Вопрос №36. Заземление как средство защиты человека от поражения электрическим током

Заземление — средство, предназначенное для защиты от поражения напряжением, которое вследствие повреждения изоляции возникает на поверхности металлических или других электропроводящих элементов или частей оборудования, не входящих в его электрическую цепь, т.е. нормально не находящихся под напряжением. Электробезопасность достигается применением системы заземляющего устройства, под которой понимается совокупность заземлителей и заземляющих проводников. Заземление применяют в сетях любых напряжений.

Заземлить, т. е. применить такое заземляющее устройство, означает металлически надежно, с помощью проводов, не имеющих изоляции, или шин, соединить с заземлителями подлежащие защите элементы или части оборудования.

Заземлители делятся на естественные и искусственные. Под естественными заземлителями понимаются любые, имеющие достаточную и постоянную поверхность соприкосновения с землей металлические предметы, попутное использование которых для целей заземления не вызывает нарушения их нормальной работы. Естественными заземлителями могут быть металлические трубопроводы, имеющие проводящие верхние противокоррозионные или теплоизоляционные покрытия, элементы конструкции здания, емкости для хранения воды, металлические оболочки кабелей и т. д. В качестве естественных заземлителей нельзя использовать емкости и трубопроводы, содержащие взрыво- и пожароопасные жидкости и газы.

Искусственными заземлителями называют любые металлические предметы, имеющие достаточную и постоянную поверхность соприкосновения с землей, специально закладываемые в землю для целей заземления. Как правило, в качестве таких заземлителей используются стальные трубы длиной 1,5—2,5 м и диаметром 25—50 мм или какие-либо другие металлические предметы.

Ранее считалось, что в процессе эксплуатации качество заземлителей ухудшается. Наши наблюдения, а также исследования, проведенные Н. А. Коржем, показали иное. Ржавчина, образующаяся на поверхности заземлителя, а также поселяющиеся на ней так называемые железные бактерии увеличивают поверхность заземлителя, а заодно и активизируют ее. В результате сопротивление заземлителя снижается и заземление становится более эффективным.

Срок службы заземлителей достигает 25—30 лет. Конечно, соединительные шины заземлителей, если их делать диаметром всего 20—25 мм, могут уже через 10—15 лет эксплуатации в химически агрессивном грунте полностью разрушиться.

Естественные и искусственные заземлители соединяют друг с другом металлической стальной шиной, сечение которой обусловливается значением токов замыкания на землю и механической прочностью заземлителей. Стальной шиной, общей для производственного помещения (цех, мастерская, лаборатория и т. п.), соединяют и подлежащее заземлению электрооборудование. Заземлители, соединенные в земле шиной, соединяют с общей заземляющей шиной производственного помещения соединительными заземляющими шинами или заземляющими проводниками, число которых определяется как расчетом, так и конструктивными соображениями.

Заземляющим проводником называют провод, соединяющий защищаемое оборудование с находящимся в земле заземлителем. В качестве заземляющих проводников можно использовать конструкции зданий, металлические трубопроводы.

Нулевым проводом называют проводник, соединяющий нейтраль трансформатора, с землей и служащий обратным проводом в трехфазной или однофазной сети. В системе постоянного тока нулевым проводом называют средний провод, обычно заземляемый.

Замыканием на землю называют случайное электрическое соединение металлических частей оборудования, находящихся под напряжением, непосредственно с землей.

Замыкание, возникающее вследствие повреждения изоляции непосредственно в машинах, аппаратах или иных устройствах, называют замыканием на корпус. В значительном большинстве случаев оно представляет собой короткое замыкание, сопровождающееся отключением электроприемника от сети питания.

Основным элементом всякого заземляющего устройства является заземлитель. Качество заземлителя определяется значением сопротивления заземления и изменением напряжения относительно земли.

Под сопротивлением заземления заземлителя понимают сопротивление между заземлителем (у места соприкосновения с грунтом) и землей. Полным сопротивлением заземления системы заземлителе и считают соответственно сопротивление между заземляющей шиной и «землей». Под «землей» в данном случае понимается поверхность грунта вблизи заземлителя, потенциал которой равен нулю. Обычно такая поверхность находится в 15—20 м от простейшего заземлителя (одна-две трубы или одиночные шины).

Значение сопротивления заземления определяется как отношение полного напряжения относительно земли к полному току замыкания на землю. Под полным напряжением относительно земли понимается напряжение, возникающее в цепи тока замыкания на землю между заземлителем и землей (зона нулевого потенциала). Напомним, что напряжением прикосновения называют напряжение, возникающее в цепи тока между заземлителем и поверхностью пола. Нормируется напряжение прикосновения на расстоянии 0,8 м от защищаемою оборудования. Под напряжением шага понимают напряжение, возникающее в цепи тока замыкания на землю на поверхности земли. Нормируется напряжение шага между двумя точками на поверхности, находящимися на расстоянии 0,8 м одна от другой.

Таким образом, сущность защиты с помощью устройства заземлений заключается в создании такого заземления, которое обладало бы сопротивлением, достаточно малым для того, чтобы падение напряжения на нем (а именно оно и будет поражающим) не достигало значения, опасного для человека. В поврежденной цепи необходимо обеспечить такое значение тока, которое было бы достаточным для надежного срабатывания защитных устройств, установленных на источнике питания.