Защитное заземление
Принцип работы заземляющего устройства (ЗУ):
ЗУ уравнивает опасный потенциал на корпусе оборудования с потенциалом на своём входе, в связи с чем разность этих потенциалов на теле человека, одновременно касающегося корпуса и земли (пола), стремится к нулю.
Радиус зоны растекания тока (ЗРТ) ЗУ имеющей форму полусферы, обратно пропорционален её сопротивлению относительно нулевого потенциала земли.
Потенциал заземляющего устройства уменьшается по мере удаления от точки входа в землю и становится равным нулю на границе ЗРТ, где и прекращается защитное действие ЗУ.
Таким образом, при прикосновении человека к корпусу оборудования, можно считать, что на ЗРТ образуются два плеча резистивного делителя напряжения (или потенциометра), к средней точке которого подключается своими ногами человек.
ЗУ является самостоятельным видом электрозащиты и не работает совместно с другими видами защиты (устройство защитного отключения, автоматический выключатель, предохранитель и т.п.).
Нормируемое сопротивление ЗУ:.
- искусственного ЗУ у потребителя: чаще всего не более 30 Ом.
- искусственного ЗУ с подключенными естественными заземлителями у источника: не более 4 Ом.
- молниезащиты:: не более 10 Ом.
Для максимальной эффективности заземляющего устройства, оно должно быть оборудовано как можно ближе к электроустановке (в идеале нужно забить электроды по периметру здания и соединить их между собой, чтобы всё здание находилось в зоне растекания тока заземляющего устройства). Чем ближе человек находится к точке соединения заземляющего провода с заземляющим устройством, тем меньшее напряжение прикладывается к его телу.
На мой взгляд, отличным решением было бы использование в качестве ЗУ железобетонного фундамента здания, с присоединением главной заземляющей шины электроустановки к стальной арматуре фундамента.
Вы можете проверить работу ЗУ, перейдя по ссылке TN-C или TN-C-S в меню слева.
В системах TN-С, TN-C-S ЗУ может снизить напряжение касания максимум в два раза (примерно до 38 В).
Если там установить питающее напряжение Ei=42 B, то вы увидите, что при этом ток через расчётное сопротивление тела человека (Rh=1000 Om) составляет не более 7 mA, что является безопасным для жизни током.
Поэтому переменное напряжение до 42 В считают безопасным.
Расчёт сопротивления заземляющего устройства по формулам Дуайта
Эти формулы и калькулятор есть здесь, но для нас тот калькулятор не удобен (из-за их футов и дюймов). Поэтому я переделал их калькулятор под нас.Для одиночного вертикального электрода:
где: L – длина электрода в футах, d – диаметр электрода в футах, ρ - удельное сопротивление грунта в Ом•см, N - количество электродов (N = 1), ln - функция натурального логарифма.
Для нескольких вертикальных электродов (параллельных):
Где R = сопротивление в омах, L = длина электрода в футах, N = число электродов, S = расстояние между параллельными электродами в футах, d = диаметр электродов в футах, ρ = удельное сопротивление грунта в ом*см, ln - функция натурального логарифма.
Для нескольких горизонтальных электродов:
Где R = сопротивление в омах, L = длина электрода в футах, N = число электродов, S = удвоенная глубина залегания электродов в футах, d = диаметр электродов в футах, ρ = удельное сопротивление грунта в ом*см, ln - функция натурального логарифма.
Примечание: 1м = 3.28 фута
* - будет пересчитано в футы программно
** - будет пересчитано в футы и удвоено программно.
Примечание:
Если электроды выполнены из стального уголка, то можно ориентировочно пересчитать его размеры в диаметр по формуле: d = √(4S/π), где S - площадь поперечного сечения уголка, π - число Пи (3.14).
Приборы для измерения сопротивления заземляющих устройств: М-416 (аналоговый, устаревший), Ф4103-М1 (аналоговый), ИС-20/1 (цифровой).
При пользовании прибором ИС-20/1, хоть разработчик и заявляет, что им можно проводить измерения ЗУ без использования дополнительных электродов,
нужно понимать, что в этом случае прибор суммирует измеряемое сопротивление с питающем нулём источника тока. Без этого нуля измерение невозможно.
Теория и комментарии