Типы заземляющих устройств
Различают контурное и выносное заземляющие устройства.
При контурном заземлении одиночные заземлители располагаются равномерно по периметру площадки, на которой размещено оборудование, подлежащее заземлению. Внутри защищаемого контура достигается выравнивание потенциалов земли, и это обеспечивает минимальные значения напряжения прикосновения и шагового напряжения.
Выносное заземляющее устройство размещается вне площадки, где располагается заземляемое оборудование, поэтому выравнивание потенциалов земли и корпусов заземленного оборудования достигается в меньшей степени.
Применение защитного заземления
Защитному заземлению подлежат все металлические нетоковедущие части оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.
Установки напряжением 42...380 В переменного тока и 110...440 В постоянного тока подлежат заземлению в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных помещениях.
Установки напряжением 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока подлежат заземлению во всех случаях.
ЗАНУЛЕНИЕ
Принцип действия зануления – превращение пробоя на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание, т.е. образование так называемой «цепи короткого замыкания»: «корпус → нулевой провод → фазная обмотка трансформатора → корпус», которая обладает малым электрическим сопротивлением.
Рассмотрим схему зануления:
При пробое на корпус в цепи короткого замыкания возникает большой ток короткого замыкания Iк.з., в результате чего за 5...7 секунд перегорает плавкая вставка 1.
Для надежного срабатывания зануления необходимо выполнение условия:
Iк.з. ≥ 3 Iнпл.вст.
где Iк.з. – номинальный ток плавкой вставки.
Подбор плавких вставок предохранителей производится в соответствии с рабочими параметрами электроустановки.
Ток короткого замыкания определяется по формуле:
где Uф – фазное напряжение;
Zт – сопротивление вторичной обмотки трансформатора;
Rн – сопротивление нулевого провода;
Rф – сопротивление фазного провода.
В схеме зануления необходимо наличие нулевого провода, заземления нейтрали источника тока, повторного заземления нулевого провода Rп.
Назначение повторного заземления нулевого провода – уменьшение опасности поражения электротоком при обрыве нулевого провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва, а также снижение напряжения на корпусе в момент горения плавкой вставки.
При обрыве нулевого провода в точке А сохранится цепь тока: нулевой провод → сопротивление повторного заземления Rп → земля → сопротивление заземления нулевой точки трансформатора R0 → фазные провода. Благодаря этому напряжение между корпусом и землей снизится с фазного до величины
Uк = Iз • Rп.
Так как Iз = Uф / (Rп + R0), то Uк = Rп • Uф / (Rп + R0).
Если принять, что Rп = R0, то напряжение между корпусом и землей будет равно половине фазного напряжения:
Uк = Uф / 2.
Таким образом, повторное заземление нулевого провода уменьшает опасность поражения электротоком, возникающую в результате обрыва нулевого провода, но не устраняет ее полностью, т.к. напряжение, равное половине фазного, является опасным.
Область применения зануления – трехфазные четырехпроводные электрические сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью источника тока.
ЗАЩИТА ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Заряды статического электричества образуются:
· при изгибе, растяжении, резании и дроблении твердых тел;
· при разбрызгивании жидкостей;
· при относительном перемещении (трении) твердых тел, слоев сыпучих и жидких материалов;
· при испарении, сублимации (переходе твердой фазы в парообразную, минуя жидкую) и кристаллизации веществ;
· при облучении веществ ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами;
· при химических реакциях.
При статической электризации напряжение относительно земли достигает иногда сотен тысяч вольт. Значения токов, протекающих при явлениях статической электризации, составляют, как правило, доли микроампера (10-7...10-3 А).
Для воспламенения от электрической искры требуется минимальная энергия, т.к. малый объем газа от искры нагревается до высокой температуры за предельно короткое время. В то же время искровые разряды между контактирующими телами могут иметь большую энергию и явиться источником зажигания горючих газо-, паро- и пылевоздушных смесей. Именно в этом заключается основной опасный фактор статического электричества.
Для воспламенения горючих газов, паров и жидкостей достаточно возникновения искры при разности потенциалов в 300-3000 В.
Например, бензин воспламеняется от искры при разности потенциалов в 1000 В, его пары – при разности потенциалов в 300 В, почти все горючие газы – 3000 В, большинство горючих пылей – 5000 В.
Почти 60% взрывов на производствах с применением взрывоопасных смесей происходит по причине возникновения зарядов статического электричества.
Нормативным документом является ГОСТ Р 12.1.018-92 – Пожаровзрывобезопасность статического электричества.
Мероприятия по защите от статического электричества можно разделить на 2 группы:
1 – мероприятия, направленные на предотвращение или уменьшение интенсивности образования зарядов;
2 – мероприятия, обеспечивающие условия для быстрейшей релаксации (стекания) зарядов.
К первой группе мероприятий относятся:
1) уменьшение силового воздействия при работе с материалами и изделиями;
2) уменьшение скорости перемещения твердых тел, сыпучих и жидких материалов;
3) добавление в объем диэлектрических материалов токопроводящих примесей (графитный порошок, алюминиевая пудра);
4) нанесение на поверхность тел токопроводящих лакокрасочных покрытий или пленок;
5) добавление в электризующиеся жидкости антистатических добавок (слабых электролитов);
6) исключение свободно падающей струи при наливе жидкостей: сливную трубу следует располагать у дна сосуда и направлять вдоль его длинной стенки;
7) недопущение разбрызгивания и интенсивного перемешивания жидкостей.
Ко второй группе мероприятий относятся:
1) заземление металлического и электропроводного неметаллического производственного оборудования;
2) увеличение относительной влажности воздуха до 65...70% в помещении или только в местах обработки материалов;
3) ионизация воздуха вблизи мест образования зарядов статического электричества (применение индукционных или радиоизотопных нейтрализаторов зарядов).
Для отвода статического электричества, накапливающегося на людях, предусматривается:
1) устройство токопроводящих полов или заземленных зон, помостов, площадок;
2) заземление ручек дверей, поручней, лестниц и рукояток приборов, машин, аппаратов;
3) использование токопроводящей обуви;
4) запрещение ношения одежды, способствующей электризации, а также колец и браслетов, на которых аккумулируются заряды статического электричества.
Общие требования электробезопасности при подготовке и производстве СМР устанавливает ГОСТ 12.1.013-78 (Строительство. Электробезопасность. Общие требования).
Минимальные размеры заземляющих электродов
| Материал и поверхность | Профиль | Диаметр, мм | Площадь сечения, мм2 | Толщина, мм |
| Сталь без антикоррозионного покрытия | Прямоугольный | - | ||
| Угловой | - | |||
| Круглые стержни | - | - | ||
| Трубный | - | 3,5 | ||
| Сталь горячего оцинкования или нержавеющая | Прямоугольный | - | 3,0 | |
| Угловой | - | 3,0 | ||
| Круглые стержни | - | |||
| Трубный | - | 2,0 | ||
| Сталь в медной оболочке | Круглые стержни | - | - | |
| Сталь с электрохимическим медным покрытием | Круглые стержни | - | - | |
| Медь без покрытия | Прямоугольный | - | 2,0 | |
| Трос | 1,8 для каждой проволоки | - | ||
| Трубный | - | 2,0 | ||
| Медь луженая | Трос | 1,8 для каждой проволоки | ||
| Медь оцинкованная | Прямоугольный | - | 2,0 |
Минимальные площади сечения заземляющих проводников, проложенных в земле
| Механически защищенные | Механически не защищенные | |
| Защищенные от коррозии | 2,5 мм2 Cu | 16 мм2 Cu |
| 10 мм2 Fe | 16 мм2 Fe | |
| Не защищенные от коррозии | 25 мм2 Cu | |
| 50 мм2 Fe |
Источник: Технический циркуляр ТЦ № 11/2006 Ассоциации «Росэлектромонтаж»
Схема защитного заземления:
1, 6 - заземлители, 2 - электроустановки, 3 - заземляющие проводники, 4 -внешний контур заземления, 5 - помещение с размещенным электрооборудованием
Заземлители
Пример схемы размещения заземлителей при контурном заземлении