Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землёй нетоковедущих проводящих (электропроводных) частей электрооборудования, которые в результате нарушения изоляции могут оказаться под напряжением. Такой частью электрооборудования, как правило, является его металлический корпус.
Принцип действия защитного заземления можно объяснить следующим образом: при параллельном включении в электрическую цепь «аварийный корпус – заземление» сопротивлений заземляющего устройства и человека ток по ним по закону Кирхгоффа для разветвлённых электрических цепей распределяется обратно пропорционально величинам сопротивлений, оставаясь практически неизменным в сумме.
Подбор величины сопротивления заземляющего устройства, при которой сила тока, протекающего через человека, будет равна или меньше безопасных значений обеспечит его защиту от поражения. Наибольшая величина сопротивления заземляющего устройства, при которой обеспечивается указанное выше условие, называется допустимым сопротивлением защитного заземления.
Защитное заземление эффективно только в том случае, когда ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземляющего устройства. Поэтому защитное заземление применяется в качестве основной меры защиты в электросетях с изолированной нейтралью, т.к. только в них при глухом замыкании на землю любого из фазных проводов ток замыкания не зависит от сопротивления заземления.
Конструктивно заземляющее устройство состоит из заземлителей, размещённых в грунте (земле), заземляющего проводника и заземляющей шины (последние расположены вне грунта и служат для подключения заземлителей к электрооборудованию).
Варианты конструкций, схемы размещения в грунте, материалы для изготовления конструктивных элементов, способы расчёта и др. сведения о заземляющих устройствах рассматриваются на лабораторных и практических занятиях.
Согласно требованиям ПУЭ сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе IT напряжением до 1 кВ,должно соответствовать условию:
Rзу £ Uпр /Iзм, (22)
где Rзу– сопротивление заземляющего устройства, Ом;
Uпр – напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В;
Iзм – полный ток замыкания на землю, А.
Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом. Допускается принимать сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность источника тока не превышает 100 кВ×А.
Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей.
Защитное зануление:
Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ представляет собой преднамеренное электрическое соединение открытых нетоковедущих проводящих (электропроводных) частей электрооборудования, которые в результате нарушения изоляции могут оказаться под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью (нулевым проводом) в сетях трёхфазного переменного тока (система TN), с одновременной установкой отключающих устройств на фазных проводах, питающих эти электроустановки. Если после этого произойдёт нарушение изоляции одного из фазных проводников и он коснётся нетоковедущей проводящей части электрооборудования, то по петле «фаза – нуль» потечёт электрический ток «короткого замыкания», имеющий большую величину (1000 А и более), что приведёт к срабатыванию отключающего устройства. В качестве отключающих устройств, как правило, применяются плавкие вставки, которые расплавляясь под действием электрического тока «короткого замыкания», разрывают цепь электропитания.
Таким образом, принцип действия защитного зануления заключается в отключении электропитания от аварийного участка электрооборудования за такой малый промежуток времени, при котором доза электроэнергии, полученная человеком при прикосновении его к корпусу электроустановки в момент срабатывания отключающего устройства, не превысит допустимых значений. Допустимое время срабатывания отключающих устройств указано в табл. 1. При реализации системы защитного зануления не допускается установка отключающего устройства на нулевом проводе. Защитное зануление является частным случаем автоматического отключения электропитания.
Автоматическое отключение питания:
Автоматическое отключение питания применяется для быстрого отключения энергоисточника от аварийного электрооборудования. При этом время отключения не должно превышать нормированные значения (табл. 1,2), т.к. в противном случае человек, касающийся в этот момент электроустановки, получит опасную дозу электрической энергии. При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ открытые проводящие части присоединяются к глухозаземлённой нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ.
В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание потенциалов (см. ниже).
Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутационные аппараты и устройства защитного отключения (УЗО).
