Общие сведения о заземляющих устройствах

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соедине­ние с землей металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказать­ся под ним (прежде всего вследствие нарушения изоляции).

При замыкании фазы на металлический корпус электроустанов­ки он приобретает электрический потенциал относительно земли. Ес­ли к корпусу такой электроустановки прикоснется человек, стоящий на земле или токопроводящем полу (например, бетоном), он немед­ленно будет поражен электрическим током.

Посредством защитного заземления ток замыкания перераспре­деляется между заземляющим устройством и человеком обратно про­порционально их сопротивлениям. Поскольку сопротивление тела человека в сотни раз превышает величину сопротивления растеканию тока заземляющего устройства, через тело человека, прикоснувшего­ся к поврежденному заземленному оборудованию, пройдет ток, не превышающий предельно допустимого значения (10 мА), а основная часть тока уйдет в землю через контур заземления. При этом напря­жение прикосновения на корпусе оборудования не превысит 42 В.

Контур заземления выполняют из стальных стержней, уголков,
некондиционных труб и др. В траншее глубиной до 0,7 м вертикально
забиваются стержни (трубы, уголки и др.), а выступающие из земли
верхние концы соединяются сваркой внахлест стальной полосой или
прутком.

При этом необходимо соблюдать следующие условия.

1. Сечение соединительной полосы должно быть не менее 48 мм, толщина - не менее 4 мм (рис 5.1, а); минимальный диаметр прутка - 10 мм (рис 5.1, б), минимальная толщина стенки уголка - 4 мм (рис. 5.1, в); минимальная толщина стенки трубы-3,5 мм (рис. 5.1, г).

2. Длина стержня должна быть не менее 1,5...2 м, чтобы достичь незамерзающего слоя почвы (рис. 5.2).

Рис. 5.1 - Минимально-допустимые геометрические размеры сечений заземляющих элементов

Рис. 5.2 - Установка одиночного заземлителя в двухслойном грунте:

L - длина одиночного заземлителя; D - диаметр одиночного заземлителя;

Н - толщина верхнего слоя грунта; Т - заглубление заземлителя (расстояние

от поверхности земли до середины электрода);

t - глубина траншеи (заглубление соединительной полосы)

3. Расстояние между соседними стержнями рекомендуется вы­бирать равным длине стержня (если иное не предусмотрено условия­ми эксплуатации) (рис. 5.3).

Стержни можно располагать в ряд (рис. 5.3) или в виде какой-либо геометрической фигуры (квадрата, прямоугольника) в зависи­мости от удобства монтажа и используемой площади. Совокупность стержней, соединенных между собой полосой, образует контур за­земления. В помещении контур заземления приваривается к корпусу силового щита и к заземляющей магистрали (шине заземления), ко­торая проходит вдоль стен здания. На практике часто используются естественные заземлители (части коммуникаций, зданий и сооруже­ний производственного или иного назначения), находящиеся в сопри­косновении с землей. Это канализационные трубы, железобетонные конструкции фундаментов, свинцовые оболочки кабелей и др.

Рис. 5.3 - Конструкция заземляющего устройства

L - длина одиночного заземлителя;

К - расстояние между соседними (смежными) заземлителями

Измерение сопротивления растеканию тока заземляющих уст­ройств должно производиться в сроки, установленные Правилами эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП) не реже одно­го раза в шесть лет, а также после каждого капитального ремонта и длительного бездействия установки.

Сопротивление заземляющих устройств рекомендуется изме­рять в наиболее жаркие и сухие или в наиболее холодные дни года, когда грунт имеет наименьшую влажность. Чем меньше влажность, тем выше удельное сопротивление грунта. В первом случае влага из грунта испаряется, во втором - замерзает (лед практически не прово­дит электрический ток). При замерах в другие дни нужно полученные значения корректировать с помощью поправочных коэффициентов, которые приводятся в ПЭЭП [3].

Расчет заземляющего устройства сводится к определению числа вертикальных заземлителей и длины соединительной полосы. Для упрощения расчета примем, что одиночный вертикальный заземлитель представляет собой стержень, либо трубу малого диаметра.