Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам [2; 3; 10].
Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).
В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы длиной 1,5…4 м, диаметром 25…50 мм, которые забивают в землю, а также металлические стержни и полосы [5]. Для достижения требуемого сопротивления заземлителя, как правило, используют несколько труб (стержней), забитых в землю и соединенных металлической (стальной) полосой.
Контурным защитным заземлением называется система, состоящая из труб, забиваемых вокруг здания цеха, в котором расположены электроустановки.
Заземление электроустановок необходимо выполнять в следующих случаях [2; 3; 10]:
– при напряжении выше 380 В переменного и 440 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности, т. е. во всех случаях;
– при номинальном напряжении выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках;
– при любых напряжениях переменного и постоянного тока во взрывоопасных помещениях.
Классификация и характеристика помещений [2].
Помещения без повышенной опасности – помещения, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную опасность или особую опасность.
Помещения с повышенной опасностью – помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий:
– сырость (относительная влажность воздуха длительно превышает 75 %);
– токопроводящая пыль;
– токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. д.);
– высокая температура (температура в помещении постоянно или периодически превышает 35 оС);
– возможность одновременного прикосновения человека к соединенным с землей металлоконструкциям зданий с одной стороны и металлическим корпусам электрооборудования с другой.
Помещения особо опасные – это те, которые характеризуются наличием одного из следующих условий:
– особая опасность – относительная влажность близкая к 100 % (потолок; стены; пол; предметы, находящиеся в помещении, покрытые влагой);
– химически активная или органическая среда (в помещении содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения и плесень);
– наличие одновременно двух и более условий для помещений повышенной опасности.
На электрических установках напряжением до 1 000 В одиночные заземлители соединяют стальной полосой толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм2. Для уменьшения экранирования рекомендуется располагать одиночные заземлители на расстоянии не менее 2,5…3 м один от другого [5].
Методика расчета. Сопротивление растеканию тока через одиночный заземлитель из труб диаметром 25…50 мм [5] (Ом) находится по формуле
Rтр = 0,9 (r/Lтр), (4.1)
где r – удельное сопротивление грунта, которое выбирают в зависимости от его типа, Ом×см (для песка оно равно 70 000, для супеси – 15 000…40 000, для суглинка – 4 000…15 000, для глины – 800…7 000, для чернозема – 900…5 300); lтр – длина трубы, lтр = 1,5…4 м.
Ориентировочное число вертикальных заземлителей, без учета коэффициента экранирования, рассчитывается следующим образом:
n = Rтр / r, (4.2)
где r – допустимое сопротивление заземляющего устройства на электроустановках до 1 000 В не более 4 Ом, в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПЭУ).
Разместив вертикальные заземлители на плане и определив расстояние между ними а = 2,5…3 м, определяется коэффициент экранирования заземлителей hтр (табл. 4.1, 4.2).
Число вертикальных заземлителей с учетом коэффициента экранирования имеет вид
n1 = n / hтр. (4.3)
Далее рассчитывается длина соединительной полосы (м):
Ln = n1×a, (4.4)
где а – расстояние между заземлителями, м.
Таблица 4.1