Переносное заземление — устройство, установка, испытания

Что такое переносное заземление и его назначение

Переносное заземление (ПЗ) – это специальное изделие, предназначенное для заземления отдельных участков электроустановки, в которых не предусмотрено стационарных заземляющих ножей. Основной функцией ПЗ является обеспечение безопасности работников при осуществлении ремонтных работ.

Установка ПЗ позволяет обезопасить персонал от воздействия электрического тока, вследствие ошибочной, самопроизвольной подачи напряжения, а также в результате образования наведенного напряжения. Когда осуществляют подачу напряжения на заземленный участок электрической сети, образуется ток короткого замыкания, что приводит к запуску защит, с последующим отключением источника напряжения.

Искусственное заземление

Главным элементом такой системы является специально сконструированный и изготовленный контур. Он состоит из помещенных в грунт нескольких металлических проводников. Как правило, для этой цели используют стержни, уголки, трубы или другие изделия из металла. Длина их должна быть не меньше 2,5 м. Главным предназначением такой конструкции является рассеивание тока внутри грунта, чтобы избежать поражения человека. Материал, из которого изготавливается заземляющий контур, должен соответствовать сопротивлению грунта, в который он устанавливается, а также учитывать характеристики климата (в первую очередь, влажность и уровень осадков). Покрывать контур антикоррозийными составами категорически запрещается, поскольку это может ухудшить его проводимость, а, значит, снизит эффективность устройства.

К заземлителю подсоединяется проводник, который обеспечивает передачу тока от электроустановки до заземляющего контура, создавая замкнутую электрическую цепь и защищая людей от травм. Единственным требованием к проводнику является устойчивость к внешнему воздействию и прочность. Как правило, его изготавливают из стали.

Проводник соединяется со щитком, который обеспечивает распределение тока по проводке в помещении. Современные стандарты предусматривают прокладку проводки в помещениях, где находятся люди, трехжильными проводами. Одна из жил является фазой (по ней подается электричество к электроустановке), вторая – ноль (находится без напряжения и соединяет фазу с заземляющим проводом), а третья – замыкает цепь, направляя ток в землю. При подключении прибора в розетку автоматически начинает действовать и заземляющий провод, обеспечивающий защиту.

Если вдруг из-за износа изоляции ток вместо фазы начинает попадать на корпус прибора, защитный провод уводит его в землю, что исключает возможность травмы. В случае возникновения короткого замыкания из-за проблем с изоляцией сработает защитный автомат, который отключит подачу электрического тока. В любом случае ток будет проходить через защитный проводник и рассеиваться в грунте.

Итак, отвечая на вопрос, зачем нужно заземление, следует отметить, что его основной функцией является защита от травм при функционировании электроприборов и оборудования. Достигается это благодаря установке специального контура в земле и прокладке проводки из трехжильных проводов.

Устройство

Существует два основных варианта использования ПЗ. Первый вариант предназначен для применения в распределительных устройствах, а второй – на воздушных линиях электропередач. Заземления могут быть выполнены в однофазном или трёхфазном исполнении.

ПЗ может быть выполнено в трёх конструктивных вариациях: штанговые, штанговые с металлическим звеном (ЗПЛ-10) и бесштанговые (ЗПП-15).

Конструкция изделия состоит из следующих элементов:

• гибкий токопроводящий проводник (медь или алюминий);
• закрепляющие зажимы;
• наконечники (струбцины);
• диэлектрическая штанга.

Бесштанговую конструкцию ПЗ, как правило, используют для применения в комплектных распределительных устройствах.

Для одновременного закорачивания трёх фаз через единый заземляющий проводник пользуются трёхфазным заземлителем.

Однофазное исполнение портативного заземления предназначено для отдельного подключения фаз к контуру заземления. Используется на ЛЭП с уровнем напряжения более 110 кВ. Это обусловлено существенным расстоянием от заземляющей шины до фазных проводов и междуфазным пролётом.

Гибкий токопроводящий проводник может быть покрыт прозрачной изоляцией. Он может изготавливаться из алюминиевых или медных проводов. С помощью зажимов осуществляется крепление ПЗ к токоведущих частям и к контуру заземления. Устройство фазных зажимов может быть выполнено в виде струбцин и медных наконечников. Затягивание зажимов выполняется изолирующей штангой, с помощью которой достигается минимально допустимое расстояние до токоведущих частей.

Как работает заземление

Для начала разберемся, почему на корпусе стиральной машинки или другого электрооборудования появилось опасное напряжение. Всё достаточно просто – изоляция проводников по какой-то причине испортилась или повредилась и поврежденный участок касается металлического корпуса какой-то из деталей оборудования.

Если у вас нет заземления или зануления корпус поврежденного устройства для электрической цепи ничего собой не представляет, пока вы его не коснетесь, конечно. Вы подходите к прибору, стоите на полу, пол имеет хоть и слабый, но какой-то контакт с землей. При прикосновении к корпусу ток начинает протекать через вас в землю. Для протекания тока нужна разность потенциалов, а потенциал фазного провода всегда больше потенциала земли. Получается, что вы замыкаете фазный провод на землю своим телом.

Для человека опасны даже такие маленькие значения как 50 мА – такой ток может привести к фибрилляции желудочков сердца и смерти.

Предъявляемые требования

К портативным заземлениям предъявляются множество требований. Среди главных, выделяется термическая и динамическая устойчивость по отношению к токам короткого замыкания. Конструктивное исполнение изделий должно обеспечивать удобство в эксплуатации.

Закорачивающие проводники должны выдерживать воздействия окружающей среды, в диапазоне от — 45 до + 45 градусов. Сечения проводов заземлителя должны соответствовать уровням напряжения. В электроустановках до 1 кВ используются — 16 квадратных миллиметров, а при напряжении выше 1 кВ – 25. При уровне напряжения более шести киловольт, сечение проводников могут достигать ста двадцати квадратных миллиметров.

При наличии разных уровней напряжения в электроустановках, разрешается применение переносного заземления с наибольшим требуемым сечением для обслуживания всего электрооборудования.

В комплекте изделия обязательно наличие технической документации. Крепление струбцины с жилами проводника может осуществляться болтовым соединением, сварочным швом, путём прессования или с использованием нажимных пластин. Зажим должен обеспечивать надёжный контакт в месте наложения. Изолирующие конструкции должны изготавливаться из диэлектрических материалов.

Запрещается использовать защитные оболочки на токопроводящих элементах заземлителя, которые мешают визуальному осмотру их целостности. Для изоляции проводов допускается использовать исключительно прозрачную оболочку.

Расчёт сечения для ПЗ

Минимальное сечение заземляющего проводника определяется по формуле:

Smin = (Iк.з.*√t)/C

• I к.з – максимальная токовая величина при коротком замыкании;
• √t – наибольшее время срабатывания основных защитных устройств по отключению КЗ;
• C – расчетный коэффициент, который отражает изменение сопротивления материала под воздействием нагрева.

За наибольшее время по отключению КЗ принимается суммарная величина нижеследующих показателей:

• время срабатывания основной защиты;
• время срабатывания автоматики повторного включения (АПВ);
• длительность отключения автомата.

Расчётная величина I к.з зависит от типа нейтрали электрической сети. При заземленной нейтрали используется значение однофазного тока короткого замыкания, при изолированной нейтрали – трёхфазного.

Установка и снятие переносного заземления

Процесс наложения и снятия заземления идентичен для всех уровней напряжения. Существуют отличия только в количестве людей выполняющих данные операции. В электроустановках до 1 кВ установка и снятие заземлителя проводится единолично, а при напряжении выше 1 кВ процедура производится вдвоём. Один человек выступает в роли контролирующего лица, а второй является исполнителем.

Последовательность действий при установке ПЗ:

1. Убедиться в целостности устанавливаемого заземления;
2. Проверить отсутствие напряжения на электроустановке, которая подлежит заземлению;
3. Подсоединить струбцину ПЗ к контуру заземления;
4. Наложить заземляющие проводники на токоведущие элементы.

Операции по снятию переносного заземления, проводятся в обратном порядке.Все действия необходимо осуществлять с использованием диэлектрических перчаток и штанг, а также индивидуальных защитных средств. В электрической установке до 1 кВ допускается использовать только изолирующие перчатки. При напряжении токоведущих элементов более 1000 В, требуется одновременное применение перчаток и штанг.

Проверка отсутствия напряжения на участке распределительной установки осуществляется указателем напряжения.

Допускается параллельная установка портативных заземлителей в электрической сети напряжением более шести тысяч вольт. Это обусловлено тем, что требуемые сечения проводов достигают значительных величин. И приводит к увеличению массы и размеров ПЗ, что влечёт за собой трудности при их эксплуатации.

Принцип работы заземления

После того как приборы будут заземлены пробой внутренней изоляции нам не страшен. Если по каким-то причинам корпус прибора окажется под напряжением, возникнет короткое замыкание между фазой и заземлением. В результате чего сработает автоматический выключатель. Благодаря правильно установленному заземлению и срабатыванию автомата, человека не ударит током.

Однако здесь есть некоторые нюансы электротехники. Не всегда при пробое напряжения на корпус может выбить автомат и в таких случаях прекрасным помощником станет устройство защитного отключения.

Испытания

Для подтверждения соответствия требованиям ГОСТ, переносные заземления подвергаются нижеследующим видам испытаний:

• приёмосдаточным (при первичной проверке на соответствие установленным стандартам);
• периодическим (допустимо проводить один раз в пять лет);
• типовым (при конструктивных изменениях).

Переносные заземления считаются пригодными к применению, при успешном прохождении нижеследующих мероприятий:

1. Визуальный осмотр целостности всех элементов конструкции.

Включает в себя проверку струбцин, жил проводника, изолирующей штанги, ограничительного кольца на штанге, антикоррозийного покрытия, защитной изоляции и технической документации.

2. Климатические испытания.

Процедура проводится при отрицательной и положительной температуре. Её значение должно достигать сорока пяти градусов Цельсия, соответственно до и выше нуля. Переносное заземление подвергается двух часовому воздействию температуры. При отсутствии следов разрушения защитной изоляции и пластмассовых элементов, изделие считается пригодным для применения.

3. Определение механической прочности штанг.

Данный опыт предназначен для измерения изгиба штанги ПЗ. Допустимым отклонением прогиба является десяти процентная величина по отношению к изоляционной длине штанги, используемой для электроустановок напряжением до 220 кВ. Для более высоких уровней напряжения, допускается двадцати процентное отклонение.

Для проведения испытания, штангу фиксируют в горизонтальной плоскости. Закрепляя конец штанги и место посадки ограничительного кольца. Металлической линейкой устанавливается уровень оси штанги. И по ней же, отсчитывается величина прогиба.

4. Проверка сечения жил.

Для установления действительного сечения переносного заземления, выполняют его разборку на стренги. Фиксируют их количество, и считают число проводников в одной стренге. Измеряют диаметр проводника для определения его сечения. Полученную расчётную величину умножают на число проводников в стренге и на количество стренг.

5. Измерение термической и динамической стойкости.

Опыт заключается в пропускании через готовое изделие соответствующего значения тока короткого замыкания, от лабораторных источников тока. Протекание тока продолжается до момента полного разрушения опытного образца. Если в течение трёх секунд не наблюдалось механических повреждений или сбрасываний жил с мест установки, то образец удовлетворяет термической и динамической стойкости.

6. Определение уровня переходного сопротивления.

Микроомметром выполняется замер сопротивления в месте присоединения проводников к струбцине. Данный показатель не должен превышать значения в 600 мкОм.

7. Электрические проверки изолирующих элементов.

Изолирующие части переносного заземления подвергаются высоковольтным испытаниям.

Во время эксплуатации механические испытания заземляющих проводов не производятся. Электрическим испытаниям подлежат штанги с металлическими элементами. Данная процедура выполняется раз в два года.

Изъятие изделия из эксплуатации осуществляется при обнаружении нижеследующих изъянов:

• нарушение соединения между струбциной и проводником;
• следы расплавления металла или разрушения заземляющих проводников;
• наличие более пяти процентного обрыва жил проводника.

Как работает заземление

Для чего необходимо заземление и принцип его действия, необходимо знать, даже домашнему мастеру. Заземление выполняет функцию защиты от возможного поражения током, в случае пробоя изоляции, после которого напряжение поступает на корпус металлических бытовых устройств. Если заземление сконструировано правильно, то ток направится в грунт и при касании не ударит пользователя.

Если в систему подачи электроэнергии встроено специальное устройство, которое отключает работу сети, то при подобной утечке напряжения оно выключит подачу тока.

Недостаточно знаний, как правильно сделать заземление на даче и в частном доме, еще нужно при конструировании соблюдать все параметры. В иной ситуации контур будет иметь большее сопротивление и не сможет выполнять функцию защиты.

Контуром заземления является конструкция из металлических штырей и шин, которая располагается в земле и в случае пробоя изоляции отводит напряжение в грунт. Не любой тип грунта, принимает ток. Поэтому обустройство заземления, желательно проводить на определенных типах почвы.

Идеально подходят для заземления:

• чернозем;
• суглинистая и глинистая почва;

Отметим, что заземление должно быть обустроено ниже отметки промерзания грунта. В обратном случае, зимой, устройство будет выполнять свои функции, только частично. При конструировании следует учесть, что контур заземления, должен располагаться на расстоянии 1-10 метров от жилой постройки, для отвода на определенное расстояние, необходимо прокопать траншею и проложить контур.

Контур бывает:

• треугольным;
• прямоугольным;
• овальным;
• линейным и дуговым.

Для конструирования заземления, лучше выбирать треугольную разновидность контура, но есть и другие варианты.

Треугольник

Зная, как сделать заземление в частном доме и на даче, домашние специалисты, отдают предпочтения треугольным вариантам. Заключается выбор именно этого варианта, в том, что при маленьких размерах изделия ток рассеивается по разным сторонам, также отметим, что затраты на конструирование минимальные и контур соответствует всем нормам.

Во время конструирования равнобедренного треугольного контура, минимальная длина сторон равняется длине отрезков, а максимальная может достигаться соединением нескольких отрезком металла.

Не всегда получается выкопать яму, чтобы получился равносторонний треугольник, так как могут попасться камни или тяжело обрабатываться почва. В таких ситуациях стороны, необходимо сместить, принцип действия и эффективность не изменится.

Линейный

Некоторым гораздо легче организовать линейный контур заземления. Конструирование подобной схемы заключается в линейном соединение штырей, с помощью электродов. Промежуток между штырями в этом случае также приравнивается к длине электродов. При организации подобной схемы понадобится больше штырей, так как необходимо добиться большего рассеивания напряжения. Но так как горизонтальные электроды, нужно долго забивать и их много, при возможности отдают предпочтение треугольным контурам.

Комплектация и маркировка

В зависимости от конструктивного исполнения изделия, в комплект входят:

• переносное заземление в собранном или разобранном виде;
• изолирующие штанги;
• чехлы;
• технический паспорт.

Все переносные заземления должны быть оснащены маркировкой. В которой отражается нижеследующая информация:

• товарный знак или название предприятия, которое изготовило ПЗ;
• дата выпуска и тип изделия;
• сечение жил;
• уровень рабочего напряжения.