1. Введение
Для защиты от поражения электрическим током, сохранения электрооборудования и исключения ложных срабатываний комплексных систем безопасности необходимо применение искусственных заземляющих устройств. При обследовании объекта для проектирования комплексной системы безопасности необходимо исследовать на объекте заземление и проверить акт последней проверки заземления на соответствие нормам по электробезопасности. По этим нормам сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом. В помещении где будут устанавливаться приборы ПКП, источники электропитания в металлическом корпусе, а также другое оборудование, подлежащее заземлению должны быть выведены клеммы заземления. К этим клеммам заземления подключаются все металлические корпуса приборов и оборудования. Это защищает обслуживающий персонал от поражения электрическим током и уменьшает вероятность ложных срабатываний оборудованием комплексной системы безопасности, при повышенном уровне электромагнитного излучения или электромагнитных помех.
Согласно пункта 1.7.46. 4) ПУЭ издание 6 к частям, подлежащим занулению или заземлению относятся каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемные или открывающиеся части, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 42 В переменного тока или более 110 В постоянного тока.
Заземляющие устройства могут быть объединенными или раздельными для защитных или функциональных целей в зависимости от требований, предъявляемых электроустановкой. Заземляющие устройства должны быть выбраны и смонтированы таким образом, чтобы:
— значение сопротивления растеканию заземляющего устройства соответствовало требованиям обеспечения защиты и работы установки в течение периода эксплуатации;
— протекание тока замыкания на землю и токов утечки не создавало опасности, в частности, в отношении нагрева, термической и динамической стойкости;
— были обеспечены необходимая прочность или дополнительная механическая защита в зависимости от заданных внешних факторов по ГОСТ 30331.2/ГОСТ Р 50571.2.
Должны быть приняты меры по предотвращению повреждения металлических частей из-за электролиза.
Защитное заземление или зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.
Согласно ГОСТ 12.1.030-81 (1996) [3] в главе общие положения определены термины защитного заземления.
1.1.1 Защитное заземление следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с "землей" или ее эквивалентом.
1.1.2 Зануление следует выполнять электрическим соединением металлических частей электроустановок с заземленной точкой источника питания электроэнергией при помощи нулевого защитного проводника.
1.2 Защитному заземлению или занулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.
1.3 Защитное заземление или зануление электроустановок следует выполнять:
— при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока — во всех случаях;
— при номинальном напряжении от 42 В до 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных по ГОСТ 12.1.013-78.
1.4 В качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители.
При использовании железобетонных фундаментов промышленных зданий и сооружений в качестве естественных заземлителей и обеспечении допустимых напряжений прикосновения не требуется сооружение искусственных заземлителей, прокладка выравнивающих полос снаружи зданий и выполнение магистральных проводников заземления внутри здания. Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу, а в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования (см. приложения 2, 3 и 4).
1.5 Допустимые напряжения прикосновения и сопротивления заземляющих устройств должны быть обеспечены в любое время года.
1.6 Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок.
1.7. В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать специально предназначенные для этой цели проводники, а также металлические строительные, производственные и электромонтажные конструкции. В качестве нулевых защитных проводников в первую очередь должны использоваться нулевые рабочие проводники. Для переносных однофазных приемников электрической энергии, светильников при вводе в них открытых незащищенных проводов, приемников электрической энергии постоянного тока указанной нормы в качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать только предназначенные для этой цели проводники.
1.8. Материал, конструкция и размеры заземлителей, заземляющих и нулевых защитных проводников должны обеспечивать устойчивость к механическим, химическим и термическим воздействиям на весь период эксплуатации.
1.9. Для выравнивания потенциалов металлические строительные и производственные конструкции должны быть присоединены к сети заземления или зануления. При этом естественные контакты в сочленениях являются достаточными.
2. Монтаж искусственных заземляющих устройств
В качестве искусственных заземлителей применяются:
— углублённые заземлители – полосы или круглая сталь, укладываемые горизонтально на дно котлована или траншеи в виде протяженных элементов;
— вертикальные заземлители – стальные ввинчиваемые стержни диаметром 12 – 16 мм, угловая сталь с толщиной стенки не менее 4 мм или стальные трубы (некондиционные с толщиной стенки не менее 3,5 мм). Длина ввинчиваемых электродов составляет 4,5 – 5,0 м, забиваемых уголков и труб 2,5 – 3 м. Верхний конец электрода должен выступать над поверхностью земли на расстоянии 0,6 – 0,7 м. Расстояние от одного электрода до другого должно быть не менее его длины;
— горизонтальные заземлители – стальные полосы толщиной не менее 4 мм или круглая сталь диаметром не менее 10 мм. Эти заземлители применяются для связи вертикальных заземлителей и как самостоятельные заземлители. Горизонтальные заземлители из полосовой стали прокладываются по дну траншеи на глубине 700-800 мм на ребро.
Элементы заземлителей, электроды и заземляющие проводники не должны иметь окраски, должны быть отчищены от ржавчины, следов от масла и т.д. Если грунты, в которые укладывают заземлитель, агрессивные, то применяют оцинкованные электроды. Электроды погружают в грунт с помощью специальных приспособлений.
Механизированное погружение электродов заземлителя можно разделить на три основные группы:
— погружение способом ввёртывания;
— погружение ударным способом (в том числе с помощью вибрации);- погружение вдавливания.
Соединение частей заземлителя между собой, а также соединение заземлителей с заземляющими проводами следует выполнять электросваркой. Сварные швы, расположенные в земле, необходимо покрывать битумным лаком для защиты от коррозии. После монтажа заземляющих устройств и перед засыпкой траншеи должен быть составлен акт на скрытые работы по форме № 47, на заземляющее устройство дополнительно составляется акт по форме № 48, а также паспорт (см. [1]).
Тип заземлителей и глубина их заложения должны быть такими, чтобы высыхание и промерзание грунта не вызывали превышения значения сопротивления растеканию заземлителя свыше требуемого значения. Материал и конструкция заземлителей должны быть устойчивыми к коррозии. При проектировании заземляющих устройств следует учитывать возможное увеличение их сопротивления растеканию, обусловленное коррозией.
3. . Заземляющие устройства
В качестве заземлителей могут быть использованы находящиеся в соприкосновении с землей:
— металлические стержни или трубы;
— металлические полосы или проволока;
— металлические плиты, пластины или листы;
— фундаментные заземлители;
— стальная арматура железобетона;
Примечание. Возможность использования в качестве заземлителей предварительно напряженной арматуры в железобетоне должна быть обоснована расчетными данными;
— стальные трубы водопровода в земле при условии получения разрешения от водоснабжающей организации, а также при условии, что приняты надлежащие меры по извещению эксплуатационного персонала электроустановки о намечаемых изменениях в водопроводной системе;
— другие подземные сооружения, отвечающие требованиям трубы других систем, не относящихся к трубопроводам с горючими жидкостями или газами, систем центрального отопления и т. п., не должны использоваться в качестве заземлителей для защитного заземления.
Примечание. Эффективность заземлителя зависит от конкретных грунтовых условий, и поэтому в зависимости от этих условий и требуемого значения сопротивления растеканию должны быть выбраны количество и конструкция заземлителей. Значение сопротивления растеканию заземлителя может быть рассчитано или измерено.
Свинцовые и другие металлические оболочки кабелей, не подверженные разрушению коррозией, могут использоваться в качестве заземлителей при наличии разрешения владельца кабеля и при условии, что будут приняты надлежащие меры по извещению эксплуатационного персонала электроустановки о всяких изменениях, касающихся кабелей, которые могут повлиять на его пригодность к использованию в качестве заземлителя.
4. Инструмент, применяемый при монтаже
Существует множество разновидностей ручных электрических перфораторов. Они отличаются конструктивными особенностями фирм, выпускающие их, параметрами (оборотами , мощностью, диаметром минимального и максимального сверла или бура) типом патрона, в который вставляется сверлящий инструмент (обычный патрон или самозажимающий). Принцип действия у инструмента одинаков. Перфоратор производит сверление вращением сверла и пробивает поступательным движением сверла. В перфораторе для этого имеется электродвигатель, осуществляющий вращение, и электромагнит, осуществляющий поступательное продольное движение вала перфоратора.
В зависимости от плотности и грунта и , конструкции в который монтируется заземление (бетонные подушки около защищаемого оборудования., проход через строительные конструкции и т.д.), выбирают мощность инструмента. Если инструмент по нагрузке выбран неправильно, то при перегрузке инструмент может выйти из строя. В патрон перфоратора обязательно зажимается сверло или бур с победитовой наплавкой. Сверло или бур необходимо периодически затачивать алмазным диском, потому что наконечник сверла или бура изготовлен из победита. Нельзя пользоваться гнутым буром или сверлом, так как это вызовет биение патрона и вала, на который вставлен патрон. Это может привести к износу подшипника и выходу из строя инструмента. При профилактическом осмотре инструмент необходимо вычистить от грязи и пыли и смазать специальной смазкой.
В процессе работы перфоратором не нужно прилагать слишком большого усилия на инструмент. Это не увеличивает производительность инструмента, зато сокращает поступательный ход долбёжного инструмента. Так как усилие на головку остаётся прежним, а ход долбёжного механизма сокращен, то приводит к быстрому износу инструмента.
Нельзя использовать сетевой шнур не по назначению, не используйте его для подвешивания инструмента или для вытягивания вилки из розетки. Нельзя переносить инструмент за сетевой шнур, так как можно его оборвать. В процессе работы инструмент нужно отчищать от строительной пыли и периодически смазывать. Во время настройки инструмента необходимо шнур электропитания вынимать из розетки (в целях безопасности). При подключении инструмента розетка подключения к электросети должна соответствовать вилке на инструменте. Нельзя производить никаких изменений, нельзя применять штекерные адаптеры для инструмента с защитным заземлением. Подлинные штекеры и соответствующие сетевые розетки снижают риск поражения электрическим током. Все переключения режимов работы при работе электромотора делать нельзя. Для переключения режима работы необходимо остановить электродвигатель и осуществить переключение/
Нельзя работать инструментом если забиты вентиляционные щели. При этом необходимо осторожно отчистить при помощи сухой щетки. Нельзя чтобы инородные предметы попадали во внутрь инструмента. Необходимо следить за состоянием зажимных губок. Если они сильно изношены и плохо зажимают бур или сверло, необходимо патрон заменить. Если губки в патроне грязные, то их необходимо вычистить.
Чтобы инструмент работал хорошо и длительное время за ним нужно следить и выполнять все регламентные работы и распоряжения, предлагаемые заводом изготовителем в инструкции по эксплуатации.
Все соединения с зазелителями выполняются с помощью сварных соединений. Работы производятся сварочным аппаратом. Это электроустановка с повышенной опасностью. Поэтому сварные работы должен выполнять квалифицированный специалист, имеющий удостоверение об образовании, квалификационный разряд и категорию по электробезопасности не ниже третьей. Кабели, соединяющие сеть энергоснабжения со сварочным аппаратом и контактный электрод с аппаратом должны быть с исправной изоляцией. Если сварочные работы производятся вне помещений, то должны выполняться все требования по техники безопасности при работах на открытых площадках.
5. Порядок подключения оборудования к защитному заземлению
Заземляющий проводник должен быть надежно присоединен к заземлителю и иметь с ним удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10434 электрический контакт. Корпуса электрооборудования, подлежащие заземлению, должны быть непосредственно подключены с помощью проводника к клемме заземлителя.
Соединять корпуса электрооборудования к клеммам заземлителя шлейфом запрещено!
При использовании зажимов они не должны повреждать ни заземлитель (например, трубы), ни заземляющие проводники. В каждой установке должен быть предусмотрен главный заземляющий зажим или шина и к нему (или к ней) должны быть присоединены:
— заземляющие проводники;
— защитные проводники;
— проводники главной системы уравнивания потенциалов (см. приложение В);
— проводники рабочего заземления (если оно требуется).
В доступном месте следует предусматривать возможность разъема (отсоединения) заземляющих проводников для измерения сопротивления растеканию заземляющего устройства. Эта возможность может быть обеспечена при помощи главного заземляющего зажима или шины. Конструкция зажима должна позволять его отсоединение только при помощи инструмента, быть механически прочной и обеспечивать непрерывность электрической цепи.
Наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников должны быть определённого сечения. Сечение главного проводника системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины наибольшего сечения защитного проводника установки, но не менее 6 мм2. Однако не требуется применять проводники сечением более 25 мм2 по меди или равноценное ему, если проводник изготовлен из другого металла. Сечение дополнительного проводника системы уравнивания потенциалов, соединяющего две открытые проводящие части электрооборудования, нормально не находящихся под напряжением, должно быть не менее сечения наименьшего из защитных проводников, подключенных к этим частям.
Сечение дополнительного проводника системы уравнивания потенциалов, соединяющего заземляемые части электрооборудования и металлические конструкции строительного и производственного назначения, должно быть не менее половины сечения защитного проводника электрооборудования, подключенного к данной заземляющей части.
В качестве дополнительные проводников системы уравнивания потенциалов. могут быть использованы либо металлоконструкции строительного и производственного назначения, либо дополнительными проводниками, либо сочетанием того и другого.
Защитные проводники
Наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников должны быть:
1. Расчет произведён в соответствии с формулой:
где I — действующее значение тока короткого замыкания, протекающего через устройство защиты при пренебрежимо малом переходном сопротивлении, А;
t — выдержка времени отключающего устройства, с;
Примечание. Следует учитывать ограничение тока сопротивлением цепи и ограничивающую способность (интеграл Джоуля) устройства защиты.
k — коэффициент, значение которого зависит от материала защитного проводника, его изоляции и начальной и конечной температур. (Формула для расчета дана в приложении А).
Значение k для защитных проводников в различных условиях указаны в таблицах № 1 и № 2
Таблица №1
Таблица №2
Если в результате применения формулы получается нестандартное сечение, следует использовать проводники ближайшего большего стандартного сечения.
Примечания:
1). Необходимо, чтобы сечение, рассчитанное таким образом, соответствовало условиям, определяемым сопротивлением цепи «фаза — нуль».
2). Значение максимальной температуры для электроустановок во взрывоопасных зонах устанавливают по ГОСТ 22782.0.
3). Следует учитывать максимально допустимые температуры зажимов.
2. Выбраны в соответствии таблицей №3
Таблица № 3
Значения таблицы №3 действительны только в случае, если защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. В противном случае сечения защитных проводников выбирают таким образом, чтобы их проводимость была равной проводимости, получаемой в результате применения таблицы. Во всех случаях сечение защитных проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее:
2,5 мм2 — при наличии механической защиты;
4 мм2 — при отсутствии механической защиты.
Примечание. При выборе и прокладке защитных проводников следует учитывать внешние воздействующие факторы по ГОСТ 30331.2/ГОСТ Р 50571.2.
В качестве защитных проводников могут быть использованы:
— жилы многожильных кабелей;
— изолированные или неизолированные провода в общей оболочке с фазными проводами;
— стационарно проложенные неизолированные или изолированные проводники;
— металлические покровы кабелей, например алюминиевые оболочки кабелей, экраны, броня некоторых кабелей;
— металлические трубы или металлические оболочки для проводников;
— некоторые проводящие элементы, не являющиеся частью электроустановки (сторонние проводящие части), например металлические строительные конструкции зданий и конструкции производственного назначения (подкрановые пути, галереи, шахты лифтов и т. п.).
Использование сторонних проводящих частей в качестве РЕN-проводни-ка (совмещение заземляющего и нулевого проводов) запрещается.
При использовании устройства защиты от сверхтока для защиты от поражения электрическим током необходимо прокладывать защитные проводники в общей оболочке с фазными проводниками или в непосредственной близости к ним. Защитный проводник должен быть соединен с корпусами только того электрического оборудования, которое должно отключаться в случае срабатывания защитного устройства.
РЕN — проводники.
В системах ТN для стационарно проложенных кабелей, имеющих площадь поперечного сечения не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию, единственная жила может использоваться в качестве РЕN — проводника при условии, что рассматриваемая часть установки не защищена устройствами защитного отключения, реагирующими на дифференциальный ток.
Во избежание блуждающих токов изоляция РЕN — проводника должна быть рассчитана на самое высокое напряжение, которое может быть к нему приложено.
Примечание. РЕN — проводник не требуется изолировать внутри комплектных устройств управления и распределения электроэнергии.
В случаях, когда, начиная с какой-либо точки установки, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены, запрещается объединять эти проводники за этой точкой по ходу энергии.
В месте разделения необходимо предусмотреть отдельные зажимы или шины нулевого рабочего и защитного проводников.
РЕN — проводник должен подключаться к зажиму, предназначенному для защитного проводника.
Проводники системы уравнивания потенциалов.
Наименьшие площади поперечного сечения.
Сечение главного проводника системы уравнивания потенциалов должно быть не менее половины наибольшего сечения защитного проводника установки, но не менее 6 мм2. Однако не требуется применять проводники сечением более 25 мм2 по меди или равноценное ему, если проводник изготовлен из другого металла.
Сечение дополнительного проводника системы уравнивания потенциалов, соединяющего две открытые проводящие части электрооборудования, нормально не находящихся под напряжением, должно быть не менее сечения наименьшего из защитных проводников, подключенных к этим частям. Сечение дополнительного проводника системы уравнивания потенциалов, соединяющего заземляемые части электрооборудования и металлические конструкции строительного и производственного назначения, должно быть не менее половины сечения защитного проводника электрооборудования, подключенного к данной заземляющей части. Дополнительные проводники системы уравнивания потенциалов должны при необходимости удовлетворять требованиям, указанным в разделе «Защитные проводники». Связь для уравнивания потенциалов может быть обеспечена либо металлоконструкциями строительного и производственного назначения, дополнительными проводниками, либо сочетанием того и другого.
В случае использования труб водопровода здания в качестве заземляющих или защитных проводников необходимо предусматривать шунтирование расходомеров при помощи проводника надлежащего сечения, в зависимости от того, используется ли он в качестве защитного проводника системы уравнивания потенциалов или проводника рабочего заземления.
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)
Метод определения коэффициента k
Коэффициент k определяют по формуле:
где Qс — объемная теплоемкость материала проводника, Дж/(°С?мм3);
В — величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при 0°С для проводника, °С;
?20 — удельное электрическое сопротивление материала проводника при 20°С, Oм?мм;
Qi — начальная температура проводника, °С;
Qt — конечная температура проводника, °С.
В таблице №4 приведены некоторые данные для расчёта коэффициента
Таблица № 4
Литература:
1. Р.Н. Карякин Справочник по молниезащите. Москва. Энергосервис 2005г.
2. ГОСТ Р – 50571-10-96 «Электроустановки зданий». Часть 5 «Выбор и монтаж оборудования ». Глава 54 «Заземляющие устройства».
3. ГОСТ 12.1.030-81 (1996) «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление»
Мулкиджанян П.П., методист ООО «Комби – Сервис».
