Поняття заземлення

Призначення заземлення. Захисне та робоче заземлення. Сфери їх застосування. Природні та штучні заземлювачі.

Заземлювальні провідники. Послідовність операцій при виконанні заземлення. Інструмент і пристрої. Способи закріплення заземлювальних провідників. Послідовне та паралельне з’єднання заземлювальних провідників. Вимоги безпеки праці при виконанні електромонтажних робіт.

Поняття заземлення

Для попередження можливості ураження персоналу електричним струмом при виникненні напруги на частинах апаратів, що нормально не знаходяться під напругою, правила улаштування електроустановок (ПУЕ) передбачають виконання особливих пристроїв, які називаються заземлюючими пристроями, або заземленнями.

Заземлюючі пристрої виконуються також для забезпечення нормальної роботи електроустановок. У ряді випадків вони застосовуються для захисту електроустановок при порушенні визначених для них режимів роботи.

Захисне заземлення запобігає небезпеці ураження людей, що виникає при появі напруги на частинах електроустановок, що нормально знаходяться без напруги, напруга, яка при цьому з'явилася, знижується до певної безпечної величини або ділянка електроустановки відключається.

Прикладом появи напруги на частинах устаткування, що нормально знаходяться без напруги, може служити силовий трансформатор, в якого внаслідок пробою ізоляції обмотки виявиться під напругою активна сталь магнітопроводу, а отже, і бак трансформатора, нормально ізольовані від струмоведучих частин.

Поява напруги на частинах устаткування, нормально ізольованих від струмоведучих частин, унаслідок пробою ізоляції - явище, що досить часто зустрічається в експлуатації підстанцій. Ще більш часті випадки виникнення замикань унаслідок обриву струмоведучого дроту і падіння його на заземлене устаткування або на землю. Такі замикання називаються «Замиканням на землю».

Замикання на землю або на корпус є однією з найбільш частих причин нещасних випадків з тими, хто обслуговує електроустановку або випадково виявляється поблизу неї, оскільки експлуатація електроустановок неминуче пов'язана з оглядами і дрібними ремонтами, в процесі яких обслуговуючий персонал знаходиться в безпосередній близькості від працюючого устаткування або торкається до нього. Виключити необхідність або можливість дотику людей до частин електроустановки, що нормально не знаходяться під напругою, не представляється можливим за умов експлуатації.

У міських електроустановках пристрій захисних заземлень є основною захисною мірою. Захисним заземленням називається призначений для забезпечення безпеки пристрій, в якому металеві частини устаткування, що нормально не знаходяться під напругою, навмисно сполучені із землею за допомогою заземлюючих провідників і заземлювачів. Такий пристрій може розглядатися як захисне заземлення лише у тому випадку, коли воно виконане з дотриманням відповідних вимог і норм.

Захисне заземлення - це навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмопровідних частин, що можуть опинитися під напругою.

Занулення - це навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих неструмопровідних частин.

Заземлювальні пристрої (заземлювачі) призначені для захисту персоналу від ураження електричним струмом при появі напруги на частинах апаратів або електроустановки, які звичайно не зна­ходяться під напругою, а також для забезпечення їх нормальної роботи.

Заземлювальним пристроєм називається сукупність заземлю­вача і заземлювальних провідників.

Заземлювач — це металевий провідник або група провідників, які знаходяться в безпосередньому контакті з землею.

Заземлювальними провідниками називають металеві провід­ники, які з'єднують заземлювальні частини електроустановок із заземлювачем.

Заземлення будь-якої частини електроустановки — це спе­ціальне електричне з'єднання її з заземлювальним пристроєм.

Опором заземлювального пристрою називається сума опорів, яка складається з опору заземлювача відносно землі і опору за­землювальних провідників.

Напругою відносно землі при замиканні на корпус є напруга між цим корпусом і точками землі, що знаходяться поза зоною розтікання струмів у землі, але не ближче як 20 м.

Замикання на землю — це випадкове електричне з'єднання частин електроустановки, які знаходяться під напругою, безпосередньо з землею або з її конструктивними частинами, не ізольо­ваними від землі.

Струмом замикання на землю називається струм, що проходить через землю в місці замикання.

Глухозаземленою нейтраллю називається нейтраль трансформатора або генератора, приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через малий опір (трансформатори струму тощо).

У електроустановках з ізольованою нейтраллю напругою до 1000 В застосовується захисне заземлення, призначенням якого є створення між металевим корпусом устаткування, що захищається, і землею електричного з'єднання досить малого опору (мал. 35.1, а). Завдяки цьому при дотику людини до устаткування з пошкодженою ізоляцією через його тіло пройде струм, величина якого не буде небезпечною для нього.

У заземленні цього виду при пошкодженні ізоляції заземленого устаткування або електроустановки її металеві частини виявляються приєднаними до лінії. При цьому, в разі дотику до них, для струму відкриваються дві дороги: через тіло людини, що доторкнулася і через заземлення. Чим менше буде опір ланцюга заземлення, тим більша частина струму проходить по цьому ланцюгу.

При досить малому опорі заземлення майже весь струм замикання проходить через заземлення і лише невелика, а тому і абсолютно безпечна для людини частина струму проходить через тіло того, що доторкнувся.

У міських електричних установках напругою 380/220 і 220/127 В із заземленою нейтраллю застосовується система, при якій провідники захисного заземлення і всі елементи електроустановки, що підлягають заземленню, сполучені із заземленою нейтраллю трансформатора або генератора (мал. 35.1, б). При такому з'єднанні кожне замикання струмоведучих частин на заземлені частини електроустановки перетворюється на коротке замикання, що викликає відключення аварійної установки найближчим запобіжником або автоматом. Ця система у ряді країн носить назву «занулення».

Використання в електроустановках напругою до 1000 В із заземленою нейтраллю системи «занулення» викликано тим, що виконання в цих установках звичайного заземлення устаткування не забезпечує необхідної безпеки.

Мал. 35.1. Схеми заземлення: а - мережа з ізольованою нейтраллю в електроустановках напругою до 1000 В; б - система занулення, мережа з глухозаземленою нейтраллю; в - схема шляху струму замикання на землю в системі занулення при відсутності

У мережі з глухозаземленною нейтраллю (мал. 35.1, в) при замиканні фазного провідника на корпус по ланцюгу, що утворився через землю, проходить струм

Iз = Uф / r0 + rз

де r₀ - опір заземлення нейтралі, Ом.

При цьому фазна напруга розподілиться між r_з і r₀, тобто Uз= I_зr_з; U₀= I_зr₀;

U_з + U₀ = U_ф.

Таким чином, напруга корпусу відносно землі залежить від співвідношення опорів r₀ і r_з. При рівності r₀ і r_з напруга на заземленому корпусі буде U_з = U₀ = 0,5U_ф

Ця напруга є небезпечною для людини, тому в мережі напругою до 1000 В з глухозаземленною нейтраллю захисне заземлення не застосовується.

У мережах з глухозаземленною нейтраллю і корпусами, що мають окреме заземлення (система заземлення TT) обов'язковим згідно ПУЕ є використання пристроїв захисного відключення на диференціальному струмі (ПЗВ).