Заземляющие устройства (заземление и зануление) выполняют для защиты людей от поражения электрическим током при повреждениях изоляции.
Электросети выполняют проводниками, изолированными друг от друга и от земли Однако в сетях всегда имеют место утечки тока через изоляцию Кроме того, электросети представляют собой протяженный конденсатор, обкладками которого являются токоведущие проводники и земля Между проводами и землей проходит емкостный ток. Таким образом, между изолированными проводниками и землей всегда существует электрическая цепь, замкнутая через сопротивление изоляции и емкость сети (рис 6 1).
Прикосновение не только к оголенным, но и к изолированным частям, находящимся под напряжением, фактически включает человека в электрическую цепь Ток, проходящий через тело человека, будет тем больше, чем выше напряжение сети, чем больше ее емкость и меньше сопротивление ее изоляции
Рис. 6 2. Защитное металлическое соединение корпусов электрооборудования в установках 380/220 В с заземленной нейтралью:
1 — заземляющие проводники; 2 — заземлитель; 3 — электродвигатель, корпус которого занулен; 4 — светильник, корпус которого занулен
Рис. 6.1. Схема электрической цепи, обусловленная наличием сопротивления изоляции Ru и емкости С проводников в сети трехфазного тока
При нормальном состоянии изоляции этот ток ничтожно мал и не представляет никакой опасности Опасность для человека представляют случаи повреждения изоляции токоведущих частей, при которых доступные для прикосновения металлические корпуса электрооборудования и конструкции, поддерживающие провода и кабели, оказываются под полным напряжением. На эти случаи для защиты людей от поражения током предусматривается преднамеренное соединение с землей металлических корпусов электрооборудования, а также других металлических частей, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей, с помощью заземляющих проводников и заземлителей ([3,24] и ГОСТ 12.1.030—81*).
Ниже приведены некоторые определения терминов, относящихся к элементам заземляющих устройств в электрических установках ([3] и ГОСТ 2.1.030—81*).
Заземляющий проводник — проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителей (рис. 6.2), ГОСТ 12.1.030—81*.
Нулевой защитный проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ — проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сети постоянного тока.
Нулевой рабочий проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ — проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях многофазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.
В электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью нулевой рабочий проводник может выполнять функции нулевою защитного проводника.
Напряжение прикосновения Uприк — напряжение между двумя точками цепи тока замыкания на землю (на корпус) при ододновременном прикосновении к ним человека (рис. 6 3).
Рис 6 3 Кривая распределения потенциала в зависимости от расстояния до заземлителя
Е — потенциал заземлителя, Ei—Ej — разность потенциалов на расстоянии шага, 1 — зона нулевого потенциала, 11 — зона растекания
Напряжение шага Uшаг — напряжение между двумя точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю, при одновременном касании их ногами человека (рис 6 3).
В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой постоянного тока выполняется зануление с целью обеспечения надежного автоматического отключения ог электросети оборудования, имеющего поврежденную изоляцию, в минимально короткий срок. Для этого зануляемые части электрооборудования присоединяют к заземленному нулевому проводу сети (рис. 6.4, а). Как видно из рисунка, замыкание на корпус светильника является коротким замыканием в первой фазе сети (цепь замыкания показана стрелками), что вызывает перегорание предохранителя в этой фазе, отключение светильника и снятие напряжения с его корпуса. В соответствии с [2] наиболее распространенные электроустановки 380/220 В выполняются с глухозаземленной нейтралью.
Рис. 6 4 Защитное заземление:
а— в сети с глухозаземленной нейтралью; б — в сети с изолированной нейтралью: R ч — сопротивление заземляющего устройства; R4 — сопротивление тела человека; Rи — сопротивление изоляции проводов
В электроустановках до I кВ с изолированной нейтралью, а также во всех установках выше 1 кВ выполняется заземление, предназначенное для снижения тока, протекающего через тело человека, до безопасного значения. Для этого заземляемые части электрооборудования присоединяют к заземляющему устройству, сопротивление которого R3 должно быть мало по сравнению с сопротивлением тела человека (рис. 6.4,6).
Электрическое сопротивление тела человека изменяется от 800 до 100 000 Ом. Оно зависит от многих факторов: состояния здоровья, нервной системы, психического состояния, влажности кожи, состояния одежды, обуви и других причин.
Сопротивление заземляющих устройств в электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью согласно [3] должно быть не более 4 Ом, а в электроустановках 220, 380 и 660 В с глухозаземленной нейтралью — соответственно не более 8, 4, 2 Ом
В электроустановках 3—35 кВ с изолированной нейтралью сопротивление заземляющих устройств должно быть 250//Р, но не более 10 Ом (/Р — расчетный ток замыкания на землю, значение которого задается энергосистемой) Если заземляющее устройство одновременно используется для установок до 1 кВ, то сопротивление его не должно превышать 125//р и должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к заземлению (занулению) электроустановок до 1 кВ.
