В целях защиты работников от воздействия электрического тока при выходе из строя изоляции необходимо предусмотреть применение одной из возможных  защитных мер: заземление, зануление, защитное отключе­ние, разделительный трансформатор, малое напряжение, двойная изоля­ция, выравнивание потенциалов.




 


 





 

   


Мероприятия по монтажу защитного заземления (зануления) промышленных электроустановок. Защитное заземление или зануление промышленных электроустановок производится:

— при наличии номинального напряжения переменного тока 380 В и выше, а также 440 В и выше — в цепях постоянного тока — во всех электроустановках;
— при наличии номинального напряжения переменного тока в пределах от 42 до 380 В, а также от 110 В до 440 В цепях постоянного тока — для помещений с повышенной опасностью, для особо опасных и наружных установок.
 




 


Защитное заземление или зануление оборудования опор линий электропередач, включая силовые и измерительные трансформаторы, разъединители, предохранители, конденсаторы, на практике должно быть выполнено строго в соответствии с действующими на территории Российской Федерации нормативными требованиями электробезопасности. В отношении установленного на опорах линий электропередач оборудования трехфазных сетей напряжением до 1000 Вольт с глухозаземленной нейтралью, а также однофазных сетей с заземленным выводом источника однофазного тока выполняется защитное зануление.
 
Конструкция технических средств, применяемых для заземления электроустановок. Для организации защитного заземления промышленного электрооборудования целесообразно в первую очередь применять естественные заземлительные приспособления. Важно помнить о том, что в случае наличия допустимых (нормируемых) значений сопро­тивления заземляющих устройств и напряжения прикосновения, применение искусственных устройств защитного заземления допускается в случаях, когда необходимо понизить плот­ность токов, проходящих по  естественным заземлителям.


















 




В отношении электрооборудования различного назначения и соответствующих им значений номинального напряжения, расположенных в непосредственной близости друг от друга допускается использование одного защитного устройства заземления В целях объединения устройств защитного заземления у различного промышленного электророборудования можно применять имеющиеся в наличии протяженные естественные электрические зазем­ляющие проводники. В отношении применяемых защитных средств заземления должно обеспечиваться наличие эффективного электрического сопротивления и напряжения прикосновения с учетом возникновения на практике неблагоприятных последствий инцидентов при наличии неблагоприятных метеорологических условий.
 
В отношении переносного ручного электроинструмента, а также некоторых жилых и общественных помещений, насыщенных металлическими конструкци­ями, имеющими связь с землей, рекомендовано применение защитного отключения электрических сетей. Для промышленного электрооборудования, номинальное напряжение которого достигает 1000 Вольт переменного тока с изолирован­ной нейтралью, а также имеющего изолированный вывод источника однофазного тока, рекомендуется применение защитного заземления. Также должны быть обеспечены контроль изоляции сети и (или) защитное отключение электрической сети.
 
Для промышленного электрооборудования, номинальное напряжение которого превышает 1000 Вольт с изолированной нейтралью целесообразно использовать защитные заземляющие приспособления, у которых имеется конструктивная возможность оперативного выявления электрических замыканий на поверхность пола (грунта).  При наличии необходимости проведения по условиям безопасности в отношении линий питания передвижных подстанций и установок защитных мероприятий целесообразно применение по всей электрически связанной сети специальных технических средств защиты от электрических замы­каний на землю с соответствующими устройствами отключения.






Фото: shutterstock.com.
 




Устройства защитного отключения работающих электроустановок. Применение защитного отключения в качестве основной или дополнительной меры защиты может быть рекомендовано в случаях, когда электробезопасность применения промышленных электроустановок не может быть организована только использованием устройств защитного заземления (зануления). Применение защитного отключения также целесообразно в случаях, когда применение заземления (зануления) конструктивно затруднено или не является оправданным по финансовым и иным соображениям.
 
Получившие распространения промышленные трехфазные электрические сети номинальным напряжением до 1000 Вольт с изолированной нейтралью, а также промышленные однофазные электрические сети номинальным напряжением до 1000 Вольт с изолированным выводом (связанные посредством сопряжающего трансформатора с сетями номинальным напряжением  выше 1000 Вольт) должны быть оборудованы защитными пробивными предохранителями, которые препятствуют выходу из строя электрооборудования при электрическом пробое  изоля­ции повышающих и понижающих обмоток трансформатора.
 
Защитный предохранитель устанавливается в нейтрали (фазе) на стороне наименьшего низшего напряжения трансформаторов. Технически должно обеспечиваться осуществление контроля за физической целостностью защитного предохранителя данной электрической цепи.
 
При эксплуатации промышленного электрооборудования, номинальное напряжение которого может достигать 1000 Вольт, важно соблюдать правила применения защитных разделительных или понижающих трансформа­торов. Важно обеспечить условия, при которых вторичное напряжение разде­лительных трансформаторов не будет превышать 380 Вольт, а у понижающих транс­форматоров — 42 Вольт. Важно обеспечить у применяемых на практике разделительных трансформаторов  выполнение технических условий в отношении повышенной надежности конструкции и повышенных испытательных напряжений.
 
Разрешается питание от разделительного трансформатора только одного электроприемника с номинальным током плавкой вставки. Также разрешено применение расцепителя автоматического выключателя на первичной стороне с силой тока, которая не превышает 15 Ампер.
 
Важно помнить, что запрещено заземление вторичной обмотки разделительного трансформатора. В зависимости от режима нейт­рали сети, питающей первичную обмотку, корпус трансформатора заземляется (зануляется). Использование защитного заземления корпуса электроприемника, присоединенного к та­кому трансформатору, нецелесообразно.
 
В качестве разделительных трансформаторов могут применяться понижающие трансформаторы номинальным вторичным напряжением, не превышающим 42 Вольт. Корпуса понижающих трансформаторов, которые не являются разделительны­ми, в зависимости от режима нейтрали сети, питающей первичную обмотку, нужно заземлить или занулить. Также заземляется (зануляется) один из выводов (одна из фаз) или нейтраль (среднюю точку) вторичной обмотки трансформатора.
 
Если не удается применить защитное заземление (зануление) или защитное отключение промышленного электрооборудования, когда это представляет значительные трудности по технологиче­ским причинам, то может допускаться использование специально сконструированных изо­лирующих площадок, которые ограничивают доступ к представляющим опасность незаземленным (незануленным) частям электроустановок.







Части электрооборудования, подлежащие занулению или заземлению. К промышленному электрооборудованию, которое должно быть оборудовано эффективным защитным заземлением (занулением) относятся:

— металлические корпуса электрических машин и трансформаторов, электроустановок и осветителей;
— промышленные электроприводы;
— электрические части вторичных обмоток измерительных трансформаторов;
— металлические каркасы распределительных электрощитов и шкафов, щитков управления;
— доступные персоналу и съемные части промышленного электрооборудования,  номинальное напряжение которого в сетях переменного тока превышает 42 Вольт, а в сетях постоянного тока – превышает 110 Вольт;
— доступные персоналу металлические конструкции распределительных устройств;
— доступные персоналу металлические кабельные конструкции и  соедини­тельные муфты;
— находящиеся в открытом доступе металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей;
— находящиеся в открытом доступе металлические оболочки проводов, металлические рукава и трубы электропроводки;
— находящиеся в открытом доступе защитные металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабе­лей и проводов в сетях переменного тока номинальным напряжением до 42 Вольт, а также в сетях постоянного тока номинальным напряжением до 110 Вольт, и выполненные на общих металлических конструкциях, включая общие трубы, короба и лотки;
— находящиеся в открытом доступе металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников;
— доступное персоналу электрооборудование, закрепленное на движущихся частях стан­ков, машин и механизмов.
 
Необходимо заземлять (занулять) защитные кожухи и опорные конструкции шинопроводов, лотки, короба, струны, тросы и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней). Также заземляются (зануляются) другие металлические конструкции, на которых устанав­ливается электрооборудование.
 
Какие части электрооборудования занулению или заземлению не подлежат? Защитное заземление (зануление) на практике может не применяться не применяться:

— по отношению к корпусам электрооборудования, аппаратов и электромонтажных конструкций, которые закреплены на заземленных (зануленных) металличе­ских конструкциях, распределительных устройствах, на щитах, шкафах, щитках, станинах станков, машин и механизмов при обеспече­нии надежного контакта металлических частей с заземленными или запуленны­ми основаниями;   
— при наличии надеж­ного электрического контакта конструкций и установ­ленных на них заземленным или зануленным электрооборудованием;  
— по отношению к арматуре изоляторов всех типов, оттяжкам, кронштейнам и осве­тительной арматуры при их монтаже на деревянных опорах линий электропередач или на деревянных конструкциях открытых подстанций (при необходимости защиты от воздействия атмосферного электричества).
 
При прокладке кабелей с металлическими заземленными оболочками (или конструктивно выполненные из неизолированного заземляющего проводника на деревянной опоре) пере­численные части, расположенные на этой опоре, должны быть заземле­ны или занулены:

— доступные персоналу съемные или открывающиеся части металлических каркасов ка­мер распределительных устройств, шкафов, ограждений (если на съемных (открывающихся) частях не установлено электрооборудование или если напряжение установленного электрооборудования не превышает 42 В переменного тока или 110 В постоянного тока);
— доступные персоналу корпуса электроприемников, выполненные с двойной изоляцией;
— доступные персоналу металлические скобы, закрепы, отрезки труб механической защиты кабелей в местах их прохода через стены и перекрытия и другие подобные детали.
 





Фото: shutterstock.com.






 



 
Технические требования, установленные к устройствам защитного заземления электроустановок выше 1000 Вольт. Номинальное напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не должно превышать 10000 Вольт. Напряжение, превышающее 10000 Вольт, может применяться на защитных устройствах без выноса потенциалов за пределы зданий и внешних ограждений промышленных электроустановок.

Если промышленное оборудование функционирует в сетях напряжением от 5000 до 10000 Вольт, то на предприятии должно быть предусмотрено применение защитных мер в отношении изоляции отходящих кабелей для предотвращения выноса опасных потенциалов за пределы электроустановки. Используемое защитное заземление должно в любое время года иметь сопротивление, которое не превышает 0,5 Ом (в том числе сопротивление естественного заземления).
 
Для целей выравнивания электрического потенциала и присоединения электрооборудования к заземлителю обычно прокладывают продольные и поперечные горизонтальные заземлители. Защитное заземление представляет собой единое целое в виде заземляющей сетки. В отношении открытых промышленных электроустановок с питающим номинальным напряжением, превышающим 1000 Вольт и изолиро­ванной нейтралью, на глу­бине не менее 0,5 м формируется горизонтальный замкнутый заземляющий контур, к которому жестко прикрепляется технологическое оборудо­вание.
 
Технические требования, установленные к устройствам защитного заземления электроустановок до 1000 Вольт с глухозаземленной нейтралью. Нейтрали генераторов и трансформатора на стороне до 1 000 Вольт должны подсоединяться к заземлителям специальными заземляющими проводниками. На практике не допустимо применение в качестве заземления нулевого рабочего проводника, который идет от нейтрали генератора или трансформатора на щит распределительного устройства. Заземлитель располагается в непосредствен­ной близости от генератора или трансформатора. Допускается устройство защитного заземления около стен зданий внутрицеховых подстанций.





 
Технические требования, установленные к устройствам защитного заземления электроустановок до 1000 Вольт с изолированной нейтралью.  На практике эффективное сопротивление заземляющих устройств, применяемых для заземления промышленных электроустановок, не должно по номиналу превышать 4 Ом. В случае, когда мощность генераторов и трансформаторов составляет 10000 Вольт*А и менее, заземляющие устройства должны иметь номинальное сопротивление — не более 10 Ом. При параллельном подключении генераторов или трансформаторов применяется номинальное сопротивление величиной 10 Ом. Однако суммарная мощность устройств не должна превышать 100 000 Вольт*А.
 





 




 
Технические требования, установленные к устройствам защитного заземления электроустановок до 1000 Вольт с эффективно заземленной нейтралью на территориях с высоким удельным сопротивлением земли. В скальных структурах горизонтальные заземлители закладываются на глубине не менее чем 0,15 м. Допускается неприменение вертикальных заземлителей у входов и въездов. При проектировании искусственных заземлителей в районах с большим удельным сопротивлением земли рекомендовано проведение мероприятий, в перечень которых входят:

— применение вертикальных заземлителей увеличенной длины в случаях, когда с увеличением глубины залегания грунта происходит постепенное снижение  удельного сопротивления земли снижается, а естественные углубленные заземлители (например, скважины с металлическими обсад­ными трубами) отсутствуют;
— применение выносных заземлителей в случаях, когда вблизи (до 2 км) от электроустановки имеются участки территории с меньшим удельным сопротивлением земли;
— укладка в траншеи с последующей трамбовкой и засыпкой щебнем до верха траншеи горизонтальных заземлителей в скаль­ных структурах влажного глинистого грунта;
— искусственная обработка грунта для снижения его удельного сопротивления, если другие способы не могут быть приме­нены или не дают необходимого эффекта.

На территориях с вечной мерзлотой следует помещать заземлители в непромерзающие водоемы и талые зоны, а также использовать обсадные трубы скважин. Наряду с применением углубленных заземлителям используются протяжен­ные заземлители на глубине около 0,5 м, которые предназначены для работы в летнее время при оттаивании поверхностного слоя земли. На практике создаются специальные искусственные талые зоны. Грунт покрывается над заземлителем слоем торфа или другого теплоизоляционного материала на зимний период. В летний период теплоизоляция убирается.
 





Фото: shutterstock.com.





 




 
Элементы технологических конструкций промышленного предприятия, применяемые в качестве основного элемента естественного защитного заземления. Основными элементами естественного защитного заземления промышленных электроустановок могут быть:

— проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы (кроме трубопроводов горючих жидкостей, го­рючих или взрывчатых газов и смесей);
— металлические обсадные трубы скважин;
— выполненные из металла и железобетона конструкции зданий и соору­жений, находящиеся в соприкосновении с землей;
— металлические шунты гидротехнических сооружений, водоводы и затворы;
— свинцовые кожухи подземных кабелей.
 






 
В случаях, когда оболочки кабелей применяются в качестве единственного заземления, то при проектировании такой защиты допускается учет не менее двух таких кабелей. Поэтому допустимо применение в качестве заземлителей опор  линий электропередач, которые соединены устройством заземления электроустановки при помощи грозозащитного троса. Данные тросы не должны быть изолированы от опор линий электропередач. Кроме того допустимо использование в качестве естественного заземления рельсов неэлектрифицированных желез­ных дорог и подъездных путей. Железнодорожные пути должны быть оборудованы перемычками между рельсами. Заземляющие устройства должны быть связаны с магистралями зазем­лений двумя и более проводниками.
 
Технические требования, предъявляемые к проектированию и искусственных защитных заземлителей. При проектировании искусственных защитных заземлителей применяются стальные конструкционные материалы. Очень важно, чтобы искусственные заземлители не были окрашены. Сечение горизонтальных заземлителей для электроустановок напря­жением выше 1000 Вольт подбирается в соответствии с термической стойкостью материала. Должна быть учтена допустимая температура нагрева — до 400 °С.
 






 
Траншеи для горизонтальных заземлителей следует заполнять однородным грунтом, который не содержит щебень и строительный мусор. При наличии опасности коррозии средств защитного заземления нужно увеличить сечение заземлителей с учетом расчетного срока их службы. На практике допускается применение оцинкованных заземлителей и электрической защиты промышленного электрооборудования. Для обеспечения эффективного искусственного заземления можно использовать заземляющие устройства, выполненные из  электропроводящего бетона.