8. ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Заземление является ответственным элементом электроустановки; его назначение—предотвратить возможность поражения людей электрическим током при соприкосновении с токоведущими частями или с корпусами машин и аппаратов, оказавшихся под напряжением вследствие повреждений или неисправностей.
Различают три вида заземления (зануления):
а) защитное заземление, назначение которого обеспечить электробезопасность;
б) рабочее заземление, необходимое для нормальной работы установки, по которому протекает рабочий ток, равный или составляющий часть тока в фазе трехфазной системы или в одном из полюсов постоянного тока;
в) зануление, при котором нейтраль трехфазного генератора или трансформатора заземлена и от нее проложен нулевой провод, выполняющий одновременно функции рабочего и защитного зануления.
Заземление (зануление) выполняют:
1) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока во всех электроустановках:
в) при напряжении выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока, а также при напряжении выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока — в помещениях с повышенной опасностью, с особой опасностью и в наружных установках.
При напряжениях ниже 42 В переменного тока и ни- же 110 В постоянного тока заземление (зануление) не требуется. Вместе с тем в некоторых установках заземление (зануление) является обязательным при всех напряжениях переменного и постоянного тока. К таким электроустановкам относят:
а) электроустановки во взрывоопасных помещениях любого класса. При этом нулевые защитные проводники должны применяться как самостоятельные, помимо рабочих зануляющих проводников;
б) электросварочные установки, в которых кроме обязательного заземления (зануления) корпусов сварочных агрегатов должно выполняться заземление (зануление) одного из зажимов (выводов) цепи сварочного тока;
в) металлические оболочки силовых и контрольных кабелей на напряжение до 42 В переменного тока и до 110 В постоянного тока, если они проложены вместе с кабелями и проводами других напряжений на общих металлоконструкциях, в общих трубах, коробах, лотках и т. и.
В ряде случаев (в качестве защитной меры электробезопасности) электроприемники подключают к сети через разделительные или понижающие трансформаторы. При этом вторичное напряжение трансформаторов может быть: не более 380 В для разделительных, и не более 42 В — для понижающих.
Разделительный трансформатор имеет равные напряжения первичной и вторичной обмоток (например, 380/380 В). Его первичную обмотку подключают к сети с глухозаземленной нейтралью, а вторичная обмотка заземления или зануления не имеет. От разделительного трансформатора разрешено питание только одного электроприемника, номинальный ток которого не выше 15 А. Корпус разделительного трансформатора должен быть заземлен или занулен. Заземление (зануление) электроприемника, присоединенного к вторичной обмотке разделительного трансформатора, не делается.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих (зануляющих) проводников.
Заземлители.
В качестве заземлителей ПУЭ рекомендует в первую очередь использовать естественные заземлители: проложенные в земле водопроводные трубы, обсадные трубы артезианских скважин и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, взрывоопасных газов и смесей.
В качестве искусственных заземлителей применяют круглую или угловую сталь (электроды заземления), заглубляемые в землю на глубину 3—5 м; при этом диаметр круглых заземлителей должен быть не менее 10 мм для неоцинкованных, и не менее 6 мм — для оцинкованных. Для заземлителей из угловой стали толщина полки должна быть не менее 4 мм.
В качестве электродов заземления широко применяют круглую арматурную сталь, заглубляемую в землю путем ввинчивания с помощью специальных приспособлений, работающих от электродрели или от привода бензомоторной пилы.
Вертикальные заземлители (электроды) заглубляют в землю таким образом, чтобы их верхние концы выступали над дном траншеи на 100—200 мм. Выступающие концы заземлителей соединяют сваркой с горизонтальными заземлителями в виде круглой стали диаметром не менее 10 мм или стальных полос сечением не менее 48 мм и толщиной не менее 4 мм, также проложенных по дну траншеи. Сварку горизонтальных и вертикальных заземлителей выполняют внахлестку. Длина сварочного шва должна быть не менее шести диаметров горизонтального круглого заземлителя и не менее ширины горизонтальной полосы. Сварные швы окрашивают битумным лаком; вертикальные и горизонтальные заземлители не окрашивают.
Если почва в месте устройства заземлителя имеет высокую коррозионную активность к стали, применяют оцинкованные заземлители или другие конструкции заземлителя, указанные в проекте.
Число вертикальных заземлителей определяют расчетом, и оно должно быть указано в проекте. Если после выполнения проектного контура заземления не достигают значения сопротивления растеканию тока, то заглубляют в землю дополнительно электроды. Вывод от контура заземления к нейтрали трансформатора или в сеть заземления внутрь сооружения выполняют двумя стальными полосами, каждая сечением не менее 48 мм2 при толщине полосы не менее 4 мм, присоединенными (приваренными) к контуру заземления в двух местах; при этом каждая полоса присоединена в отдельности. Внутри сооружений стальная полоса заземления должна иметь сечение не менее 24 мм2 при толщине не менее 3 мм.
Водогазопроводные трубы, используемые для заземления, должны иметь толщину стенки: при прокладке в земле—не менее 3,5 мм; в наружных установках и внутри зданий — не менее 2,5 мм. Тонкостенные электросварные трубы для целей заземления и для прокладки в земле не допускаются, а в наружных установках должны иметь толщину стенки не менее 2,5 мм, и внутри зданий — не менее 1,5 мм.
Широкое применение получили углубленные заземлители, заранее закладываемые при устройстве фундаментов или в котлованы опор ВЛ.
Заземляющие (зануляющие) проводники.
В качестве нулевых защитных проводников следует в первую очередь использовать нулевые рабочие проводники (за исключением взрывоопасных зон любого класса). При этом в сетях электрического освещения с лампами накаливания, лампами ДРЛ и ДРИ, натриевыми и люминесцентными, со встроенными внутрь светильников пускорегулирующими аппаратами заземление (зануление) выполняют следующим образом:
в сетях с глухозаземленной нейтралью при вводе в светильник кабеля, защищенного провода и незащищенных проводов в трубе — нулевым проводником путем ответвления от нулевого рабочего проводника внутри светильника;
при вводе в светильник открытых незащищенных проводов—гибким изолированным проводом, присоединенным к заземляющему винту корпуса светильника и к нулевому рабочему проводу в ближайшей к светильнику ответвительной коробке.
Эти требования распространяются на подводку нулевого защитного проводника к нулевым защитным контактам двухполюсных розеток, за исключением розеток в лечебных заведениях, в кухнях квартир, гостиниц, общежитий, устанавливаемых для электробытовых приборов, где розетки должны иметь дополнительный контакт, к которому прокладывают самостоятельный нулевой защитный проводник от группового щитка,
В сетях производственных помещений с изолированной нейтралью защитный проводник заземления выполняют стальной полосой сечением не менее 100 мм2. Допускают применение круглой стали того же сечения.
Во влажных, сырых и особо сырых помещениях и в помещениях с химически активной средой заземляющие и нулевые защитные проводники прокладывают на расстоянии от стен не менее чем на 10 мм. В сухих помещениях допускают прокладку проводников непосредственно по стенам.
В качестве нулевых защитных и заземляющих проводников могут быть использованы: металлоконструкции зданий (фермы, колонны и т.и.), арматура железобетонных конструкций и фундаментов, подкрановые пути, шахты лифтов, каркасы распределительных устройств, обрамления каналов. Так же могут быть использованы стальные трубы электропроводок при толщине стенок труб не менее 1,5 мм, металлические кожухи шинопроводов, короба и лотки. Все приведенные варианты возможного использования в качестве нулевых защитных и заземляющих проводников могут быть применены, если они удовлетворяют требованиям по проводимости и непрерывности цепи защитного заземления, что должно быть подтверждено проектом электросети. Запрещено использование в качестве нулевых рабочих и защитных проводников труб и батарей отопления и канализации.
В цепях нулевых рабочих проводников, если они одновременно являются защитными проводниками, допускается применение выключателей, но только при условии, когда одновременно с отключением нулевого рабочего проводника отключаются все проводники данной цепи, находящиеся под напряжением. В цепи заземляющих и защитных нулевых проводников не должно быть разъединяющих аппаратов (рубильники, выключатели, предохранители). В однофазных сетях (фаза-f нуль) разъединяющие аппараты в нулевом проводнике не допускаются.
Присоединение заземляющих проводников к трубопроводам, где сварка может вызвать прожиг, допускают с помощью хомутов из стальной полосы толщиной 4 мм, при этом контактные поверхности зачищают до металлического блеска (рис. 62,а, б).
При использовании металлоконструкций в качестве заземляющих проводников все стыки, а также болтовые и заклепочные соединения должны иметь обходные перемычки сечением не менее 48 мм2 при толщине не менее 2,5 мм. В местах температурных швов зданий на стыках должны быть приварены гибкие перемычки из стального троса диаметром не менее 10 мм (рис. 62, в, г).
Заземление (зануление) переносных электроприемников выполняют отдельным проводом в общей оболочке с фазными и нулевым проводами. Втычные соединения должны иметь специальные контакты, к которым присоединяют дополнительный заземляющий или зануляющий проводник.
Следует учесть требования ПУЭ к передвижным электроустановкам (передвижные электростанции, башенные краны и др.).
Рис. 62. Использование труб и металлоконструкций для заземления:
а —крепление стальной полосы к трубе; б — обход задвижки; в, г — соединения на стыке металлоконструкций сваркой и болтами
При питании стационарных электроприемников от передвижных электростанций режим нейтрали передвижной станции и защитные меры должны соответствовать режиму нейтрали и защитным мерам, принятым в сети стационарных электроприемников.
При питании передвижных злектроприемников от стационарной сети с глухозаземленной нейтралью выполняют следующие защитные меры: заземление, зануление в сочетании с повторным заземлением, защитное отключение специальным аппаратом или зануление в сочетании с защитным отключением.
Корпуса электроприемников, установленных на передвижной установке, должны иметь надежную металлическую связь с корпусом этой установки, выполняемую отдельным защитным проводником, сечение которого должно быть не менее 50 % сечения фазного проводника в сети, питающей передвижной электроприемник.
При устройстве защитного заземления (зануления) электроприемников каждый из них должен быть подключен к сети заземления (зануления) самостоятельным ответвлением (рис. 63); последовательное соединение недопустимо.
Рис. 63. Присоединение заземляющих проводников к электроприемникам:
а — правильное; б — неправильное
После завершения монтажа заземляющих (зануляющих) устройств производят измерение сопротивления растеканию тока заземлителя без отсоединения от отходящей сети заземления. При наиболее распространенном линейном напряжении 380 В в сети с заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть не более 4 Ом, а при напряжении 660 В — не более 2 Ом. В сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, используемого как защитное заземление, должно быть не более 4 Ом. При мощности трансформатора или генератора с изолированной нейтралью 100 кВ-А и ниже сопротивление заземляющего устройства может быть не более 10 Ом.
В период эксплуатации периодически (в сроки, устанавливаемые местными инструкциями) проводят:
внешний осмотр видимой части заземляющих устройств;
проверку металлической связи между заземлителем и заземляемыми элементами, а также проверку пробивных предохранителей (на трансформаторах) при изолированной нейтрали;
выборочное вскрытие грунта для осмотра элементов заземляющего устройства, находящегося в земле;
измерение сопротивления заземляющего устройства.
Подробно о заземляющих устройствах приведено в [12].
