Принцип захисного заземлення

Корпус електродвигуна або трансформатора, арматура електричного світильника або труби електропроводки нормально не перебувають під напругою відносно землі завдяки ізоляції від струмопровідних частин. Проте в разі пошкодження ізоляції будь-яка з цих металевих частин може виявитися під напругою, яка нерідко дорівнює фазній. Електродвигун з пробитою на корпус ізоляцією часто електрично з’єднаний з машиною, яку він приводить у рух, наприклад встановлений на верстаті. Робітник, що взявся за рукоятки керування верстатом, може несподівано потрапити під напругу. Щоб зменшити небезпеку ураження людей при пошкодженні ізоляції струмопровідних частин, вживають заходів, серед яких найбільш поширені захисне заземлення металевих частин електроустановок, що нормально не перебувають під напругою, і занулення їх. Захисне заземлення застосовують в установках напругою понад 1000 В при будь-якому режимі нейтралі і в установках до 1000 В з незаземленою нейтраллю, а занулення — в установках до 1000 В із заземленою нейтраллю.

Захисне заземлення полягає в тому, що заземлювані металеві частини з’єднують електричним провідником із заземлювачем, тобто з металевим предметом, який перебуває в безпосередньому контакті із землею або з групою таких предметів. Найчастіше — це стержні з кутової сталі, забиті в землю вертикально і з’єднані між собою під землею привареною до них стальною штабою. Завдяки захисному заземленню напруга, під яку може потрапити людина, що доторкнулась до заземленої частини, значно знижується. Проте неправильною є думка, що ця напруга дорівнює нулю, оскільки все, що електрично зв’язано із землею, повинно мати потенціал землі, тобто нуль. Справа в тому, що землю можна розглядати як електричний провідник з деяким опором електричному струму, із зменшенням напруги вздовж шляху струму, тобто з різним потенціалом точок землі біля заземлювача і на великій відстані від нього, де потенціал справді можна вважати нульовим.

Якщо уявити собі заземлювач у вигляді півсфери (мал. 2.8.1), то струм у землі розтікається в усі боки від цього заземлювача в радіальних напрямах. Переріз «земляного» провідника визначають поверхнею півсфер того чи іншого радіуса, і в міру збільшення радіуса переріз зростає. Відповідно зменшується опір ґрунту розтіканню струму. Як показують досліди, зменшення напруги на ділянці однорідного ґрунту радіусом 1 м від поверхні заземлювача становить близько 68 % усієї напруги на заземлювачі, тобто напруги між заземлювачем і точками нульового потенціалу, які розміщуються на відстані близько 20 м від такого заземлювача. Крива зміни потенціалу на поверхні землі є гіперболою. Приблизно такий самий, як і на мал. 2.8.1, має вигляд ця крива при іншій конструкції зосередженого заземлювача.

Мал. 2.8.1. Розтікання струму в землі від зосередженого заземлювача і крива зміни потенціалу на поверхні землі в міру віддалення від заземлювача.

На відстані понад 20 м від одиночного зосередженого заземлювача зменшення напруги в шарах землі від струму, що розтікається із заземлювача, вже практично не виявляється, тобто потенціал може умовно вважатися таким, що дорівнює нулю. Простір навколо заземлювача, де є помітний електричний потенціал від струму, що стікає із заземлювача, називається зоною розтікання. По суті опір розтіканню струму і заземлювача — це опір півсфери ґрунту з радіусом, що дорівнює радіусу зони розтікання. Опір заземлювача відносно землі (тобто відносно точок ґрунту з нульовим потенціалом, що є поза зоною розтікання струму) містить, крім опору розтіканню струму в землі, також опір струму при проходженні його по самих заземлювачах і перехідний опір в електричному контакті між металевим заземлювачем і найближчими до нього шарами ґрунту. Останні дві складові дуже малі порівняно з першою, навіть якщо заземлювачі стальні і покриті шаром іржі (але не фарби!). Тому під опором заземлювача часто розуміють його опір розтіканню, але точніше — це відношення напруги на ньому (його потенціалу) до струму, який через нього проходить в землю R_з = U_з/ I_з.

Опором заземлюючого пристрою називається опір розтіканню заземлювача плюс опір заземлюваних провідників, що з’єднують заземлювач із заземлюючими частинами електроустановки. Напруга на заземленому корпусі електроустаткування U_к відрізняється від напруги заземлювача U_з на величину зменшення напруги в заземлюваних провідниках, що з’єднують корпус із заземлювачем. Але можна вважати U_к » U_з.

Хоч за межами поля розтікання струм у землі практично не виявляється, не можна вважати, що в цьому місці його немає. У мережі з незаземленою нейтраллю струм із проводу, де пошкоджена ізоляція, проходить через заземлювач і землю на проводи інших фаз, через активний опір їхньої ізоляції і через ємнісні опори цих проводів відносно землі. В мережі із заземленою нейтраллю струм від місця замикання йде здебільшого до цієї нейтралі, але не тільки по шляху з найменшим індуктивним опором (безпосередньо під проводами лінії), а й по інших лініях, що схожі на силові лінії поля. На величину струму, що проходить через захисне заземлення, впливає опір усіх елементів кола цього струму, в тому числі опір заземлювача нейтралі. Якщо нейтраль не заземлена, то цей струм залежить майже виключно від ємності мережі відносно землі (тобто від довжини) і від номінальної напруги мережі.

На мал. 2.8.2. показано мережу без заземленої точки з опором ізоляції проводів відносно землі r ₁ і r ₂. Після пробою ізоляції одного з проводів на металевий корпус, зв’язаний із захисним заземленням, що має опір розтіканню струму в землі r₃, цей корпус матиме відносно ділянок землі з нульовим потенціалом напругу, що дорівнюватиме зниженню напруги на r₃, від струму через нього:

Мал. 2.8.2. Захисне заземлення в однофазній мережі без заземленої точки.

Оскільки r ₂ >> r ₃, струм I ₃ від величини r ₃ практично не залежить, а U_K прямо пропорційна величині r ₃. Тому із зменшенням r ₃ зменшується і напруга, яку може мати заземлений предмет. Зменшується і небезпека від дотику до нього. Проте така сама напруга виникає на корпусах і непошкодженого устаткування, приєднаних до того самого захисного заземлення. Це один з недоліків заземлення як захисного заходу.

Так само діє захисне заземлення і в трифазних установках з незаземленою нейтраллю, наприклад в установках з номінальною напругою 6–35 кВ. Напруга відносно землі, під якою може виявитись корпус устаткування а, б або в з пробитою ізоляцією (мал. 2.8.3.), якщо немає захисного заземлення а, залежить від опору ізоляції фаз відносно землі і теоретично може бути в межах від 0 (при r_а = 0) до лінійної U_Л (при r₃ = 0 або r_n = 0, але r_а ¹ 0).

Мал. 2.8.3. Захисне заземлення в трифазній мережі з незаземленою нейтраллю.

При захисному заземленні з опором r ₃, напруга на корпусі тим менша, чим менший r ₃. Проте в цих мережах можливий такий недолік захисного заземлення. Якщо ізоляція двох інших фаз досить добра, а ємність їх відносно землі мала, струм замикання на заземлений корпус (наприклад, б) може бути настільки малим, що напругу на корпусі U_KБ людина не відчуває, хоч напруга двох інших фаз відносно землі збільшується від фазної до лінійної. Ізоляція цих фаз може не витримати напруги, що збільшується, і виявитися пошкодженою в іншому апараті, який має своє захисне заземлення (в). Струм подвійного замикання піде на землю і за величиною наближатиметься до струму короткого замикання двох фаз, створюючи великий спад напруги на опорах заземлення обох пошкоджених апаратів r _3б і r _3в. Очевидно, хоч би якими маленькими були величини r_3б і r_3в, зменшення напруги на них, а отже, і напруги на корпусах U_KБ і U_KВ залежатиме від співвідношення між r_3б і r_3в і від лінійної напруги мережі. Практично завжди буде небезпека електроураження. Наприклад, при r _3б = r _3в і U _Л = 10 кВ матимемо U_{K Б} = U_{K В} = 0,5×U _Л = 5 кВ.

Ділянка мережі з подвійним замиканням на землю звичайно автоматично вимикається за час, що не перевищує 2–3 с, але до моменту вимкнення заземлення не захищає людей. Тому тривалість роботи мережі з однофазним замиканням на землю обмежують. На торфорозробках і в інших місцях з особливо небезпечними умовами праці взагалі забороняється працювати при однофазному замиканні на землю — застосовується негайне автоматичне вимкнення.

В установках напругою понад 1 кВ з глухим заземленням нейтралі трансформатора (установки з номінальною напругою 110 кВ і більше) захисне заземлення зменшує напругу на заземлених частинах устаткування, які тимчасово виявились під напругою при пробої ізоляції однієї фази, а потім автоматичні пристрої релейного захисту від однофазних коротких замикань вимикають пошкоджену частину електроустановки за кілька секунд або навіть часток секунди.

Якщо людина, перебуваючи на землі в потенціальному полі заземлювача, доторкнеться до заземленого корпуса устаткування з пошкодженою ізоляцією, вона потрапить під дію різниці потенціалів між корпусом і точкою поверхні землі, на якій вона стоїть (мал. 2.8.1). Цю різницю називають напругою дотику U_дот. Вона взагалі становить лише частину напруги заземлювача або напруги на корпусі U_К, що дорівнює їй, відносно точок землі з нульовим потенціалом:

U_дот = a U_К = a I_з R_з,

 де I_з — струм, що стікає із заземлювача; R_з — опір заземлювача; a — коефіцієнт дотику, менший за одиницю, що показує, яку частину від напруги на корпусі становить напруга дотику.

Величини a і U_дот залежать від відстані між ногами людини і заземлювачем (чим далі, тим більше) і від крутизни кривої зменшення потенціалу, яка може бути більш пологою при складній конструкції заземлювача (чим пологіше, тим кращі умови безпеки). До тіла людини прикладено лише частину напруги дотику, тому що послідовно з опором тіла ввімкнений електричний опір взуття, підлоги і опір розтіканню струму в землі від ніг людини. На цих опорах втрачається частина напруги під час проходження струму через людину. Часто під напругою дотику розуміють саме зменшення напруги в тілі людини.

Між точками дотику ніг людини, що йде, із землею в потенціальному полі заземлювача є різниця потенціалів, яку називають кроковою напругою U _КР. Як видно з мал. 2.8.1, вона тим більша, чим ближче людина до заземлювача і чим більший її крок. При розрахунках беруть до уваги, що в людини крок дорівнює 0,8 м. У великої худоби відстань між передніми і задніми ногами значно більша, а тому і напруга кроку, що діє на них, вища; вона також більш небезпечна, ніж для людей, ще й тому, що спричинений ними струм проходить у тварин через грудну клітку. Тому, наприклад, корова може загинути при значно меншій напрузі на заземлювачі, до якого вона наближається (або на більшій відстані від проводу, що впав на землю), ніж людина, хоч для великих тварин значення смертельних струмів набагато більші, ніж для людей. Установлено, що при одиночному вертикальному стержньовому заземлювачі струм через нього 3,5 А вже може утворити смертельну для тварин крокову напругу. За аналогією з коефіцієнтом дотику можна ввести коефіцієнт кроку

a ¢ = U _КР / U _з < 1.

Напруги дотику і кроку можна наближено виміряти в діючій установці. На відстані 0,8 м від корпусу електроприймача кладуть на підлогу або на землю вологе сукно розміром 26´26 см, а на сукно — мідну пластинку завтовшки 2 мм і площею 25´25 см², тобто з площею поверхні, що дорівнює площі підошов взуття дорослого чоловіка. Зверху кладуть вантаж масою 75 кг. Між пластинкою і проводом мережі, замкненим на корпус, вмикають вольтметр з внутрішнім опором 1000 Ом, який умовно замінює опір тіла людини. Вольтметр показує напругу, яку визначають.

Напругу кроку вимірюють за допомогою двох зондів у вигляді металевих стержнів або металевих пластинок, між якими ввімкнено вольтметр, якщо пропускати струм між досліджуваним і допоміжним заземлювачами. Втикнувши в землю один стержньовий зонд посередині шляху струму або поклавши тут на підлогу пластинку, другий зонд розміщують на відстані від першого 0,8 м, 1,6 м, 2,4 м і т. д. При цьому визначають різницю між показами приладу і перераховують виміряні значення з урахуванням реально можливого струму I_з через заземлювач в аварійних умовах за формулою U_КР = U_{КР. ВИМ} × I_з / I, де U_{КР. ВИМ} — напруга кроку, знайдена вимірюванням при струмі I через заземлювач.

Крім захисних заземлень, в електроустановках застосовують і робочі заземлення, тобто такі, які створюють не заради безпеки людей, а для забезпечення певного режиму роботи установки в нормальних або аварійних умовах. Прикладом є заземлення нейтралі в обмотках трансформатора з напругою 110 кВ і вище. Щодо заземлення нейтральної точки обмотки генератора або трансформатора напругою 380/220 В, то це заземлення, будучи робочим, разом з тим відіграє певну роль і в системі захисних заходів (занулення, захист від переходу вищої напруги на проводи нижчої напруги). Для робочих, захисних і грозозахисних заземлень однієї підстанції використовують загальний заземлювач, який проектують, беручи до уваги щонайбільші вимоги (вимоги електробезпеки, а іноді грозозахисту).

Принцип дії занулення

В установці напругою 380/220 В із заземленою нейтраллю безпосереднє захисне заземлення корпусів устаткування нерідко могло б виявитись не досить ефективним, бо заземлень у таких мережах потрібно було б багато, і економічно невигідно споруджувати їх з дуже маленьким опором заземлювачів. Звичайно вони мають величину 30 Ом. При пробої ізоляції опір двох послідовно ввімкнутих опорів (заземлення нейтралі R₀ і захисного заземлення корпусу пошкодженого струмоприймача R_З) міг би бути таким, що струм однофазного замикання на корпус був би дуже малим, щоб спричинити спрацювання плавкого запобіжника, який захищає пошкоджений електроприймач. Наприклад, навіть при опорі обох заземлень по 4 Ом, якщо не брати до уваги опір фазного проводу від джерела живлення до місця пошкодження ізоляції, струм

(ми не взяли до уваги також активні опори землі між зонами розтікання струму із заземлювачів, що дорівнюють 0,05 Ом/км, і зовнішнім індуктивним опором струму однофазного замикання в петлі «фаза – земля»).

Однак в такому випадку запобіжник з номінальним струмом плавкої вставки 35 А і більше не спрацював би. На заземленому устаткуванні тривалий час залишалася б напруга, яка при рівності опорів дорівнювала б половині фазної, тобто 110 В. Якби захисний заземлюючий пристрій мав більший опір, ніж заземлюючий пристрій нейтралі, то напруга відносно землі на заземленому устаткуванні була б у стільки ж разів більша, ніж на нульовій точці. Наприклад, якщо опір заземлення нейтралі 2 Ом, а опір захисного заземлення 8 Ом, на заземлених частинах устаткування при пробої ізоляції

Тому в мережах напругою 380/220 В, де нейтраль обмотки живильного трансформатора або генератора глухо заземлюють, замість захисного заземлення корпусів струмоприймачів шляхом безпосереднього зв’язку з розміщеним поблизу заземлювачем застосовують особливу різновидність заземлення, яка, по суті, є самостійним захисним засобом і називається зануленням. Це металеве приєднання корпусів електроустаткування до нульової точки (до заземленої нейтралі) трансформатора або генератора. Звичайно провідники, що занулюють окремі електроприймачі, зв’язують їх не безпосередньо з нульовою точкою, а з робочим нульовим проводом.

При пробої ізоляції в зануленому устаткуванні виникає коло струму однофазного короткого замикання з порівняно невеликим опором, що складається з опорів фазного і нульового проводів. Виникає струм короткого замикання набагато більший, ніж струм однофазного замикання на землю в мережі з незаземленою нейтраллю, де застосовують просто захисне заземлення. Тому швидко спрацьовує плавкий запобіжник або автоматичний вимикач, що захищає пошкоджене устаткування або частину мережі. Саме швидке і повне зняття напруги з пошкодженого устаткування є основою захисної дії занулення на відміну від заземлення, коли напруга на заземлених частинах при пошкодженні ізоляції зменшується, але може тривалий час зберігатися.

У разі обривання нульового проводу все устаткування за точкою обриву стане не тільки беззахисним, а й перебуватиме навіть у гірших умовах, ніж коли б запобіжника не було зовсім. Адже при пошкодженні ізоляції будь-якого апарата чи електродвигуна, приєднаного до нульового проводу за точкою обриву, виникає напруга, яка часто дорівнює фазній, і на його корпусі, і на всіх інших корпусах, занулених за точкою обриву. Щоб уникнути цього, по-перше, прагнуть запобігти обриванню нульового проводу. Зокрема, не допускають установлення однополюсних вимикачів і плавких запобіжників у нульовому проводі на ділянках мережі, де його використовують для занулення, і контролюють якість електричних з’єднань у колі занулення після монтажу або ремонту установки, вимірюючи опір петлі «фаза – нуль». По-друге, щоб зменшити напругу при замиканні на корпус електроустаткування, зв’язаного з нульовим проводом, якщо він все-таки обірветься, треба робити повторні заземлення нульового проводу на кінцях як магістралей, так і відгалужень повітряних ліній завдовжки понад 200 м, а також на вводах у будинки, всередині яких застосовують занулення. Від розміщеної поза будинком електроустановки, яку треба занулити, до найближчого повторного заземлення або до заземлення нейтральної (нульової) точки має бути не більш як 100 м.

Повторні заземлення нульового проводу доцільні і при цілому нульовому проводі, бо вони зменшують напругу на корпусі пошкодженого устаткування до моменту спрацювання запобіжника або якщо він не спрацює через неправильний вибір плавкої вставки чи при не досить великому струмі короткого замикання, коли замикання на корпус сталося через великий перехідний опір залишків ізоляції. Якщо нульовий провід, як це допускається згідно з ПУЕ, має переріз удвоє менший, а опір удвоє більший, ніж фазний, то без повторного заземлення при замиканні на корпус у зануленому струмоприймачі на нульовому проводі виникає спад напруги приблизно в ²/₃ фазної напруги, тобто 147 В. Вона і буде на корпусі відносно землі. Якщо ж біля пошкодженого устаткування є одне повторне заземлення, то паралельний нульовому проводу шлях струму через землю зменшить результуючий опір кола струму від корпусу до нульової точки трансформатора. Зменшиться і напруга U_К.О на цьому шляху. Ще більше спаде напруга U_К на корпусі електроприймача відносно землі, яка становитиме лише частину від U_К.О :

,

де R₀ — опір заземлення нейтралі; R_п — опір повторного заземлення; I_з.к.о — струм через землю на шляху від корпусу до нульової точки.

При R₀ = R_п буде U_К = 0,5 U_к.о. При двох або більшій кількості повторних заземлень на цій лінії напруга на корпусі спадає ще більше.

Нульовий провід повинен мати однакову провідність з фазними проводами (однакові марку і переріз) у таких випадках: на лініях зі стальними проводами, а також при перерізі 10 мм² стале-алюмінієвих або біметалевих проводів і на лініях, що живлять тваринницькі та птахівницькі ферми, при будь-якому перерізі і матеріалі проводів. Завдяки цьому зменшується напруга на нульовому проводі, а отже, зменшується і напруга на корпусі пошкодженого устаткування з ²/₃ до ¹/₂ фазної напруги (без врахування повторних заземлень). Крім того, збільшується надійність швидкого спрацювання плавкого запобіжника або автомата при появі замикання на занулені частини, тому що збільшується струм однофазного короткого замикання. Методичні вказівки «Сільенергопроекту» щодо вибору проводів для повітряних ліній 0,4 і 10 кВ на мінімум приведених затрат передбачають застосування такого самого нульового проводу, як і фазні, на всіх сільських лініях напругою 380/220 В. Повторні заземлення також збільшують струм однофазного короткого замикання.

Не можна застосовувати для одних апаратів або машин тільки безпосереднє заземлення без зв’язку з нульовою точкою джерела, а для інших — занулення, якщо всі вони живляться від мережі 380/220 В. Це передбачало б тривале існування умов, які при правильному проведенні захисних заходів могли б виникнути тільки в разі обривання нульового проводу. Замикання на корпус устаткування з безпосереднім заземленням (мал. 2.8.4) призвело б до появи на ньому напруги U_К відносно землі, що дорівнює зменшенню напруги на опорі захисного заземлення R_З, тобто

.

На опорі заземлення нейтралі R₀ обмотки трансформатора, що живить мережу, або генератора зменшення напруги U₀ становило б:

.

Таку саму напругу відносно         землі мали б нейтраль, нульовий провід і всі з’єднані з ним металеві частини.

Залежно від співвідношення величин R_З і R₀ на пошкодженому устаткуванні з безпосереднім захисним заземленням або на устаткуванні, з’єднаному з нульовим проводом, або на тому й іншому могла б тривалий час існувати велика напруга відносно землі, хоч і менша, ніж фазна. Тому в установках з напругою до 1000 В із заземленою нейтраллю забороняється застосовувати захисне заземлення корпусу без металевого з’єднання з нульовою точкою джерела. Але якщо заземлювачі цього корпусу і нульової точки з’єднані між собою металом, спеціального занулювального провідника не потрібно.

Мал. 2.8.4. Обрив нульового проводу при повторному заземленні.

Забороняється також застосовувати землю як робочий нульовий провід в установках з напругою 380/220 В або 220/127 В (із заземленою нейтраллю) і як фазний провід в установках напругою до 1000 В з незаземленою нейтраллю.

В установках напругою 220 В і менше, розміщених у приміщеннях без підвищеної небезпеки, зокрема в житлових будинках з дерев’яними підлогами, ні захисного заземлення, ні занулення в Україні не застосовують, бо вважається, що це тільки погіршує умови безпеки, підвищуючи небезпеку від одночасного дотику до струмопровідної частини і до заземлених деталей електроустаткування.

Проте, якщо в жилій кімнаті або громадському приміщенні є радіатори центрального опалення або проходять металеві водогазопровідні труби, небезпечно користуватися поблизу них настільною лампою з металевим незануленим корпусом або праскою та іншими переносними електроприймачами без занулення, бо одночасне зіткнення з корпусами електроустаткування і заземленими трубопроводами може призвести до ураження електрикою. Правила допускають використання переносних електроприймачів без заземлення (занулення) тільки в тому разі, коли металеві трубопроводи недоступні для дотику, наприклад, коли радіатори захищені дерев’яними ґратами.

В установках з напругою 36 В (42 В) і менше змінного або 110 В і менше постійного струму заземлення чи занулення взагалі ні в яких приміщеннях чи зовнішніх установках не застосовують, крім вибухонебезпечних, а також для електрозварювання, де незалежно від напруги слід заземлювати затискач вторинної обмотки трансформатора, до якого приєднують зворотний провід від деталі, що зварюється.

До частин, які треба заземлювати або занулювати, належать: корпуси трансформаторів і будь-яких електроприймачів, рами і приводи комутаційних апаратів, вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів, каркаси розподільних щитів, щитів керування, щитків і шаф з електрообладнанням (причому, знімні або ті, що відкриваються, частини цих щитів повинні бути заземлені або занулені окремим гнучким провідником, якщо на них встановлено електроустаткування напругою понад 42 В змінного або 110 В постійного струму), металеві конструкції розподільних пристроїв, металеві кабельні конструкції, кабельні муфти, оболонки і броня кабелів (на початку і наприкінці траси), металеві оболонки проводів, стальні труби електропроводки, кожухи шинопроводів, лотки, короби, троси, на яких прокладено проводи, а також інші металоконструкції, пов’язані з встановленням електроустаткування. Не підлягають заземленню або зануленню гаки або штирі ізоляторів, а також кронштейни і освітлювальна арматура при встановленні їх на дерев’яних опорах повітряних ліній або на дерев’яних конструкціях підстанцій, якщо заземлювати їх на цій опорі не потрібно для захисту від атмосферних перенапруг. Не потрібно також заземлювати устаткування, встановлене на заземлених металоконструкціях і на верстатах, якщо на опорних поверхнях передбачені зачищені і не пофарбовані місця для забезпечення доброго електричного контакту, але слід заземлювати (занулювати) електроустаткування на рухомих частинах верстатів, оскільки вони відокремлені від заземленої нерухомої частини верстата плівкою мастила.

2.8.3. Конструкції заземлюючих пристроїв
і методи спорудження їх

Щоб зменшити величини крокової напруги і напруги дотику на території електростанцій і підстанцій з струмами короткого замикання на землю понад 500 А, тобто з найвищою напругою 110 кВ і більше, обов’язково застосовують складні замкнені контурні заземлювачі, що складаються із забитих у землю навколо території установки вертикальних стержнів завдовжки 2,5–5 м, причому верхній кінець їх перебуває на глибині 0,7–0,8 м. Верхівки стержнів з’єднують по контуру привареними до них стальними штабами, які розміщують горизонтально на ребрі. Крім з’єднувальних штаб, обов’язково застосовують вирівнювальні електроди: штаби або круглу сталь, що перетинають контур уздовж осей устаткування на глибині 0,5 м і на відстані 0,8–1,5 м від фундаментів або основ устаткування і з’єднані між собою поперечними штабами, розміщеними на відстані 2,5–6 м (мал. 2.8.5). В результаті складання потенціалів вирівнювальних поздовжніх і поперечних штаб потенціали точок на поверхні землі в межах потрібної території значно вирівнюються, а можливі там величини напруг дотику і кроку зменшуються. При шести вирівнювальних штабах і відстані між ними 2,5 м найбільший коефіцієнт дотику всередині контура становить лише 0,12, а коефіцієнт кроку — 0,04.

Мал. 2.8.5. Заземлювач у вигляді замкненого контура з вирівнюючими смугами (б) і криза розподілу потенціалу в перерізі А – А (а)

Відстань від меж заземлювача до огорожі електроустановки з внутрішнього боку повинна становити не менш як 3 м. Якщо заземлювач не вміщується на огородженій території і виходить за межі огорожі, то металеві частини огорожі або арматуру залізобетонних стояків треба приєднати до заземлювача, а навколо контуру із зовнішнього боку на відстані 1 м і на глибині 1 м укласти вирівнювальний провідник, з’єднаний з контуром. Вирівнюють потенціали також біля входів або в’їздів на територію електроустановки, укладаючи два провідники на відстані 1 і 2 м від заземлювача на глибині відповідно 1 і 1,5 м, з яким вони зв’язані не менш як у двох місцях. Довжина цих провідників повинна бути більшою за ширину входу або в’їзду на 1 м з кожного боку.

Примітка:

У мережі напругою до 1000 В із незаземленою нейтраллю у разі переходу на проводи цієї мережі вищої напруги вмикають між заземленим корпусом трансформатора і будь-яким з виводів обмотки зниженої напруги пробивний запобіжник. Всередині фарфорової пробки запобіжника між її нарізкою і кінцем серед двох металевих дисків затиснуто тонку слюдяну пластинку з отворами. Якщо виникає напруга, вища за нормальну, пробивається повітря в отворах пластинки, і мережа стає заземленою.

На споживчих підстанціях 6–10–35/04 кВ деякий потенціал на нульовому проводі може виникати при пробої ізоляції роз’єднувачів або плавких запобіжників напругою понад 1000 В на раму, заземлену через той самий заземлювач, що й нейтраль вторинної обмотки, а також (ко­роткочасно) при спрацюванні грозозахисних іскрових проміжків або розрядників, заземлених через той самий заземлювач. Для захисту людей від ураження при зіткненні у цей час із зануленими предметами використовують реле напруги, котушка якого ввімкнута між нульовим проводом і допоміжним заземлювачем, а контакти діють на миттєве вимикання чотириполюсного контактора, що відокремлює усі фази і нульовий провід від підстанції.

Для захисту від занесення небезпечного потенціалу через нульовий провід в установки споживачів ефективніше застосовувати вирівнювання потенціалів (наприклад, за допомогою спеціальних вирівнювальних провідників у підлозі ферми, з’єднаних з нульовим проводом, або застосованого замість цих провідників гноєзбирального транспортера). Якщо на нульовому проводі або на будь-якому зануленому устаткуванні виникне небезпечний потенціал, він не спричинить небезпечного струму через тіло людини або тварини, яка доторкнулася до заземленого устаткування, бо підлога буде приблизно під тим самим потенціалом.

Щоб запобігти винесенню потенціалу заземлювача з підстанцій (особливо з тих, які мають великий струм замикання на землю), забороняється живити від трансформатора власних потреб споживачів, які розміщені поза підстанцією (де вже не позначається вирівнювальна дія заземлювачів і електроустановки обслуговує ненавчений персонал без захисних засобів).

Контрольні запитання

1. Де застосовують вирівнювання потенціалів?

2. Які вимоги має задовольняти роздільний трансформатор і в чому полягає його захисна дія?

3. Як здійснюють захисне вимикання за напругою на корпусі, за струмом витікання?

4. Як можна захищатися під винесення високого потенціалу із заземлювача ТП?

5. Як поділяють електроустаткування на класи за способом захисту людей від ураження струмом?

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: