Отношение напряжения на заземляющем устройстве к току стекающему с заземлителя в землю это
Обновлено: 28.04.2024
Заземление
— Глава 1.7 ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. Область применения. Термины и определения
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) Издание седьмое. Утверждены Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204
В электротехнике при помощи заземления добиваются снижения напряжения прикосновения до безопасного для человека и животных значения.
Содержание
Терминология
Термин «земля», используемый в главе, следует понимать как земля в зоне растекания.
Термин «удельное сопротивление», используемый в главе для земли с неоднородной структурой, следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление.
Термин «повреждение изоляции» следует понимать как единственное повреждение изоляции.
Термин «автоматическое отключение питания» следует понимать как защитное автоматическое отключение питания.
Термин «уравнивание потенциалов», используемый в главе, следует понимать как защитное уравнивание потенциалов.
Обозначения
Обозначения Заземление Заземление микроэлектронных (сигнальных) схем Заземление на «корпус»Устройство заземления
В России требования к заземлению и его устройство регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Заземление в электротехнике подразделяют на естественное и искусственное.
Естественное заземление
К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле. Однако, поскольку их сопротивление ничем не регулируется и к значению их сопротивления не предъявляется никаких требований, конструкции естественного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. К естественным заземлителям относят, например, трубы.
Искусственное заземление
Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.
Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.
Разновидности систем искусственного заземления
Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:
- электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;
- электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;
- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;
- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.
В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления.
Классификация типов систем заземления приводится в качестве основной из характеристик питающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2-94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» регламентирует следующие системы заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:
Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN-системы)
-
Системы с глухозаземлённой нейтралью (TN-системы)
Система TN-C
Система TN-S
- Также можно наблюдать систему TN-C-S, где разделение нулей происходит в середине линии, однако, в случае обрыва нулевого провода до точки разделения, корпуса окажутся под линейным напряжением, что будет представлять угрозу для жизни при касании.
Система TN-C-S
- Достоинства: более простое устройство молниезащиты (невозможно появление пика напряжения между PE и N), возможность защиты от КЗ фазы на корпус прибора с помощью обыкновенных «автоматов».
- Недостатки: крайне слабая защищенность от «отгорания нуля», то есть разрушения PEN по пути от КТП к точке разделения. В этом случае на шине PE со стороны потребителя появляется фазное напряжение, которое не может быть отключено никакой автоматикой (PE не подлежит отключению). Если внутри здания защитой от этого служит СУП (под напряжением оказывается все металлическое, и нет риска поражения током при прикосновении к 2 разным предметам), то на открытом воздухе никакой защиты от этого не существует вовсе.
В городских зданиях шиной PEN обычно является толстая металлическая рама, вертикально идущая через все здание. Её практически невозможно разрушить, потому в городских зданиях применяется TN-C-S.
В сельской же местности в России на практике существует огромное количество воздушных линий без механической защиты PEN и повторных заземлений. Потому в сельской местности более популярна система TT.
В позднесоветской городской застройке как правило применялась TN-C-S с точкой деления на основе электрощита (PEN) рядом со счетчиком, при этом PE проводилась только для электроплиты.
В современной российской застройке применяется и «пятипроводка» с точкой деления в подвале, в стояках проходят уже независимые N и PE.
Система TT
В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.
- Достоинства: высокая устойчивость к разрушению N по пути от ТП к потребителю. Это разрушение никак не влияет на PE.
- Недостатки: требования более сложной молниезащиты (возможность появления пика между N и PE), а также невозможность для обычного автоматического выключателя отследить КЗ фазы на корпус прибора (и далее на PE). Это происходит из-за довольно заметного (30-40 Ом) сопротивления местного заземления.
В силу вышеперечисленного ПУЭ рекомендуют ТТ только как «дополнительную» систему (при условии, что подводящая линия не удовлетворяет требования TN-C-S по повторному заземлению и механической защите PEN), а также в установках на открытом воздухе, где есть риск одновременного соприкосновения с установкой и с физической землей (или же физически заземленными металлическими элементами).
Тем не менее, ввиду низкого качества большинства воздушных линий в сельской местности России, система TT там крайне популярна.
Молниезащитные устройства, такие, как ABB OVR, различаются по конструкции для систем TN-C-S и TT, в последних установлен газовый разрядник между N и PE и варисторы между N и фазами.
Системы с изолированной нейтралью
-
Системы с изолированной нейтралью
Система IT
В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединённого оборудования.
Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надёжности и безопасности, например в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.
Защитная функция заземления
Принцип защитного действия
Защитное действие заземления основано на двух принципах:
Работа заземления при неисправностях электрооборудования
Ошибки в устройстве заземления
-
Примеры ошибок в устройстве заземления
Пример неправильного монтажа: соединение рабочего нуля и PE-проводника на правой верхней клеммной колодке.
Токонепроводящая пластиковая вставка (R4) препятствует протеканию электротока.
Ложное срабатывание УЗО (F4) при объединении нулей за точкой разделения.
Почему крайне опасно создавать PE-проводник прямо в розетке
Неправильные PE-проводники
Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника [4] . В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта. Также существует опасность поражения электрическим током при соприкосновении с токопроводящими частями сантехники.
«Чистая земля»
Популярным является поверье о том, что компьютерные и телефонные установки требуют заземления, отдельного от общего заземления всего здания.
Это совершенно неверно, ибо ЗУ имеет ненулевое сопротивление, и, в случае КЗ (и даже небольшой, не обнаруживаемой автоматикой утечки) фаза-PE на одном из устройств, по ЗУ начинает течь ток и его потенциал растет из-за сопротивления ЗУ. В случае наличия 2 и более независимых ЗУ это приведет к появлению разности потенциалов между PE различных электроустановок, что может создать риск поражения людей током, а также заблокировать (или даже разрушить) интерфейсные устройства (Ethernet и другие), которые соединяют 2 части системы, заземленные от независимых ЗУ.
Правильным решением является организация системы уравнивания потенциалов.
Все сказанное выше относится и к кустарным заземлениям вида «закопаем в огороде ведро и заземлим на него один прибор», которые иногда устраиваются в сельской местности.
Протекание рабочего тока линии через местное ЗУ
Понимание устройства заземляющей установки
Ввиду ошибочного представления о принципе работы местного ЗУ, нередко можно встретить мнение о том, что в случае обрыва PEN-проводника (Protective Earth + Neutral защитный и нулевой проводник в одном проводе) на снабжающей линии, рабочий ток проводника с нулевым потенциалом может потечь через заземляющие устройства потребителей, находящихся после места обрыва PEN-проводника. Самым распространённым способом "устранения данной опасности" данного заблуждения является создание аварийных режимов работы путём установки двухполюсного автомата защиты в качестве вводного рубильника.
Пояснение причины распространённой ошибки
Поскольку сопротивление контура заземления местного ЗУ берётся для расчёта параметров электроустановки потребителя (для уменьшения вероятности создания опасного шагового напряжения на территории потребителя обычно требуется минимально возможное численное значение), то во внимание не берётся сопротивление почвы между питающим потребителей трансформатором и местным ЗУ потребителя - результат сопротивления местного ЗУ отдельного потребителя берётся только для отдельно взятого потребителя, а не всей электросети целиком. Иными словами: поскольку открытые металлические части отдельно взятого потребителя не соединены напрямую с трансформатором (а только через главную шину заземления), то в случае обрыва PEN-проводника между ЗУ потребителя и ЗУ трансформаторной подстанции образовывается огромное электрическое сопротивление через почву между ними, которое по закону Ома не позволяет протекать большим токам через ЗУ отдельно взятого потребителя.
Опасности использования двухполюсного автомата в качестве главного выключателя нагрузки
Использование 2-полюсного автомата защиты для "устранения данной ошибки" нарушает как требования ПУЭ о неразрывности PEN-проводника, так и нарушает общую схему корректности электроустановки, то есть создаёт опасную для эксплуатации электроустановки ситуацию. Поскольку контакты автомата защиты не "намертво" привязаны к механизму, а слегка подпружинены, то во включенном состоянии это может привести к неполноценному контакту защитного проводника - в случае утечки все металлические корпусы электроприборов окажутся под опасным для человека потенциалом без срабатывания защитной аппаратуры; так же в случае необходимости отключения питающей линии для ремонта/обслуживания электроустановки может произойти противоположное явление - в случае неисправности механизма (автомат защиты не имеет прозрачного корпуса и состояние контактов невозможно увидеть), опасное напряжение не снимется в случае переведённой в положение "отключено" рукоятки защитного автомата.
Объединение рабочего нуля и PE-проводника
Другим часто встречающимся нарушением является объединение рабочего нуля и PE-проводника за точкой их разделения (если она есть) по ходу распределения энергии. [5] Такое нарушение может привести к появлению довольно значительных токов по PE-проводнику (который не должен быть токонесущим в нормальном состоянии), а также к ложным срабатываниям устройства защитного отключения (если оно установлено).
Неправильное разделение PEN-проводника
Крайне опасным является следующий способ «создания» PE-проводника: прямо в розетке определяется рабочий нулевой проводник и ставится перемычка между ним и PE-контактом розетки. Таким образом, PE-проводник нагрузки, подключённой к этой розетке, оказывается соединённым с рабочим нулём.
Опасность данной схемы в том, что на заземляющем контакте розетки, а следовательно, и на корпусе подключённого прибора появится фазный потенциал, при выполнении любого из следующих условий:
Система уравнивания потенциалов
Так как ЗУ имеет сопротивление, и в случае протекания через него тока оказывается под напряжением, его одного недостаточно для защиты людей от поражения током.
Правильная защита создается путем организации системы уравнивания потенциалов (СУП), то есть электрического соединения и PE проводки, и всех доступных для прикосновения металлических частей здания (в первую очередь водопроводы и отопительные трубопроводы).
В этом случае, даже если ЗУ окажется под напряжением, под ним же оказывается все металлическое и доступное для прикосновения, что снижает риск поражения током.
См. также
Примечания
- ↑ П. 1.1.29 ПУЭ.
- ↑ При других типах неисправностей заземление менее эффективно, поэтому они здесь не рассматриваются
- ↑ В схеме импульсного источника вторичного электропитания присутствуют входные проходные или обычные конденсаторы, включённые как между питающими проводниками, так и (в случае наличия металлического корпуса и трёхполюсной вилки) между каждым питающим проводником и корпусом прибора, в этом случае они представляют делитель напряжения, сообщающий корпусу потенциал, примерно равный половине напряжения питания. Этот потенциал обычно присутствует, даже когда прибор выключен имеющимися у него средствами. В наличии потенциала на корпусе можно убедиться с помощью неонового пробника.
- ↑ Пп. 1.7.122 и 1.7.123 ПУЭ.
- ↑ П. 1.7.135 ПУЭ.
Литература
Ссылки
- Электротехника
- Электроника
- Молниезащита
- Электроэнергетика
- Электробезопасность
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы:Смотреть что такое "Заземление" в других словарях:
Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой л. точки электросети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством, т. е. с совокупностью заземлителя и заземляющих проводников. Заземляющий проводник (или группа проводников) находится … Российская энциклопедия по охране труда
ЗАЗЕМЛЕНИЕ — ЗАЗЕМЛЕНИЕ, заземления, ср. (спец.). Действие по гл. заземлить заземлять и заземлиться заземляться. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
ЗАЗЕМЛЕНИЕ — ЗАЗЕМЛЕНИЕ, я, ср. 1. см. заземлить, ся. 2. Заземляющее устройство. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
заземление — сущ., кол во синонимов: 2 • земля (106) • ноль по массе (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Что такое защитное заземление и как его устраивать. Часть 2.
В брошюре приводятся основные понятия о назначении защитных заземлений в электрических установках переменного тока напряжением до 35 кв и их устройстве. Приводятся краткие сведения по расчету и эксплуатации заземляющих устройств.
Брошюра предназначена для квалифицированных рабочих-элетриков, окончивших 7—10 классов средней школы.
СОДЕРЖАНИЕ
7. СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Из сказанного ранее следует, что для обеспечения безопасности заземляющее устройство должно иметь сопротивление, но возможности малое И ВО ВСЯКОМ случае не выше определенной величины.
Максимальные сопротивления заземляющих устройств
| Род установки | Сопротивление заземляющего устройства, ом |
|---|---|
| 1. Электроустановки напряжением 6 000— 35 000 в: | |
| а) при одновременном использовании заземляющего устройства в установках напряжением до 1 000 в | но не более 10 |
| б) только для установок напряжением выше 1 000 в Iр —расчетный ток замыкания на землю (значение его задается энергосистемой). | но не более 10 |
| 2. Электроустановки напряжением до 1 000 в с заземленной нейтралью | 4 |
| То же при мощности генераторов и трансформаторов до 100 ква | 10 |
| 3. Электроустановки напряжением до 1 000 в с изолированной нейтралью | 4 |
| То же при мощности генераторов и трансформаторов до 100 ква | 10 |
| 4. Железобетонные и металлические опоры воздушных линий напряжением выше 1 000 с при удельном сопротивлении грунта: | |
| до 10 4 ом·см | 10 |
| более 10 4 до 5·10 4 ом·см | 15 |
| „ 5·10 4 до 10·10 4 ом·см | 20 |
| „ 10·10 4 ом·см | 30 |
| 5. Железобетонные и металлические опоры воздушных линий напряжением до 1 000 в при изолированной нейтрали | 50 |
| 6. Железобетонные и металлические опоры воздушных линий напряжением до 1 000 в при заземленной нейтрали должны быть соединены с заземленным нулевым проводом (занулены) |
Максимальные допустимые сопротивления заземляющих устройств, предписанные «Правилами», приведены в табл. 1.
8. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ГРУНТА И ЕГО СОСТОЯНИЯ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ РАСТЕКАНИЮ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
В табл. 1 величина сопротивления заземляющего устройства воздушных линий дана в зависимости от удельного сопротивления грунта (удельное сопротивление принято обозначать греческой буквой ρ — «ро»). Эта величина определяет свойства грунта с точки зрения его электрической проводимости и чем она меньше, тем меньше сопротивление растеканию, а следовательно. благоприятнее условия для устройства заземления.
Удельным сопротивлением грунта называют сопротивление между противоположными плоскостями кубика грунта с ребрами размером 1 см; оно измеряется в ом-сантиметрах (ом·см).
В табл. 2 приведены приближенные значения удельных сопротивлений разных грунтов, а также речной и морской
Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды ρ, ом·см
| Наименование грунта | Пределы величины ×10 4 |
|---|---|
| Песок | 4—7 и более |
| Супесок | 1,5—4 и более |
| Суглинок | 0,4—1,5 и более |
| Глина | 0,08—0,7 и более (среднее значение 0,4) |
| Садовая земля | 0,4 |
| Чернозем | 0,1—5,3 и более (среднее значение 2) |
| Topф | 0,2 |
| Речная вода | 0,5 |
| Морская вода | 0,002-0,01 |
воды. Точные значения удельных сопротивлений грунта должны определяться измерениями.
Зная величину удельного сопротивления грунта, можно определить сопротивление растеканию различных заземлителей. Приближенные их значения приведены в табл. 3.
Приближенные значения сопротивления растеканию единичных заземлителей
| Вид заземлителя | Сопротивление, ом |
|---|---|
| 1. Трубчатый заземлитель диаметром 2″ при длине 250 см | 0,00308ρ |
| 2. Угловая сталь 50×50 мм длиной 250 см | 0,00318ρ |
| 3. Угловая сталь 60×00 мм длиной 250 см | 0,00298ρ |
| 4. Полосовая сталь шириной 40 мм или круглая диаметром 20 мм | См. рис. 10 |
| Прямоугольная пластина (при небольшом отношении размеров сторон), заложенная вертикально |  где a и b — размери сторон пластины, см |
Рис. 10. Сопротивление растеканию полосовой стали шириной 40 мм или круглой диаметром 20 мм.
Приведенные в табл. 3 данные относятся к значениям при влажности 10—20% к весу грунта. Однако грунт может в летнее время просыхать, а в зимнее — промерзать. И в том и в другом случаях сопротивление растеканию заземлителей возрастает, часто довольно значительно.
Признаки климатических зон и приближенные значения повышающих коэффициентов к сопротивлениям заземляющих устройств
Приближенные значения этих коэффициентов для климатических зон СССР и различных заземлителей приведены в табл. 4.
9. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЗАЗЕМЛИТЕЛИ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ КОНТУРЫ
Чтобы получить заземляющие устройства с малым сопротивлением, широко используются так называемые естественные заземлители: водопроводные и иные трубы, проложенные в земле, металлические конструкции, хорошо связанные с землей, и т. п. Такие заземлители могут иметь сопротивление порядка долей ома и не требуют специальных затрат на их устройство. Поэтому они должны быть использованы в первую очередь.
В тех случаях, когда такие естественные заземлители отсутствуют, для заземляющих устройств приходится устраивать искуственные заземлители (рис. 11) в виде заземляющих контуров, представляющих собой ряды забитых в землю уголков или труб, соединенных стальными полосами, на глубине, указанной в § 8.
Рис. 11. Заземляющий контур подстанции.
Общее сопротивление растеканию заземляющего контура определяется сопротивлением растеканию отдельных заземлителей по известному закону электротехники (как сумма проводимостей параллельно включенных проводников) . Однако при контурных заземлителях приходится считаться с явлением так называемого взаимоэкранирования зазем лителей. Это явление приводит к увеличению сопротивления растеканию заземлителей, размещенных в заземляющем контуре, по сравнению с отдельными заземлителями (уголок, полоса и т. п.) примерно в 1,5 и даже до 5—6 раз (для особо сложных контуров). Чем ближе находятся заземлители один от другого, тем в большей степени взаимоэкранирование влияет на общее сопротивление растеканию. Поэтому отдельные заземлители следует располагать с расстояниями между ними не менее 2,5 и до 5 м.
Коэффициенты, учитывающие увеличение сопротивления растеканию вследствие взаимоэкранирования, называются «коэффициентами использования» заземлителей.
Все части заземляющего контура при протекании через него тока замыкания на землю получают примерно одинаковый потенциал. Поэтому заземляющие контуры, как это следует из изложенного в § 4, способствуют выравниванию потенциалов на занимаемой ими площади. В ряде случаев (например, в установках напряжением 110 кв и выше, лабораторных высоковольтных установках и др.) они специально для этой цели устраиваются в виде достаточно частой сетки из полос (помимо труб или уголков).
10. ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ ПРОВОДНИКИ
Выполнение сетей заземления облегчается при использовании в качестве заземляющих проводников стальных конструкций различного назначения. Будем называть их условно естественными проводниками.
В качестве естественных проводников могут служить:
а) металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т. п.); б) металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников и т. п.); в) металлические трубопроводы всех назначений — водопровод, канализация, теплофикация и т. п. (исключая трубопроводы для горючих и взрывоопасных смесей); г) стальные трубы электропроводок; д) свинцовые и алюминиевые оболочки (но не броня) кабелей.
Они могут служить единственными заземляющими проводниками, если удовлетворяют требованиям «Правил» в отношении сечения или проводимости (сопротивления).
Заземляющие проводники разделяются на основные (магистральные) и ответвления от них к отдельным электроприемникам.
Заземляющие проводники должны иметь минимальные размеры, приведенные в табл. 5 и 6.
Минимальные размеры стальных заземляющих проводников (и заземлителей) в установках
до 1 000 в и выше 1 000 в
| Наименование | В зданиях | В наружных установках | В земле |
|---|---|---|---|
| Круглые проводники | Диаметр 5 мм | Диаметр 6 мм | |
| Прямоугольные проводники | Сеченне 24 мм 2 , толщина 3 мм | Сечение 48 мм 2 , толщина 4 мм | |
| Угловая сталь | Толщина полок 2 мм | Толщина полок | |
| 2,5 мм | 4 мм | ||
| Стальные газопроводные трубы | Толщина стенок 2,5 мм | Толщина стенок | |
| 2,5 мм | 3,5 мм | ||
| Стальные тонкостенные трубы | Толщина стенок 1,5 мм | Не допускаются | |
Минимальные сечения медных и алюминиевых заземляющих проводников в электроустановках
напряжением до 1 000 в
| Наименование | Медь, мм 2 | Алюминий, мм 2 |
|---|---|---|
| Голые проводники при открытой прокладке | 4 | 6 |
| Изолированные провода | 1,5 | 2,5 |
| Заземляющие жилы кабелей или многожильных проводов в общей защитной оболочке с фазными жилами | 1 | 1,5 |
В электроустановках напряжением до 1 000 в с изолированной нейтралью допустимая нагрузка на магистральные заземляющие проводники в соответствии с требованием «Правил» должна быть не менее 50% допустимой длительной нагрузки на фазный провод наиболее мощной линии данного участка сети, а допустимая нагрузка на ответвления заземляющих проводников к отдельным электроприемникам — не менее 1 /3 допустимой нагрузки фазных проводов, питающих эти электроприемники.
Для заземляющих проводников при напряжении как до так и выше 1 000 в не требуются сечения больше 100 мм 2 — для стали, 35 мм 2 — для алюминия и 25 мм 2 — для меди.
Таким образом, выбор проводников для заземления оборудования достаточно прост, поскольку допустимая нагрузка на различные проводники может быть получена из таблиц «Правил» или справочников.
Пример. Наиболее мощная линия, отходящая в цех от щита напряжением 380 в, — кабель с бумажной изоляцией сечением 3×50 мм 2 , проложенный в канале. Необходимо выбрать сечение заземляющей магистрали из стали.
Наибольшая допустимая нагрузка на фазу кабеля 155 а. Стальная магистраль должна иметь допустимую нагрузку не менее 77,5 а (50% от 155). По таблицам нагрузок для стальных шин выбираем сечение полосы 25×3 мм (допустимая нагрузка 80 а).
В цепь однофазного замыкания в сети с заземленной нейтралью входят сопротивления (рис. 9): обмоток (и магнитной цепи) трансформатора, фазного провода, нулевого провода (зануляющего проводника). Трансформатор и фазный провод выбираются по нагрузке и другим факторам, не относящимся к системе зануления.
Для нулевого провода (зануляющего проводника) «Правилами» предписывается следующее требование: его сопротивление не должно превышать более чем в 2 раза сопротивление фазного провода наиболее мощной линии из числа питающих электроустановку или электроприемник (или проводимость должна составлять не менее 50% проводимости фазного провода). Таково второе требование «Правил» в отношении устройств зануления.
Первое требование в большинстве случаев автоматически выполняется, если обеспечено выполнение второго требования. Таким образом, необходимо главным образом обеспечить требуемую величину сопротивления нулевого провода (зануляющего проводника).
При медных или алюминиевых проводах это сделать просто: необходимо принять сечение нулевого (зануляющего) провода равным 50% фазного. Если же фазный провод медный или алюминиевый, а зануляющий — стальной, как это часто бывает в промышленных установках, или если линия выполнена из стальных проводников, то уже выбирать нулевой провод исходя из сечения фазных нельзя. Дело в том, что сопротивление стальных проводников переменному току зависит от величины протекающего по проводнику тока; кроме того, оно зависит от профиля стали (круглый провод, полоса и т. д.), так как в стальном проводнике переменный ток распределяется неравномерно и по большей части протекает по его периметру, т. е. по части, прилегающей к внешним поверхностям. Поэтому, например, круглая сталь как проводник имеет менее выгодный профиль, чем полосовая.
Сечения стальных зануляющих проводников, соответствующие медным нулевым проводам
| Медь, мм 2 | Сталь мм 2 |
|---|---|
| 1,5-3 | 15×3 |
| 5 | 20×4 |
| 8 | 30×4; 40×3 |
| 12,5 | 40×4 |
| 17,5-25 | 60×5 |
| 35 | 80×8 |
| 47,5-50 | 100×8 |
В табл. 7 приведены рекомендованные «Правилами» сечения проводников из полосовой стали, примерно соответствующие сечениям медных нулевых проводов при протекании токов замыкания на корпус в установках до 1 000 в с заземленной нейтралью. При алюминиевых фазных проводах тех же сечений, что и медные, можно пользоваться той же таблицей, но принимать стальные проводники сечением на одну ступень меньше.
Для зануляющих проводников во всех случаях не требуются сечения более 70 мм 2 для алюминиевых, 50 мм 2 — для медных и 800 мм 2 — для стальных проводников (табл. 7).
Если в качестве зануляющих проводников используются дополнительно металлические конструкции зданий, трубопроводы, оболочки кабелей (табл. 8) и другие естественные проводники, то не требуется применять специально проложенные стальные проводники сечением более 160 мм 2 .
Из сказанного выше следует, что правильный выбор зануляющих проводников имеет особо важное значение для обеспечения безопасности.
ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7
Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности
Общие требования
1.7.49. Токоведущие части электроустановки не должны быть доступны для случайного прикосновения, а доступные прикосновению открытые и сторонние проводящие части не должны находиться под напряжением, представляющим опасность поражения электрическим током как в нормальном режиме работы электроустановки, так и при повреждении изоляции. ¶
1.7.50. Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения: ¶
- основная изоляция токоведущих частей;
- ограждения и оболочки;
- установка барьеров;
- размещение вне зоны досягаемости;
- применение сверхнизкого (малого) напряжения.
Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ, при наличии требований других глав ПУЭ, следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. ¶
1.7.51. Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении: ¶
- защитное заземление;
- автоматическое отключение питания;
- уравнивание потенциалов;
- выравнивание потенциалов;
- двойная или усиленная изоляция;
- сверхнизкое (малое) напряжение;
- защитное электрическое разделение цепей;
- изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.
1.7.52. Меры защиты от поражения электрическим током должны быть предусмотрены в электроустановке или ее части либо применены к отдельным электроприемникам и могут быть реализованы при изготовлении электрооборудования, либо в процессе монтажа электроустановки, либо в обоих случаях. ¶
Применение двух и более мер защиты в электроустановке не должно оказывать взаимного влияния, снижающего эффективность каждой из них. ¶
1.7.53. Защиту при косвенном прикосновении следует выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока. ¶
В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение защиты при косвенном прикосновении может потребоваться при более низких напряжениях, например, 25 В переменного и 60 В постоянного тока или 12 В переменного и 30 В постоянного тока при наличии требований соответствующих глав ПУЭ. ¶
Защита от прямого прикосновения не требуется, если электрооборудование находится в зоне системы уравнивания потенциалов, а наибольшее рабочее напряжение не превышает 25 В переменного или 60 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности и 6 В переменного или 15 В постоянного тока во всех случаях. ¶
Примечание. Здесь и далее в главе напряжение переменного тока означает среднеквадратичное значение напряжения переменного тока; напряжение постоянного тока — напряжение постоянного или выпрямленного тока с содержанием пульсаций не более 10% от среднеквадратичного значения. ¶
1.7.54. Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители. Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей в электроустановках до 1 кВ не обязательно. Использование естественных заземлителей в качестве элементов заземляющих устройств не должно приводить к их повреждению при протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушению работы устройств, с которыми они связаны. ¶
1.7.55. Для заземления в электроустановках разных назначений и напряжений, территориально сближенных, следует, как правило, применять одно общее заземляющее устройство. ¶
Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или разных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок: защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты электрооборудования от перенапряжения и т.д. в течение всего периода эксплуатации. ¶
В первую очередь должны быть соблюдены требования, предъявляемые к защитному заземлению. ¶
Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими. ¶
При выполнении отдельного (независимого) заземлителя для рабочего заземления по условиям работы информационного или другого чувствительного к воздействию помех оборудования должны быть приняты специальные меры защиты от поражения электрическим током, исключающие одновременное прикосновение к частям, которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции. ¶
Для объединения заземляющих устройств разных электроустановок в одно общее заземляющее устройство могут быть использованы естественные и искусственные заземляющие проводники. Их число должно быть не менее двух. ¶
1.7.56. Требуемые значения напряжений прикосновения и сопротивления заземляющих устройств при стекании с них токов замыкания на землю и токов утечки должны быть обеспечены при наиболее неблагоприятных условиях в любое время года. ¶
При определении сопротивления заземляющих устройств должны быть учтены искусственные и естественные заземлители. ¶
При определении удельного сопротивления земли в качестве расчетного следует принимать его сезонное значение, соответствующее наиболее неблагоприятным условиям. ¶
Заземляющие устройства должны быть механически прочными, термически и динамически стойкими к токам замыкания на землю. ¶
1.7.57. Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN. ¶
Требования к выбору систем TN-C, TN-S, TN-C-S для конкретных электроустановок приведены в соответствующих главах Правил. ¶
1.7.58. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ переменного тока от источника с изолированной нейтралью с применением системы IT следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с системой уравнивания потенциалов. В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. При двойном замыкании на землю должно быть выполнено автоматическое отключение питания в соответствии с 1.7.81. ¶
1.7.59. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система TT), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие: ¶
где Ia — ток срабатывания защитного устройства; ¶
Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника. ¶
1.7.60. При применении защитного автоматического отключения питания должна быть выполнена основная система уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82, а при необходимости также дополнительная система уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.83. ¶
1.7.61. При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется. ¶
Внутри больших и многоэтажных зданий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине. ¶
Повторное заземление электроустановок напряжением до 1 кВ, получающих питание по воздушным линиям, должно выполняться в соответствии с 1.7.102-1.7.103. ¶
1.7.63. Система IT напряжением до 1 кВ, связанная через трансформатор с сетью напряжением выше 1 кВ, должна быть защищена пробивным предохранителем от опасности, возникающей при повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений трансформатора. Пробивной предохранитель должен быть установлен в нейтрали или фазе на стороне низкого напряжения каждого трансформатора. ¶
1.7.64. В электроустановках напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью для защиты от поражения электрическим током должно быть выполнено защитное заземление открытых проводящих частей. ¶
В таких электроустановках должна быть предусмотрена возможность быстрого обнаружения замыканий на землю. Защита от замыканий на землю должна устанавливаться с действием на отключение по всей электрически связанной сети в тех случаях, в которых это необходимо по условиям безопасности (для линий, питающих передвижные подстанции и механизмы, торфяные разработки и т.п.). ¶
1.7.65. В электроустановках напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью для защиты от поражения электрическим током должно быть выполнено защитное заземление открытых проводящих частей. ¶
1.7.66. Защитное зануление в системе TN и защитное заземление в системе IT электрооборудования, установленного на опорах ВЛ (силовые и измерительные трансформаторы, разъединители, предохранители, конденсаторы и другие аппараты), должно быть выполнено с соблюдением требований, приведенных в соответствующих главах ПУЭ, а также в настоящей главе. ¶
Сопротивление заземляющего устройства опоры ВЛ, на которой установлено электрооборудование, должно соответствовать требованиям гл.2.4 и 2.5. ¶
ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7
Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности
Заземлители
1.7.109. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы: ¶
1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах; ¶
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле; ¶
3) обсадные трубы буровых скважин; ¶
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т.п.; ¶
5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных и железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами; ¶
6) другие находящиеся в земле металлические конструкции сооружения; ¶
7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается. ¶
1.7.110. Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов в соответствии с 1.7.82. ¶
Не следует использовать в качестве заземлителей железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряженной арматурой, однако это ограничение не распространяется на опоры ВЛ и опорные конструкции ОРУ. ¶
Возможность использования естественных заземлителей по условию плотности протекающих по ним токов, необходимость сварки арматурных стержней железобетонных фундаментов и конструкций, приварки анкерных болтов стальных колонн к арматурным стержням железобетонных фундаментов, а также возможность пользования фундаментов в сильноагрессивных средах должны быть определены расчетом. ¶
1.7.111. Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными. ¶
Искусственные заземлители не должны иметь окраски. ¶
Материал и наименьшие размеры заземлителей должны соответствовать приведенным в табл.1.7.4. ¶
1.7.112. Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напряжением выше 1 кВ следует выбирать по условию термической стойкости при допустимой температуре нагрева 400 °С (кратковременный нагрев, соответствующий времени действия защиты и отключения выключателя). ¶
В случае опасности коррозии заземляющих устройств следует выполнить одно из следующих мероприятий: ¶
увеличить сечения заземлителей и заземляющих проводников с учетом расчетного срока их службы; ¶
применить заземлители и заземляющие проводники с гальваническим покрытием или медные. ¶
При этом следует учитывать возможное увеличение сопротивления заземляющих устройств, обусловленное коррозией. ¶
Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора. ¶
Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т.п.¶
Читайте также:
- Как правильно подключать шнур к электроприборам при наличии разъема сначала в штепсельную розетку
- Розетка как использовать подарочный сертификат
- Что делать если вилка от розетки упала в воду
- Светильник аварийного освещения с рассеивателем из поликарбоната тип лбо 20 2х8 943 бс 943
- Сушка трансформатора токами короткого замыкания определение параметров схема оценка способа сушки