9. Захисне заземлення.

Захисне заземлення є одним з найпоширеніших заходів захисту від ураження

електричним струмом в мережах із ізолюванню нейтраллю напругою до 1000 В, а також у мережах понад 1000 В незалежно від режиму роботи нейтралі джерела живлення. Його широке застосування пояснюється надійністю і простотою влаштування та обслуговування порівняно з іншими способами захисту.

Захисне заземлення призначено для захисту людей (у с. г. і тварин) від ураження електричним струмом.

Заземленням називається навмисне електричне з’єднання якої-небудь частини електроустановки або іншої установки із заземлюючим пристроєм.

Заземлюючий пристрій – це сукупність заземлювача і заземлюючих провідників, які з’єднують частини обладнання, що заземлюється, із заземлювачем.

Заземлювач являє собою провідник або групу провідників, які з’єднані між собою і знаходяться в безпосередньому контакті з землею.

Залежно від розміщення заземлювача відносно обладнання, що заземлюється, розрізняють два типи заземлюючих пристроїв: виносний і контурний.

Виносне заземлення характеризується тим, що заземлювач винесений за межі майданчика, на якому розміщено обладнання, що заземлюється, або зосереджений на певній частині цього майданчика, внаслідок чого вся або частина території не захищена від напруги дотику.

У контурному заземлюючому пристрої заземлювач розміщується по контуру, периметру майданчика, на якому знаходиться обладнання, яке необхідно заземлити.

Заземлювачі бувають природні і штучні. Як природні заземлювачі можна використовувати прокладені в землі водопровідні та інші металеві труби; металеві та залізобетонні конструкції будівель і споруд, які з’єднані з землею; свинцеві оболонки кабелів, прокладених в землі.

Штучні заземлювачі (Рис. 14) – це вертикальні та горизонтальні електроди. Для вертикальних електродів використовують сталеві труби (але не бажано за їх великої вартості) діаметром 3…5 см з товщиною стінки не менше 3,5 мм; сталеві кутники з шириною полички від 40×540 мм до 60×560 мм, товщиною не менше 4 мм; сталеві прути діаметром 10…12 мм. Довжина вертикальних електродів може бути 2…6 м, а сталевих прутів 10 м і більше. Для з’єднання вертикальних електродів використовують сталеву штабу з перерізом не менше 45×12 мм або сталь круглого перерізу діаметром не менше 6 мм.

Монтаж заземлювача виконують таким чином. Попередньо риють (викопують) траншею (котлован) глибиною не менше 0,8 м і за допомогою спеціальних пристроїв забивають вертикальні електроди (стержні). До верхніх кінців електрозварюванням приварюють горизонтальні електроди (шини, полоса зв’язку). Грунт, яким засипають траншею, добре утрамбовують, щоб зменшити опір розтіканню струму заземлювача.

Рис. 14. Схема заземлювач:

1 – вертикальний електрод; 2 – горизонтальний електрод; 3 – місце приєднання заземлюючого провідника.

Для заземлюючих провідників застосовують стальні, мідні та алюмінієві проводи.

Відкрито прокладені заземлюючі провідники фарбують у чорний колір. Кожний елемент установки, що заземлюють, приєднують до заземлювача окремим відгалуженням.

Захисним заземленням називається заземлення частин електроустановки з метою забезпечення електробезпеки.

Розглянемо принцип дії захисного заземлення. Наприклад, корпус електроустановки, який виконано із металу, незаземлений і ізольований відносно землі (рис. 15, а).

При замиканні фази (наприклад, при пошкодженні ізоляції) на корпус електроустановки на ньому по відношенню до землі з’явиться фазна напруга U_ф. При доторкуванні людини до корпуса вона попаде під фазну напругу і буде уражена електричним струмом.

Якщо корпус електроустановки (рис. 15, б) з’єднати заземлюючим провідником із заземлювачем, то в разі замикання фази на корпус електроустановки, виникне струм однофазного короткого замикання І_з.. Заземлювач уявимо як звичайний резистор з опором R_з ( Рис. 15, в). Нехтуючи опором заземлюючого провідника, спад напруги на заземлювачі

буде визначатись: ∆U = І_з.• R_з, або ∆U = U₁ – U₂. Напруга U₁ – це напруга точки кола, до якої під’єднано корпус електроустановки. Напруга U₂ – це земля, потенціал якої дорівнює нулю (φ_з = 0). Звідси: U₂ = φ_з = 0. Тоді: ∆U = U₁, тобто, напруга на корпусі електроустановки при її заземленні по відношенню до землі визначається спадом напруги ∆U на заземлювачі. А коли людина доторкається в цей момент корпуса вона попадає під напругу ∆U, яка пропорційна величині опору заземлювача R_з. Тому, чим менше значення R_з, тим буде менша величина ∆U і тим менший струм буде протікати через тіло людини І_люд, який повинен бути не більше порогового невідпускаючого струму.

Рис. 15. Принцип дії захисного заземлення.

а – при відсутності захисного заземлення; б – при наявності захисного заземлення; с – заміщення захисного заземлення.

Тому, згідно з ПУЕ, нормування опору захисного заземлення проводиться за величиною максимально допустимого опору заземлюючого пристрою.

Основний принцип дії захисного заземлення полягає в тому, щоб знизити до безпечної величини напругу відносно землі, яка виникає на неструмопровідних металевих частинах електроустановок при пошкодженні ізоляції або відповідному з’єднанні з струмопровідними частинами.

Принцип дії захисного заземлення можна пояснити ще по іншому. Опір заземлювача R_з та опір тіла людини R_люд є два паралельних опори. Так як опір тіла людини значно більший від опору заземлювача (R_люд >> R_з), то основна частина струму протікатиме через заземлювач, що дозволяє значно зменшити струм через людину.

Заземлення електроустановок необхідно виконувати:

● при напрузі 380 В і вище – для змінного струму та 440 В і вище – для постійного струму;

● у приміщеннях з підвищеною небезпекою і особливо небезпечних, а також в зовнішніх установках заземлення обов’язкове при номінальній напрузі 42 В змінного струму і 110 В постійного струму.

Електричні параметри заземлюючих пристроїв електроустановок в будь-який період року повинні відповідати установленим нормам. Нормування захисного заземлення проводиться за величиною допустимого опору заземлення пристрою, залежно від споживаної напруги електроустановки і від потужності джерела струму.