Применяются два основных типа заземления переносное и контурное

Заземление – что это и для чего нужно

Тело человека – хороший проводник электрического тока. Самыми высокими показателями электропроводности обладают мышцы и подкожная-жировая клетчатка, то есть как раз те места, которые первыми контактируют с внешним источником тока, будь то оголенный провод или неисправный электроприбор.

Ток проникает в тело через поры и каналы потовых желез, поэтому очевидно, что сухая кожа отличается более высоким сопротивлением, чем влажная. Так, при контакте с напряжением 220 В значение силы тока, воздействующей на мокрый кожный покров, составляет порядка 220 мА. При такой электротравме смерть наступает мгновенно, учитывая, что опасным для организма считается показатель уже в 15мА, а смертельном опасным – 100 мА.

Это доказывает необходимость разработки мер, которые предотвращают случайное поражение электрическим током во всех областях человеческой деятельности, как на производстве, так и в быту. Одна из таких мер – установка заземляющих устройств (ЗУ).

Что такое заземление

Если говорить простыми словами, это защитная система, которая предотвращает от ударов током при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением. Вся конструкция состоит из следующих частей:

• Металлический контур
• Заземляющая шина
• Разводка проводов заземления

Контур представляет собой 4-6 штырей (электродов), забитых в грунт и соединенных между собой металлическими полосами. Необходимая глубина заземляющего устройства – 2,5-3 метра, то есть ниже уровня промерзания почвы. Это требуется для того, чтобы даже зимой контур получал доступ к влаге, проводящей ток.

Вверху одного вертикального электрода располагается «контактная зона» (чаще всего в виде болта с резьбой), от которой берет начало медная шина, ведущая в специальную планку в распределительном щитке.

От главной заземляющей шины, в свою очередь, расходятся медные жилы к розеткам потребителей. Эти провода, по сути, отвечают за подключение заземления – к примеру, в современных домах разводка от щитка выполняется трехжильным кабелем, где одна из жил – желто-зеленого цвета – отведена «под землю».

Рис 1. Устройство заземления. а) – заземление в линию; б) – контур заземления

Требования к заземлению

Обеспечение безопасности потребителя при работе с электрическими приборами – приоритетная задача производителей и эксплуатантов электроустановок, поэтому в этой сфере действует ряд норм и правил. Отметим основные:

• Заземлять нужно все, что имеет металлический корпус: котлы, станки, насосы, инструменты, оборудование;
• Штыри и соединения контура должны отличаться антикоррозионностью и износостойкостью, что обеспечивается правильным выбором материала и диаметра – например, для этих целей нередко используется нержавеющая сталь с поперечным сечением не менее 90 кв. мм;
• Заземлители должны всегда находиться во влажной почве – для этого нужно учесть географические, климатические и геологические особенности региона и выбрать правильную глубину размещения металлических электродов.

Почему человека бьет током

1. В бытовом электрическом приборе, установленном без заземления (к примеру, в стиральной машине), нарушилась целостность проводки. Причины могут быть любые – естественный износ, механические повреждения, вредительство насекомых или грызунов.
2. В результате на корпусе агрегата скапливается электрический разряд.
3. Человек прикасается к устройству и получает удар током.

Важно понимать, что ток при этом движется по замкнутой цепи, где тело человека выступает как одно из звеньев. Если бы мы, скажем, летали по воздуху, то электрические травмы были бы нам практически не страшны – посмотрите на птиц за окном: они спокойно сидят на высоковольтных проводах, не догадываясь о смертельной опасности.

Однако мы, в отличие от птиц, ходим по земле, которая, в свою очередь, считается идеальной точкой с нулевым потенциалом. Получается, что тело человека выступает как проводник, по которому электрический ток от неисправного электроприбора или оголенного провода устремляется к земле, чтобы уравнять количество заряженных частиц в этих двух точках, как того требуют законы природы.

Как работает заземление

Ток движется по пути наименьшего сопротивления. Этот простой принцип лежит в основе работы заземления: наш кожный покров обладает более высоким сопротивлением, чем металлический провод, поэтому при касании поверхности под напряжением ток сразу уходит в землю, не причиняя человеку вреда. Это главное, что нужно понимать о работе ЗУ.

Есть и еще один фактор, который обеспечивает работу заземления – бесконечно обширное «сечение» грунта. Обратимся к физике: ток, уходя во влажную почву, запускает цепную реакцию ионов, которые передают энергию все дальше и дальше, практически до бесконечности. Чем больше электрически заряженных частиц (ионов) участвует в процессе, тем быстрее передается энергия, рассеивается ток и, следовательно, тем эффективнее работает заземление. Добавим, что здесь немаловажную роль играет и достаточный диаметр металлических электродов, входящих в контур заземляющего устройства.

Заземление и зануление – в чем отличие

Кроме установки ЗУ, существует еще один способ, защищающий человека от удара током от неисправных электроустановок. Это зануление (другое название: заземление на ноль). Его суть в том, что при возникновении неисправности возникает короткое замыкание, что приводит к отключению автомата-предохранителя. Технически это реализовано так: корпус электроустановки соединяется с нейтралью источника питания, то есть с заземленной точкой трансформатора.

Простыми словами, разница между занулением и заземлением в том, что в первом случае питающая цепь отключается из-за превышения токовой уставки автомата, а во втором – опасный ток отправляется в грунт и «растекается» в его влажной среде.

В многоквартирных высотках заземлять электроприборы технически сложно, поэтому здесь чаще всего используется зануление (наряду с УЗО). В частных домах, наоборот, удобнее всего сделать систему заземления.

Для чего применяются УЗО и дифавтоматы

Эксплуатация заземляющих устройств невозможна без дополнительных приборов. К главным из них нужно отнести устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы. Несмотря на внешнюю схожесть, они используются для разных задач:

1. УЗО отключается в момент появления в сети так называемого тока утечки, который может привести, с одной стороны, к возгоранию (при повреждении электропроводки изоляция начинает сильно греться), а с другой – к удару током, если человек дотронется до неисправного оборудования. УЗО всегда работает «в связке» с обычным автоматом.
2. Дифференциальный автомат соединяет в себе функции устройства защитного отключения и автомата, то есть он защищает систему электропроводки от перегрузок и коротких замыканий, а человека – от электрических травм.

Таким образом, заземление представляет собой металлический провод, уходящий в почву и предназначенный для «утекания» тока в землю при возникновении неисправности в системе электроснабжения.

Виды и контурное устройство заземления

Заземление – система защитного контура, для предотвращения поражения током при замыкании фазы на корпус. Назначение, виды и способы его монтажа – это основные вопросы, стоящие перед каждым собственником жилья и производственного помещения.

Заземляющее устройство – это конструкция, оснащенная заземлителем и заземляющими проводниками.

Виды заземления в зависимости от удаления объекта от защитного контура

По этой характеристике, виды заземляющих устройств подразделяют:

• выносное;
• контурное устройство.

Разберем каждое из них подробнее.

Выносное устройство

При этом типе, расположение заземлителя производится за пределами помещения. Выносное (сосредоточенное) защитное устройство монтируют при невозможности оснащения контура на участке со скальным, каменистым грунтом, либо при наличии за участком наиболее подходящего для заземления качества земли.

Разброс производственного оборудования на значительном расстоянии друг от друга – это еще одна причина установки выносной системы.

К преимуществу этого типа, относят возможность выбора места установки с лучшими свойствами грунтов, с малым уровнем сопротивления. К таким грунтам относят – глинистый или песчаный влажный грунт. Но есть у способа существенный минус. Значение коэффициента касания проводника равно 1, из-за удаленности от производственных объектов.

Такой вид защиты монтируют для обслуживания объектов с малыми токами короткого замыкания (не более кВ). Потенциальное напряжение при касании поврежденного участка цепи не меньше потенциала заземлителей.

Контурное устройство

Заземляющие электроды располагаются равномерно, по границам контура обслуживаемого участка и на нем самом. Поэтому, второе название этого типа – распределенное.

При таком способе установки заземлителей, безопасность использования приборами обеспечивается понижением потенциалов на каждом заземлителе и потенциалы их выравниваются. Такой метод позволяет понижать пиковый ток КЗ. Одиночнорасположенные на территории контура заземлители позволяют решать эту проблему.

Каждый метод заземления, при долгой эксплуатации, может повысить сопротивление контура. Для раннего обнаружения неисправности, необходимо периодически осматривать контур и подтягивать гайки на креплении проводов.

Обустройство повторного заземления

Данный метод позволяет понижать опасное для человека значение тока замыкания и других повреждений проводки и электрических приборов. При этом, повторное заземление – это отдельно расположенная и независимая от основного контура система заземлителей.

Установка предусматривает срабатывание в аварийной ситуации ближайшего автомата защиты. Наиболее часто, повторным способом, обустраивается старое здание с устаревшей двухжильной алюминиевой проводкой. Проводку ведут к каждому потребителю от места сварки концевого контакта на основании контура. На корпус щита провода закреплены с помощью болтов и гаек с гроверами.

Виды заземления в зависимости от подведения проводки

До проведения работ по электропроводке здания, необходимо сделать выбор способа подключения к внутридомовой сети провода земли и вида контура защиты. Приведем расшифровку аббревиатур, применяемых в названии видов подводки кабеля:

• I – изолированная проводка;
• N – обозначает подключение к нейтральному проводу;
• Т – символ, обозначающий подключение к заземляющему проводу.

Принята мировая система заземления, в которую входят три основных вида.

IT- система

Практически неприменяемая система в жилищном строительстве. При ней используют сопротивление с большим номиналом или через воздушную прослойку. Применяется этот вид заземления в лабораторных и лечебных помещениях. Служит для обеспечения большого уровня защиты для оборудования и приборов, требующих при обслуживании значительного уровня безопасности и стабильности.

По правилам ПУЭ, для частного хозяйственного строительства, можно использовать систему с независимыми заземлителями.

Система ТТ

Провода подводят к щитовой, на вводе в здание с двумя заземлителями. Наиболее часто применяют для обслуживания систем источников напряжения в сети и на металлическом покрытии системы без изоляции. Значительные показатели работы нулевой проводки на расстоянии от трансформаторов тока до потребителя электроэнергии.

При монтаже может возникнуть сложность, связанная с подбором диаметра проводки для обеспечения безопасности самого заземления. Для этих целей в данный вид подведения провода, устанавливается система отключения.

TN-система

Это, наиболее распространенный вид проведения заземляющего проводника с заземлением нейтрального провода, позволяет подключать к нейтрали всех потребителей тока данного здания.

Подключается все оборудование к заземлению через провода ноля. Все токопроводящие корпуса оборудование и приборы в электрощитовых и других потребителей, при коротком замыкании на корпуса, выключаются от сети с помощью автоматов и предохраняют человека, находящегося в помещении от поражения электротоком.

Она подразделяется на следующие виды:

1. Система TN – 5. Вид подведения заземления и нулевого провода двумя отдельными проводниками. Такой способ на сегодняшний день является наиболее безопасной для человека. Проводку от источника питания, при этом способе, ведут с использованием трехжильного медного провода с соответствующим сечением для данного здания и количества потребителей. Как правило, для подведения фазы используют коричневый или черный проводник, ноль подводят голубым или синим проводом, а для подведения заземления используется желто-зеленый цвет изоляции.
2. Система TN-C-S, в ней подводятся к электрощиту два провода, а именно провод нейтрали и провод фазы. И уже в щитке производят разделение ноля на два проводника, один из которых ноль, а второй провод заземления. Для обеспечения надежной и безопасной защиты в щитке требуется устанавливать дополнительный автомат отключения после разводки проводников.

При использовании медных многожильных проводников в проводке старого здания, не оснащенного защитным контуром, появляется оснастить электросеть надежной защитой.

Такая система хорошо предохраняет проводку и бытовые приборы при попадании молнии. При установке УЗО повышается уровень безопасности человека. К минусам можно отнести — установка дополнительного оборудования и снижение безопасности при обслуживании загородного дома.

Сечение проводки и выбор конструкции заземляющих контуров – одни из основных характеристик при проведении монтажа одного из видов заземляющего контура.

Для проведения работ по изготовлению контура заземления используются различные заземлители из искусственных или натуральных металлов. Исходя из пункта 1,7,109 Правил установки, могут быть использованы железобетонный или металлический участок здания, находящиеся в земле защитные оболочки кабелей, погружаемые в скважины трубы и другие.

Нельзя подключать провода заземления к газовым трубопроводам, трубам канализации, отопительным трубопроводам. Но для выравнивания потенциалов тока, данные участки можно использовать.

При мощности электрической сети здания более кВт, его необходимо оборудовать системой заземления. Виды заземления используются для обеспечения безопасной работы сети тока, но величина сопротивления не должна превышать величины 4 Ом.

Заземлители (заземляющие колья, забиваемые в землю для создания контура заземления) обязательно выполняются из меди, оцинкованного или черного металла. Все значения размеров заземлителей и других составляющих контура, приведены в пунктах ПУЭ.

Горизонтальная перемычка контура заземления должна быть заглублена в грунт не менее полуметра, в случае легкого грунта заглублять его следует не менее метра. Горизонтальные перемычки на сопротивление контура влияют больше чем вертикальные заземлители.

При необходимости устанавливается повторный контур заземления электрической сети.

При выборе сечения необходимо ознакомится с требованиями ПУЭ, но провод заземления не может быть меньше провода фазы.

Заземление не сможет заменить автоматический разрыватель цепи и УЗО, а они не смогут выполнить работу заземления.

Что такое защитное заземление и как его устраивать. Часть 3.

В брошюре приводятся основные понятия о назначении защитных заземлений в электрических установках переменного тока напряжением до 35 кв и их устройстве. Приводятся краткие сведения по расчету и эксплуатации заземляющих устройств.
Брошюра предназначена для квалифицированных рабочих-элетриков, окончивших 7—10 классов средней школы.

11. ПРОКЛАДКА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ ПРОВОДНИКОВ, СОЕДИНЕНИЯ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ

Заземляющие проводники должны обеспечивать безопасность людей, между тем нарушение непрерывности цепи заземления не нарушает нормальной работы установки и может оставаться в течение длительного срока незамеченным. Поэтому для обеспечения надежности заземляющей проводки «Правила» предписывают принимать ряд мер:

1. Во избежание разрыва цепи заземления или зануления в ней не должны устанавливаться рубильники, выключатели или предохранители (за исключением случаев, когда вместе с фазными отключаются заземляющие проводники).

Например, установка выключателя или предохранителя в цепи занулепия (рис. 12) может привести к поражению

Рис. 12. Ток поражения при установке выключателя или предохранителя в нулевом проводе.

Рис. 13. Зануление корпуса светильника.

при прикосновении к зануленному корпусу, даже когда исправна изоляция. Это произойдет, если перегорит вставка предохранителя или будет отключен выключатель.

Как показано на рис. 13, при неправильном присоединении и возможном обрыве заземляющего проводника (отмечено на рисунке) последствия могут быть такими же, как и в случае, приведенном на рис. 12, т. е. корпус светильника получит через нить лампы то же напряжение, что и фазный провод.

В трехпроводной сети с изолированной нейтралью заземление светильников выполняется отдельным проводником (рис. 14).

На рис. 15 показано включение ламповых патронов. Помимо случаев неправильной установки выключателя, здесь могут иметь место неправильные присоединения фазного провода к винтовой гильзе патрона, что не должно допускаться, так как во многих конструкциях гильза недостаточно закрыта от случайного прикосновения.

2. Зануление электроприемников может быть осуществлено одним из следующих способов:

а) отдельно проложенным медным или алюминиевым зануляющим проводником;

б) присоединением к нулевому проводу;

Рис. 14. Заземление корпуса светильника в трехпроводной сети.

Рис. 15. Включение ламповых патронов.

в) присоединением к магистрали зануления полосовой сталью либо с использованием стальных труб электропроводки, металлических оболочек кабелей (при достаточной их проводимости) и т. п.

В связи с возможностью обрыва нулевого провода, из-за чего электроприемники могут остаться незаземленными, «Правила» предписывают устраивать повторные заземления нулевого провода.

Рис. 16. Присоединение заземляющих проводников к магистрали заземления.

Повторные заземления устраиваются на вводах в здания (снаружи или внутри зданий) и воздушных линиях через каждый километр.

Общий вид сети с занулением показан на рис. 17.

3. Заземляющие проводники должны быть защищены от механических и химических воздействий. Механическая прочность обеспечивается соответствующим выбором сечений, а также защитой в местах пересечений в земле с другими коммуникациями (трубопроводы, кабели и т. п.). Защита от химических воздействий может осуществляться соответствующими покрытиями или окраской. С этой

Рис. 17. Общий вид сети с занулением электрооборудования.

целью заземляющие проводники прокладываются па некотором расстоянии от стен (рис. 18).

4. Заземляющие проводники, за исключением стальных труб скрытой проводки, оболочек кабелей в земле и т. п., для возможности осмотра целости проводки должны прокладываться в помещениях открыто; не должна допускаться прокладка их скрыто в фундаментах машин, стенах и

Рис. 18. Прокладка шин заземления по стене.

ругих местах, где осмотр невозможен. Проходы через стены и перекрытия должны выполняться во втулках из листовой стали или отрезках стальных труб; заземляющие проводники должны проходить в них свободно.

5. Открытые заземляющие проводники должны быть окрашены фиолетовый цвет, для того чтобы облегчить распознавание их электротехническим персоналом и обратить внимание прочих лиц на специальное назначение этих проводок (нулевые провода воздушных линий и электропроводок не окрашиваются).

6. Соединения заземляющей проводки должны обеспечивать надежный контакт. Присоединение заземляющих магистралей к заземлителям следует осуществлять в двух местах. Эти присоединения, а также соединения стальных проводников в земле должны осуществляться сваркой внахлестку. Длина нахлестки принимается равной двойной ширине при прямоугольном сечении и 6-кратному диаметру — при круглом (рис. 19).

Места болтовых присоединений должны быть хорошо зачищены и покрыты техническим вазелином. В местах, где возможно попадание влаги, и наружных установках контакты должны быть покрыты смазкой, защищающей их от

Рис. 19. Соединения и ответвления шин заземления.

коррозии (хорошо себя зарекомендовала так называемая «морская смазка» ЛМС-1 заводов нефтяной промышленности) .

Присоединение заземляющих проводников к оборудованию, подвергающемуся частому демонтажу, или на движущихся частях следует выполнять гибкими проводниками.

Места присоединения к трубопроводам должны выбираться с учетом возможности их разъединения при ремонтных работах. Поэтому у водомеров, задвижек и т. п. следует предусматривать обходные соединения.

7. Металлические оболочки кабелей (свинцовые, алюминиевые) должны, иметь надежные соединения по всей длине линии между собой и с корпусами соединительных, концевых и других муфт. На концах линий металлические оболочки и муфты кабелей должны быть соединены гибкими медными проводниками и присоединены к магистрали заземления.

В табл. 9 приведены рекомендованные НИИ кабельной промышленности сечения этих проводников для заземления металлических свинцовых или алюминиевых оболочек кабелей и корпусов кабельных муфт.

Все соединения металлических оболочек кабелей и соединительных муфт (свинцовых или медных) с заземляющими проводниками осуществляются пайкой; для обеспечения прочности припаянные проводники должны быть дополнительно закреплены, например проволочными бандажами. Присоединения к чугунным или стальным защитным корпусам соединительных муфт, а также присоединения к концевым муфтам и воронкам осуществляются при помощи болтов.

Сечения гибких медных заземляющих проводников кабельных линий

Сечение жил кабелей, мм 2	Сечение медного заземляющего проводника, мм 2
До 3×10	6
3×16	10
3×25	10
3×35	10
3×50	16
3×70	16
3×95	16
3×120	16
3×150 и выше	25

Заземление проводов с металлической оболочкой (СРГ, ТПРФ и т. п.) также выполняется при помощи гибких проводников пайкой. При этом заземляющий проводник предварительно для закрепления наматывается на проводе в два-три витка.

8. Стальные трубы, используемые для заземления, должны иметь надежные соединения. При открытой прокладке могут применяться хорошо затянутые муфты на сурике с контргайкой на стороне длинного участка резьбы (сгон) либо иные конструкции, дающие надежный контакт. При скрытой прокладке должны применяться только муфты на сурике, причем они должны быть дополнительно ‘Приварены с каждой стороны в одной-двух точках.

Если трубы используются для занулений, то даже при открытой прокладке необходимо соединительные муфты дополнительно приваривать к трубам в одной-двух точках.

9. Соединения нулевых проводов воздушных линий допускается производить теми же методами, что и фазных (например, сжимами).

12. ПРИМЕР РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Рассмотрим следующий пример расчета заземляющего устройства. Заземляющее устройство подстанции требуется выполнить с сопротивлением R_к=4 ом. Грунт в районе подстанции имеет замеренное удельное сопротивление ρ = 0,6·10 4 ом·см. Заземлитель выполняется из уголков 50×50 мм длиной 2,5 м, соединяемых стальными полосами 40×54 мм.

Требуется определить количество уголков и длину стальной полосы.

Вначале определяем приближенно количество уголков и общую длину стальной полосы.

По табл. 3 уголок 50×50 мм имеет сопротивление растеканию

0,00318 ρ = 0,00318·0,6·10 4 = 19,1 ом.

По наведенным справкам (на метеорологической станции) район относится ко II климатической зоне по табл. 4. В соответствии с этой таблицей для учета высыхания или промерзания грунта принимаем для уголков повышающий коэффициент равным 1,8. Тогда сопротивление одного уголка будет равно

19,1·1,8 = 34,4 ом.

Примем расположение уголков возле подстанции в один ряд с расстоянием между ними 3 м (см. рис. 11), т. е. контур заземления будет относительно простым.

Для учета взаимоэкранирования уголков в контуре принимаем коэффициент использования (см. § 9) равным 2 (Выбор коэффициентов использования приведен в специальной литературе и электротехнических справочниках). Таким образом, сопротивление одного уголка в контуре следует принимать равным

34,4·2 = 68,8 ом,

а количество уголков

Таким образом, можно было бы принять для контура 17 уголков, если не учитывать еще сопротивления растеканию полосы как заземлителя. Однако при длине около 48 м, которая требуется для соединения 17 уголков, учет этого сопротивления, как увидим, даст возможность уменьшить их количество. По графику на рис. 10 находим, что сопротивление полосы длиной 48 м равно примерно 2 ом. По табл. 4 принимаем повышающий коэффициент 4 на высыхание или промерзание грунта; коэффициент, учитывающий взаимоэкранирование полосы с трубами, принимаем равным 2,5. Таким образом, сопротивление полосы следует считать равным

2·4·2,5 = 20 ом.

Уголки и полоса представляют собой два параллельно соединенных сопротивления. Их общее сопротивление, т. е. сопротивление контура заземляющего устройства подстанции R_к; определяется из уравнения

где R_уг — общее сопротивление всех уголков;

R_п — сопротивление полосы.

Из этого уравнения находим, что общее сопротивление уголков должно быть равно

Теперь уточняем требуемое количество уголков. Оно равно

Чтобы оставить длину соединительной полосы равной 48 м, удлиняем се на двух углах контура на 4,5 м с каждой стороны.

Фактическое сопротивление заземляющего устройства должно проверяться измерением на объекте. В случае необходимости к контуру присоединяются дополнительные заземлители.

Приведенный выше расчет выполнен исходя из того, что поблизости нет естественных заземлителей (R_ест). Если же они имеются, необходимо произвести измерение их сопротивления. Если сопротивление их достаточно мало (4 ом или ниже для данного примера), то устройства искусственных заземлителей не требуется. Если оно слишком велико, то его уменьшают путем добавления искусственных заземлителей.

Допустим, что в рассмотренном выше случае можно использовать имеющийся вблизи естественный заземлитель (водопровод) с сопротивлением 5 ом. В таком случае искусственный заземлитель должен быть выполнен уже не на 4 ом, а только на 20 ом. Его сопротивление подсчитывается по формуле

Дальнейший расчет производится так же, как указано выше.

13. ПРАВИЛЬНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ — ОСНОВА БЕЗОПАСНОСТИ

Практика эксплуатации оборудования показывает, что подавляющее большинство несчастных случаев происходит из-за несоблюдения правил устройства, правил эксплуатации и правил техники безопасности.

Правильность устройства заземлений должна тщательно проверяться при их приемке в эксплуатацию после окончания монтажных работ. Должны быть проведены необходимые испытания с целью определения соответствия заземлений «Правилам» и данным проекта. Проверяются сечения, целость и прочность заземляющих проводников, всех соединений и присоединений.

При приемке заземляющих устройств в эксплуатацию должны быть предъявлены: а) исполнительные чертежи и схемы устройства; б) акты на подземные работы; в) протоколы испытаний» [«Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» (ПТЭ), 1953 г., § 858].

В эксплуатации установок должны соблюдаться указанные ниже сроки осмотров и испытаний заземляющих устройств.

Осмотр наружной части заземляющей проводки, проверка надежности присоединения к ней оборудования и состояния пробивных предохранителей должны производиться одновременно с текущими и капитальными ремонтами оборудования (ПТЭ, § 859).

Пробивные предохранители устанавливаются на вторичной обмотке трансформаторов при изолированной нейтрали п вторичном напряжении до 500 в.

В случае повреждения обмоток и попадания высокого напряжения на обмотку низшего напряжения изолирующий промежуток предохранителя пробивается и последняя соединяется с землей через сеть заземления установки.

Измерения сопротивлений заземляющих устройств на электростанциях, подстанциях и линиях электропередачи высокого напряжения с выборочным вскрытием отдельных элементов заземляющего устройства должны производиться не реже 1 раза в 5 лет. Результаты измерений должны оформляться актом (ПТЭ, § 860).

При применении искусственной обработки грунта дли уменьшения сопротивления заземлителей солью или другими веществами этот срок следует сократить примерно до 2 лет.

ПТЭ электроустановок промышленных предприятий (издания 1951 г.) требуют для фабрично-заводских установок производить измерение сопротивления заземляющих устройств и проверять наружные части заземляющей проводки не реже 1 раза в год (для воздушных линий 1 раз в 5 лет), а состояние пробивных предохранителей — ежемесячно.

На каждое отдельное заземляющее устройство должен быть составлен паспорт, содержащий схему устройства, основные технические и расчетные данные, данные о результатах осмотров и испытаний, сведения о произведенных ремонтах и внесенных изменениях (ПТЭ, § 861).

Перед началом ремонтных работ в электрических установках в ряде мест приходится выполнять временные переносные заземления. К этим местам должны быть подведены заземляющие проводники, а на них предусмотрены зачищенные и смазанные вазелином места для присоединения переносных заземляющих и закорачивающих проводников.

Наложение временных заземлений должно производиться с соблюдением требований ПТЭ. Проводники переносных заземлений должны быть из меди, устойчивы по нагреву при коротких замыканиях и иметь сечение не менее 25 мм 2 . Наконечники следует напаивать твердым припоем или наваривать.

В эксплуатации электротехнических установок необходимо прежде всего стремиться к предотвращению замыканий на землю и корпус. Это может быть достигнуто главным образом путем тщательного и своевременного контроля состояния изоляции сети и оборудования. Нарушения изоляции должны устраняться в кратчайший срок.

Статистика электротравматизма показывает, что большое количество несчастных случаев происходит при пользовании переносным электрооборудованием. Поэтому на правильную его эксплуатацию должно быть обращено особое внимание.

К переносному электрооборудованию относятся: электроинструмент (электросверлилки, электромолотки и др.) и электроаппараты производственного назначения, бытовые приборы всякого рода, детские игрушки, лампы и подобные им электроприемники, присоединяемые к источнику тока гибким проводом через штепсельную розетку.

В переносных электроприемниках замыкания на корпус более часты, чем в стационарных установках. Повреждения изоляции этих приемников и гибких проводников возникают довольно часто вследствие постоянных передвижений. Ручные приборы с металлическими рукоятками, например электроинструмент, представляют опасность еще и потому, что они охватываются во время работы руками и при случайном появлении напряжения на их корпусах у работающего может возникнуть судорога, препятствующая разжиманию рук и освобождению от тока без посторонней помощи.

Большое количество случаев электротравматизма при пользовании переносным оборудованием объясняется не только его широким применением в промышленности и быту, но главным образом прямыми нарушениями правил техники безопасности, дефектами конструкции самого оборудования и гибких связей и, наконец, применением всяких устарелых и самодельных устройств.

В условиях производственных помещений или наружных работ, где обычно имеет место повышенная опасность, корпуса переносного оборудования в соответствии с требованиями «Правил» должны быть заземлены, за исключением оборудования, работающего при напряжениях 36 и 12 в. Согласно «Правилам» заземляющий проводник должен находиться в общей оболочке с фазными проводниками и иметь равное с ними сечение (не менее 1,5 мм 2 ), причем должны применяться гибкие проводники. Таким образом,отдельно проложенные заземляющие проводники не допускаются, так как имеется опасность их обрыва.

При хорошо поставленной эксплуатации состояние оборудования и гибкие связи должны подвергаться достаточно частой проверке, в частности после ремонтов. В отношении электроинструмента, вообще говоря, проверку следует делать перед каждой его выдачей.

Неправильное присоединение заземляющих проводников электроинструмента (рис. 20) служило неоднократно причиной несчастных случаев. Ненадежное их присоединение (навеской без закрепления) или совмещение заземляющего проводника с нулевым проводом поэтому не должны допускаться.

Рис. 20. Заземление переносного электроинструмента.

Переносные лампы должны применяться в соответствии с требованиями техники безопасности и не иметь токоведущих частей, доступных прикосновению. Такие лампы не заземляются.

Штепсельные розетки и вилки для переносных электроприемников в производственных условиях должны иметь специальные контакты для присоединения заземляющего проводника (рис. 21). Конструкция такого штепсельного

Рис. 21. Штепсельная вилка с заземляющим контактом.

соединения исключает возможность использования токоведущих контактов в качестве контактов, предназначенных для заземления. Соединение между заземляющими контактами штепселя и розетки устанавливается до того, как войдут в соприкосновение токоведущие контакты; порядок отключения — обратный. Для этой цели заземляющий контакт имеет большую длину, чем токоведущие. Заземленный контакт штепсельной розетки должен быть электрически соединен с ее корпусом, если последний выполнен из металла.

В помещениях жилых домов и общественных зданиях, где полы изготовляются из дерева и других материалов, являющихся хорошей изоляцией, заземление переносного электрооборудования не требуется.

14. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Существует ряд способов измерения сопротивления заземляющих устройств. Ниже приводится описание принципа измерения при помощи одного из широко применяемых в практике приборов — измерителя заземлений завода «Энергоприбор» типа МС-07 (МС-08).

Прибор работает по принципу магнитоэлектрического логометра. Основными деталями прибора являются две

Pис. 22. Принципиальная схема измерителя заземлений завода «Энергоприбор». I₁, E₁, I₂, E₂ — обозначения зажимов прибора.

рамки, одна из которых 1—1 включается как амперметр, вторая — 2—2 — как вольтметр. Эти катушки воздействуют на ось прибора в противоположных направлениях. Благодаря такому устройству отклонения стрелки прибора пропорциональны сопротивлению (величине U/I), а шкала прибора градуирована в омах. Источником питания при измерении служит генератор Г постоянного тока, приводимый во вращение от руки. На общей оси с генератором укреплены прерыватель П и выпрямитель B_n

Для измерения сопротивления отдельных заземлителей или сложных заземляющих устройств требуется еще два специальных заземлителя — зонд З и вспомогательный заземлитель В.

Вспомогательный заземлитель создает цепь для измерительного тока через этот заземлитель и испытываемый.

Измерительная цепь проходит от зажима плюс генератора через рамку 1—1, вспомогательный заземлитель, испытываемый заземлитель, прерыватель и генератор. Рамка 1—1 получает постоянный ток от генератора, затем прерыватель П преобразует ток в переменный, который поступает в землю через вспомогательный заземлитель В. В рамку 2—2, включенную между испытываемым заземлителем и зондом, подается выпрямленное через выпрямитель B_n напряжение. Таким образом, благодаря наличию прерывателя и выпрямителя через рамки логометра протекает постоянный ток (сплошные линии), а через землю — переменный (пунктирные линии). Наличие выпрямителя препятствует также попаданию блуждающих токов в рамку 2—2.

Для уменьшения погрешности последовательно с рамкой 2—2 включено добавочное сопротивление равное 150000 ом.

Расстояние между испытываемым заземлнтелем и зондом должно быть не менее: для одиночных заземлителей — 20 м, для заземлителей из нескольких (двух—пяти) труб— 40 м, для сложных заземляющих устройств — не менее 5-кратного значения наибольшей диагонали (D) площади, занимаемой испытываемым заземлителем. Расстояния между вспомогательным и испытываемым заземлениями следует брать не менее 40 м при простых заземлителях и не менее 5D + 40 — при сложных.

Уменьшение указанных расстояний ведет к увеличению погрешности при измерениях. Измерения производят 2— 3 раза и определяют среднее значение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила устройства электроустановок, Госэнергоиздат, 1957.

2. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей, Госэнергоиздат, 1953.

3. Правила технической эксплуатации электроустановок промышленных предприятий, Госэнергоиздат, 1951.

4. Найфельд М. Р., Защитные заземления в электротехнических установках, Госэнергоиздат, 1959.

„БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА“

Готовятся к печати

Амосов Б. В.— Устройство и эксплуатация сварочных генераторов и трансформаторов

Боярченков М. А.— Магнитные усилители и их работа в системах автоматики

Ильинский Н. В.— Расчет и выбор пусковых сопротивлений для электродвигателей

Каминский Е. А.— Изоляция оперативных цепей

Каминский Е А.— Как сделать проект простейшей электроустановки

Камнев В. С.— Как работают подшипники электрических машин

Карпов Ф. Ф.— Как проверить допустимость подключения короткозамкнутого электродвигателя к сети

Карпов Ф. Ф.— Как выбрать сечение проводов и кабелей

Константинов Б. А. и Шулятьева Г. Н.— Коэффициент мощности (cos ср) и способы его повышения на промышленных предприятиях

Ларионов В. П.— Грозозащита сооружений и зданий

Лившиц Д. С.— Нагрев проводников и зашита предохранителями в электросетях до 1 000 в

Образцов В. А.— Уход за контактами низковольтных аппаратов

Осколков К. Н. — Электроизмерительные приборы и как ими пользоваться

Ривлин Л. Б.— Как определить неисправность асинхронного электродвигателя

Рябики Б. П.— Скрытые (виды проводок Славенчинский И. С. и ХромченкоЕ. Г.— Пробивка отверстий и борозд в бетоне

Федотов Б. Н.— Схемы включения электрических счетчиков

Харитонов М. Г.— Опыт обслуживания и ремонта КРУ Запорожского завода

Хромчеико Г. Е.— Соединение оконцевание медных и алюминиевых проводов

Черепенин П. Г.— Монтаж асинхронных электродвигателей небольшой мощности

Шапиро Е. А.— Пружины электрических аппаратов

Заземления переносные: строение, правила установки и демонтаж

Токоведущие участки, отключённые от электрооборудования или электроустановки, всё же подвержены риску случайного поступления напряжения либо наводкам. От опасности удара током выполняющий здесь работу персонал защитит переносное заземление.

Оно применяется на тех участках, где нет стационарных приспособлений для заземления, то есть заземляющих ножей. Оборудование не допускает появления опасного для жизни и здоровья напряжения дальше того места, где размещается.

Короткое замыкание, возникающее, когда напряжение подаётся на закороченный, а также заземлённый участки, фактически обнуляет его в зоне замыкания. Более того, КЗ включает реле защиты, которое отключает источник напряжения. Поэтому на ведущие ток участки, которые располагаются дальше заземления, попадание напряжения невозможно.

Конструкция переносных заземлений

Заземление переносное образуют проводники двух типов: заземляющие и закорачивающие. Фактически это провода из меди — многожильные и гибкие, подсоединяемые зажимами к ведущим ток частям и заземлению.

Трёхфазное выносное оборудование для заземления закорачивает сразу все фазы, на все три проводник заземления один. В силу значительной фактической дистанции между фазами, закорачивающие проводники в электроустановках напряжением свыше 110 киловольт получаются очень длинными и тяжёлыми. Поэтому в таких установках применяют однофазные заземления. С ними токоведущие части закорачиваются отдельно по каждой фазе.

Требования к оборудованию

Элементы выносного заземляющего оборудования должны быть готовы к токам КЗ динамически и термически. Нельзя, чтобы зажимы, крепящие проводники к ведущим ток частям, срывались под воздействием усилий. Ещё от них требуется обеспечение надёжного контакта, иначе в результате перегрева они обгорят.

Когда при коротком замыкании ток проходит по проводникам закорачивания, те испытывают значительный нагрев. Температура плавления для меди равна 1083 градусам по Цельсию, что тоже должно приниматься во внимание, так как проводники не должны разрушиться за время, пока реле защиты отключает источник.

Нагрев, обрыв любого из проводников способен повлечь появление на его концах рабочего напряжения электроустановки. По этой причине термическая стойкость крайне важна.

Оптимальное сечение

Механической прочностью проводников продиктованы следующие значения их минимального сечения: в электроустановках напряжением более тысячи вольт — 25 кв. мм., в электроустановках менее тысячи вольт — 16 кв. мм. Работа с меньшими сечениями недопустима.

В электроустановках напряжением 6-10 киловольт, проводники получаются громоздкими, тяжёлыми, очень неудобными. Для столь больших токов КЗ их сечение должно достигать 120-185 кв. мм. Тогда разрешено применять два параллельно и рядом расположенных устройства переносного заземления.

Требуемая для проводника минимальная площадь сечения пропорциональна величине установившегося тока КЗ и квадратному корню из фиктивного времени, которое на практике эквивалентно времени выдержки. Это период, за который срабатывает реле защиты, отключающее замыкание в точке нахождения выносного оборудования заземления. Одному напряжению соответствует только одно значение сечения, в силу того, что выбирается наибольшее время выдержки.

Минимальное сечение проводников в системах с заземлённой нейтралью рассчитывают по величине тока однофазного КЗ. Требования к проводникам для сетей, нейтраль которых изолирована, ограничиваются температурной стойкостью к двухфазному КЗ.

Другие требования к проводникам

Провода проводников заземления не должны быть изолированными. Иначе возникнут трудности с выявлением повреждённых жил, а этот дефект может вести к тому, что под током КЗ из-за уменьшения сечения провод пережжётся.

От конструкции зажимов требуется обеспечивать прочность и надёжность крепления на ведущих ток частях устанавливающей штангой заземления. Переходные наконечники на закорачивающих проводниках недопустимы. Подсоединение идёт прямо к зажимам. Риск присутствия плохих контактов, способных выгореть от токов КЗ, снимается.

У трёхфазных заземлений переносных, все соединения надёжно и крепко закрепляются огерессованием или сваркой. Соединяться проводники закорачивания между собой, с заземляющим проводником, могут и болтами. Тогда требуется пропаять соединения твёрдым припоем. Без болтов пайка недопустима, поскольку от токов короткого замыкания припой способен разогреться до нескольких сотен градусов и расплавиться, что нарушит контакт.

Правильная установка

Переносные заземления надо ставить на ведущие ток части со всех сторон, с которых на участок, отключенный от выполнения работ, способно поступить напряжение. Чтобы полностью обезопасить персонал, исключить попадания наводок с расположенных по соседству линий, заземление ставится на все участки по отдельности. Наведённое напряжение может возникнуть, когда участок работы поделен, к примеру, выключателем, либо когда при работах были сняты провода, или же целостность ведущих ток частей нарушена каким-то другим образом.

Заземляют посредством изолирующей штанги, слитой с заземлением воедино. Она оперирует зажимами, предназначенными под разные фазы, по очереди.

При установке надо соединить проводник заземления с соответствующей проводкой либо с заземлённой конструкцией. После этого, при помощи указателя напряжения, следует убедиться, что на ведущих ток участках его нет. Зажимы проводников заземления накладываются по очереди на ведущие ток части фаз, где они закрепляются. Это делается штангой или вручную, при невозможности закреплять зажимы этим приспособлением. Работать следует, надев диэлектрические перчатки.

Когда ставят заземления в устройства распределения, работают исключительно с пола, земли, лестницы. Запрещается подъём на любое оборудование, когда оно не заземлено. Бывает, что возможности установить и закрепить заземления, стоя на земле или с лестницы, просто нет. Надо помнить, что подъём на конструкцию трансформатора и выключателя возможен только, когда проведена комплексная проверка отсутствия напряжения на каждом из вводов.

Категорически недопустимо подниматься на разъединитель 35 киловольт и более, одна из сторон которого под напряжением. В таком случае вероятна опасность близости к тем ведущим ток частям, что находятся под напряжением. Есть прецеденты поражения током в такой ситуации.

Прикасаться к незаземлённым ведущим ток частям, не пользуясь защитными средствами, при снятом заземлении совершенно недопустимо. Даже после того, как снят заряд с ведущей ток части, этого делать нельзя. Такое требование вызвано тем, что лишь присоединённое к токоведущей части заземление, гарантирует отсутствие на ней наведённого напряжения. Все процедуры, устанавливающие и снимающие выносные заземления, ведутся строго в диэлектрических перчатках.

Как снимаются выносные заземления?

Переносные заземления снимаются в чётко определённой последовательности. Первыми следует снимать зажимы с ведущих ток частей, а следом ведётся отсоединение заземляющего проводника.

Манипуляции в электроустановках более 110 киловольт всегда связаны с использованием снимающей заземление штанги. Даже тогда, когда имеется возможность проделать работы без неё.

В электроустановках 110 киловольт и меньше разрешено использовать одни только диэлектрические перчатки, но если при снятии заземления не требуется подъём на корпус разъединителей.