Защитное заземление, зануление

При замыкании фазного  провода на зануленный корпус электропотребителя образуется цепь тока однофазного короткого  замыкания (то есть замыкания между  фазным и нулевым защитным проводниками). Ток однофазного короткого замыкания вызывает срабатывание максимальной токовой защиты, в результате чего происходит отключение поврежденной электроустановки от питающей сети. Кроме того, до срабатывания максимальной токовой защиты происходит снижение напряжения поврежденного корпуса относительно земли, что связано с защитным действием повторного заземления нулевого защитного проводника и перераспределением напряжений в сети при протекании тока короткого замыкания.

Следовательно, зануление  обеспечивает защиту от поражения электрическим током при замыкании на корпус за счет ограничения времени прохождения тока через тело человека и за счет снижения напряжения прикосновения.

В качестве максимальной токовой защиты, обеспечивающей быстрое  отключение электроустановки в аварийном режиме могут использоваться плавкие предохранители и автоматические выключатели, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловыми реле, осуществляющие защиту от перегрузки, автоматы с комбинированными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки и др.

Назначение отдельных  элементов схемы зануления. Для  схемы зануления необходимы нулевой  защитный проводник, глухое заземление нейтрали источника тока и повторное заземление нулевого защитного проводника.

Рассмотрим назначение этих элементов применительно к  наиболее распространенным электрическим  сетям – трехфазным переменного  тока.

Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления - обеспечить необходимое для отключения установки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1 кВ, предназначено для снижения напряжения зануленных открытых проводящих частей (а следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до допустимого значения при замыкании фазного провода на землю.

Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на время отключения электроустановки от сети. Однако, при эксплуатации зануления могут возникнуть такие ситуации, когда повторное заземление нулевого защитного проводника необходимо, например, при обрыве нулевого защитного проводника. При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE – и PEN – проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления нулевых защитных проводников следует в первую очередь использовать естественные заземлители. В этом случае сопротивление растеканию тока заземлителя повторного заземления не нормируется. Внутри больших и многоэтажных зданиий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.

Повторному заземлению подвергаются нулевые рабочие провода  воздушных линий, которые одновременно используются как нулевые защитные проводники (PEN – проводники). При  этом в соответствии с ПУЭ повторные  заземления выполняются на концах линий или ответвлений длиной более 200 м. При этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, например, подземные части опор, а также заземляющие устройства, предназначенные для грозовых перенапряжений.

Надежность зануления определяется в основном надежностью нулевого защитного проводника. В связи с этим требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возможность его обрыва. Кроме того, в нулевом защитном проводнике запрещается ставить выключатели, предохранители и другие приборы, способные нарушить его целостность.

При соединении нулевых  защитных проводников между собой  должен обеспечиваться надежный контакт. Присоединение нулевых защитных проводников к частям электроустановок, подлежащих занулению, осуществляется сваркой или болтовым соединением, причем, значение сопротивления между зануляющим болтом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью электроустановки, которая может оказаться под напряжением, не должно превышать 0,1 Ом. Присоединение должно быть доступно для осмотра.

Нулевые защитные провода  и открыто проложенные нулевые  защитные проводники должны иметь отличительную  окраску: по зеленому фону желтые полосы.

В процессе эксплуатации зануления сопротивление петли “фаза-нуль” может меняться, следовательно, необходимо периодически контролировать значение этого сопротивления. Измерения сопротивления петли “фаза-нуль” проводят как после окончания монтажных работ, то есть при приемо-сдаточных испытаниях, так и в процессе эксплуатации в сроки, установленные в нормативно технической документации, а также при проведении капитальных ремонтов и реконструкций сети.

 

5. Электроустановки напряжением от 110 до 750 кВ.

 

В электроустановках  напряжением от 110 до 750 кВ должно быть выполнено защитное заземление.

Заземляющие устройства следует выполнять по нормам на напряжение прикосновения или по нормам на их сопротивление.

Заземляющее устройство, которое выполняют по нормам на сопротивление, должно иметь в любое время  года сопротивление не более 0,5 Ом. При удельном сопротивлении "земли" r, большем 500 Ом·м, допускается повышать сопротивление заземляющего устройства в зависимости от r.

Напряжение  на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на "землю" не должно превышать 10 кВ.

Напряжение  выше 10 кВ допускается на заземляющих  устройствах, с которых исключен вынос потенциалов за пределы  зданий и внешних ограждений электроустановки.

При напряжениях  на заземляющем устройстве выше 5 кВ должны предусматриваться меры по защите изоляции отходящих кабелей связи и телемеханики.

В целях выравнивания потенциала на территории, занятой  электрооборудованием, должны быть проложены  продольные и поперечные горизонтальные элементы заземлителя и соединены  сваркой между собой, а также с вертикальными элементами заземлителя. 

 

 

6. Электроустановки напряжением выше 1000 В в сети с изолированной нейтралью.

 

В электроустановках  напряжением выше 1000 В в сети с  изолированной нейтралью должно быть выполнено защитное заземление, при этом рекомендуется предусматривать устройства автоматического отыскания замыкания на "землю". Защиту от замыканий на "землю" рекомендуется устанавливать с действием на отключение (по всей электрически связанной сети), если это необходимо по условиям безопасности.

Наибольшее  сопротивление заземляющего устройства R в Ом не должно быть более

где I - расчетная  сила тока заземления на землю, А.

При использовании  заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжением  до 1000 В

Расчетная сила тока замыкания на землю должна быть определена для той из возможных в эксплуатации схемы сети, при которой сила токов замыкания на землю имеет наибольшее значение.

При удельном сопротивлении  земли r, большем 500 Ом·м, допускается  вводить на указанные значения сопротивлений  заземляющего устройства повышающие коэффициенты, зависящие от r. 

 

 

7. Электроустановки напряжением до 1000 В в сети с заземленной нейтралью.

 

В стационарных электроустановках трехфазного  тока в сети с заземленной нейтралью  или заземленным выводом однофазного  источника питания электроэнергией, а также с заземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление.

При занулении  фазные и нулевые защитные проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник, возникал ток короткого замыкания, обеспечивающий отключение автомата или плавление  плавкой вставки ближайшего предохранителя.

В цепи нулевых  защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и  предохранителей.

В цепи нулевых  рабочих проводников, если они одновременно служат для целей зануления, допускается  применение разъединительных приспособлений, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников отключают также все проводники, находящиеся под напряжением.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов (трансформаторов) или выводы однофазного источника питания электроэнергией, с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей нулевого провода должно быть не более 2,4 и 8 Ом соответственно, при междуфазных напряжениях 660, 380 и 220 В трехфазного источника питания или 380, 220 и 127 В однофазного источника питания.

При удельном электрическом  сопротивлении "земли" r выше 100 Ом·м допускается увеличение указанной  нормы в r/100 раз.

На воздушных  линиях электропередачи зануление  следует осуществлять нулевым рабочим  проводом, проложенным на тех же опорах, что и фазные провода.

 

8. Электроустановки напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью.

 

В электроустановках  переменного тока в сетях с  изолированной нейтралью или  изолированными выводами однофазного  источника питания электроэнергией  защитное заземление должно быть выполнено в сочетании с контролем сопротивления изоляции.

Сопротивление заземляющего устройства в стационарных сетях должно быть не более 10 Ом. При  удельном сопротивлении земли, большем 500 Ом·м, допускается вводить повышающие коэффициенты, зависящие от r. 

 

9. Передвижные электроустановки и ручные электрические машины класса I в сетях напряжением до 1000 В.

 

 

Режим нейтрали и защитные меры передвижных источников питания электроэнергией, используемых для питания стационарных приемников электрической энергии, должны соответствовать режиму нейтрали и защитным мерам, принятым в сетях стационарных приемников электрической энергии.

При питании  передвижных приемников электрической  энергии и ручных электрических  машин класса I от стационарных сетей с заземленной нейтралью или от передвижных электроустановок с заземленной нейтралью зануление следует выполнять в сочетании с защитным отключением.

Допускается выполнять  зануление - для ручных электрических  машин класса I; зануление или  зануление в сочетании с повторным заземлением - для передвижных приемников электрической энергии.

При питании  передвижных приемников электрической  энергии и ручных электрических  машин класса I от стационарной сети или передвижного источника питания  электроэнергией, имеющих изолированную нейтраль и контроль сопротивления изоляции, защитное заземление должно применяться в сочетании с металлической связью корпусов электрооборудования или защитным отключением.

Сопротивление заземляющего устройства в передвижных  электроустановках с изолированной нейтралью при питании от передвижных источников электроэнергии определяют по значениям допустимых напряжений прикосновения при однополюсном замыкании на корпус либо устанавливают в соответствии с требованиями нормативной документации.

Защитное заземление передвижного источника питания  электроэнергией с изолированной  нейтралью и постоянным контролем  сопротивления изоляции допускается  не выполнять:

• если расчетное сопротивление заземляющего устройства больше сопротивления заземляющего устройства рабочего заземления прибора постоянного контроля сопротивления изоляции;
• если передвижной источник питания электроэнергией и приемники электрической энергии расположены непосредственно на передвижном механизме, их корпуса соединены металлической связью и источник не питает другие приемники электрической энергии вне этого механизма;
• если передвижной источник питания электроэнергией предназначен для питания конкретных приемников электрической энергии, их корпуса соединены металлической связью, а их число и длина кабельной сети определяются либо величиной допустимого напряжения прикосновений при однополюсном замыкании на корпус, либо установлены нормативно-технической документацией.

В передвижных  электроустановках с источником питания электроэнергией и приемниками электрической энергии, расположенными на общей металлической раме передвижного механизма, и не имеющих приемников электрической энергии вне этого механизма, допускается применять в качестве единственной защитной меры металлическую связь корпусов оборудования и нейтрали источника питания электроэнергией с металлической рамой передвижного механизма.

 

 

10. Контроль устройств защитного заземления, зануления.

 

Соответствие  устройств защитного заземления или зануления требованиям настоящего стандарта должно устанавливаться при приемосдаточных испытаниях электроустановок после их монтажа на месте эксплуатации по "Правилам устройства электроустановок", а также периодически в процессе эксплуатации указанных устройств по "Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

 

Список используемой литературы.

 

1. Варварин В.К., Койлер В.Я., Панов П.А. Справочник по наладке электрооборудования. Россельхозиздат, - 1979.
2. ГОСТ 12.1.030-81. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Система стандартов безопасности труда.
3. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М., Энергоиздат, - 1982.
4. Седельников Ф.И. «Безопасность Жизнедеятельности (охрана труда)» УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ, Вологда 2001.
5. Эндель Ристхейн. Введение в энерготехнику. Таллин.: Elektriajam, 2008. глава №4.
6. Материалы сайта http://bgd.alpud.ru/ Московский энергетический институт. Кафедра инженерной экологии и охраны труда. Учебно-методический комплекс. Доц. Новиков С.Г.