Многие части электроустановок, не находящиеся под напряжением (корпуса электрических машин, кожухи трансформаторов, осветительная арматура, приводы и кожухи электрических аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, каркасы распределительных шкафов и щитов управления, металлические конструкции подстанций, металлические оболочки кабелей и кабельные муфты, стальные трубы электропроводок и т.п.) могут во время аварии оказаться под напряжением, что обусловливает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала. Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям позволяет защитное заземление.
Рис. 1. Устройство заземления в трехфазной установке с изолированной (а) и глухозаземленной (б) нейтралью
Заземление снижает до безопасного значения потенциал по отношению к земле металлических частей электроустановки, оказавшихся под напряжением при аварии.
Защитное действие заземления состоит в уменьшении тока, протекающего в теле человека при соприкосновении с корпусом машины, оказавшимся под напряжением (рис. 1, а). Человек включается в электрическую цепь параллельно заземлению; чем больше сопротивление человека гч по сравнению с сопротивлением заземления, тем меньше ток в теле человека /ч.
Сопротивление заземляющих устройств для электроустановок при различных напряжениях должно приниматься в соответствии с нормами ПУЭ.
Способы выполнения защитного заземления зависят от системы электроснабжающей сети и напряжения электроустановки. В электроустановках напряжением до 1 000 В с глухозаземленной нейтралью трансформаторов (или генераторов) защитное заземление выполняют присоединением заземляемых частей установки к заземленному нейтральному проводу электросети. В этом случае при повреждении изоляции и переходе напряжения на металлические части установки возникает короткое замыкание одной фазы трансформатора (или генератора) через нейтраль (рис. 1, б). В результате поврежденная часть электроустановки немедленно автоматически отключается (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается автомат).
В электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью трансформаторов (или генераторов), а также во всех установках напряжением свыше 1000 В, защитное заземление выполняют путем сооружения местного заземляющего устройства с малым сопротивлением, к которому присоединяют заземляемые части установки (см. рис. 1, а). Действие такого заземления состоит в том, что оно снижает до безопасного значения напряжение относительно земли, появляющееся на металлических частях установки при повреждении изоляции.
Значения сопротивления местного заземляющего устройства нормируются ПУЭ.
Для заземляющих устройств следует по возможности использовать естественные заземлители: водопроводные и другие металлические трубы, проложенные в земле без изоляции (кроме трубопроводов с горючими веществами), металлические конструкции зданий и сооружений, а также имеющие соединения с землей шпунты, свинцовые оболочки проложенных в земле кабелей и т.п.
Искусственные заземлители, как правило, выполняют из вертикально забитых в фунт стальных стержней, соединяемых между собой стальными полосами. Полосы прокладывают в земле на глубине не менее 0,5 м и приваривают к верхним концам стержней.
Рис. 2. Правильная (f) и неправильная (б) схемы присоединения заземляемых элементов к заземляющей магистрали:
1 — заземляемый элемент; 2 — ответвление; 3 — заземляющая магистраль
Каждый заземляемый элемент 1 установки следует присоединять к заземлителю или заземляющей магистрали 3 при помощи отдельного ответвления 2 (рис. 2, а). Заземляемые элементы нельзя включать последовательно в заземляющую магистраль (рис. 2, б). Присоединение заземляющих проводников к электрооборудованию выполняют при помощи болтов или сварки.
Заземляющие устройства начинают действовать только при повреждениях изоляции электроустановок.
Рис. 3. Схемы заземления однофазных (а) и трехфазных (б, в) понизительных трансформаторов
Передвижные механизмы, электроинструменты, понизительные трансформаторы и сварочные аппараты, работающие при напряжении до 1000 В в сетях с глухозаземленной нейтралью, получают питание от питаюших пунктов (щит или силовой шкаф). Заземление корпусов указанных электроприемников осуществляют заземляющей жилой питающего шлангового кабеля, один конец которой присоединяют к заземляющему болту на корпусе устройства, а другой — к корпусу питающего пункта. Корпуса питающих пунктов через заземляющий зажим соединяют с нейтральным проводом сети и через него — с заземленной нейтралью источника питания (как правило, трансформатора). Все корпуса электроинструментов, работающих при напряжении свыше 40 В, подлежат заземлению (подсоединению к нейтральному проводу сети) с помощью специального проводника или заземляющей жилы шлангового провода (кабеля). Все корпуса и обмотки низшего напряжения понижающих трансформаторов для электроинструмента заземляют таким же образом (рис. 3).
Для выполнения повторных заземлений нейтрального провода на передвижных установках применяют переносные инвентарные заземлители, к которым присоединяют корпуса и металлические конструкции машин и механизмов.
