Замыканием на землю называют случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли или с землей непосредственно.
Замыкание, возникшее в машинах, аппаратах, линиях, на заземленные конструктивные части электроустановки, называют замыканием на корпус.
Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлитель — представляет собой металлический проводник или группу проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.
Заземляющими проводниками являются металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Заземлением какой-либо части электроустановки называют преднамеренное электрическое соединение ее с заземляющим устройством.
Напряжением относительно земли при замыкании на корпус называют напряжение между этим корпусом и точками земли, находящимися вне зоны токов в земле, но не ближе 20 м.
Сопротивление заземляющего устройства — это сумма сопротивлений, слагающаяся из сопротивления заземлителя относительно земли и сопротивления заземляющих проводников.
Сопротивление заземлителя — отношение напряжения на заземлителе относительно земли к току, проходящему через заземлитель в землю.
Током замыкания на землю считается ток, проходящий через землю в месте замыкания.
Электроустановками с большими токами замыкания на землю называют электроустановки напряжением выше 1кВ, в которых однофазный ток замыкания на землю более 500 А.
Электроустановками с малыми токами замыкания на землю считают электроустановки напряжением выше 1кВ, в которых однофазный ток замыкания на землю равен или менее 500 А.
Глухозаземленной нейтралью называют нейтраль трансформатора или генератора, присоединенную к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформаторы тока и др.).
Изолированной нейтралью называют нейтраль, не присоединенную к заземляющему устройству или присоединенную через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.
Нулевой провод — это провод сети, соединенный с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора, или — средний заземленный провод в сети постоянного тока, служащий обратным проводом при неравномерной нагрузке фаз или полюсов.
В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью источника питания основной мерой защиты от поражения электрическим током в случае прикосновения к металлическим корпусам электрооборудования и металлическим конструкциям, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции сети или электроприемников, является зануление.
Зануление — преднамеренное электрическое соединение металлических частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью источника питания посредством нулевых защитных проводников.
Надежное электрическое соединение металлических элементов электроустановки с глухозаземленной нейтралью источника питания превращает всякое замыкание токоведущих частей на эти элементы в однофазное короткое замыкание, в результате чего происходит отключение аварийного участка сети зануленным аппаратом.
Предусматривать дополнительно заземление зануленных элементов электроустановок не требуется.
В качестве нулевых защитных проводников могут быть использованы:
- Нулевые рабочие проводники.
- Специально предусмотренные проводники (четвертая или третья жила кабеля, четвертый или третий провод, стальные полосы и т.п.).
- Стальные трубы электропроводки.
- Алюминиевые оболочки кабелей.
- Металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т.п.).
- Металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрамление каналов и т.п.).
- Металлические кожухи шинопроводов, металлические короба и лотки, предназначенные для прокладки проводов и кабелей.
- Металлические стационарно открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации, центрального отопления и бытового водопровода.
Перечисленные выше проводники, конструкции и другие элементы могут служить единственными нулевыми защитными проводниками только в том случае, если они по проводимости (сопротивлению) удовлетворяют требованиям ПУЭ. При этом прокладка дополнительных стальных полос по периметру помещений (часто называемая «внутренний контур») не требуется.
При использовании нулевых рабочих проводников в качестве нулевых защитных проводников установка разъединяющих приспособлений в цепях нулевых рабочих проводников запрещается. В этом случае допускается применение выключателей, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников отключают все провода, находящиеся под напряжением.
Каждая часть электроустановки, подлежащая занулению, должна быть присоединена при помощи отдельного ответвления к нулевому рабочему проводнику, если он используется в виде нулевого защитного проводника, или к магистрали зануления.
В качестве ответвления могут быть использованы специальная жила кабеля, специальный провод, алюминиевая оболочка кабеля, специальный проводник, присоединяемые к нулевому рабочему проводнику или магистрали зануления на ближайшем распределительном щите, сборке, щитке, в ответвительной коробке или на другой неподвижной жесткой конструкции (опоре).
При прокладке проводов в стальных трубах для ответвления может быть использована стальная труба.
Магистрали зануления и ответвления от них должны быть доступны для осмотра. Требования о доступности для осмотра не распространяются на нулевые жилы и оболочки кабелей, а также на нулевые защитные проводники, проложенные в трубах и коробах.
Допускается ответвления от магистралей зануления к зануляемой части электроустановки прокладывать скрыто, непосредствен-
но в стене, под чистым полом и т.п. с предварительной защитой их от воздействия агрессивных сред. Такие ответвления не должны иметь промежуточных соединений.
Зануление переносных электроприемников осуществляют специальной. защитной жилой кабеля или провода, расположенной в общей оболочке с фазными жилами, третьей — для электроприемников однофазного тока и четвертой — для электроприемников трехфазного тока.
Указанную специальную жилу кабеля или провода присоединяют к защитному контакту штепсельного соединения с одной стороны и к корпусу электроприемника — с другой. Сечение этой жилы должно быть равно сечению фазных жил.
В связи в тем, что ГОСТ на некоторые марки кабелей предусматривает уменьшенное сечение четвертой жилы, разрешается для трехфазных переносных электроприемников применение таких кабелей впредь до соответствующего изменения ГОСТ.
При вводе в светильник кабеля, защищенного провода, незащищенных проводов в трубе, металлорукаве или при скрытой электропроводки от механических повреждений, ответвление от нулевого рабочего проводника производится внутри светильника.
При вводе в светильник открытых незащищенных проводов зануление корпуса светильника осуществляют гибким проводом (ответвлением), присоединяемым с одной стороны к заземляющему винту корпуса свеильника, а с другой - к нулевому рабочему проводнику на ближайшей к светильнику неподвижной опоре или в коробке.
Эти требования распространяются также на подводку кабелей и проводов к защитным контактам штепсельных соединений.
Зануление корпусов светильников общего освещения с лампами ДРЛ, ДРИ, натриевыми и люминесцентными лампами с вынесенным пускорегулирующим устройством можно осуществлять при помощи перемычки между заземляющими контактами пускорегулирующего аппарата и светильника.
При питании электроприемников по воздушным линиям зануление коммутационных аппаратов, устанавливаемых снаружи зданий (животноводческих помещений и пр.), следует осуществлять перемычкой между нулевым рабочим проводником к заземляющему болту на корпусе аппарата (ответвлением от нулевого рабочего проводника).
В сетях с изолированной нейтралью, при нарушении изоляции одной фазы в какой-либо точке сети возникает однофазное замыкание на землю» В этом случае напряжение этой фазы относительно земли становится равным нулю, напряжение двух других фаз относительно земли — междуфазному напряжению, а силы зарядных токов этих двух фаз увеличиваются соответственно в 3 раза. Сила тока замыкания на землю в 3 раза превышает силу зарядного тока одной фазы в нормальном режиме работы. Из-за малой силы тока замыкания он практически не влияет на систему междуфазных напряжений и режим работы приемников электроэнергии. Поэтому замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью допускается не отключать в течение 2 ч, необходимых для отыскания места повреждения. Поскольку однофазные замыкания на землю — наиболее вероятный вид повреждений (составляют 75—90% всех коротких замыканий), это существенно для обеспечения надежности электроснабжения потребителей.
Применение изолированной нейтрали снижает стоимость заземляющих устройств, что очень важно по экономическим соображениям из-за большого числа установок напряжением до 35 кВ.
В электроустановках с глухозаземленной нейтралью сила тока однофазного короткого замыкания велика. Это удорожает и усложняет стоимость заземляющих устройств, но затраты компенсируются снижением стоимости изоляции фазных проводов. Эта изоляция, особенно в сетях 110 кВ и выше, рассчитывается на фазное, а не на междуфазное напряжение.
Прикосновение человека к токоведущим или металлическим частям, которые могут оказаться под напряжением из-за неисправности изоляции, вызывает поражение электрическим током, следствием которого могут быть прекращение деятельности органов дыхания, потеря сознания, нарушение кровообращения.
Поражение электрическим током проявляется также в виде электрических ожогов и других травм.
Степень поражения электрическим током определяется силой тока, его длительностью и путем прохождения через тело человека. Сила тока зависит от напряжения прикосновения и от сопротивления всей электрической цепи, в которую последовательно «включается» человек.
Напряжение прикосновения определяется разностью потенциалов в двух точках прикосновения тела человека к цепи замыкания, а сопротивление человека Д, зависит от площади прикосновения, состояния кожи, длительности воздействия и колеблется в пределах от нескольких сот до десятков тысяч Ом.
Распределение потенциалов при растекании тока в земле с одиночного вертикального заземлителя
Следовательно, чем меньше сопротивление заземлителя, тем меньше сила тока, проходящего через тело человека. Человек, находящийся в зоне растекания тока, оказывается под воздействием разности потенциалов, значение которой зависит от длины шага (0,8 м) и расстояния человека от заземлителя.
Разность потенциалов, определяемая шагом человека, называется напряжением шага. Наибольшее напряжение шага вблизи заземлителя. Чем меньше напряжение прикосновения и напряжение шага, определяемые силой тока замыкания на землю и сопротивлением заземляющего устройства , тем безопаснее обслуживание электроустановки.
ПУЭ регламентируют следующие значения сопротивлений заземляющих устройств в электроустановках: напряжением до 1000 В R, < 10 Ом; выше 1000 В с большими силами токов замыкания на землю (глухозаземленная нейтраль) R3< 0,5 Ом; выше 1000 В с малыми силами токов замыкания на землю (изолированная нейтраль) Л3 < 250//3.
Если устройство одновременно используется для заземления и зануления установок до 1 кВ, его сопротивление не должно превышать 125//3 и должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к заземлению (занулению) электроустановок до 1 кВ.
Заземляющие устройства (заземление и зануление) в электроустановках выполняют при 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока — во всех случаях; при напряжении выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока — в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках. Заземление или зануление во взрывоопасных установках выполняют при любых напряжениях.
