logo
БЖД лекции

2.13.1. Защитное заземление

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании сети на корпус установки.

Задачей защитного заземления (ЗЗ) является устранение опасности поражения человека током в случае прикосновения к корпусу и другим токоведущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.

Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжения прикосновения ( между корпусом и землей ).

Если корпус электроустановки не заземлен, и он оказался в контакте с фазным проводом сети, то прикосновение к такому корпусу равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходящий через человека (при малом сопротивлении обуви, пола, изоляции проводов) может достигать опасных значений.

Если корпус установки не заземлен (рис. 2.13.1), то ток, проходящий через человека при Rобуви = Rпола = 0, можно определить из уравнения:

Uф

Iч =  . (2.13.1)

Rч + (Rиз/3) (Rч+Rзу)/Rзу

Рис. 2.13.1. Принципиальная схема защитного заземления

В соответствии с правилами эксплуатации электроустановок (ПУЭ) сопротивление заземления не должно превышать Rзу 4 Ом. Поскольку Rч 1000 Ом, то Rзу << Rч . Так как RзуR ч, Iзу >> Iч и Iз = Iзу + Iч  Iзу, сила тока замыкания Iз в сети с изолированной нейтралью равна Iз 3Uф / Rиз, тогда из соотношения IзRзу = IчRч и выражение 2.13.1. можно упростить

3Uф Rзу

Iч = . (2.13.2)

Rиз Rч

Отсюда следует, что принцип действия защитного заземления заключается в уменьшении силы тока, протекающего через тело человека.

Так если Rиз=10 кОм, Rч=1 кОм, Uф=220 В, то при отсутствии заземляющего устройства Rзу= из (2.13.1) ток через человека равен:

3Uф

Iч =  = 51 мА ,

3Rч + Rиз

что представляет большую опасность для человека, но если Rзу=4 Ом, то согласно (2.13.2)

3Uф Rзу 3 220 4

Iч =  =  = 0,26 мА ,

Rиз Rч 10000 1000

что не вызывает у человека каких-либо ощущений.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя - металлических проводников, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземленные части электроустановок с заземлителем.

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

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование.

Недостаток выносного заземления - отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, т.е. в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает допустимого напряжения прикосновения.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки.

Безопасность при контурном заземлении обеспечивается выравниванием потенциала на заземляемой территории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей. В результате этого напряжение прикосновения и шаговое напряжение не будут превышать заранее заданных допустимых значений.

Внутри помещений выравнивание потенциалов происходит через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и подобные им токопроводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Согласно ПЭУ сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:

1. 4 Ом - в установках с напряжением до 1000 В; если мощность источника тока (генератора, трансформатора) 100 кВ А и менее, то сопротивление заземляющего устройства допускается 10 Ом.

2. 250/Iзу, но не более (10 Ом - в установках с напряжением выше 1000 В и изолированной нейтралью; если заземляющее устройство одновременно используют для электроустановок с напряжением до 1000 В, то сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 125/Iзу, но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требуется для установок до 1000 В).

3. 0,5 Ом - в установках напряжением выше 1000 В и эффективно заземленной нейтралью.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которое из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных.