Меню

Защитное заземление применяется сетях напряжением до 1000 вольт

Защитное заземление. Основная и дополнительная системы уравнивания потенциалов. Сторонние проводящие части

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное заземление —это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Цель защитного заземления—снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

При электрическом переменном токе промышленной частоты (50 герц) берут во внимание только активное сопротивление человека (его тела) и соотносят его с величиной равной 1 кОм. При длительном прохождении тока сопротивление тела снижается до 500 – 300 Ом.

Примечание: сопротивление тела человека постоянному току от 3 до 100 кОм.

Расчеты, приведенные на рисунках, весьма приблизительны, но показывают оценить эффективность защитного заземления.

Существенное влияние на ток, проходящий через человека, оказывает величина тока короткого замыкания и сопротивление системы заземления. Наибольшее допустимое значение сопротивления заземления в установках до 1000 В: 10 Ом — при суммарной мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее, 4 Ом — во всех остальных случаях.

Указанные нормы обосновываются допустимой величиной напряжения прикосновения, которая в сетях до 1000 В не должна превышать 40 В.

Защитное заземление применяется в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, а в сетях напряжением 1000 В и выше — с любым режимом нейтрали.

1. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземлителю или к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное включение нескольких заземляемых корпусов электроустановок в заземляющий проводник запрещается.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлители

1.Естественные

— водопроводные трубы, проложенные в земле (ХВ)

— металлические конструкции здания и фундаменты, надежно соединенные с землей

— металлические оболочки кабелей

— обсадные трубы артезианских скважин

— газопроводы и трубопроводы с горючими жидкостями

— алюминиевые оболочки подземных кабелей

— трубы теплотрасс и горячего водоснабжения

Соединение с естественным заземлителем должно быть не менее чем в двух разных местах.

2. Искуственные

Контурные

При контурном заземлении обеспечивается выравнивание потенциалов в защищаемой зоне и уменьшается напряжение шага.

Выносные: групповые и одиночные

Позволяют выбрать место с минимальным сопротивлением грунта.

Традиционно, для искусственных заземлителей применяют угловую сталь толщиной полки не менее 4 мм, стальные полосы толщиной не менее 4 мм или прутковую сталь диаметром от 10 мм.

Широкое распространение в последнее время получили глубинные заземлители с омедненными или оцинкованными электродами, которые по долговечности и затратам на изготовление заземлителя существенно превосходят традиционные методы.

Особая проблема — создание качественного заземления в условиях вечной мерзлоты. Здесь стоит обратить внимание на системы электролитического заземления, позволяющие эффективно решить проблему.

Подробную информацию о различных схемах зазелителей, способах расчета и консультации можно получить на сайте www.zandz.ru

Основная система уравнивания потенциалов.

Построение основной системы уравнивания потенциалов – создание эквипотенциальной зоны в пределах электроустановки с целью обеспечения безопасности персонала и самой электроустановки при срабатывании системы молниезащиты, заносе потенциала и коротких замыканиях.

Основная система уравнивания потенциаловв электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

1 ) нулевой защитный РЕ- или РЕN- проводник питающей линии в системе TN;

2 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и TT;

3 ) заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание;

4)металлические трубы коммуникаций , входящих в здание…

5 ) металлические части каркаса здания;

6 ) металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования….

7 ) заземляющее устройство системы молниезащиты 2-й и 3-й категории;

8 ) заземляющий проводник функционального ( рабочего ) заземления, если таковое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

9 ) металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов. (ПУЭ п. 1.7.82)

Несоединенный с ГЗШ элемент конструкции, инженерной системы, независимой системы рабочего заземления ( FE ) и тд. – грубейшее нарушение целостности основной системы уравнивания потенциалов. Появление разности потенциалов ( возможность искры ) – угроза жизни персонала и безопасности объекта.

Примечание: разрядник, указанный на рисунке – специализированный искровой разрядник с малым напряжением срабатывания для систем уравнивания потенциалов. Например: серии «KFSU», «EXFS..» компании DEHN.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения для сварочного аппарата своими руками

Система дополнительного уравнивания потенциалов

-должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток (ПУЭ п. 1.7.83).

Система дополнительного уравнивания потенциалов значительно улучшает уровень электробезопасности в помещении. Короткие проводники защитного заземления и уравнивания потенциалов, сведенные на шину, формируют эквипотенциальную зону по принципу аналогично основной системы уравнивания потенциалов.

Как видно из рисунков, схема электропитания претерпевает существенные изменения. Чрезвычайно важно обеспечить соединение контактов заземления розеток и клемм заземления стационарных приборов на шину дополнительного уравнивания потенциалов. При этом, даже если не будет выполнено соединение корпусов приборов с шиной ( безалаберная эксплуатация, особенно переносных приборов ) система сохранит свою эффективность по безопасности. Ситуация, когда земли розеток и приборов не подключены к шине, а сторонние проводящие части гарантированно соединены с шиной уравнивания потенциалов, в разы ухудшает электробезопасность в помещении даже по сравнению с классической схемой питания.

Сторонняя проводящая часть — проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Если формально подходить к определению, то и металлическая дверная ручка и петли на деревянной двери в деревянном доме являются сторонними проводящими частями.

При формировании дополнительной системы уравнивания потенциалов возникает вопрос, что подключать, а что не подключать на шину дополнительного уравнивания потенциалов, чтобы добиться необходимого уровня электробезопасности и не делать систему слишком громоздкой. Здесь, с точки зрения здравой логики, можно руководствоваться двумя принципами:

  1. Фактическая ( потенциальная ) возможность связи с «землей».
  2. Возможность появления потенциала на сторонней проводящей части при аварии электрооборудования в процессе эксплуатации.

Примеры сторонних проводящих частей подключаемых / не подключаемых к шине дополнительного уравнивания потенциалов:

Источник

Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

date image2015-08-21
views image4687

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя – метал­лических проводников, находящихся в непосредственном соприкоснове­нии с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановки с заземлителем. Заземляющие устройства бывают двух типов: выносные, или сосредоточенные, и контурные, или распреде­ленные.

Выносное заземляющее устройство (рис. 8) характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой установлено зазем­ляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площад­ки. При работе выносного заземления потенциал основания, на котором находится человек, равен или близок к нулю (в зависимости от удаленно­сти человека от заземлителя).

Защита человека осуществляется за счет малого электрического со­противления заземления, так как в соответствии с законом Ома больший ток будет протекать по той ветви разветвленной цепи, которая имеет

меньшее электрическое сопротивление. Такой тип заземляющего устрой­ства в ряде случаев лишь уменьшает опасность или тяжесть поражения электрическим током. Его достоинством является возможность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сы­рого, глинистого, в низинах и т.п.).

Рис. 8. Схема выносного заземления

Выносное заземляющее устройство применяют только при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряже­нием до 1000 В. В контурном заземляющем устройстве одиночные зазем-лители размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находит­ся заземляемое оборудование, или распределяют на всей площадке (зоне обслуживания оборудования) равномерно.

Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравнива­нием потенциала основания и его повышением до значений, близких к по­тенциалу корпуса оборудования. В результате обеспечивается высокая степень защиты от прикосновения к корпусу оборудования, оказавшегося под напряжением, и от шагового напряжения.

На рис. 9 представлена схема контурного заземления (кривые пока­зывают распределение электрического потенциала внутри и за пределами контура).

Как видно из показанных кривых, за пределами контура потенциал основания быстро снижается с увеличением расстояния, что может явиться причиной появления больших значений шагового напряжения в этих зо­нах. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура вдоль проходов и проездов, в грунт закладывают специальные шины.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естествен­ным путем через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и дру­гие проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Контурное заземление применяют при высокой степени элек­троопасности и при напряжениях свыше 1000 В.

Рис. 9. Контурное заземление:

а – разрез по вертикали; б – вид в плане; в – распределение потенциалов;

Читайте также:  Нервное напряжение по ночам

I3 – ток замыкания на землю; R3 сопротивление защитного заземления;

Um шаговое напряжение; Uпр – напряжение прикосновения

Выполнение заземляющих устройств. Различают заземлители ис­кусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле предметы, используемые для дру­гих целей.

В качестве искусственных заземлителей применяют одиночные и соединенные в группы металлические электроды, забитые вертикально (стальные трубы, уголки, прутки) или уложенные горизонтально в землю (стальные полосы, прутки).

В качестве естественных заземлителей можно использовать проло­женные в земле водопроводные и другие трубы, за исключением трубо­проводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; металлические конструкции и арма­туру железобетонных конструкций зданий и т.п.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 защитному заземлению или занулению подлежат:

1) металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных;

2) все электроустановки в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также наружные установки при напряжении 42 В пере­менного тока и 110 В постоянного тока;

3) все электроустановки переменного тока в помещениях без повы­шенной опасности при номинальном напряжении 380 В и выше и постоян­ного – 440 В и выше;

4) все электроустановки во взрывоопасных зонах.

Зануление– преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 В и с глухозаземленной нейтралью. Принцип действия зануления (рис. 10) заключается в том, что при замыкании фазы на корпус 1 между фазой и нулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий срабатывание защиты и автоматическое от­ключение поврежденной фазы от установки.

Рис. 10. Принципиальная схема зануления:

1 – корпус; 2 – аппараты для защиты от токов короткого замыкания

(плавкие предохранители, автоматические выключатели и т.п.); 3 – нулевой

защитный проводник; 4 – повторное заземление;

R сопротивление заземления нейтрали источника тока;

RП сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

Iк – ток короткого замыкания; Uф – фазное напряжение

Защитой могут являться плавкие предохранители или автоматиче­ские выключатели 2, устанавливаемые перед электроустановкой. Посколь­ку корпус 1 установки заземлен через нулевой защитный проводник 3 и за­земление нейтрали, до срабатывания защиты проявляется защитное свой­ство заземления.

При занулении предусматривается повторное заземление 4-го нуле­вого рабочего провода, если произойдет его обрыв на участке между точ­кой зануления установки и нейтралью сети. В этом случае ток короткого замыкания стекает по повторному заземлению в землю и через заземление нейтрали – на нулевую точку источника питания, т.е. обеспечивается рабо­та зануления.

Устройства защитного отключения (УЗО)– это быстродействую­щая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроуста­новки при возникновении опасности поражения человека электрическим током. В случае опасности (при замыкании фазы на корпус, при снижении электрического сопротивления фаз относительно земли ниже определенно­го предела и т.д.) происходит изменение определенных параметров элек­трической сети. Если контролируемый параметр выходит за допустимые пределы, подается сигнал на защитно-отключающее устройство, которое обесточивает установку или электросеть. УЗО должны обеспечивать от­ключение неисправной электроустановки за время не более 0,2 с.

Источник



Системы заземления электрических сетей до и выше 1000 В

Существует несколько вариантов работы электрических сетей в зависимости от их системы заземления. Кратко охарактеризуем имеющиеся системы заземления электрических сетей класса напряжения до и выше 1000 В.

Системы заземления электрических сетей до и выше 1000 В

Сети класса напряжения до 1000 В

В электрической сети данной конфигурации нейтральный вывод питающего силового трансформатора глухо заземлен , то есть электрически соединен с заземляющим контуром на трансформаторной подстанции. На всем протяжении от подстанции к потребителю нулевой и защитный проводник объединены в один общий – так называемый PEN-проводник.

Данная сеть предусматривает «зануление» электроприборов — присоединение нулевого и защитного проводника к совмещенному проводнику PEN. Данная сеть является устаревшей и реализуется только в промышленности и в уличном освещении.

Зануление электроприборов в быту запрещено из-за опасности появления опасного потенциала на зануленных корпусах, поэтому такая сеть в старых постройках эксплуатируется исключительно в качестве двухпроводной – используется только нулевой и фазный проводники.

Данная сеть отличается от предыдущей тем, что совмещенный проводник PEN разделяется в определенной точке, как правило, после входа в здание — на нулевой проводник N и защитный заземляющий проводник PE.

Сеть конфигурации TN-C-S наиболее распространенная в наше время. Данная сеть является одной из рекомендуемых систем согласно ПУЭ и может быть реализована на новых объектах.

Читайте также:  Преобразователь напряжения mystery mac 800

Система заземления TN-С:

1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 — открытые проводящие части, N — нулевой рабочий проводник — нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов), PEN — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники — совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.

Конфигурация данной электрической сети отличается от предыдущих тем, что предусматривает разделение совмещенного проводника еще на питающей подстанции, на всем протяжении линии нулевой и заземляющий проводники разделены.

Данная система применяется при строительстве новых объектов и является наиболее предпочтительной из всех имеющихся. Но в связи с более высокой стоимостью реализации (необходимостью прокладки отдельного защитного проводника), часто все же отдается предпочтение сети конфигурации TN-C-S.

Система заземления TN-S:

Система заземления TN-C-S:

В данном случае нейтраль силового трансформатора также имеет глухое заземление, но электропроводка конечного потребителя заземляется от индивидуального заземляющего контура, не имеющего электрической связи с заземленной нейтралью трансформатора.

Данная система заземления рекомендуется к применению в случае неудовлетворительного состояния электрических сетей, в которых эксплуатация предусмотренного заземления может быть небезопасной.

В основном это сети TN-C, в которых не предусмотрено заземление в принципе, а также сети TN-C-S, которые не удовлетворяют требованиям ПУЭ относительно механической прочности совмещенного проводника, а также наличия его повторных заземлений.

Система заземления TT:

1 — заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания, 2 — открытые проводящие части, 3 — заземлитель открытых проводящих частей, N — нулевой рабочий проводник — нулевой рабочий (нейтральный) проводник, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).

Нейтрали силовых трансформаторов в сети данной конфигурации не заземлены, то есть, изолированы от заземляющего контура подстации. Защитный заземляющий проводник может подключаться к заземляющему контуру на подстанции либо непосредственно у потребителя к имеющемуся заземляющему контуру.

Система заземления IT:

1 — сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется), 2 — заземлитель, 3 — открытые проводящие части, 4 — заземляющее устройство, PE — защитный проводник — защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов).

Данная система заземления применяется для электроснабжения объектов, к которым предъявляются особые требования относительно безопасности и надежности. Это помещения электроустановок электростанций, подстанций, опасных производств, в частности горнодобывающей промышленности, взрывоопасные помещения и др.

Сети класса напряжения выше 1000 В

Электроустановки и сети класса напряжения 6, 10 и 35 кВ работают в большинстве случаев в режиме изолированной нейтрали. В связи с отсутствие заземления нейтрали замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием и не отключается защитой.

В случае наличия замыкания в сети данной конфигурации допускается ее непродолжительная работа, как правило, на время отыскания поврежденного участка и отделения его от сети. То есть при наличии замыкания в сети изолированной нейтралью потребители не теряют питание, а продолжают работать в прежнем режиме, за исключением поврежденного участка, в котором наблюдается неполнофазный режим – обрыв одной из фаз.

Опасность данной сети заключается в том, что в случае однофазного замыкания происходит растекание токов на землю от точки падения провода на 8 м на открытом пространстве и 4 м в помещениях. Человек, попавший в зону действия растекания данных токов, будет смертельно поражен электрическим током.

Сети класса напряжения выше 1000 В

Нейтраль сетей 6 и 10 кВ может быть заземлена через специальные компенсирующие реакторы и дугогасящие катушки, которые позволяют компенсировать токи замыкания на землю. Данная система заземления сетей применяется в случае наличия больших токов замыкания на землю, которые могут быть опасны для электрооборудования данных сетей. Такая система заземления электрических сетей называется резонансной либо компенсированной .

Электрические сети класса напряжения 110 и 150кВ имеют эффективную систему заземления. При данной системе заземления большинство силовых трансформаторов электрической сети имеет глухое заземление нейтрали , а некоторые трансформаторы имеют нейтраль, разземленную через разрядники или ограничители перенапряжения . Выборочное разземление нейтралей позволяет снизить токи короткого замыкания в электрических сетях.

ВЛ 110 кВ

В результате расчетов, выбирается, на каких подстанциях следует разземлить нейтрали трансформаторов, чтобы обеспечить максимально эффективную работу электрической сети. Разземление нейтралей через разрядники или ОПН выполняется для того, чтобы защитить обмотку силовых трансформаторов от возможных перенапряжений.

Сети класса напряжения 220- 750 кВ работают в режиме глухозаземленной нейтрали, то есть в таких сетях все выводы нейтральных обмоток силовых трансформаторов и автотрансформаторов имеют электрическое соединение с заземляющим контуром подстанций.

Источник