Для защиты людей от возможного прикосновения к частям электроустановок, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции, проводят следующие основные мероприятия: заземление, зануление и защитное отключение.
Заземлением называют преднамеренное соединение элемента или части оборудования с заземлителем. Заземление электроустановок выполняют во всех случаях при напряжении 500 В и выше. В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках выполняют заземление при напряжении выше 36 В переменного тока и 110 В постоянного. Во взрывоопасных помещениях заземление применяют при всех напряжениях переменного и постоянного токов. В сухих производственных помещениях без повышенной опасности с изолированными полами электроустановки, работающие при напряжении до 500 В, не заземляют.
Заземлению подлежат металлические части электроустановок и оборудования; корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников; приводы; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитов, шкафов; металлические корпуса передвижных и переносных приемников.
Рис. 68. Схема защитного заземления
Рис. 69. Принципиальная схема устройства защитного отключения
В качестве естественных заземлителей используют металлические трубопроводы, элементы конструкций зданий, металлические емкости для
хранения воды, оболочки кабелей и т. п. Искусственные заземлители специально закладывают в землю для заземления. Для этого часто используют стальные трубы длиной 1,5—2,5 м и диаметром 25—30 мм или какие-либо другие металлические предметы.
Заземляющим называется проводник, соединяющий защищаемое оборудование с находящимся в земле заземлителем. Заземляющие проводники могут выполняться в виде проводников соответствующего сечения или шин. Для этого используются также конструкции зданий, металлические трубопроводы.
Назначение заземления — уменьшить величину напряжения на корпусе оборудования при пробое изоляции. При отсутствии заземления корпус оборудования имеет фазное напряжение относительно земли, и прикосновение к нему так же опасно, как и к токоведущей части. При наличии заземления напряжение на корпусе UK определяется сопротивлением заземлителя Rз, т. е. Uк = IзRз, где Iз — ток замыкания на землю.
Из схемы защитного заземления (рис. 68) видно, что сопротивления тела человека rч и заземлителя Rз параллельны. Поэтому для уменьшения тока, протекающего через тело человека Iч, необходимо уменьшить сопротивление заземлителя при принятом сопротивлении человека.
Полным сопротивлением ЗУ (заземлителя и заземляющих проводников) считается сопротивление между заземляющим проводом (шиной) и «землей». ПУЭ предписывают, чтобы сопротивление ЗУ в сетях напряжением ниже 1000 В было не более 4 Ом.
Защитное зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Занулением называется преднамеренное соединение частей электроустановки с заземленной нейтралью трансформатора или генератора. При пробое изоляции на корпус по нулевому проводу проходит ток однофазного короткого замыкания Iк, который и обеспечивает срабатывание защиты. Защита осуществляется плавкими предохранителями, автоматами или тепловыми элементами магнитных пускателей. При отключении поврежденного участка ликвидируются опасные потенциалы на корпусах электрооборудования и обеспечивается безопасная работа обслуживающего персонала.
Защитным отключением называется система защиты, обеспечивающая автоматическое отключение поврежденного участка сети за время, не превышающее 0,2 с. Защитное отключение применяется в электроустановках напряжением выше 1000 В с глухим заземлением нейтрали, где однофазное короткое замыкание опасно для оборудования. Оно рекомендуется в сетях, где выполнить надежное заземление экономически и технически нецелесообразно (из-за плохо проводящего грунта). В установках с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В прямой опасности для оборудования однофазное замыкание на землю не вызывает, поэтому здесь защитное отключение не применяется.
Замыкание одной фазы электрической сети (фаза С на рис. 69) на землю или снижение сопротивления ее изоляции приводит к несимметрии трехфазной системы токов и напряжений. Это воспринимается датчиком (реле) и вызывает срабатывание устройств защитного отключения. Ток, протекающий по соединительному проводнику 4, трансформируется трансформатором тока 5 и поступает на катушку реле 3. Если ток превысит уставку, реле срабатывает, включив питание на отключающую катушку выключателя 2, который разрывает цепь контактами 1, обеспечивая надежное и своевременное отключение поврежденного участка сети.
