Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение: устранение опасности электропоражения при замыкании на корпус оборудования.

Принцип действия: уменьшение до безопасных значений напряжения прикосновения.

Применение: 3^хфазные 3^х проводные сети с изолированной нейтралью при напряжении до 1000 В.

Принцип действия защитного заземления заключается в том, что человек, прикоснувшийся к корпусу оборудования, находящимся под напряжением, оказывается включённым параллельно заземлителю, имеющему значительно меньшее сопротивление, чем тело человека. В результате большая часть тока пройдёт через заземлитель и незначительная через тело человека. В зависимости от напряжения и мощности электроустановки сопротивление заземлителя должно быть 4 – 10 Ом.

Заземлители могут быть естественные и искусственные. В качестве естественных заземлителей может использоваться железобетонная арматура зданий, трубопроводы, за исключением трубопроводов под высоким давлением и с пожаро-взрывоопасными жидкостями.

Искусственные заземлители по конструктивному исполнению могут быть:

1. Выносные;

2. Контурные.

При выносном заземлении заземлители располагаются на некотором удалении от заземлённого оборудования. Недостаток выносного заземляющего устройства – отдалённость заземлителя от защищаемого оборудования, так как при пробое изоляции на корпус потенциалы точек земной поверхности (или проводящего пола) вблизи от заземлителя приобретают повышенное значение. Наибольший потенциал, равный потенциалу заземлителя φ_з,имеет точка земли, расположенная точно над заземлителем. При удалении от заземлителя в любую сторону потенциалы точек земли снижаются по гиберболическому закону. Можно считать, что на расстоянии более 20м от заземлителя зона растекания тока заканчивается и потенциалы точек земли имеют нулевое значение (рис. 9.9).

Рис.9.9. Напряжение шага

Человек, находящийся в зоне растекания тока может попасть под напряжение шага. Напряжение шага U_ш – разность потенциалов, между двумя точками земли, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Величина зависит:

- от ширины шага, чем она больше, тем больше напряжение шага;

- от расстояния от человека до заземлителя, при удалении от заземлителя напряжение шага уменьшается и равно нулю за пределами зоны растекания;

- от величины потенциала заземлителя. Чем больше φ_з, тем больше U_ш.

Опасность воздействия напряжения шага состоит в том, что ток, протекая по пути "нога-нога" вызывает судороги и может привести к падению человека на землю, возникает более опасная петля прохождения тока.

Человек, который стоит на земле и касается оказавшегося под напряжением заземлённого корпуса, подвергается действию напряжения прикосновения (рис.9.10).

Рис.9.10. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе

Напряжение прикосновения U_пр – разность потенциалов между двумя точками цепи, которых одновременно касается человек, разность потенциалов руки и ноги человека. Потенциал руки человека равен потенциалу заземлителя, поэтому напряжение прикосновения определяется величиной потенциала ноги. Когда человек стоит точно над заземлителем, его рука и нога находятся под одним и тем же потенциалом φ_р=φ_н=φ_з, следовательно напряжение прикосновения U_пр=φ_р-φ_н=0 и человек не подвергается опасности. По мере удаления от заземлителя потенциал ноги уменьшается и разность φ_р-φ_н возрастает. Напряжение прикосновения имеет наибольшее значение в зоне нулевого потенциала, где φ_н=0, а U_пр=φ_з. В этом случае человек подвергается наибольшей опасности. Такое явление называется выносом потенциала и заключается в том, что заземлённое оборудование расположено слишком далеко от заземлителя.

Контурное заземление

При контурном заземлении заземлители размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование и состоит из вертикальных и горизонтальных электродов соединённых между собой (рис.9.11).

Рис.9.11. Контурное заземление

Заземляемое оборудование устанавливается внутри контура. Потенциалы внутри контура выравниваются, поэтому напряжение шага и прикосновения будут минимальными