Заземляющие устройства

Страница 1 из 4

СПРАВОЧНИК ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

Под общей редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского
Второе издание, переработанное и дополненное МОСКВА «ЭНЕРГИЯ» 1980

Б. ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

8-6. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Заземление электроустановок осуществляется преднамеренным соединением их с заземляющим устройством.
Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.
Заземляющими проводниками называются металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок с заземлителем.
Если через заземлитель пропустить ток, то на самом заземлителе и в точках земли, расположенных в непосредственной близости от него, возникнут потенциалы (относительно бесконечно удаленной точки), распределение которых показано на рис. 8-6. Из рисунка видно, что с удалением от места расположения заземлителя потенциал уменьшается, так как поперечное сечение земли, через которое протекает ток, увеличивается. В удаленных точках потенциалы близки к нулю. Таким образом, в качестве точек нулевого потенциала могут служить точки, достаточно удаленные от заземлителя, потенциалы которых практически равны нулю. Обычно достаточно расстояние несколько десятков метров. Крутизна кривой распределения потенциалов зависит от проводимости грунта: чем больше проводимость грунта, тем более пологую форму имеет кривая, тем дальше расположены точки нулевого потенциала.
Сопротивление, которое оказывает току грунт, называется сопротивлением растеканию. В практике сопротивление растеканию относят не к грунту, а к заземлителю и применяют сокращенный условный термин «сопротивление заземлителя».
Сопротивление заземлителя определяется отношением напряжения на заземлителе относительно точки нулевого потенциала к току, протекающему через заземлитель
(8-9)

Таким образом, сопротивление заземляющего устройства включает сопротивление заземлителя (активное) и сопротивление заземляющей сети (активное и индуктивное, доля индуктивного сопротивления растет при применении стальных проводников).
Удельное сопротивление грунта зависит от его характера, от температуры, от содержания в нем влаги и электролитов. Наибольшее сопротивление имеет место в зимнее время при промерзании грунта и в летнее время при его высыхании. Измерение удельного сопротивления грунта необходимо при проектировании заземляющих устройств, чтобы не затратить излишние средства на сооружение заземлений (а это будет ясно лишь по окончании работ по устройству заземления), а также чтобы не пришлось уже после сооружения установки осуществлять дополнительные мероприятия по расширению заземляющих устройств.
С целью получения достоверных результатов измерения удельного сопротивления грунта следует производить в теплое время года, а увеличение сопротивления вследствие высыхания или промерзания грунта учитывается повышающими коэффициентами (см. табл. 8-8).
Для устройства заземлений в установках переменного тока следует в первую очередь использовать естественные заземлители. Естественные заземлители - это различные конструкции и устройства, которые по своим свойствам могут одновременно выполнять функции заземлителей: водопровод, металлические оболочки кабелей, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей.
В водопроводной сети, если трубы не изолированы от земли и выполнены из стали или чугуна, происходит растекание тока в землю на большом протяжении. Водопроводные трубы укладываются ниже глубины промерзания (и высыхания), и поэтому сопротивление растеканию можно считать постоянным в течение всего года.
Свинцовые оболочки проложенных в земле кабелей могут обеспечивать достаточно малые сопротивления растеканию, и поэтому их использование рекомендуется. Алюминиевые оболочки кабелей, выпускающиеся с защитными покрытиями для предотвращения коррозии алюминия при соприкосновении с землей, для устройства заземлений применены быть не могут. Стальная броня кабелей как заземлитель в расчет не принимается.

Рис. 8-6. Распределение потенциалов при растекании тока в земле с одиночного вертикального заземлителя

Железобетонные фундаменты во влажных грунтах обладают высокой и стабильной в течение года проводимостью и рекомендуются в качестве естественных заземлителей в глинистых, суглинистых, супесчаных и других влажных грунтах. При использовании железобетонных конструкций для возможности их соединения между собой и сетью заземления должны заранее предусматриваться выводы арматуры наружу.
Преимуществом рассмотренных естественных заземлителей является малое сопротивление растеканию. Рациональное использование естественных заземлителей упрощает и удешевляет сооружение заземляющих устройств. Сопротивления естественных заземлителей зависят от многих местных факторов, и их значения могут быть получены только на основании замеров.
Под искусственными заземлителями понимают закладываемые в землю металлические электроды, специально предназначенные для устройства заземлений. Во избежание излишних затрат эти заземлители следует применять лишь при отсутствии естественных заземлителей, при невозможности их использования или при слишком высоком сопротивлении естественных заземлителей.

Искусственные заземлители обычно выполняют из вертикальных электродов (труб, уголков, стержней) с расположением верхнего конца у поверхности земли или ниже уровня земли на 0,5 - 0,8м (рис. 8-7).При втором способе сопротивление заземления относительно стабильно, так как заземлитель соприкасается со слоями грунта, в которых относительно малы изменения влажности и температуры в течение года.

Если заземлитель из одиночного вертикального электрода (рис. 8-7) не обеспечивает требуемого сопротивления заземления, то применяется расположение вертикальных электродов в ряд (рис. 8-8) или по контуру (рис. 8-9).
При выборе размеров вертикальных электродов исходят из трех условий: обеспечение требуемого сопротивления заземлителя при наименьшем расходе металла; обеспечение механической стойкости электрода при погружении в грунт; обеспечение стойкости к коррозии электродов, расположенных в грунте.
Стойкость проводника к коррозии в грунте определяется его толщиной и величиной поверхности на единицу длины, соприкасающейся с грунтом. Очевидно, что при равных сечениях наибольшую толщину и наименьшую поверхность имеют круглые стержни, которые и являются наиболее долговечными заземлителями.
Сопротивление растеканию электрода определяется в основном его длиной и почти не зависит от поперечных размеров электрода. Расход же металла прямо пропорционален поперечному сечению электрода, поэтому наиболее экономичными являются заземлители наименьших возможных сечений .
Наибольшую механическую прочность при погружении в грунт при одинаковом поперечном сечении имеют трубы и уголки и наименьшую - круглые стержни.
Исходя из механической прочности при погружении трубчатого заземлителя забивкой или вибрационным способом выбирают трубы диаметром 1,5» и 2» или угловую сталь размером 50 × 50 или 60 × 60 мм. Целесообразнее применять угловую сталь, так как она дешевле труб. Обычно применяемая длина вертикальных электродов 2 - 3 м.
Применение электродов большей длины (5 - 20 м) целесообразно при высоком сопротивлении грунта и малой площади, отводимой под устройство заземлителя.

В последнее время получают распространение вертикальные заземлители в виде стержней из круглой стали диаметром 12 - 16 мм. Погружение их в грунт производится ввертыванием с оконцеванием стержня в виде буравчика. Применение стержней вместо труб и уголков приводит к экономии металла (примерно 6,5 т на 100 электродов).
Погруженные в грунт вертикальные электроды соединяют стальными полосами, проложенными на глубине 0,5 - 0,8 м и приваренными к верхним концам вертикальных электродов. Вместо полос часто применяется круглая сталь. Иногда горизонтально проложенные полосы или круглая сталь применяются как самостоятельные заземлители. Заземлители в виде пластины, кольца применяются реже.
Пластины в качестве заземлителей располагают вертикально во избежание нарушения соприкосновения с почвой и нарушения контакта при возможных осадках грунта.
Заземлитель в виде горизонтально расположенного в земле кольца выполняется из круглой или полосовой стали. Целесообразно размещение кольца ниже уровня промерзания.
Наименьшие размеры стальных заземлителей и проводников по условиям стойкости к коррозии следующие:
диаметр круглой стали 6 мм, толщина полос 4 мм, сечение полос 48 мм, толщина полок уголков 4 мм, толщина стенок труб 3,5 мм.

Так как заземлитель обычно состоит из нескольких параллельно соединенных электродов, расположенных на сравнительно небольших расстояниях друг от друга, то возникает явление экранирования (рис. 8-10), приводящее к уменьшению объема грунта, в котором происходит растекание тока с каждого электрода и, как следствие этого, увеличение сопротивления заземлителя.
Таким образом, если заземлитель из одного электрода имеет сопротивление R эд, то заземлитель из n параллельно включенных электродов будет иметь сопротивление не R эд/n , а
(8-10)

где К и,зм - коэффициент использования заземления.
Коэффициент использования уменьшается с увеличением числа электродов и уменьшением расстояния между ними. Вследствие этого увеличение числа вертикальных электродов при тех же размерах ряда или контура приводит к незначительному уменьшению сопротивления растеканию. По этой же причине дополнительное заполнение электродами внутренней части контура приводит к небольшому уменьшению его сопротивления.

Методические указания к лабораторной работе № 6

для студентов 4-6 курсов всех факультетов

и форм обучения

Новосибирск 1988

УДК 621.316.935 (07)

Составитель Ю.И. Фадин

Рецензенты: М.Д. Горбатенков, А.Э. Каспер

Работа подготовлена на кафедре охраны труда

@ Новосибирский электротехнический институт, 1988 г.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Цель работы

Ознакомиться cметодами измерения параметров заземления, применяемыми в реальных условиях.

Общие сведения

Для защиты человека от поражения электрическим током, а также для обеспечения нормальной работы электрических сетей, применяют заземление. Различают рабочее и защитное заземление .

Рабочее заземление предназначено для ограничения перенапряжений в сетях для обеспечения действий релейной защиты и т.д. Сюда относятся: заземление нейтралей трансформаторов в установках 110 кВ и выше, заземление нейтралей генераторов, заземление разрядников и т.п.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление предназначено для снижения напряжения прикосновения при пробое фазы на металлические нетоковедущие части до допустимой величины .

Под заземляющим устройством подразумевают совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственом соприкосновении с землей; заземляющие проводники - это металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок с заземлителем.

По расположению заземлителей относительно заземляемых корпусов заземления делятся на выносные и контурные. При выносном заземлении заземлители располагаются на некотором удалении от заземленного оборудования (рис. 1, а), при контурном - заземлители располагаются по контуру вокруг заземляемого оборудования (рис. 1, б) на расстоянии нескольких метров друг от друга.

В качестве искусственных заземлителей (электродов заземления) применяют угловую сталь 50х5О мм (или близкую по размеру), стальные трубы диаметром 30-60 мм. Последние годы настоятельно рекомендовано применять прутковую сталь (как наименее дешевую и дефицитную по сравнению с трубами и уголками) диаметром 12-16 мм и длиной до 5 м.

Рис. 1. Заземление (вид в плане): а - выносное; б - контурное; 1 - наружный контур; 2 - внутренний контур; 3 - электроды заземления; 4 - корпуса двигателей; 5 - корпус здания.

Электроды заземления погружаются в грунт вертикально в специально подготовленную траншею (рис. 2). Трубы и уголковую сталь обычно забивают, а прутковую сталь закручивают в грунт с помощью специальных приспособлений.

Вертикальные электроды заземления 3, соединенные между собой при помощи сварки стальной полосой (шиной) сечения 25x4 или 40х4 мм 2 , образуют внешний (наружный) контур заземленияI (рис. 1). Внутри здания обычно по периметру прокладывается стальной шиной внутренний контур (магистраль) заземления 2 (рис. 1). Наружный контур заземления соединяется с внутренним не менее, чем в двух местах (рис. 1). Подлежащее заземлению оборудование 4 подсоединяется непосредственно к внутреннему контуру заземления.

В процессе проектирования, монтажа и эксплуатации заземления возникает необходимость измерять параметры заземления. Так, например, проектировщикам необходимо знать точное значение удельного сопротивления грунта () в тех местах, где будет монтироваться заземление. После монтажа, а также в процессе эксплуатации необходимо регулярно измерять величину сопротивления заземления, от которой зависит безопасность обслуживающего и технологического персонала, и которая регламентируется Правилами устройств электроустановок. Кроме того, в процессе эксплуатации регулярно измеряется сопротивление заземляющих проводников. Знакомству с методами измерений и применяемыми при этом приборами посвящена настоящая работа.

В лабораторной работе предлагается выполнить следующее:

1) измерить удельное сопротивление грунта методом четырех электродов (для трех видов грунта); и методом контрольного электрода (для одного вида грунта);

2) определить численные значения сопротивления заземляющих устройств (одиночного электрода и контура заземления) методом амперметра-вольтметра; и с помощью прибора М-416;

3) измерить сопротивление заземляющей проводки с помощью прибора М-416.

Краткое описание лабораторной установки

Передняя панель лабораторной установки показана на рис. 3. Удельное сопротивление методом четырех электродов замеряется с помощью электродов

. ПереключателемS 1 устанавливается вид грунта (глина, глинозем, песок). Удельное сопротивление грунта методом контрольного электрода замеряют с помощью электродовR з ,R 5 ,R ВСП .

При определении численных значений сопротивлений заземляющих устройств используются сопротивления RX (контурное заземление подстанции) и RX1 - заземление опоры ЛЭП (условно представлено одиночным заземлителем). При этих измерениях используются дополнительные электроды RЗ и RВСП. При определении сопротивления заземляющих устройств методом амперметра-вольтметра используется понижающий трансформатор 220/12 В. Напряжение на трансформатор от сети подается включением выключателя Q. При этом загорается световое табло HL. Напряжение 12 В снимается с клемм XS1. При этом величина тока в цепи 12 В регулируется ступенчатым реостатом RP с помощью переключателя S2 (рис. 3).

Для измерения сопротивления заземляющей проводки используется схема, изображенная в центральной части передней панели стенда (рис. 3). Три электроприёмника (ЭП1-ЭПЗ) подключены и сети, а корпуса их соединены с заземлителем R З . ПереключателемS3 преподаватель устанавливает предельные значения сопротивлений заземляющих устройств.

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

Измеритель заземлений М-416 необходимо отрегулировать перед началом измерений. Для этого клеммы прибора 1-2 и 3-4 попарно перемыкаются. Переключатель прибора устанавливается в положение "Контроль 5

", нажимается красная кнопка и вращением ручки "Реохорд" добиваются установки стрелки индикатора на нулевую отметку. На шкале реохорда при этом должно быть показание 5±0,3 Ом.

Независимо от выбранной схемы измерения проводятся в следующей последовательности:

1. Переключатель прибора устанавливается в положение "XI".

2. Нажимается кнопка и вращением ручки "Реохорд" добиваются максимального приближения стрелки индикатора к нулю.

3. Результат измерения равен произведению показателя шкалы реохорда на множитель. Если измеряемое сопротивление больше 10 Ом, переключатель устанавливается в положение "Х5","Х20", "Х100", и повторяется операция по п. 2.

Современное домашнее обустройство характерно наличием электрических приборов. Они создают нам комфортные условия для жизни. Иногда человек сталкивается с весьма серьезными проблемами электрической цепи и оборудования. Чтобы уберечься от подобных неприятностей важно создавать устройство заземления.

Обратите внимание! Полная работоспособность и безопасность пользования электрическими бытовыми приспособлениями достигается путем правильного монтажа заземления.

В этой статье мы поговорим о видах заземляющего устройства и его особенностях. Также коснемся и косвенных вопросов.

Устройство заземления своими руками

Разумеется, на установку устройства требуется приглашать специализированные службы, но и самостоятельный монтаж будет идеальным, если придерживаться следующих требований:

в первую очередь вам придется учесть все правила безопасности при работе с заземлением. Для этого имеется специальная документация;
придется руководствоваться правилами установки электрического оборудования (ПУЭ), некоторые выдержки из положений можете изучить в предыдущей статье ;
нужно учитывать правила установленные для эксплуатации оборудования.

Иногда компании, занимающиеся монтажом, допускают ошибки при обустройстве, поэтому в случае возникновения аварии, они обязаны возместить ущерб. Занимаясь самостоятельной установкой защиты, следует определиться что же такое защитное и рабочее заземление .

В домашних условиях, устанавливая защитное заземление, оно полноценно может функционировать, как и рабочее. Защитный вид способствует предупреждению поражения электрическим током человека и спасет бытовое оборудование от поломок и возгорания.

Общие понятия или что такое ЗУ (заземляющее устройство)

Заземляющее устройство - это конструкция, состоящая из контура заземлителя и проводников, отвечающая за безопасность в частном доме.

Помните! Перед непосредственной установкой контура заземления , необходимо проверить возможности его сопротивления.

Заземление состоит из двух составляющих: электродов и проводника заземления. Заземляющий проводник - представляется в виде металлической конструкции и приводит высоковольтный ток непосредственно к материалу устройства, соприкасающемуся с грунтом. Электроды - это металлические прутья, вмонтированные в землю на установленную для этого контура глубину. Их задача принимать высокое напряжение и проводить его в глубь грунта.

Виды устройств защиты электроустановок

Безусловно, сооружается устройство заземления по ПУЭ, однако стоит учитывать, что вариантов заземляющего устройства встречается два.

Устройство заземления схема

Естественный заземлитель, является металлической конструкцией, при этом считающийся неотъемлемой частью здания, и надежно соединен с землей.
Искусственный заземлитель представляет собой прокатный металлический материал. Сюда относят трубопроводы, стержни, арматуру и уголки. Обычно именно второй вариант заземляющего устройства используется в домашних условиях.

Объединяет оба эти вида то, что они признаны основным средством для оборудования контура заземления. Использование каждого из типов заземления должно быть обусловлено непрерывностью его работы в экстремальных условиях и при проведении проверочных работ или настройки электрооборудования.

Искусственные заземлители принято распределять на территории так, чтобы создавалось оптимальное снижение напряжения, приходящего от электрического щитка, вследствие чего произойдет уравнивание потенциалов.

Устройство контура заземления

Важно! Перед монтажом контура заземления, стоит провести расчетные вычисления касательно будущего сопротивления.

Устройство контура заземления в частном доме выполняется из подручных металлических материалов при условии, если соблюдаются оптимальные размеры, подходящие для монтажа конструкции. Уже созданный контур соединяется со щитком домашнего обслуживания при помощи специального заземляющего проводника.

Подготовив все нужные материалы можно приступать к работе. Напоминаем, что прежде всего нужно изучить нормы и ГОСТы и только потом выполнять конструирование защиты. Глубина опускания электродов зависит от высоты залегания поверхностных вод и насыщенности почвы влагой.

Не забывайте о расстоянии от основного строения, на котором будет размещаться контур заземления. Заземление должно располагаться неподалеку от дома, минимальный промежуток 1 м. Предварительно перед монтажом создается специальная схема с условными обозначениями, в которой указываются необходимые ресурсы и расчеты.

Как сделать заземляющее устройство: 5 полезных советов

Контур устройства заземления

Каждый этап установки заземления безусловно важен. Поэтому рекомендуем вам учесть несколько наших проверенных советов:

Рыть траншею стоит глубиной ниже промерзания почвенного слоя. В условиях нормального климата достаточно 0, 7 метров;
Траншея, ведущая к распределительному щитку или трансформатору должна иметь глубину, соответствующую тем, что созданы под контур, и соединяться с треугольником (зачастую именно эта фигура используется для контура);
Если вы создавали скважины для установки электродов, то засыпать их лучше слоем грунта, смешанного с кухонной солью;
Вместо сварочного аппарата лучше использовать крепежи и клеммы;
Если вы начали

Любой электрический прибор может сломаться. Если он просто перестал работать - это полбеды. Хуже, если неисправность приводит к попаданию на элементы его конструкции, которые пользователь считает безопасными. Неосторожно коснувшись такого предмета, человек подвергнется может быть травмирован или того хуже…

Что такое защитное заземление

При внутреннем обрыве проводника становится возможным его касание корпуса электрощита или другого устройства, и в этом случае последнее будет представлять собой смертельную опасность, невидимую, и оттого страшную вдвойне. Во избежание подобных ситуаций применяются заземляющие устройства. Смонтированы они очень просто, но непременно должны отвечать ряду требований.

Наружное оборудование, а также любая техника, находящаяся во влажных помещениях должна быть заземлена и занулена, если напряжение питания превышает 42 В переменного тока, или 110 В постоянного. Это же касается всех металлических нетоковедущих частей электроинструмента, коробов, щитов и конструкций, в которых проведен кабель.

Из чего состоит заземление

Заземляющие устройства состоят из двух основных частей.

Первая из них называется заземлителем, и чаще всего является естественным строительным элементом, таким, как арматура, заглубленные трубопроводы и другие детали, обеспечивающие надежный и многократный контакт с грунтом. Если в силу каких-то обстоятельств подобные конструкции отсутствуют или недоступны, применяют искусственные заземляющие устройства. Они представляют собой закопанные в землю на глубину не менее 60 см с размером стороны в 5 см и толщиной не менее 4 мм. Длина каждого из этих элементов должна быть не менее 3 метров, они углубляются в землю, затем к ним привариваются стальные полосы, к которым осуществляется крепление проводников, то есть второй части конструкции, обеспечивающей электробезопасность.

Требования к заземлению

Сопротивление заземляющего устройства должно быть минимальным, поэтому требования к надежности контакта очень велики. Главное его назначение состоит в создании условия для отключения электропитания в случае контакта токоведущей части с элементами, которые в обычных условиях не должны находиться под напряжением. От того, насколько быстро произойдет аварийное обесточивание, зачастую зависит человеческая жизнь.

Контроль состояния заземления

Для того чтобы контролировать степень электробезопасности, производится периодическое измерение заземляющего устройства. Физический смысл этой процедуры состоит в определении фактического сопротивления, по которому в аварийной ситуации будет проходить ток. Для этого применяются специальные приборы, укомплектованные контрольными щупами и представляющие собой точные омметры (например, MRU-101).

На предприятиях за электробезопасность отвечают конкретные должностные лица, обычно, это начальник службы охраны труда и, само собой, руководство. В собственной квартире, дачном домике или частном строении заземляющие устройства контролируются хозяевами объекта недвижимости.

Будьте же внимательны и осторожны!