Защитное заземление электроустановок: устройство, принцип расчета.

При прикосновении человека к оказавшимся под напряжением (при коротком замыкании, пробое изоляции) металлическим нетоковедущим частям электрооборудования может произойти поражение его электрическим током.

Для предотвращения этого широко применяется защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Задача защитного заземления – снизить до безопасной величины потенциалов между корпусом оборудования, к которому прикоснулся человек, и землей, на которой он стоит. Эта разность потенциалов называется напряжением прикосновения. Чем меньше напряжение прикосновения, тем меньший ток будет протекать через человека. Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Величина максимально допустимого сопротивления заземления электроустановок R_доп регламентируется Правилами устройства электроустановок в зависимости от мощности источника электроснабжения и составляет 10 Ом для источников мощностью 100 кВА и менее 4 Ом во всех остальных случаях.

Эти значения выбраны с таким расчетом, чтобы при попадании напряжения на металлические нетоковедущие части электроустановки и прикосновения к ним человека ток через него не превышал 6 мА, т.е. был меньше неотпускаемого.

Конструктивно заземление выполняется в виде нескольких стержневых заземлителей, погруженных в грунт на определенную глубину и соединенных параллельно полосой связи. Такая система применяется потому, что одиночный заземлитель, как правило, имеет сопротивление значительно большее чем R_доп.

Сопротивление заземления в большей мере зависит от удельного сопротивления грунта ρ, ом*м.

Удельное сопротивление грунта – сопротивление 1 м³ грунта, к противоположным граням которого приложены измерительные электроды. Удельное сопротивление грунта зависит от вида почвы (глина, песок, чернозем) и времени года. Наибольшую величину оно имеет зимой в северных районах при промерзании почвы и в июле в южных районах, когда почва наиболее сухая.

Сопротивление заземления необходимо периодически, не реже 1 раза в год, контролировать, так из-за коррозии заземлителей или их механических повреждений оно может превысить допустимую величину.

Рассчитывают заземляющее устройство в таком порядке:

1. Определяют допустимое сопротивление заземляющего устройства в зависимости от рода установки.

2. Находят расчетное значение удельного сопротивления грунта в месте устройства заземления с учетом повышающего коэфф-та k, ρ_расч = k*ρ

3. подсчитывают сопротивление растеканию тока одного заземлителя (трубы или угловой стали) по формуле: ,

где l – длина заземлителя находящаяся в земле, м

d – внешний диаметр заземлителя (0,025-0,03 м)

t - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя.

Если используется угловая сталь d_УГ=0,95*b_УГ, b_УГ- ширина уголка (0,04-0,06м).

Сопротивление растеканию тока одного заземлителя в виде круглого стержня, заглубленного вертикально вровень с землей, определяют по формуле

4. приняв схему расположения заземлитеолей (в ряд, по замкнутому контуру), находят приближенное число заземлителей . Коэф-том использования уточняют количество заземлителей

5. Определяют длину соединительной полосы между заземлителями.

l_П=a(n_з-1) - в ряд

l_П=a*n_з - по контуру

6. Рассчитывают сопротивление растеканию тока соединительных полос