Типы заземляющих устройств

Заземляющим устройством называется совокуп­ность заземлителя — проводников (электродов), соеди­ненных между собой и находящихся в непосредственном сопри­косновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

В зависимости от места размещения заземлителя относи­тельно заземляемого оборудования различают два типа зазем­ляющих устройств: выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство (рис. 2) характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на ко­торой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное зазем­ляющее устройство называют также сосредоточенным.

Рис 2. Выносное заземляющее устройство.

1 ­– заземлитель, 2 – заземляющая магистраль (проводники),

3 – заземляемое оборудование.

Недостаток выносного заземляющего устройства — отдаленность заземлителя от защищаемого обо­рудования, поэтому за­земляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения до­пустимого напряжения прикосновения Uпр.доп. В

При большом расстоянии до заземлителя мо­жет значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом за счет сопротивления соединительного, т. е. заземляющего, проводника.

Достоинством выносного заземляющего устройства являет­ся возможность выбора места размещения электродов заземли­теля с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т. п.).

Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть в следующих случаях: при невозможности по ка­ким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории; при высоком сопротивлении земли на данной тер­ритории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводи­мостью земли; при рассредоточенном расположении заземляе­мого оборудования (например, в горных выработках) и т. п.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периме­тру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды распреде­ляются на площадке по возможности равномерно, и поэтому контурное заземляющее устройство называется также рас­пределенным.

Безопасность при распределенном заземляющем устройстве может быть обеспечена не только уменьшением потенциала заземлителя, а и выравниванием потенциала на защищаемой тер­ритории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых. Это дости­гается путем соответствующего размещения одиночных зазем-лителей на защищаемой территории.

Рис. 3. Контурное заземление

На рис. 3 показано распределение по­тенциала в момент замыкания фазы на заземленный корпус на открытой подстанции, имеющей контурное заземление.

Изменение потенциала в пределах площадки, на которой размещены электроды заземлителя, про­исходит плавно (рис. 3); при этом напряжение прикосновения Uпр и на­пряжение шага Uш имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя φ_З.

Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем благодаря металлическим конструкциям, трубопроводам, кабелям и подобным им проводящим предме­там, связанным с разветвленной сетью заземления. Арматура железобетонных зданий также оказывает благоприятное влия­ние на выравнивание потенциала.

Защитное зануление

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Зануление применяется в сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью. В случае пробоя фазы на металлический корпус электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от токов коротких замыканий; автоматы с комбинированными расцепителями.

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключается, если ток однофазного короткого замыкания IЗ удовлетворяет условию IЗ к * IН, где IН – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя, А; к - коэффициент кратности тока.

Для автоматов к = 1,25 – 1,4. Для предохранителей к = 3.

Проводимость нулевого защитного проводника должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, кожухи шинопроводов, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий, подкрановые пути и т.д.

При обрыве нулевого провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва, при отсутствии повторного заземления, напряжение между корпусами и землей будет ровно фазному напряжению.

При наличии повторного заземления напряжение на корпусах за местом обрыва снизится до значения

U_З = I_З * R_П = U_Ф * R_П / (R_З + R_П),

где Rз – сопротивление заземления нейтрали,

Rп – сопротивление повторного заземления. Зануление рассчитывается на отключающую способность; на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчет заземления ейтрали); на безопасность прикосновению к корпусу при замыкании фазы на корпус (расчет повторного заземления нулевого защитного проводника).