1. Общие положения

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом (вода реки или моря, каменный уголь в пласте и т. п.) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под нап-ряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам.

Замыканием на корпусназывается случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроус-тановки.

Назначение защитного заземления– устранение опасности поражения током в случае прикосновения человека к корпусу установки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус.

Принцип действия защитного заземления– снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага, обусловленного замыканием на корпус или другими причинами. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования (сопротивления заземлителя), а также выравниванием потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного обору-дования.

Защитное заземление (рис. 1) следует отличать от рабочего заземления – преднамеренного заземления с землей отдельных точек электрической цепи (например, нейтральных точек обмоток генераторов, трансформаторов), а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода.

6

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые вследствие неисправности изоляции и других причин могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных.

а

б

Рис. 1. Принципиальные схемы защитного заземления в сетях трехфазного тока с изолированной нейтралью до 1000 В и более (а) и с заземленной нейтралью более 1000 В (б): 1 – заземленное оборудование; 2 – заземлитель защитного заземления; r₀иr₃– сопротивление рабочего и защитного заземлений;Z₁–Z₃– комплексные сопротивления изоляции фазных проводов относительно земли

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках заземление обязательно при номинальном напряжении электроустановки более 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока, в помещениях без повышенной опасности – при напряжении 380 В и более переменного тока и 440 В и более постоянного тока.

Зануление– преднамеренное электрическое соединение металлических токоведущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях.

Принципиальная схема зануления представлена на рис. 2.

Проводник, обеспечивающий указанные соединения зануляемых частей с глухозаземленными нейтральной точкой, выводом и средней точкой обмоток источников тока, называется нулевым защитным проводником (PE-провод-ником). Нулевой защитный проводник следует отличать от так называемогонулевого рабочего проводника (N-проводника), который также соединен с

7

глухозаземленными нейтральной точкой, выводом и средней точкой обмоток источников тока, но предназначен для питания током электроприемников, т. е. является частью цепи рабочего тока и по нему проходит рабочий ток.

Рис. 2. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1000 В:

1 – корпус электроустановки (электродвигатель, трансформатор и т. п.); 2 – аппараты защиты от токов КЗ (предохранители, автоматические выключатели и т. п.); r_о– сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока;r_п– сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;I_к– ток КЗ;I_к,I_з– часть тока КЗ, протекающего через нулевой защитный

проводник и землю

Проводник в электроустановках напряжением до 1000 В, совмещающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников, называется сов-мещенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником(PEN-проводником).

Назначение зануления– устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и к другим металлическим токоведущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т. е. в замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. В качестве такой защиты применяются плавкие предохранители или автоматические выключатели максимального тока, устанавливаемые для защиты от тока короткого замыка-

8

ния (КЗ); магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, осуществляющие защиту от перегрузки; автоматические выключатели с комбинированными расцепителями, обеспечивающие защиту одновременно от тока короткого замыкания и перегрузки.

Кроме того, поскольку зануленный корпус (другие токоведущие металлические части) одновременно заземлен через нулевой защитный проводник, то в аварийный период, т. е. с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматического отключения поврежденной электроустановки от сети, проявляется защитное свойство этого заземления, как при защитном заземлении. Иначе говоря, заземление корпусов через нулевой проводник снижает в аварийный период напряжение прикосновения между корпусом ЭУ и землей.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия– быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети и снижение напряжения зануленных металлических токоведущих частей, оказавшихся под напряжением относительно земли. При этом отключение ЭУ осуществляется лишь при замыкании на корпус, а снижение напряжения – во всех случаях возникновения напряжения на зануленных металлических токоведущих частях, в том числе при замыкании на корпус, при электростатическом и электромагнитном влиянии соседних цепей и т. п.

Область применения зануления – трехфазные четырехпроводные сети до 2000 В с глухозаземленной нейтралью, в том числе наиболее распространенные сети напряжением 380/220 В, а также сети 220/127 и 660/380 В.

Назначение нулевого защитного проводникав схеме зануления – обеспечить необходимое для отключения установки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротив-лением.

Назначение заземления нейтралиобмоток источника тока, питающего сеть до 1000 В, – снижение напряжения зануленных корпусов (следовательно, и нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Назначение повторного заземления защитного проводника – снижение напряжения относительно земли зануленных конструкций в период замыкания фазы на корпус как при исправной схеме зануления, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника.

9

Зануление должно выполняться

в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных в отношении поражения электрическим током, а также вне помещений при напряжении электроустановок, превышающем 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока;

в помещениях без повышенной опасности при напряжении электроустановок 380 В и свыше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока;

во взрывоопасных зонах всех классов независимо от напряжения электроустановок.