Заземляющее устройство¶
Заземляющее устройство — совокупность проводников, находящихся в электрическом контакте с землёй, предназначенная для отвода в землю электрического тока при нормальных режимах работы (нормальное заземление) и при аварийных режимах, например при коротком замыкании на землю (защитное заземление). Заземляющее устройство является обязательным элементом электроустановок и служит основным средством защиты людей и оборудования от поражения электрическим током.
¶Назначение и принцип действия
Основная функция заземляющего устройства — обеспечить низкое переходное сопротивление между заземляемым объектом и землёй, чтобы ток утечки отводился в грунт, а на корпусе оборудования не возникала опасная разность потенциалов. При замыкании фазы на корпус заземлённого оборудования ток проходит через заземляющий проводник в землю, вызывая срабатывание защитных аппаратов (автоматических выключателей, предохранителей, устройств защиты от замыкания на землю).
Различают два основных вида заземления:
- Защитное заземление — преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с заземляющим устройством. Применяется в электроустановках напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью и выше 1 кВ с любым режимом нейтрали.
- Рабочее (нормальное) заземление — соединение с землёй отдельных элементов электроустановки, обеспечивающее нормальный режим работы (заземление нейтрали трансформатора, грозозащитного заземления и т. д.).
¶Устройство
Заземляющее устройство состоит из двух основных элементов:
- Заземлителя — проводника или группы проводников, находящихся в непосредственном контакте с грунтом.
- Заземляющего проводника — проводника, соединяющего заземляемый объект с заземлителем.
¶Заземлители
По конструкции заземлители подразделяются на:
- Естественные — металлические конструкции, находящиеся в контакте с землёй: железобетонные фундаменты с металлической арматурой, подземные металлические трубопроводы (кроме трубопроводов с горючими жидкостями и газами), обсадные трубы скважин, металлические шпунты и другие конструкции. Естественные заземлители предпочтительны, поскольку обеспечивают большую площадь контакта с грунтом.
- Искусственные — специально изготовленные и установленные для целей заземления конструкции: вертикальные заземлители (стальные уголки, трубы, стержни, забиваемые в грунт на глубину 1,5–3 м), горизонтальные заземлители (полосы, проложенные в траншее на глубине 0,5–1 м, соединяющие вертикальные электроды между собой и выводящие их к заземляющему проводнику).
Материалом для искусственных заземлителей служит сталь (уголок 50×50×5 мм, круг диаметром 10–12 мм, полоса 40×4 мм) либо медь (для заземлителей в агрессивных грунтах и на объектах с повышенными требованиями). В электроустановках до 1 кВ сопротивление заземлителя не должно превышать 4, 8 или 15 Ом в зависимости от напряжения сети, характера нейтрали и удельного сопротивления грунта.
¶Заземляющие проводники
Заземляющие проводники выполняются из стали или меди. Их сечение выбирается с учётом механической прочности и токовой нагрузки при коротком замыкании. Соединение заземляющих проводников с заземлителями и между собой выполняется сваркой (для стальных элементов) или болтовыми соединениями с обеспечением надёжного контакта.
¶Сопротивление заземления
Ключевой характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление стеканию тока в грунт. Оно зависит от:
- удельного электрического сопротивления грунта (сильно варьирует: от десятков Ом·м для влажной глины до нескольких тысяч Ом·м для песка и скальных пород);
- глубины и площади заложения заземлителей;
- влажности и температуры грунта (промерзание почвы резко увеличивает сопротивление);
- конструкции и материала заземлителей.
Нормируемые значения сопротивления заземления в России регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и стандартом ГОСТ Р 50571.5.54. Для электроустановок до 1 кВ с изолированной нейтралью обычно требуется сопротивление не более 4 Ом при напряжении 380/220 В, не более 10 Ом при 660/380 В и не более 20 Ом при 1140/660 В.
¶Применение
Заземляющие устройства применяются повсеместно:
- в электроустановках электростанций и подстанций;
- в распределительных устройствах и щитовых зданий и предприятий;
- в бытовых электроустановках (заземление розеток, стиральных машин, водонагревателей);
- на объектах связи, телевидения и радиовещания (грозозащитное заземление мачт и антенн);
- на объектах с повышенной опасностью: в медицинских учреждениях, на взрывоопасных производствах, в шахтах.
¶Обслуживание и контроль
Заземляющие устройства подлежат периодической проверке: измеряется сопротивление заземлителя, осматриваются видимые части проводников, проверяется целостность сварных соединений. Периодичность проверок регламентируется Правилами эксплуатации электроустановок потребителей и составляет, как правило, от одного до трёх лет, а также после ремонтов и грозовых разрядов.
Источники:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
- ГОСТ Р 50571.5.54 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства и защитные проводники»
- ГОСТ Р 50571.5.56 «Защита от поражения электрическим током. Меры защиты при косвенном прикосновении»
- Правила эксплуатации электроустановок потребителей электрической энергии
- Электротехнический справочник, раздел «Заземляющие устройства»