Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя – метал­лических проводников, находящихся в непосредственном соприкоснове­нии с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановки с заземлителем. Заземляющие устройства бывают двух типов: выносные, или сосредоточенные, и контурные, или распреде­ленные.

Выносное заземляющее устройство (рис. 8) характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой установлено зазем­ляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площад­ки. При работе выносного заземления потенциал основания, на котором находится человек, равен или близок к нулю (в зависимости от удаленно­сти человека от заземлителя).

Защита человека осуществляется за счет малого электрического со­противления заземления, так как в соответствии с законом Ома больший ток будет протекать по той ветви разветвленной цепи, которая имеет

меньшее электрическое сопротивление. Такой тип заземляющего устрой­ства в ряде случаев лишь уменьшает опасность или тяжесть поражения электрическим током. Его достоинством является возможность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сы­рого, глинистого, в низинах и т.п.).

Рис. 8. Схема выносного заземления

Выносное заземляющее устройство применяют только при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряже­нием до 1000 В. В контурном заземляющем устройстве одиночные зазем-лители размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находит­ся заземляемое оборудование, или распределяют на всей площадке (зоне обслуживания оборудования) равномерно.

Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравнива­нием потенциала основания и его повышением до значений, близких к по­тенциалу корпуса оборудования. В результате обеспечивается высокая степень защиты от прикосновения к корпусу оборудования, оказавшегося под напряжением, и от шагового напряжения.

На рис. 9 представлена схема контурного заземления (кривые пока­зывают распределение электрического потенциала внутри и за пределами контура).

Как видно из показанных кривых, за пределами контура потенциал основания быстро снижается с увеличением расстояния, что может явиться причиной появления больших значений шагового напряжения в этих зо­нах. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура вдоль проходов и проездов, в грунт закладывают специальные шины.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естествен­ным путем через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и дру­гие проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Контурное заземление применяют при высокой степени элек­троопасности и при напряжениях свыше 1000 В.

Рис. 9. Контурное заземление:

а – разрез по вертикали; б – вид в плане; в – распределение потенциалов;

I₃ – ток замыкания на землю; R₃ – сопротивление защитного заземления;

U_m – шаговое напряжение; U_пр – напряжение прикосновения

Выполнение заземляющих устройств. Различают заземлители ис­кусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле предметы, используемые для дру­гих целей.

В качестве искусственных заземлителей применяют одиночные и соединенные в группы металлические электроды, забитые вертикально (стальные трубы, уголки, прутки) или уложенные горизонтально в землю (стальные полосы, прутки).

В качестве естественных заземлителей можно использовать проло­женные в земле водопроводные и другие трубы, за исключением трубо­проводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; металлические конструкции и арма­туру железобетонных конструкций зданий и т.п.

В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 защитному заземлению или занулению подлежат:

1) металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных;

2) все электроустановки в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также наружные установки при напряжении 42 В пере­менного тока и 110 В постоянного тока;

3) все электроустановки переменного тока в помещениях без повы­шенной опасности при номинальном напряжении 380 В и выше и постоян­ного – 440 В и выше;

4) все электроустановки во взрывоопасных зонах.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 В и с глухозаземленной нейтралью. Принцип действия зануления (рис. 10) заключается в том, что при замыкании фазы на корпус 1 между фазой и нулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий срабатывание защиты и автоматическое от­ключение поврежденной фазы от установки.

Рис. 10. Принципиальная схема зануления:

1 – корпус; 2 – аппараты для защиты от токов короткого замыкания

(плавкие предохранители, автоматические выключатели и т.п.); 3 – нулевой

защитный проводник; 4 – повторное заземление;

R ₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_П – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

I_к – ток короткого замыкания; U_ф – фазное напряжение

Защитой могут являться плавкие предохранители или автоматиче­ские выключатели 2, устанавливаемые перед электроустановкой. Посколь­ку корпус 1 установки заземлен через нулевой защитный проводник 3 и за­земление нейтрали, до срабатывания защиты проявляется защитное свой­ство заземления.

При занулении предусматривается повторное заземление 4-го нуле­вого рабочего провода, если произойдет его обрыв на участке между точ­кой зануления установки и нейтралью сети. В этом случае ток короткого замыкания стекает по повторному заземлению в землю и через заземление нейтрали – на нулевую точку источника питания, т.е. обеспечивается рабо­та зануления.

Устройства защитного отключения (УЗО) – это быстродействую­щая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроуста­новки при возникновении опасности поражения человека электрическим током. В случае опасности (при замыкании фазы на корпус, при снижении электрического сопротивления фаз относительно земли ниже определенно­го предела и т.д.) происходит изменение определенных параметров элек­трической сети. Если контролируемый параметр выходит за допустимые пределы, подается сигнал на защитно-отключающее устройство, которое обесточивает установку или электросеть. УЗО должны обеспечивать от­ключение неисправной электроустановки за время не более 0,2 с.