Материал: Пожарная безопасность электроустановок. учебное пособие. Сушко Е.А., Бакаева Г.А

* При прокладке проводов в трубах допускаются медные нулевые защитные проводники сечением 1 мм², если фазные проводники имеют то же сечение.

В табл. 4.3 приведены рекомендуемые минимальные сечения проводников из полосовой стали и диаметры труб электропроводки, примерно соответствующие по проводимости сечениям медных и алюминиевых проводов для зануления в сетях напряжением 660, 380 и 220 В.

Использование естественных проводников в качестве нулевых рабочих проводников допускается в нормальных помещениях только для групповой сети освещения и при условии, что они не находятся в непосредственной близости от сгораемых частей зданий или конструкций.

Нулевыми и защитными проводниками могут служить алюминиевые оболочки кабелей, так как они всегда имеют необходимую проводимость (табл. 4.4).

Применение свинцовых оболочек кабелей в качестве нулевых и защитных проводников запрещается.

Соединения нулевых защитных проводников между собой должны обеспечивать надежный контакт и выполняются сваркой. Эти проводники присоединяются к частям оборудования, подлежащим занулению, сваркой или болтовым соединением. Присоединение должно быть доступно для осмотра. Открыто проложенные нулевые защитные проводники должны иметь отличительную окраску – по зеленому фону желтые полосы.

Таблица 4.3

Рекомендуемые минимальные сечения проводников из полосовой стали и диаметры труб электропроводки

* Может применяться только при алюминиевом фазном проводе.

Таблица 4.4

Горизонтальные полосовые заземлители из полосовой стали шириной 30 - 50 мм и толщиной не менее 4 мм применяют для связи вертикальных заземлителей и в качестве самостоятельных. Рекомендуемая глубина их погружения 0,5 - 0,8 м.

Сопротивление заземлителей зависит от ряда факторов: свойств и состояния грунта; конструктивных особенностей элементов (угловая, полосовая сталь, труба), глубины их заложения; количества и взаимного расположения элементов.

Электрические свойства грунта характеризуются удельным сопротивлением , измеряемым в Омм или Омсм. Оно зависит от состава грунта (песок, суглинок, глина, чернозем и т. д.), содержания влаги и растворенных веществ, а также от температуры.

Перед расчетом заземляющих устройств рекомендуется измерять удельное сопротивление грунта в реальных условиях на площадке, предназначенной для сооружения заземлителя. Методы измерения могут быть разные. Удельное сопротивление грунта, полученное измерением, умножают на коэффициент К (табл. 4.5), учитывающий климатические условия перед измерением: _расч = _измК.

Для средней полосы России применяют: К₁ - в том случае, если грунт влажен и измерениям предшествовали большие осадки; К₂ - если грунт средней влажности и измерениям предшествовали небольшие осадки; К₃ - если грунт сухой и перед измерениями не было осадков.

Для заземлителей, лежащих ниже глубины промерзания, коэффициенты не применяют.

Таблица 4.5

Повышающие коэффициенты

Если непосредственные измерения отсутствуют, можно пользоваться приближенными средними значениями удельных сопротивлений грунта, которые приводятся в литературе. Точность расчета при этом снижается.

При устройстве заземлителей следует избегать размещения их в местах, где возможна пропитка грунта маслами, нефтью и т. п., а также вблизи трубопроводов горячей воды, пара и других сооружений, вызывающих высыхание почвы. В этих случаях сопротивление заземлителей резко возрастает.

4.4. Защитные заземления и зануления во взрывоопасных зонах

Возникновение потенциалов по отношению к земле на корпусах электроприемников и оборудования во взрывоопасных зонах может вызвать искрение и воспламенение взрывоопасных смесей. Поэтому к устройству защитных заземлений во взрывоопасных зонах предъявляют более жесткие требования. Во взрывоопасных зонах заземление или зануление следует выполнять при любых напряжениях. В качестве заземляющих или защитных нулевых проводников должны применяться специальные голые и изолированные проводники. Естественные проводники используются дополнительно для улучшения условий безопасности.

В электроустановках с изолированной нейтралью для всех напряжений сеть заземления выполняется из стальных проводников. Для повышения надежности заземляющие магистрали должны быть присоединены к заземлителям не менее чем в двух местах с противоположных сторон помещения. Электроустановки с изолированной нейтралью допускаются во взрывоопасных зонах только при автоматическом контроле изоляции сети с действием на сигнал, а также при пробивном предохранителе, установленном в нейтраль или на фазе.

Заземляющие проводники присоединяют к металлическим конструкциям сваркой, а к корпусам машин и аппаратов - сваркой или надежными болтовыми соединениями. Во избежание ослабления контакта при сотрясениях или вибрации машин устанавливают контргайки и пружинящие шайбы. Электрооборудование, подвергающееся частому демонтажу или установленное на движущихся частях, соединяют с заземлением гибкими проводниками.

В электроустановках с глухозаземленной нейтралью зануление должно осуществляться в одно-, двух- и трехфазных силовых цепях электроустановок всех классов с применением специальной третьей (или четвертой) жилы кабеля или провода, а также в однофазных осветительных цепях, кроме зон класса В-I, с использованием нулевого провода. Необходимость третьего провода для зануления корпусов светильников в зонах класса В-I объясняется тем, что в двухпроводных цепях с нулевым проводом должен быть защищен от токов КЗ как фазный, так и нулевой провод. При этом для одновременного отключения фазного и нулевого проводов должны применяться двухполюсные выключатели.

Во взрывоопасных зонах всех классов в электроустановках с глухозаземленной нейтралью для автоматического отключения аварийного участка защитные нулевые проводники выбирают с таким расчетом, чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.

Защитные проводники, проходящие через стены, фундаменты и т.п. из взрывоопасных зон в зоны другого класса взрывоопасности, а также в зоны с нормальной средой или наружу, должны прокладываться в трубах, а концы труб следует заделывать цементным раствором. У ввода магистралей заземления в здание наносят опознавательные знаки и указывают расстояние до места присоединения к заземлителю. Все части заземляющего устройства, прокладываемые в земле, соединяют только сваркой, а места сварки покрывают гудроном или кабельной массой.

5. Молниезащита и защита от статического электричества

5.1. Молния и ее характеристики

Молния представляет собой электрический разряд в атмосфере между заряженным облаком и землей, между разноименно заряженными частями облака или соседними облаками. Длина ее канала обычно достигает нескольких километров, причем значительная его часть находится в грозовом облаке.

До появления разряда происходит накопление и разделение электрических зарядов в облаке, чему способствуют аэродинамические и термические процессы: восходящие воздушные потоки, конденсация паров на высоте от 1 до 6 км, образование капель, их дробление. Вертикальные потоки теплого воздуха могут создаваться при усиленном местном нагреве почвы (тепловые грозы, охватывающие небольшое пространство) и во время вторжения клиновидной массы холодного воздуха (фронтальные грозы).

Нормально земля заряжена отрицательно с поверхностной плотностью  - при существовании электрического поля земли с напряженностью Е_н. Второй «обкладкой» этого сферического конденсатора является положительно заряженная ионосфера, расположенная очень высоко (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Образование зарядов в облаке:

1 – ионосфера; 2 – поляризованная капля; 3 – поток воздуха; 4 - облако

Под действием Е_н падающая капля поляризуется, в нижней ее части появляется положительный заряд, в верхней – отрицательный. Движущиеся в восходящем потоке воздуха электроны притягиваются нижней частью капли, а более положительные инерционные ионы воздуха отталкиваются и уносятся далее, сосредоточиваясь вверху. В результате этого капли получают суммарный отрицательный заряд и наполняют нижнюю часть облака со значительной объемной плотностью, где может находиться иногда и небольшой объемный положительный заряд. Внутри облака образуется электрическое поле с напряженностью Е_об между распределенными разнополярными зарядами. Нижняя часть индуцирует на поверхности земли положительный заряд с плотностью + и появляется местное грозовое электрическое поле с напряженностью Е_г, достигающей иногда 100-200 кВ/м.

Разряд облака на землю (рис. 5.2) имеет вид линейной молнии и начинается в большинстве случаев при высокой концентрации в нем зарядов и напряженности Е_г=20-30 кВ/см у его выступающих частей. Этому благоприятствует меньшая плотность воздуха вокруг облака, чем плотность у земли.

Рис. 5.2. Разряд облака на землю: а – оптическая осциллограмма (запись на движущейся

слева направо фотопленке); б – кривая тока молнии; в – оптическая картина восходящего разряда молнии в вершину высокой башни