Захисному заземленню підлягає устаткування:*

у приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних, а також у зовнішніх установках заземлення є обов'язковим при номінальній напрузі електроустановки вище 42 В змінного струму і понад 110 В постійного струму;*

у приміщеннях без підвищеної небезпеки заземлення є обов'язковим при напрузі 380 В і вище змінного струму та 440 В і вище постійного струму;*

у вибухонебезпечних приміщеннях заземлення виконується незалежно від значення напруги.

Заземлювальний пристрій складається із заземлювачів і сполучної смуги. Розрізняють заземлювачі штучні, призначені винятково для цілей заземлення, і природні (металеві конструкції і комунікації іншого призначення, що перебувають у землі). Як штучні заземлювачі використовують сталеві труби діаметром 33-50 мм і кутову сталь (40x40...60x60 мм) з товщиною стінок не менше 3,5 мм (для зварювання) і довжиною 2,5-3 м; пруткову сталь діаметром не менше 10 мм (довжиною до 10 м); сталеві шини перерізом не менше 100 мм2. Вертикальні заземлювачі з'єднують у контур смугою зі сталі перерізом не менше 4x12 мм або круглого перерізу діаметром не менше 6 мм за допомогою зварювання.

Як природні заземлювачі можна використовувати: металеві конструкції та арматуру залізобетонних конструкцій будинків і споруд, що поєднані з землею; прокладені в землі водопровідні труби і свинцеві оболонки кабелів! обсадні труби артезіанських колодязів і шпар. При цьому забороняється використовувати як природні заземлювачі трубопроводи з пожежовибухонебезпечними рідинами і газами, алюмінієві оболонки кабелів та алюмінієві провідники.

Заземлювальним пристроєм називається сукупність заземлювачів - провідників (електродів), поєднаних між собою, якщо вони перебувають у безпосередньому контакті з землею, та заземлювальних провідників, які поєднують заземлювальні частини електроустановки із заземлювачем.

Залежно від місця розміщення заземлювача щодо заземлюваного устаткування розрізняють два типи заземлювальних пристроїв: виносні та контурні.

Відповідно, і заземлювачі бувають двох типів — виносні та контурні. Перевагою виносного заземлювального пристрою є можливість вибору місця розміщення електродів заземлювача із найменшим опором ґрунту (сирий, глинистий, у низинах тощо). Тут заземлені корпуси перебувають поза полем розтікання, тобто виносне заземлення захищає тільки за рахунок малого опору заземлення.

Контурний заземлювальний пристрій характеризується тим, що електроди його розміщуються по контуру (периметру) площини, на якій розташоване заземлювальне устаткування, а також усередині цієї площини. Тут будь-яка точка поверхні ґрунту усередині контуру має значний потенціал. Унаслідок цього різниця потенціалів між точками, що містяться всередині контуру, знижена, і коефіцієнт дотику а є набагато меншим за одиницю. Струм крізь людину, що торкається корпуса, також є меншим, ніж при виносному заземленні.

Іноді при виконанні контурного заземлення всередині контуру прокладають горизонтальні смуги, що додатково вирівнюють внутрішні потенціали контуру (заземлювач у вигляді сітки). Усередині приміщень вирівнювання потенціалу відбувається природним шляхом за рахунок наявності металевих конструкцій, трубопроводів, кабелів і подібних їм провідних предметів, пов'язаних з розгалуженою мережею заземлення. Щоб зменшити напругу кроку за межами контуру, вздовж проходів і проїздів у ґрунт закладають спеціальні шини.

У будинках прокладають магістраль заземлення (усередині будинку уздовж стін), до якої приєднують паралельно проводи, що заземлюють, від корпусів електроустаткування, що підлягає заземленню (послідовне включення заземлювального устаткування не допускається). При цьому приєднання заземлювальної магістралі до заземлювача (штучного чи природного) виконується у двох місцях. З'єднання заземлювальних провідників між собою, а також із заземлювачами і конструкціями, що заземлюються, виконується, як правило, зварюванням, а з корпусами апаратів, машин та іншого устаткування - зварюванням або за допомогою болтів.

Для зв'язку вертикальних електродів і як самостійний горизонтальний електрод застосовується штабова сталь перерізом 4x12 мм. Для установки вертикальних заземлювачів попередньо риють траншею глибиною 0,7-0,8 м, після чого забивають труби або куточки за допомогою механізмів. Верхні кінці заглиблених у землю вертикальних електродів з'єднують сталевою смугою за допомогою зварювання. У таких же траншеях прокладають горизонтальні електроди (на ребро для кращого контакту з землею).

Як уже зазначалося, заземлення має забезпечувати безпеку при дотику до неструмопровідних частин, які випадково опинилися під напругою, і при дії напруги кроку, тому нормуванню підлягають найбільша напруга дотику усередині контуру, найбільша напруга кроку і напруга щодо землі. Зазначення цих величин не мають бути більше, ніж тривало допустимі:

де Uдот.т.д - найбільша напруга дотику тривало допустима; Uк.т.д - найбільша напруга кроку тривало допустима.

Виходячи з наведених умов, можна нормувати опір заземлення rз і коефіцієнти напруги дотику б1 та кроку в1 з урахуванням струму замикання на землю Із у цій електроустановці. Розрахунковий струм замикання на землю - це найбільший можливий у такій електроустановці струм замикання на землю. У мережах напругою до 1000 В струм однофазового замикання на землю не перевищує 10 А. В електроустановках напругою вище 1000 В з ізольованою нейтраллю розрахунковий струм Із можна визначити з виразу

де Uф - фазна напруга мережі, кВ; Ік та Іп - загальна довжина підключених до мережі кабельних і повітряних ліній, км.

ПУЕ та ГОСТ 12.1.030-81 нормують опори заземлення залежно від напруги електроустановки. В електроустановках напругою до 1000 В опір заземлення має бути не вище 4 або 10 Ом (якщо сумарна потужність джерел - трансформаторів та генераторів, підключених до мережі, - не перевищує 100 кВ*А). В електроустановках напругою понад 1000 В з великими (більше 500 А) струмами і замиканням на землю (розподіл пристроїв і мережі з заземленою нейтраллю напругою 110 кВ і вище) опір заземлювального пристрою не має перевищувати 0,5 Ом. В електроустановках напругою понад 1000 В з малим (менше 600 А) струмом замикання на землю (мережі з ізольованою нейтраллю напругою 3, 6,10, 20, 35 кВ) допускається опір заземлення:

але не більше 10 Ом (тут допускається напруга щодо землі до 250 В). Якщо заземлювальний пристрій, що заземлює, використовується одночасно для електроустановок напругою до 1000 В і вище, опір заземлення:

але не вище норми для електроустановки напругою до 1000 В (4 або 10 Ом).

Контроль заземлення здійснюється оглядом і вимірюванням опору заземлювачів. Зовнішній огляд слід проводити не рідше одного разу на шість місяців, а в приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних - один раз на три місяці. Вимірювання опору заземлення проводиться не рідше одного разу на рік, а також після капітального ремонту і тривалого простою установки.

Розрахунок захисного заземлення має на меті визначити основні параметри заземлення: кількість, розміри і розміщення одиночних заземлювачів і заземлювальних провідників, при яких напруги дотику і кроку в період замикання фази на заземлений корпус не перевищують допустимих значень. При цьому розрахунок виконують звичайно для випадків розміщення заземлювача в однорідній землі (спосіб коефіцієнтів використання).

Занулення. Зануленнням називається навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих неструмопровідних частин, що можуть виявитися під напругою. Нульовий захисний провідник - це провідник, що з'єднує занулювані частини з глухозаземленою нейтральною точкою обмотки джерела струму або з її еквівалентом.

Занулення застосовується в чотирипроводових мережах напругою до 1000 В із заземленою нейтраллю. З метою зменшення тривалості режиму замикання на корпус прокладається нульовий провід, що з'єднується з заземленою нейтраллю джерела і повторних заземлень. При зануленні корпусу електроустаткування з'єднуються не з заземлювачами, а з нульовим проводом (див. рис. 4.17).

Занулення перетворює замикання на корпус в однофазове коротке замикання, у результаті чого спрацьовує максимальний струмовий захист і селективно відключає пошкоджену ділянку мережі. Крім того, занулення знижує потенціали корпусів, що з'являються в момент замикання на землю (на час, поки не спрацьовує апарат, що відключає - запобіжники або автомат). При замиканні на замулений корпус струм короткого замикання проходить крізь наступні ділянки кола (коло занулення має дуже малий опір - частки Ом): обмотки трансформатора, а також фазовий і нульовий провід. Значення струму визначається фазною напругою Ј/ф і повним опором кола короткого замикання:

де Zт - повний опір трансформатора. Ом; Zф, Zн - повний опір фазового і нульового проводів, Ом.

Ці опори мають активну й індуктивну складові, тобто комплекс Zп = Zф + Zн + jХп повного опору петлі "фаза - нуль".

Можна застосовувати наближену формулу для дійсного значення (модуля) струму короткого замикання Ік, А, у якому модулі опорів трансформатора і петлі "фаза - нуль" Zт і Zп додаються арифметично:

Значення Zп складається зі значень ряду послідовно включених опорів:

де Хп - зовнішній індуктивний опір петлі "фаза - нуль", Ом.

Занулення розраховується для визначення умов, при яких воно надійно виконує своє завдання - швидко відключає пошкоджену установку від мережі та водночас забезпечує безпеку дотику людини до зануленого корпусу в аварійний період. Відповідно до цього занулення розраховується на відключальну здатність, а також на безпеку дотику до корпуса як при замиканні фази на землю (розрахунок заземлення нейтралі), так і при замиканні Ті на корпус (розрахунок повторного заземлення нульового захисного провідника). Згідно з Правилами техніки безпеки, загальний опір розтіканню