Захисне заземлення – розрахунок, схема і пристрій системи, яка виключає загрозу ураження

захисне заземлення

Організація надійної системи захисної електробезпеки – одне з основних умов, що запобігають нанесення шкоди користувачам електроустановок. Вона забезпечить захист не тільки людині, а й приладів. Грамотно розраховане і змонтоване захисне заземлення запобіжить негативний вплив широкого спектру непередбачувано виникають циркулюючих струмів, усуне їх замикання на корпусах. В результаті буде виключена ймовірність травмуючих поразок, а також вихід з ладу складних технічних пристроїв.

 

зміст

• Дія системи захисного заземлення
• Як проводяться розрахунки

• Класифікація заземлюючих пристроїв
• Метод розрахунку параметрів

Схема і монтаж контуру

Система заземлення без глибинного заземлювача

Групова система з штучними заземлювачами

Мета захисного заземлення полягає в створенні електричного з’єднання з землею неструмоведучих металевих елементів, що знаходяться під загрозою виникнення напруги. Причиною небажаного виникнення напруги можуть бути розряди блискавки, замикання на корпус, винос потенціалу, індукція, що з’являється під впливом розташованих поруч струмоведучих пристроїв або їх частин і ряд інших ситуацій. З’єднання може проводитися з грунтом або його еквівалентом, таким як морська або річкова вода, що залягає в кар’єрі кам’яне вугілля, інші природні або штучно створені об’єкти з аналогічними властивостями.

Дія системи захисного заземлення

Робота системи захисного заземлення полягає в зниженні параметрів напруг кроку і дотику, в приведенні їх до безпечних значень. В результаті грамотного пристрою заземляющей системи:

• зменшується потенціал заземленого електричного обладнання;
• вирівнюються параметри потенціалу підстави, на якому стоять користувачі, і потенціалу заземленої технічної установки.

Важливо. При відсутності заземлення електроустановки торкатися до її корпусу так само небезпечно, як торкатися до фазного проводу електромережі.

Базується на скороченні значень або на вирівнюванні потенціалів заземлюється електричної техніки принцип дії захисного заземлення сприяє зменшенню напруги корпусу щодо використовуваного для заземлення об’єкта, в якості якого найчастіше використовується грунт. Завдяки чому струм, що проходить через тіло користувача, і напруга дотику (кроку) досягне абсолютно безпечних для людини і техніки значень.

Функція заземлення буде виконуватися повноцінно, якщо показники струму замикання на землю не стануть збільшуватися за рахунок зменшення опору заземлювача. Даному умові повністю відповідають мережі з ізольованою нейтраллю – з пристроєм генератора або трансформатора, що не приєднаним до заземлювальної системі або сполученим з нею через великий опір різних вимірюють, що сигналізують, що захищають приладів.

Як проводяться розрахунки

Принципово розрахунок захисного заземлення полягає в точному визначенні основних параметрів. Вони потрібні для створення схеми, яка формує максимально безпечні напруги кроку та дотику, які з’являються в момент замикання фази на корпус. На підставі розрахункових значень, що входять у межі нормальної роботи, обчислюється кількість і розміри заземлювачів, планується порядок розміщення одиночних елементів.

Класифікація заземлюючих пристроїв

За походженням заземлювачі діляться на дві категорії, при виробництві розрахунків необхідно враховувати їх специфічні відмінності і особливості:

• Природні об’єкти, представлені сторонніми провідними частинами, безпосередньо контактують з землею. До категорії природних заземлювачів також віднесені об’єкти, електричний контакт яких з землею проводиться через проміжну струмопровідну середу.

У природний заземлювач грунт встановлюються (забиваються, опускаються в вибуренной свердловини) вертикальні елементи, з’єднані між собою горизонтальними

Крім грунту і води до категорії природних заземлювачів відносять металеві труби водопровідних та інших комунікацій, прокладених траншейним способом. В якості заземлювачів природного походження не можуть бути застосовані трубопроводи з горючими і вибухонебезпечними речовинами, магістралі, споруджені з частковим використанням ПВХ труб і деталей. Покликане забезпечити безвідмовний функціонал електрообладнання в аварійних і нормальних умовах робоче і захисне заземлення, усуває ймовірність поразок, в основному встановлюють в землю.

• Штучні заземлювачі, представлені найчастіше вертикальними або горизонтальними електродами.

Метод розрахунку параметрів

Для виконання розрахунків потрібні наступні дані:

• характеристики конкретного електрообладнання, такі як тип установки і її основних пристроїв, робочі напруги, можливі способи для здійснення заземлення нейтралей трансформують і генеруючих приладів;
• розміри і конфігурація електродів, що дають можливість врахувати передбачувану глибину їх занурення в грунт;
• відомості про вимірювання питомого опору грунтового шару на території, облаштовувати системою заземлення, характеристики конкретної кліматичної зони (отримати їх можна в місцевій метеослужбі);

Представлена ​​в розрізі схема захисного заземлення

Важливо. При розміщенні системи захисного заземлення в двох грунтових шарах необхідні дані про питому опорі кожного з них, потрібні будуть точні дані про потужності верхнього шару.

• відомості про наявність придатних природних заземлювачів, про те, які об’єкти можуть бути використані для заземлення, будуть потрібні також реальні показники опору розтікання струму цих об’єктів, отримані за допомогою вимірювання;
• точні показники розрахункового струму замикання на землю, обчислені стандартним способом;
• розрахункові характеристики допустимих норм і правил ШЕУ напружень, період дії заземляющей захисту, що необхідно, якщо розрахунки проводилися за значеннями напруги дотику і за значеннями напруги кроку.

Переважно захисне заземлення та занулення електроустановок розраховують для випадків установки елементів системи заземлення в однорідному грунті. Однак зараз розроблені і застосовуються методи розрахунків з розташуванням заземлювачів в неоднорідною за складом землі.

• Розрахунок заземлювачів, розташованих в однорідному середовищі, вимагає врахування значень опору сезонно промерзає шару в періоди промерзання і висихання землі. Для отримання точних значень використовуються спеціальні коефіцієнти, які застосовуються в розрахунках для систем заземлення будь-якої складності.
• Розрахунок заземлювачів, що встановлюються в двох або більше шарах грунту, вимагає врахування значень опору всіх верств. Розрахунок базується на врахуванні всіх потенціалів, наведених на встановлювані електроди, що входять в складну конструкцію з групи заземлювачів.

Незалежний від способу розрахунків загальний для всіх схем параметр – необхідний опір, що визначається у відповідності з нормативними регламентами ШЕУ.

Для електрообладнання з напругою до 1 кВ розрахунок опору заземлення елемента, що входить в систему захисного заземлення з ізольованою нейтраллю (типу IT), виконують відповідно до умовою:

В даному нерівності змінна Rз є значенням опору заземлювального пристрою (виражається в Ом), постійна величина Uпр.доп. – параметром напруги дотику (50 в), Iз – сумарна величина замикання на землю, виражена в А.

За нормативним вимогам значення Rз варіює в межах від 4 Ом до 10 Ом (до значення нижньої межі не пред’являють особливих вимог, верхній – гранично допустимий параметр) за умови, що потужність живлять мережу і підключених паралельно трансформаторів і генераторів не вище 100 кВА.

Для організації захисного заземлення установок з більш високою напругою в розрахунках застосовують інші величини:

• 0,5 Ом в електромережах з ефективно заземленою нейтраллю з властивими їм великими струмами на землю;
• не вище 10 Ом при 250в напруги дотику в системах з ізольованою нейтраллю (умова дійсно при малих токах на заземлюючий об’єкт для обладнання з напругою більше 1000 В).

Зверніть увагу. Слід надавати перевагу мінімальні параметри опору заземлюючих контурів. Чим менше його значення, тим ефективніше буде рух струму через об’єкти з найменшим опором.

Розраховується для монтажу системи заземлення опір розтікання струму, що обчислюється для заземлювача, в процесі експлуатації може збільшитися. Значення його необхідно постійно контролювати.

Схема і монтаж контуру

У багатоквартирних будинках для захисту мешканців від ураження встановлюються автоматичні вимикачі, що виробляють занулення (знеструмлення) електричної мережі у разі пробою ізоляції або замикання.

В автономному житло і на дачах через відсутність технічної можливості установки відключає автоматики потрібно пристрій захисного заземлення, що можна здійснити, звернувшись до електриків, або зробити власними руками.

Система заземлення без глибинного заземлювача

Елементи контура, до складу якого не входить глибинний заземлювач, можуть встановлюватися в ряд або розташовуватися у вигляді будь-якої геометричної фігури. Форма контуру залежить від особливостей ділянки. Даний метод можна застосовувати при протяжності ліній заземлення до 3-х метрів.

• Заглиблюються вертикальні заземлювачі. Відстань між встановленими вертикально в грунт заземлювачами розраховують, виходячи з довжини даних частин заземляющей системи. Це потрібно для мінімізації екранування, так як, чим ближче розташовані елементи, тим більше екранує ефект.

• Виконується поетапний завмер реальних значень опору одиничних заземлювачів. Вони повинні бути встановлені в кількості, що забезпечує формування мінімального опору.

Зверніть увагу. Найчастіше для заземлення рівних по площі земельних ділянок використовується різна кількість заземлюючих елементів, так як на величину опору впливає питомий опір ґрунту.

• Виконується з’єднання одиничних заземлювачів. Заземлювачі, що мають антикорозійне покриття з’єднуються з використанням спеціальних з’єднувачів. Пристрої заземлення з чорного металу з’єднуються виключно за допомогою зварювання, шви покриваються бітумною мастикою.

Групова система з штучними заземлювачами

Це нескладна, доступна для самостійного виконання схема захисного заземлення з контуром у формі рівнобедреного трикутника. Дану електрозахисну систему розташовують в метрі від нижньої межі цоколя або стіни.

• Відповідно до обраної конфігурацією викопується траншея глибиною 0,8 метрів. Довжина кожної зі сторін трикутника 3 м.
• У вершинах трикутника бажано вибуріть свердловини триметрової глибини. Якщо вирішено було забивати вертикальні заземлювачі кувалдою, досить буде свердловин по 1,5 м.

Зверніть увагу. Забивати набагато легше предмети з гострими кінцями. Загострити болгаркою матеріал, який збираєтеся забивати.

Як матеріал для вертикальних заземлювачів підійде металева труба з діаметром 50 мм, сталевий пруток 10 мм, куточок зі стороною 50 мм. Буде потрібно три відрізка довжиною по три метри. Горизонтальний заземляющий елемент можна зробити з дев’яти метрів сталевої штаби завтовшки 4 мм, шириною 40 мм.

• Потім змонтований контур заземлення з’єднується за допомогою зварювання з провідником. Його роблять з круглого прутка або смугової сталі. Він з’єднується з природним заземлителем.

Змонтований контур успішно виконає призначення захисного опору, якщо буде підключений до прокладеному в землі сталевому водопроводу, до металевих обсадних труб водозабірних свердловин, до інших ж / б і металевих конструкцій. Після установки захисного заземлення все траншеї і вироблення необхідно заповнити однорідним грунтом без включень щебеню і будівельного сміття.

Отримавши уявлення про те, що називається захисним заземленням, дізнавшись про способи пристрою електрозахисної системи можна без побоювань приступати до самостійного монтажу. Не потрібно забувати про вимірювання величини опору після установки. Якщо немає відповідних приладів і навичок, потрібно викликати електриків.