 м от оборудования потенциал j_З = 0 и разность потенциалов j_ОБ-j_З равна падению напряжения на заземляющем устройстве:

. (5.1)

Из формулы (5.1) следует: чем меньше сопротивление заземляющего устройства R_З, тем меньше напряжение прикосновения U_ПР.

По правилам устройства электроустановок [4] сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования, должно быть не более 4 Ом.

При мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее заземляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом.

Поэтому, при наличии защитного заземления, даже в самом худшем случае (обрыве провода и падении его на землю) напряжение прикосновения будет небольшим, например, при U_ЛИН=380 В, R_З=4 Ом, R_ИЗ=100 Ом, U_ПР=380/(1+100/4)=15 В, т.е. безопасно. Если заземлители будут расположены к оборудованию ближе 20 м, то потенциал j_З будет больше нуля и напряжение U_ПР будет еще меньше.

5.3 Зануление, принцип действия. Нормирование R_З.О и R_{З.О.ПОВТ}

Занулением называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока (рисунок 5.3) или с глухозаземленным выводом источника однофазного тока.

Принцип действия зануления заключается в следующем: при замыкании фазы на корпус электрооборудования появляется "ток короткого замыкания" I_КЗ (рисунок 5.3, путь тока показан стрелками); от тока I_КЗ сгорает предохранитель Пр и отключает поврежденную фазу от сети. Обычно последовательно с предохранителями устанавливаются автоматические выключатели, которые, при появлении тока короткого замыкания, быстро выключают сразу три фазы. По условиям безопасности время срабатывания автоматических выключателей должно быть не более 0,2 с в сетях с фазным напряжением 220 В.

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

, (5.2)

где - ток короткого замыкания, А;

- фазное напряжение сети, В;

- сопротивление петли "фаза - нуль", Ом,

- индуктивное сопротивления обмотки силового

трансформатора, Ом;

,- активное сопротивления фазного провода, Ом;

,- активное сопротивления нулевого провода, Ом.

1 - нулевой провод; 2 - нулевой защитный провод; 3 - фазный провод;

4 - нулевой рабочий провод; 5 - предохранитель; 6 - выключатель;

7 - рубильник; 8 - корпус распределительного устройства; 9 - кабель;

10 - штепсельная розетка; 11 - контакт зануления; 12 - вилка;

13 - защитный (зануляющий) контакт оборудования

Рисунок 5.3 - Схема зануления электрооборудования:

(а - трехфазное стационарное электрооборудование; б - светильник;

в - передвижная электроустановка (например, ручной инструмент)

Для надежности сгорания предохранителей ток I_КЗ должен превышать ток плавкой вставки не менее чем в 3 раза, а для автоматических выключателей - в 1,25...1,4 раза; проводимость нулевого провода должна быть не менее 50 % проводимости фазных проводников, кроме этого должна обеспечиваться непрерывность нулевого провода (т.е. в нулевом проводе запрещается устанавливать предохранители и выключатели).

Следует отметить, что при отсутствии предохранителей или автоматических выключателей и замыкании фазы на корпус напряжение прикосновения будет выше 0,5 U_Ф, что опасно для людей. Кроме этого, протекающий в сети ток короткого замыкания может привести к пожару.

По ПУЭ [4] при линейном напряжении 380 В сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора R_З.О не должно превышать 4 Ом. На воздушных линиях повторное заземление нулевого провода должно выполняться на вводах в здание, а также на концах линий и ответвлений длиной более 200 м. Общее сопротивление заземляющих устройств всех повторных заземлителей нулевого провода не должно превышать 10 Ом, при этом сопротивление растеканию тока каждого из повторных заземлителей должно быть не более 30 Ом.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: