В нормальных условиях, при отсутствии каких-либо повреждений корпуса оборудования не находятся под напряжением. Однако повреждение изоляции в оборудовании или на участке сети, приводящее к замыканию на землю, вызывает опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током. Электрический ток при прохождении через тело человека может вызвать тяжелые травмы и даже смерть.
Установлено, что ток 15—25 мА является опасным, а ток 50—100 мА при достаточной длительности его прохождения через тело человека вызывает смерть.
Чтобы защитить обслуживающий персонал от опасных потенциалов, выполняют защитные заземления, т. е. металлические части установки, находящиеся вблизи токоведущих частей, соединяют проводниками с землей. Устройство, соединяющее металлические части установок с землей, называется заземляющим устройством, а соединение с ним какой-либо части установки — заземлением этой установки.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлитель — металлический проводник или группа проводников, соприкасающихся с землей. Заземляющие проводники — металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Заземляют следующие металлические части электроустановок:
корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т. п.;
приводы электрических аппаратов;
вторичные обмотки измерительных трансформаторов;
каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов;
металлические конструкции РУ, металлические кабельные конструкции, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки силовых и контрольных кабелей и проводов, стальные трубы электропроводки и т. п.
Не заземляют:
оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (на опорных поверхностях должны быть зачищенные и незакрашенные места для обеспечения электрического контакта);
корпуса электроизмерительных приборов, реле и т. п., установленных на щитах, в шкафах, а также на стенах камер РУ;
съемные или открывающиеся части ограждений, шкафов и камер РУ, установленных на металлических заземляющих каркасах.
Для заземления электроустановок различных напряжений используют общее заземляющее устройство. Сопротивление заземляющего устройства слагается из сопротивления заземлителя и сопротивления заземляющих проводников.
В электроустановках до 1000 ВRз должно быть для сети 660/380 В не более 2 Ом, 380/220 В — не более 4 0м, 220/127 В — не более 8 Ом.
В электроустановках с глухозаземленнойнейтралью при замыкании между фазой и заземляющими проводниками должно быть обеспечено быстрое и надежное автоматическое отключение поврежденного участка. Поэтому в электроустановках до 1000 В обязательно соединение корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью установки.
Заземлители могут быть естественные и искусственные. Естественными заземлителями являются металлические конструкции зданий и сооружений, соединенные с землей; проложенные в земле металлические трубопроводы - (за исключением трубопроводов горючих жидкостей и горючих газов); свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, если их не менее двух.
В том случае, когда сопротивление заземляющего устройства при использовании естественных заземлителей будет удовлетворять требованиям ПУЭ, устраивать дополнительное искусственное заземление не требуется.
В качестве искусственных заземлителей применяют вертикально забитые стальные трубы с толщиной стенок не менее 3,5 мм, угловую сталь, стальные стержни диаметром не менее 6 мм, горизонтально проложенные стальные полосы толщиной не менее 4 мм, общим сечением не менее 48 мм2 и т. п. Сопротивление заземления заземлителей определяется в основном удельным сопротивлением грунта, размером и формой заземлителя, глубиной заложения его в грунте. Удельное сопротивление грунта зависит от его состава, плотности, влажности и температуры.
Внутреннюю сеть заземления в помещениях РУ выполняют в виде магистралей заземления и ответвлений от них к отдельным корпусам аппаратов. Последовательное присоединение заземляемых корпусов электрооборудования к магистрали заземления не допускается. Магистральную заземляющую шину соединяют с заземлителем не менее чем двумя ответвлениями, присоединяемыми к заземлителю в разных местах.
Магистральную заземляющую шину и ответвления к заземляемым частям прокладывают открыто. Открыто проложенные заземляющие проводники окрашивают в черный цвет. При окраске их в иной цвет в местах присоединений и ответвлений необходимо прочертить две полосы черного цвета на расстоянии 150 мм друг от друга.
В электроустановках до 1000 В применяют в качестве заземляющих проводников медные и алюминиевые проводники, минимальные сечения которых приведены в табл.
| Наименование | Сечение проводников, мм2 | |
| медных | алюминиевых | |
| Неизолированные проводники при открытой прокладке | ||
| Изолированные провода | 1,5 | 2,5 |
| Заземляющие жилы кабелей или многожильных проводов в общей защитной оболочке с фазными жилами | 1,5 |
Примечание. Прокладка неизолированных алюминиевых проводников в земле не допускается.
Заземляющие проводники соединяют друг с другом сваркой. К заземляемым конструкциям их присоединяют тоже сваркой, а к корпусам аппаратов, машин и т. п. — сваркой или болтами. Пайкой присоединяют заземляющие проводники к металлическим оболочкам кабелей и проводов.
Проходы заземляющих проводников сквозь стены и перекрытия выполняют в трубах, стальных обоймах или открытых проемах.
В процессе эксплуатации периодически измеряют сопротивление заземляющих устройств с выборочным вскрытием грунта для осмотра элементов заземляющего устройства, находящегося в земле. Согласно Правилам технической эксплуатации измерения и вскрытие грунта на РП и ТП проводят через год после включения в эксплуатацию и в последующем — не реже 1 раза в 6 лет. При производстве текущего и капитального ремонтов оборудования проверяют надежность присоединения заземляющих проводников к корпусам оборудования и прочность мест сварки, а также окрашивают заземляющие проводники.
Прочность мест сварки заземляющих проводников и ответвлений от них проверяют путем простукивания слесарным молотком. Надежность присоединения заземляющих проводников к корпусам электрооборудования проверяют подтягиванием гаек болтового соединения ключом; при обнаружении ржавчины контактные поверхности соединения зачищают стальной щеткой.
Типы систем заземления
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ 7), в электрических сетях до 1 кВ используются следующие системы:
1. Система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленнойнейтрали источника посредством нулевых защитных проводников. Подразделяется на следующие подсистемы:
1.1. подсистема TN-С – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;
1.2. подсистема TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;
1.3. подсистема TN-C-S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания;
Буквенное обозначение в обозначениях систем принято: Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли:
Т (terra – земля) – заземленная нейтраль;
I (isolate – изолированный) – изолированная нейтраль.
Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли:
Т – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;
N (neutral – нейтральный) – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленнойнейтрали источника питания.
Последующие (после N) буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:
S (selective – разделенный) – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;
С (complete – общий) – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник)
Принято следующее буквенное обозначение нулевых проводников:
N – нулевой рабочий (нейтральный) проводник;
РЕ (protecteeath – защитная земля) – защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);
PEN – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники
Область применения Система TN должна, как правило, применяться в электроустановках напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок.