Заземлення: будова, монтаж і обслуговування

Тема: Заземлення. Будова, монтаж і обслуговування

Зміст

Розділ І. Монтаж заземлювальних пристроїв

1.1 Загальні відомості про заземлення

1.2 Монтаж заземлювачів

1.3 Вимоги, що ставляться до заземлення електроустаткування

Розділ ІІ. Правила технічної експлуатації заземлювальних пристроїв електроустановок

Розділ ІІІ. Аналіз небезпеки електричних мереж

Список використаних джерел

Розділ І. Монтаж заземлювальних пристроїв

 

1.1 Загальні відомості про заземлення

 

Заземлювальні пристрої (заземлювачі) призначені для захисту персоналу від ураження електричним струмом при появі напруги на частинах апаратів або електроустановки, які звичайно не знаходяться під напругою, а також для забезпечення їх нормальної роботи.

Заземлювальним пристроєм називається сукупність заземлювача і заземлювальних провідників.

Заземлювач — це металевий провідник або група провідників, які знаходяться в безпосередньому контакті з землею.

Заземлювальними провідниками називають металеві провідники, які з'єднують заземлювальні частини електроустановок із заземлювачем.

Заземлювання будь-якої частини електроустановки — це спеціальне електричне з'єднання її з заземлювальним пристроєм.

Опором заземлювального пристрою називається сума опорів, яка складається з опору заземлювача відносно землі і опору заземлювальних провідників.

Напругою відносно землі при замиканні на корпус є напруга між цим корпусом і точками землі, що знаходяться поза зоною розтікання струмів у землі, але не ближче як 20 м.

Замикання на землю — це випадкове електричне з'єднання частин електроустановки, які знаходяться під напругою, безпосередньо з землею або і погодженою конструктивними частинами, не ізольованими від землі.

Струмом замикання на землю називається струм, що проходить через землю в місці замикання. Глухозаземленою нейтраллю називається нейтраль трансформатора або генератора, приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через малий опір (трансформатори струму тощо).

 

1.2 Монтаж заземлювачів

Заземлювачі є найвідповідальнішою частиною заземлювальних пристроїв і тому монтувати їх можна лише при наявності затвердженого і погодженого проекту. В заземлювальних пристроях можуть бути використані природні і штучні заземлювачі. Природними заземлювачами називають металеві споруди, що знаходяться в землі, які можуть бути одночасно використані і з метою заземлення. Застосовувати природні заземлювачі краще, оскільки не лише досягається економія металу, а й відпадає необхідність у виконанні значного обсягу земляних і монтажних робіт.

Як природні заземлювачі можуть бути використані водопровідні та інші металеві трубопроводи, прокладені в землі, а також обсадні труби артезіанських свердловин; металеві конструкції, що знаходяться в землі, та арматура залізобетонних конструкцій будинків і споруд, які з'єднані з землею; металеві шпунти гідротехнічних споруд; свинцеві оболонки кабелів, прокладених у землі.

Якщо оболонки кабелів є єдиними заземлювачами, то в розрахунку Заземлювальних пристроїв їх слід враховувати при кількості кабелів не менше двох.

Коли безпосередньо поблизу від електроустановки природних заземлювачів немає, створюють штучні заземлювачі. Штучними заземлювачами називаються спеціально встановлювані в землі металеві конструкції, призначені для приєднання до них заземлювальних провідників.

Як штучні заземлювачі застосовують вертикально або горизонтально занурені в землю сталеві труби, кутову сталь, металеві стержні, сталеві смуги тощо. Найменші розміри сталевих заземлювачів і заземлювальних провідників наведені в табл. 1.

Таблиця 1. Найменші розміри сталевих заземлювачів і заземлювальних провідників

Параметр	У будинках	У зовнішніх установках	У землі
Діаметр круглих провідників, мм	5	6	6
Товщина смуг кутової сталі, мм	2	2,5	4
Переріз прямокутних провідників, мм2	24	48	48
Товщина прямокутних провідників, мм	3	4	4
Товщина стінок сталевих труб, мм	2,5	2,5	3,5
Товщина стінок сталевих тонкостінних труб, мм	1,5	Не допускаються

У ґрунтах, де є небезпека посиленої корозії металу, слід застосовувати оцинковані або оміднені заземлювачі.

Розташовані в землі заземлювачі та заземлювальні провідники не повинні бути пофарбовані.

Як заземлювачі найчастіше використовують відрізки труб або кутової сталі завдовжки 2,5-3 м, оскільки при такій їх довжині зменшується вплив промерзання ґрунту. Під час вибору заземлювача перевагу слід віддавати кутовій сталі, оскільки опір розтіканню струму такого заземлювача буде меншим за опір однакового за масою заземлювача з труби.

Електроди заземлювача розташовують так, щоб їх верхні кінці були нижче від рівня землі на 0,5—0,7 м. Це дає змогу знизити опір розтіканню заземлювачів, а також зменшити коливання опору заземлювачів, пов'язані із змінами зовнішньої температури. Для встановлення заземлювачів попередньо риють траншею завглибшки 0,7 м і завширшки в основі 0,5—0,6 м, після чого заземлювачі забивають або за допомогою механізмів занурюють у ґрунт.

Проте найефективнішим способом є вкручування круглих сталевих стержнів у ґрунт за допомогою електросвердел або спеціальних механізмів. У разі використання електросвердла заздалегідь підготовлені стержні 15—18 мм загострюють з одного кінця, а потім на нього, відступивши по 50 мм, надягають і приварюють розрізану по радіусу і розтягнуту в спіраль шайбу («забурник»), в результаті чого цей кінець стержня набуває вигляду, подібного до бурава.

Заготовлення і наварювання розрізних шайб на стержні здійснюють завчасно в майстернях, де є зварювальний апарат. Стержень вкручують у ґрунт електросвердлом, оснащеним редуктором (рис. 1.1, а), для цього його вставляють у порожнистий шпиндель і затискують у трикулачковому патроні на відстані 1,5 м від кінця, який занурюють у ґрунт. При вмиканні електросвердла стержень обертається і вкручується в ґрунт. Після заглиблення стержня електросвердло вимикають, кулачки патрона розтискують, увесь механізм підіймають по стержню на висоту до 1,5 м від рівня землі і закріплюють у кулачках патрона, потім операцію повторюють доти, доки стержень не буде занурений на необхідну глибину. Взимку, особливо при глибокому промерзанні ґрунту, потужність електросвердла може виявитися недостатньою для вкручування стержнів у землю. В цьому випадку попередньо прогрівають ґрунт або свердлять у ґрунті отвори спіральним свердлом відповідного діаметра на глибину 0,5—0,8 м, потім вкручують стержень.

Рис. 1.1. Занурення стержня в ґрунт методом вкручування

 

а - електросвердлом; б - заглиблювачем ЗЕ-1; 1 — шпиндель; 2 — електросвердло; 3 — редуктор; 4 — трикулачковий патрон; 5 — стержень; 6 - штанга; 7 - електродвигун

Вкручування в ґрунт заземлювачів із сталевих стержнів на глибину понад Змів сильно промерзлий та щільний ґрунт здійснюють механізованим інструментом — заглиблювачем, який виключає застосування фізично важких і трудомістких операцій. Заглиблювач електродів заземлювачів ЗЕ-1 (рис. 1.1, б) складається з порожнистого шпинделя із закріпленим на ньому трикулачковим патроном і зварної рами з колесами, вісь яких має трубчастий переріз і під час роботи над траншеєю може розсуватися на необхідну ширину. Привід шпинделя здійснюється від електродвигуна 7 типу АОЛ-2-21-4 потужністю 1,7 кВт через пару циліндричних прямозубих шестерень. Механізм з приводом переміщується по вертикальних штангах 6 рами. Робочий хід (донизу) відбувається за рахунок маси механізму заглиблення і механізму самопіднімання. Холостий хід (вверх) здійснюється за допомогою лебідки, яка має привід від шпинделя, що обертається, через конічну пару. Під час занурення в ґрунт електрод із загостреним кінцем і привареним до нього забурником заводять у шпиндель а потім вмикають електродвигун, і механізм вкручування підіймається у верхнє положення. Далі електрод затискується в патроні, знову вмикається електродвигун, і електрод занурюється в ґрунт на величину ходу рухомої частини. Потім електродвигун вимикається, електрод звільняється в патроні, і процес повторюється знову стільки разів, скільки необхідно для досягнення електродом необхідної глибини. Заглиблювач зручний у поводженні, конструктивно простий і характеризується високою продуктивністю: електрод завдовжки 5 м за допомогою заглиблювача може бути занурений у мерзлий ґрунт протягом 12 хв, а в розталий ґрунт — за 4 хв. Габарити заглиблювача: ширина (з колесами) — 800... 1200 мм; довжина — 900 мм; висота — 2400 мм; маса — 80 кг.

Для забивання електродів з кутової сталі в щільний ґрунт влітку і в промерзлий ґрунт взимку застосовують електричний безконтактний привід однофазного струму ударно-поступальної дії. Задавальним і виконавчим органом безконтактного приводу є соленоїд з осердям, яке вільно переміщується в ньому. Соленоїд і осердя відіграють роль перетворювача електричної енергії на механічну. Осердя виконує функцію молотка і робить 160—180 ударів на хвилину. Безконтактні приводи типу БП, що випускаються, виготовляють таких виконань: БП-400 — з ходом осердя 400 мм і потужністю електродвигуна 0,8 кВт, який забиває електрод з кута розміром 50X50X5 мм за 2—4 хв влітку і за 8—10 хв взимку; БП-500 — з ходом осердя 500 мм і потужністю електродвигуна 1 кВт, який забиває електрод з кута розміром 50X50X5 мм за 1,5—3 хв влітку і за 5—7 хв взимку.

Якщо механізмів немає і кількість встановлюваних електродів з круглих стержнів або кутової сталі незначна, їх забивають у землю кувалдою. Для того щоб під час забивання верхній кінець електрода не розплющувався, на ньому встановлюють сталеву надставку, а нижній кінець перед забиванням загострюють. Електроди забивають (вкручують) у траншеї так, щоб їх верхня частина виступала над дном траншеї на 150—200 мм для приєднання до неї сталевої з'єднувальної смуги. Як з'єднувальні смуги (смуги зв'язку) застосовують сталевий круглий дріт (катанку) діаметром не менш як 6 мм або прямокутну сталеву смугу завтовшки не менш як 4 мм і перерізом не нижче 48 мм. З'єднувальну смугу або магістраль заземлення приєднують до електродів заземлювача з відступом від верхньої кромки електрода на 50—60 мм.

Рис. 1.2. З'єднування зварюванням смуг зв'язку заземлення

 

а — з вертикальним трубчастим заземлювачем; б — з вертикальним заземлювачем з круглої сталі; в — з вертикальним заземлювачем з кутової сталі; г — плоских і круглих смуг одна з одною; 1 — смуга зв'язку; 2 — накладка; 3 — електрод з труби; 4 — електрод із сталевого стержня; 5 — електрод з кутової сталі

Приєднування заземлювальних магістралей до природних ї штучних заземлювачів, а також смуг зв'язку до заземлювачів з труб і стержнів повинно виконуватися зварюванням (рис. 1.2, а, б, в). Смуги зв'язку і магістралі заземлення зварюють внапуск, довжина якого повинна становити не менше: подвійної ширини смуги — при прямокутних проводах; шести діаметрів — при круглих проводах (рис. 1.2, г). Зварний шов накладають у два шари з усіх боків з'єднання. Міцність зварювання перевіряють кількома сильними ударами молотка масою 1,5—2 кг по зварних швах.

Місце введення заземлювальної магістралі в будинок має бути позначене розпізнавальним знаком у вигляді круга 20 см із вписаною в ньому літерою З, які наносять стійкою фарбою на стіні будинку на висоті 150—180 см. У разі відкритого прокладання вводу заземлювальної магістралі в приміщення він повинен бути вміщений у сталеву трубу для захисту від механічних пошкоджень. Встановлення електродів заземлювача і прокладання заземлювальних провідників у землі оформляють актом на сховані роботи. Місця встановлення заземлювачів і трасу прокладеного в землі заземлювального провідника, з'єднаного із заземлювачем, наносять на план і зазначають відстань від них до постійних орієнтирів.