7 Захисне заземлення

Захисне заземлення - це навмисне з’єднання з землею або її еквівалентом металевих струмонепровідних частин електричного і технологічного обладнання, які можуть опинитись під напругою.

Захисне заземлення є простим, ефективним і широко поширеним способом захисту людини від ураження електричним струмом при дотику до металевих поверхонь, які виявились під напругою. Це забезпечується зниженням напруги між обладнанням, що виявилось під напругою, і землею до безпечної величини. Використовується в трифазній трипровідній мережі з напругою до 1000В з ізольованою нейтраллю і вище 1000В - з любим режимом нейтралі.

Конструктивними елементами захисного заземлення є: заземлювачі (металеві провідники, що знаходяться в землі) і заземлювальні провідники (з’єднують обладнання, що заземляється із заземлювачем).

При захисному заземленні використовується явище, що виникає під час стікання струму в землю, при якому проходить різке зниження потенціалу заземленої струмоведучої частини до значення :

   (1)

де IЗ - струм, стікаючий в землю, А;

RЗ - опір стіканню струму, Ом;

jз - потенціал заземлювача, В;

При стіканні струму в землю одночасно з позитивним фактором - зниженням потенціалу заземленої струмоведучої частини - виникає і негативний фактор - поява потенціалу на заземлювачі і поверхні ґрунту довкола нього, що може також мати загрозу пошкодження електричним струмом.

В землі в усі сторони від заземлювача буде розповсюджуватись струм. Цей простір, що називається “полем розтікання струму”, практично обмежується радіусом 20м від заземлювача.

Потенціал будь-якої точки цього поля можна знайти розрахунковим шляхом. Знаходимо максимальний потенціал на самому заземлювачі при відстані, що дорівнює половині довжини заземлювача :

, (2)

де ІЗ - струм, протікаючий через заземлювач, А;

 - питомий опір грунту, Ом;

l - довжина заземлювача, м;

d - діаметр заземлювача, м;

Звідси опір розтіканню струму одиничного трубчастого або стержневого заземлювача (а), що знаходиться біля поверхні землі :

. (3)

Заземлювачі можуть бути натуральними і штучними.

В якості натуральних заземлювачів можуть використовуватись :

а). розміщені під землею водопровідні та інші металеві труби;

б). металеві конструкції будівель, які мають з’єднання з землею;

в). свинцеві оболонки кабелів, прокладених під землею;

В якості штучних заземлювачів можуть використовуватись :

а). вертикально забиті стальні труби довжиною 2-3м і діаметром 25-60мм ; стальні прути діаметром 10-12мм, стальний профіль (кутник) 60х60мм та близькі до нього;

б). горизонтально прокладені сталеві смуги і круглі провідники та ін.

Опір заземлюючого пристрою для установок напругою до 1000В повинен бути не більше 4Ом ; якщо потужність джерела струму більше 100кВт, то допускається 10 Ом.

При наявності захисного заземлення струм, що перейшов внаслідок пробою ізоляції на неструмопровідні елементи установки або обладнання, при дотику до них людини піде не тільки через його тіло, але і через заземляючий пристрій у землю, і далі, в результаті недосконалості ізоляції та наявності ємкості проводів сіті відносно землі, до двох інших фаз.

Безпечності буде досягнуто, якщо напруга, під якою людина може опинитись, торкаючись до заземлених установок (напруга дотику) або тільки стоячи на землі, не торкаючись установок (крокова напруга), не буде перевищувати довготривалих допустимих значень напруги.