Заземение


Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением. На рис. 3.45 показаны принципиальные схемы защитного заземления для сетей с изолированной и заземленной нейтралями.
Принцип действия защитного заземления — уменьшение напряжения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленной установки.
Заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. В сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно, т. к. ток замыкания на землю зависит от сопротивления заземления и при его уменьшении ток возрастает. Поэтому защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.
Поясним на упрощенных примерах эти основные положения применения заземления. В сети с изолированной нейтралью ток замыкания на землю (I3) в соответствии с законом Ома будет равен I3= U/(r3 + rф) (см. схему рис. 3.45, а). При хорошей изоляции rф равно десяткам килоом, поэтому ток I3 будет небольшим. Так, при фазном напряжении 220 В r3 = 4 Ом, rф = 40 000 Ом, I3 = 220/(4 + 40 000) = 0,0055 А. Падение потенциалов распределится следующим образом: на заземлении — между корпусом и основанием U3 = I3 rъ = 0,0055 ? 4 = 0,022 В, между основанием и фазами (падение потенциалов на изоляции фаз) — Uф = I3 rф = 0,0055 ? 40 000 = 220 В. Таким образом, напряжение прикосновения, равное U3, очень незначительное и безопасное для человека, т. е. обеспечивается надежная защита человека от поражения электрическим током. Это положение будет выполняться только при хорошей изоляции фаз, при нарушении изоляции фаз или значительном уменьшении rф защитные свойства заземления резко снижаются.
В сети с заземленной нейтралью (рис. 3.45, б) I3 = U/(r3 + rQ) = 220/(4 + 10) = 15,7 А, а напряжение прикосновения Unp=U3 = = 15,7 ? 4 = 62,8 В, что представляет опасность для человека. Как видно, в этом случае I3 существенно возрастает при снижении r3, и эффективность заземления невысока. Чем меньше будет электрическое сопротивление заземления корпуса установки по сравнению с сопротивлением заземления нейтрали, тем выше будут защитные свойства заземления.