Защитное заземление

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования в целях электробезопасности (например, металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании фазы на корпус при повреждении изоляции). Его применяют в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и в сетях выше 1000 В независимо от режима нейтрали. Суть заземления заключается в том, что все металлические корпуса и конструкции, на которых может появиться напряжения, заземляют, т.е. присоединяют к земле через малое сопротивления заземления R ₃. Оно во много раз меньше сопротивления человека R_h (рис. 1).

Рис. 1. Схема защитного заземления

В случае замыкания на корпус практически весь ток замыкается на землю через заземлитель. Напряжение корпуса относительно земли U _к = I ₃ R ₃, где I ₃ – ток замыкания на землю:

Напряжение прикосновения в более неблагоприятном случае будет U _пр ≈ U _к, тогда

отсюда следует, что через человека будет тем меньше, чем меньше R ₃ и чем больше R_h и Z.

Согласно ПУЭ сопротивление заземления в электрических установках напряжением до 1000 В не должно превышать 4 Ом. При мощности подстанции до 100 кВ допускается R ₃ ≤ 10 Ом.

Заземлители бывают искусственные - специально выполненные для цели заземления (металлические стержни, уголки, трубки, полосы) и естественные – сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей (металлоконструкции зданий и сооружений, железобетонные фундаменты, некоторые коммуникации, например, металлические трубы водопровода и т.д.) Не следует использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, канализацию и центральное отопление.

По способу расположения относительно заземленного оборудования различают заземлители выносные – корпуса не находятся в зоне растекания тока; контурные – выполняются по периметру и внутри защищаемой территории, а также сосредоточенные.

Оценка эффективности действия защитного заземления производится сравнением значений тока I_h, вычисленных без учета заземления и с учетом заземления.

Задание 1.

Дано: U _ф = 220 В, R _h = 1000 Ом, R ₃ = 3 Ом, R _ф = 3000 Ом.

Определить: эффективность защитного заземления в трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью

Решение.

Без заземления:

мА.

С заземлением:

мА,

U _к = 0,22·3 = 0,66 В, I_h = 0,66/1000 = 0,66 мА.

Вывод: защитное заземление эффективно.

Исследуем эффективность защитного заземления в трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью по схеме (рис. 2).

Рис. 2. Схема заземления

R _о – сопротивление заземленной нейтрали;

R ₃ – сопротивление заземленной электрической установки;

U _к – напряжение корпуса электрической установки относительно земли.

Из схемы видно, что в случае замыкания фазы на корпус электрической установки ток замыкания I ₃ последовательно проходит через сопротивление R ₃ и R _о и определяется выражением: