Многие части электроустановок, не находящиеся под напряжением (корпуса электрических машин, осветительная арматура, металлические конструкции подстанций, металлические оболочки кабелей и кабельные муфты и т.п.) могут во время аварии оказаться под напряжением, что вызывает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала при прикосновении к ним. Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям должно защитное заземление.
В основу классификации электроустановок по мерам электробезопасности положено номинальное напряжение электроустановки (до 1 кВ и выше 1 кВ) и режим ее нейтрали (таблица 20).
Согласно задания на курсовое проектирование необходимо описать конструктивное выполнение заземляющего устройства и произвести расчет заземляющего устройства.
В настоящее время основные технические решения, определяющие электробезопасность электроустановок зданий, регламентируются [16].
Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении: защитное заземление; автоматическое отключение питания; уравнивание потенциалов; выравнивание потенциалов; двойная или усиленная изоляция; сверхнизкое (малое) напряжение; защитное электрическое разделение цепей; изолирующие(непроводящие) помещения, зоны, площадки.
Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, элект- роустановки или оборудования с заземляющим устройством.
В электроустановках различают следующие виды заземления:
защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности;
рабочее заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
Таблица 20 – Классификация электроустановок по мерам электробезопасности
| Номинальное напряжение электроустановки, кВ | Режим нейтрали | Классификация электроустановок |
| До 1 кВ | Заземленная нейтраль | Электроустановка до 1 кВ с заземленной нейтралью |
| Изолированная нейтраль | Электроустановка до 1 кВ с изолированной нейтралью | |
| Выше 1 кВ | Эффективно заземленная нейтраль | Электроустановка выше 1кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью |
| Изолированная нейтраль | Электроустановка выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью |
Заземление снижает потенциал по отношению к земле металлических частей электроустановки, оказавшихся под напряжением при аварии, до безопасного значения.
Защитные действия заземления состоят в уменьшении тока, возникающего в теле человека при соприкосновении с корпусом электроустановки, оказавшейся под напряжением.
Для электроустановок напряжением до 1кВ приняты системы заземления, приведенные в таблице 21.
Общие требования и условия применения заземления приведены в таблице 22.
Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители.
Для заземляющих устройств следует по возможности использовать естественные заземлители: водопроводные и другие металлические трубы, проложенные в земле без изоляции (кроме трубопроводов с горючими веществами), имеющие металлические конструкции зданий и сооружений, а также имеющие соединения с землей, шпунты, свинцовые оболочки проложенных в земле кабелей и т.п.
Электроустановки напряжением до 1кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN.
Для электроустановок напряжением до 1кВ приняты системы заземления, приведенные в таблице 22.
В таблице 23 приведены части, подлежащие заземлению, и основные требования к устройству заземления согласно [16].
Виды электроустановок, подлежащих заземлению согласно требований ПУЭ, приведены в таблице 24.
При использовании заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью и до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью сопротивление должно быть не менее сопротивления установленного для сети напряжением
до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью (таблица 25).
Таблица 21 – Характеристика систем заземления электроустановок до 1кВ
| Обозначение системы | Конструктивное выполнение сети заземления |
| TN | система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников; |
| TN-C | система TN, в которой нулевой защитный (РЕ-проводник) и нулевой рабочий (N-проводник) проводники совмещены в одном PEN-проводнике на всем ее протяжении; |
| TN-S | система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении; |
| TN-C-S | система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания; |
| IT | система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены; |
| TT | система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника; |
Таблица 22 – Общие требования и условия применения заземления
| Защитная мера | Общие требования | Условия применения |
| Заземление | 1. Для заземления электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители. Если при этом сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимые значения, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве, то искусственные заземлители должны применяться лишь при необходимости снижения плотности токов, протекающих по естественным заземлителям или стекающих с них. 2. Для заземления электроустановок различных назначений и различных напряжений, территориально приближенных одна к другой, рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство. Для объединения заземляющих устройств различных электроустановок в одно общее заземляющее устройство следует использовать все имеющиеся в наличии естественных, в том числе протяженные, заземляющие проводники. | 1. Нормируемые значения сопротивления заземляющих устройств и напряжения прикосновения должны быть обеспечены при наиболее неблагоприятных условиях. Удельное сопротивление земли следует определять, принимая в качестве расчетного значение, соответствующее тому сезону года, когда сопротивление заземляющего устройства или напряжение прикосновения принимает наибольшие значения. 2. В электроустановках выше 1 кВ с изолированной нейтралью должно быть выполнено заземление. В таких электроустановках должна быть предусмотрена возможность быстрого отыскания замыканий на землю. Защита от замыканий на землю должна устанавливаться с действием на отключение (по всей электрически связанной сети) в тех случаях, в –которых это необходимо по условиям безопасности (для линий, питающих передвижные подстанции и механизмы, торфяных разработок и т.п.). |
Продолжение таблицы 22
| Защитная мера | Общие требования | Условия применения |
| Заземление | 3. Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок: защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции, режима работы сетей, защиты электрооборудования от перенапряжения и т.д. | 3. Электроустановки до 1 кВ переменного тока с изолированной нейтралью или изолированным выводом источника однофазного тока, а также электроустановки постоянного тока с изолированной средней точкой следует применять при повышенных требованиях безопасности (для передвижных установок, торфяных разработок, шахт). Для таких электроустановок должно быть выполнено заземление в сочетании с контролем изоляции сети или защитное отключение. 4. Трехфазная сеть до 1 кВ с изолированной нейтралью или однофазная сеть до 1 кВ с изолированным выводом, связанная через трансформатор с сетью выше 1 кВ, должна быть защищена пробивным предохранителем от опасности, возникающей при повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений трансформатора, при этом должен быть предусмотрен контроль за целостностью пробивного предохранителя. |
Таблица 23 – Части, подлежащие занулению или заземлению
| Части, подлежащие занулению или заземлению | Требования к заземлению или занулению |
| 1. Строительные и производственные конструкции, стационарно проложенные трубопроводы всех назначений, металлические корпуса технологического оборудования, подкрановые пути и т.п. | В целях уравнивания потенциалов в тех помещениях и наружных установках, в которых применяется заземление или зануление, выполняется присоединение к сети заземления или зануления, при этом естественные контакты в сочленениях являются достаточными. |
| 2. Корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов и т.п. | - |
| 3. Приводы электрических аппаратов | - |
| 4. Вторичные обмотки измерительных трансформаторов | - |
| 5. Каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов | Съемные или открывающиеся части, если на них установлено электрооборудование напряжением выше 42 В переменного тока или выше 110 В постоянного тока |
| 6. Металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические кабельные соединительные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, металлические рукава и трубы электропроводки, кожухи и опорные конструкции шинопроводов, лотки, короба, струны и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода | Кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней |
| 7. Другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование | - |
| 8. Металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей и проводов напряжением до 42 В переменного тока, проложенных в общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках, вместе с кабелями и проводами, металлические оболочки и броня которых подлежат заземлению или занулению | - |
| 9. Металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников | - |
| 10. Электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов | - |
Таблица 24 – Электроустановки, подлежащие заземлению или занулению
| Электроустановка | Номинальное напряжение, В | |
| переменный ток | постоянный ток | |
| Наружные электроустановки | Выше 42 | Выше 110 |
| Электроустановки в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью | Выше 42 | Выше 110 |
| Все прочие электроустановки | 380 и выше | 440 и выше |
Таблица 25 – Предельно допустимое сопротивление заземляющего устройства,