С чем соединяется заземляющий болт корпуса сварочного трансформатора

Обновлено: 21.09.2024

Во время эксплуатации электрооборудования случаются технические проблемы, например, пробой изоляции между фазой и корпусом, при котором защитный корпус может оказаться под напряжением. Контакт человека с ним может привести к поражению его электрическим током. Для обеспечения безопасной работы электроустановок одним из способов может быть комплектация защитным заземлением — соединением его определенной части с землей с помощью специального устройства. Большая часть тока будет уходить через заземление из-за низкого сопротивления оного, токовая нагрузка человека будет минимальной, что обеспечит его безопасность. Существует и другой способ защиты — зануление. Принципиальная разница между ними описана ниже.

Основные понятия

Каждый из элементов защиты имеет свое функциональное назначение определяющее ее действие.

Заземление

Заземление — это приспособление, обеспечивающее устранение тока, появляющегося на корпусе электрооборудования ввиду нештатной работы, в землю. Конструктивно выполняется из заземлителя, а также проводников, соединяющих металлические токопроводящие части установки с ним, и грунтом (желательно во влажном состоянии).

Заземлитель

Заземлители могут быть двух видов — искусственный и естественный. Искусственный заземлитель представляет собой конструкцию, выполненную из уголков, арматуры, трубного проката, шинопроводов и других подобных металлических элементов. Изготовленный в стационарных условиях, представляет собой надежный, качественно исполняющий свои функции заземляющий контур.

Некоторые бытовые конструкции способны выполнять функциональные задачи заземлителей и в силу своего происхождения относятся к разряду естественных. Стальные трубы водопроводов и канализации, арматура железобетонных конструкций и другие металлоконструкции (имеющие хороший контакт с грунтом) могут эффективно проводить ток с корпуса электрооборудования в грунт.

Важно! Естественные заземлители не должны иметь покрытие, изготавливаться из алюминия и работать в условиях отсутствия горючих составов.

Заземляющее устройство

Заземляющее устройство — это комплекс, объединяющий заземлители и соединяющие их с корпусом оборудования и грунтом проводниками. Для снижения напряжения на корпусе до безопасного возможно изготовить заземляющее устройство самостоятельно.

Зануление

Схема защитного зануления отличается переводом образующегося на корпусе тока в распределительный щиток (вместо грунта), где установлен предохранительный автомат, срабатывающий на определенной величине тока. Обычно используется в промышленных электроустановках, питающихся от трансформаторных подстанций, вторичная обмотка которых соединена «звездой» с расположенным в центре соединения нулевым или нейтральным проводом. Ток искусственно создаваемого короткого замыкания через «ноль» попадает на отключающий прибор и установка обесточивается. Защита по схеме зануления требует профессионального расчета составляющих элементов и должна выполняться квалифицированными специалистами.

Требования, правила заземления оборудования на 220 В, трансформатора и других устройств

Обустройство заземления сварочного оборудования, которое по правилам ПУЭ является обязательным, связано с особенностями его эксплуатации. Общие требования ко всем видам трансформаторного, инверторного и другого сварочного оборудования следующие:

каждая электроустановка должна иметь собственное индивидуальное заземление;
к одному заземляющему контуру запрещается подсоединять несколько последовательно установленных сварочных аппаратов;
все металлические нетоковедущие элементы аппарата должны в обязательном порядке быть подключены к заземлению;
все сварочные установки должны быть оснащены специальным болтом, к которому надежно крепится провод с зажимом и отверстием соответствующим диаметру резьбы болта, обязательно имеется метка с понятной потребителю надписью, например, «земля».

Сварочный инверторный аппарат Ресанта САИПА 200. Фото ВсеИнструменты.ру

Некоторые не очень продвинутые сварщики допускают работу без заземления инверторами от сети 220 В. Однако, не все аппараты обладают высокой степенью надежности и на некоторых повреждение силового трансформатора является причиной попадания напряжения на его вторичные элементы — держатель электрода и зажим массы. Это может привести к печальным последствиям. Бытовой инверторный аппарат обычно используют в качестве переносного устройства, где на новом месте не всегда имеется наличие заземляющего контура. На этот случай следует предусмотреть подключение УЗО (устройства защитного отключения).

Классификация заземлителей

Кроме указанных выше в статье классификации заземлителей по типу исполнения — искусственные и естественные, существует классификация по конструктивному исполнению.

Горизонтальные. Проводники (стержни, уголки и другие изделия из металла) располагаются на небольшой глубине. Конструктивно включает в себя большое количество проводников, что позволяет эффективно работать в плане отвода электрического тока в грунт. Из недостатков следует отметить требуемую под обустройство существенную площадь и проблемы с выполнением земляных работ на участке.
Вертикальные (наклонные). Этих недостатков лишены вертикальные заземлители. Проводники уходят глубоко в грунт, что увеличивает трудоемкость работ по сравнению с оборудованием горизонтальных заземлителей.

Зажим типа «крокодил» и другие типы клемм, требования

Заземляющий контур обеспечивает свое функциональное назначение соединением отдельных элементов с помощью специальных зажимов, закрепленных на кабелях. Конструктивно клеммные зажимы, используемые в заземлении сварочного оборудования, представлены в следующем виде.

Зажимы типа «крокодил». Применяются в сварочном оборудовании напряжением 220В/380В, где не возникает в соединении больших нагрузок. При более высоком напряжении может происходить сильный разогрев деталей, приводящих к разрушению изоляции проводов и последующим нарушением соединения. В конечном итоге не исключено поражение сварщика электрическим током. В конструкции «крокодила» важную роль играют технические характеристики пружины, которая создает требуемые усилия прижима обычно штампованных клемм, напоминающих пасть крокодила. Отсюда и название этого зажимного приспособления.

Струбцины. Принцип осуществления зажима основан на применении резьбового соединения. Струбцина проигрывает «крокодилу» в оперативности установки, но обеспечивает более качественный контакт, что повышает надежность соединения.

Струбцина BESSEY заземляющая для сварки. Фото ВсеИнструменты.ру

Магнитные зажимы. Нередко приходится заземлять контактирующие поверхности со сложной конфигурацией, к ним бывает трудно подступиться, деталь имеет большие габариты. В таких случаях выполнить зажимное соединение с помощью «крокодилов» и струбцин невозможно. Здесь как раз проявляется поле деятельности магнитных зажимов, где есть возможность, например, заземлить толстостенную трубу.

Магнитная клемма заземления МКЗ 31 Сатурн. Фото ВсеИнструменты.ру

Провод и прочие элементы схемы заземления

К проводам, которые участвуют в создании контура заземления, предъявляются требования, регламентированные в ПУЭ.

Внимание! В седьмом издании ПУЭ-7 в пунктах п. 1.7.112-1.7.226 обозначены требования к заземляющим проводникам в различных электроустановках (до 1000 В и более 1000 В).

Так, например, проводник, соединяющий заземлитель с главной шиной заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В, должен в зависимости от материала изготовления иметь следующие сечения:

медный провод — не менее 10 кв.мм.;
алюминиевый — не менее 16 кв.мм.;
стальной должен иметь минимальное сечение в 75 кв.мм.

Провод заземления TWT сечением 10 кв.мм., 100 м. EARTH-W10-100. Фото ВсеИнструменты.ру

Сама главная шина изготавливается из меди (!алюминий не допускается) — материала, обладающего высокой проводимостью, коррозионной стойкостью и отличными пластическими характеристиками. При ее отсутствии допускается изготавливать из стали. Проводники из алюминия нельзя применять также при укладке в грунт. Сечение самой главной шины не должно быть меньше сечения фазного провода питающей линии.

Другие проводники, участвующие в создании контура заземления, имеют сечения, отличающиеся от фазного провода в меньшую сторону, которые можно определить по ПУЭ-7 таблица 1.7.5.

В качестве защитных проводов могут использоваться специальные проводники, отдельные жилы многожильного кабеля, провода (изолированные и неизолированные), находящиеся в общей оболочке с фазными проводами.

Монтаж заземлителя по ПУЭ

При обустройстве заземления требуется выполнить строго регламентированный по Правилам Устройства Электроустановок следующий порядок проведения работ.

Согласно нормативных требований перед проведением монтажа заземления энергозависимого объекта следует подготовить ТЗ (техническое задание). В нем указать на тип заземления (одноконтурное или двухконтурное, стационарное или переносное), отразить схему и метод прокладки заземляющего шинопровода, габаритные размеры находящейся в грунте части конструкции заземлителя, используемые материалы и способы их соединения (сварка, резьбовое соединение).
На основание ТЗ выполняется проектирование и комплектация рабочей документацией. В ней особое внимание уделено способам получения соединений высокой надежности контактов с помощью сварки или болтовых соединений. Прилагаются расчеты сечения элементов заземлителя, сопротивление которого независимо от вида грунта по требованиям ПУЭ не должно превышать 4 Ома (для трансформаторов и генераторов нейтральный провод которых присоединен к контуру заземления).
Далее последовательно выполняются следующие операции: установка заземлителей, установка и прокладка проводников, соединение заземляющих проводников между собой, а также крепление их к заземлителям и электроустановкам.

В ПУЭ-7 в разделе 1 «Общие требования» расписаны все требования к защитным мерам при обустройстве заземления различных электроустановок для обеспечения электробезопасности. Соблюдение их при проектировании и выполнении монтажных работ позволит выполнить работу без ошибок.

Контроль заземления

Основная защитная функция заземления, в первую очередь, зависит от величины его сопротивления. Этот показатель строго регламентирован ПУЭ и при вводе в эксплуатацию проверяется сопротивление контура. Это могут быть как купленные в магазине готовые заземлители, выполненные профессиональными производителями, так и самостоятельно изготовленные домашними умельцами. При превышении значения выше нормативного выполняются организационно-технические мероприятия в виде увеличения площади контакта или увеличения количества стержней, повышением общей проводимости грунта, например, за счет изменения концентрации содержания соли в земле.

Контроль заземления производится и в дальнейшем, так как металлические элементы подвергаются коррозии, что оказывает влияние на плотность контакта, меняет их удельное сопротивление.

Наиболее качественное измерение сопротивления заземления производится специальными приборами, которых на этом рынке большое множество. Каждый прибор снабжен инструкцией, с помощью которой собирается схема подключения. В следующем видео сопротивление заземления определяется с помощью прибора ИС-20. Автор показывает метод измерения строго согласно инструкции, что называется не заморачиваясь на вопросах, например, «зачем нужны два заземлителя расположенных на разных расстояниях от прибора?».

В дополнении к видео следует сказать, что оценка сопротивления производится здесь по сопротивлению тока растекания заземлителей.

Заземление инвертора, переносного инверторного сварочного аппарата

Сварочный инвертор — это компактная и легкая электроустановка, которую возможно использовать при сварочных работах, например, на высоте. Проблема в организации заземления для проведения таких безопасных работ — это невозможность привязаться к контуру заземления. Решение проблемы — в конструкции аппарата, которая допускает установку УЗО (установку защитного отключения) на входе питающего кабеля. Это устройство будет реагировать на ток утечки, вызванного, например, пробоем фазы на корпус. При критическом значении тока утечки УЗО отключит сварочник. Тем самым сохраняется мобильность сварочного инвертора.

Вопросы и ответы

Значит ли это, что если в цепи есть УЗО или дифавтомат, то заземление не нужно?

У многих сварщиков возникают сомнения, что, если в цепи есть УЗО, то заземление для инвертора не нужно. Однако, УЗО выполняет функциональные задачи по реагированию на ток утечки без подключения к заземлению. При разнице входящего и исходящего токов (ток утечки), которая превышает установленное на приборе значение, происходит его срабатывание. При этом при отсутствии заземления УЗО отключит цепь лишь при контакте человека с корпусом неисправного инвертора. До этого момента на корпусе электроустановки будет присутствовать напряжение. Если сварочный инвертор оснащен Дифавтоматом (устройством, в котором, кроме УЗО, присутствует автоматический выключатель замыкания и перегрузки цепи) и одновременно заземлением, то УЗО сработает сразу после создания аварийной ситуации, реагируя на ток через контур заземления.

Значит ли это, что если инвертор, к примеру, используется на стройке с временным подключением и в цепи нет УЗО или дифавтомата, то использование инверторного сварочника потенциально опасно?

Эксплуатировать сварочный инвертор без заземления или в качестве его заменителя оборудованием питающей сети Дифавтоматом (УЗО) однозначно небезопасно. Однако, опытные (не опытные от них не отстают) при необходимости (и без нее) выполняют сварку, например, при строительстве какого-нибудь объекта с подачей электроэнергии от соседа по временной схеме подключения. Здесь надежда на надежность изоляции аппарата и внимательном соблюдении технологии сварки (не стоит варить во влажной среде). Однако, следует помнить, что эксплуатировать сварочный инвертор без заземления и дублирующих его УЗО категорически нельзя, это может привести к тяжелому поражению электрическим током.

И1.03-08 п.4.1

4.1.1. При вертикальной установке фаз бетонных реакторов должны быть заземлены фланцы опорных изоляторов нижней фазы и фланцы распорных (при наличии таковых) изоляторов верхней фазы. При горизонтальном расположении фаз реакторов заземляющие проводники следует присоединять к заземляющим болтам фланцев изоляторов каждой фазы. Заземляющие проводники не должны образовывать вокруг реакторов замкнутых контуров.

4.1.2. У трансформаторов тока должны быть заземлены корпус, каждая закороченная (неиспользуемая вторичная) обмотка, а также все остальное вторичные обмотки, если это предусмотрено проектом. Вторичные обмотки заземляются с помощью перемычек из медного провода между одним из зажимов вторичной обмотки и заземляющим винтом на корпусе трансформатора тока. Каждая вторичная обмотка должна быть заземлена только в одной точке.

4.1.3. Батареи статических конденсаторов следует заземлять путем присоединения заземляющего проводника к заземляющему болту бака каждого конденсатора, а вентильных разрядников - к заземляющим болтам основания (цоколя) каждой фазы непосредственно или через счетчик срабатываний.

4.1.4. В системе TN нейтраль трансформатора должна быть заземлена и соединена с заземлителем отдельным проводником (рис. 17 а).

Заземление нейтрали осуществляется отдельным проводником, присоединяемым к ближайшим металлическим частям строительных конструкций. Для этих целей в первую очередь необходимо использовать металлические и железобетонные колонны. В случае сооружения искусственных заземлителей их следует располагать по возможности ближе к трансформатору. Для внутрицеховых подстанций заземлитель допускается сооружать непосредственно около стены здания.

В системе IT заземление обмотки трансформатора существляется через пробивной предохранитель в соответствии с проектом (рис. 17 б).

Рис. 17. Заземление силового трансформатора с заземленной нейтралью вторичной обмотки напряжением до 1000 В (а) и с изолированной нейтралью (б);

1 - заземляющий болт; 2 - гибкая перемычка; 3 - магистраль заземления;

4 - пробивной предохранитель

Для заземления корпуса силового трансформатора заземляющий проводник следует присоединить к заземляющему болту на корпусе трансформатора. Это присоединение должно быть выполнено так, чтобы не было необходимости нарушения проводки при выкатке трансформатора. В противном случае присоединение должно быть выполнено гибким проводником на подходе к трансформатору.

4.1.5. В помещениях распределительных устройств (РУ), щитов управления и защиты, КТП и ЩСУ в качестве магистралей заземления следует использовать стальные и железобетонные каркасы промышленных зданий, металлические обрамления кабельных каналов, а также закладные элементы при установке КСО, КРУ, ЩУ и т. п. при соблюдении условий, изложенных в разделе 3.1.

Отдельные участки магистрали, образованной металлическим обрамлением кабельных каналов, а также закладными элементами для установки КСО, КРУ, ЩУ и т. п. должны быть надежно соединены. Специатьные заземляющие проводники надлежит прокладывать только для соединения обрамлений каналов и закладных элементов между собой и присоединения их к заземляющему устройству.

Каждый шкаф КРУ, КСО и каждая панель защиты или управления должны быть присоединены к закладным деталям или обрамлениям каналов, образующим магистраль защитного заземления.

При использовании конструкций зданий в качестве заземляющих устройств каждый шкаф КРУ, КСО и каждая панель защиты или управления должны быть присоединены к стальной колонне или к закладному элементу железобетонной колонны каркаса здания.

4.1.6. Заземляющий проводник должен быть приварен к основным рамам дверей ограждения бетонных ячеек распределительных устройств.

4.1.7. Металлические конструкции открытых распределительных устройств заземляют путем приваривания заземляющего проводника к основанию (нижней части) конструкции. Отдельные звенья конструкции должны быть соединены между собой сваркой.

4.1.8. У выключателей и приводов к ним, у опорных изоляторов, линейных выводов, проходных изоляторов, предохранителей высокого напряжения, добавочных сопротивлений, автоматических выключателей и т. п. защитный заземляющий проводник должен быть присоединен к заземляющему болту.

4.1.9. Трансформаторы напряжения следует заземлять путем присоединения защитного заземляющего проводника к заземляющему болту на кожухе (корпусе).

Нейтральная точка обмотки высокого напряжения (в случаях, указанных в проекте) должна быть присоединена медным проводом к заземляющему болту на кожухе (корпусе) трансформатора. Нулевая точка или фазный провод обмотки низкого напряжения должны быть присоединены в Соответствии с указаниями, приведенными в проекте.

4.1.10. Вывод нулевого рабочего проводника от нейтрали генератора или трансформатора на щит распределительного устройства должен быть выполнен при выводе фаз шинами - шиной на изоляторе, а при выводе фаз кабелем (проводом) - жилой кабеля (провода).

4.1.11. Нейтральные проводники, отходящие от нулевой шины (независимо от того, установлена она на изоляторах или нет), должны иметь изоляцию, соответствующую напряжению данной сети, также в случае, если они используются одновременно как нулевые и как защитные.

Правила заземления сварочных аппаратов

Согласно правилам безопасности, любое электрическое оборудование должно быть заземлено – заземление сварочного аппарата не является исключением. В данном материале описаны основные правила заземления различного сварочного оборудования.

Зачем заземлять

Стационарное сварочное оборудование, вне зависимости от схемы подключения к электрической сети, в большинстве случаев имеет отдельный заземляющий контур. Обычно, один конец заземляющего кабеля, крепится к металлическому корпусу сварочного аппарата, а другой – к вкопанному в землю металлическому стержню.

Благодаря такому соединению корпуса сварки с поверхностью земли, возникает равенство потенциалов между ними. Если корпус окажется под напряжением, и рабочий к нему прикоснется, то из-за равенства потенциалов удара током не произойдет. Это относится и к другим частям аппарата, способным проводить ток. Поскольку электросварочное оборудование работает с большими по величине токами, заземление может спасти жизнь.

Основные требования

Заземление делают медным кабелем сечением минимум 6 мм или металлической арматурой сечением минимум 12 мм. Крепят медный кабель к корпусу через специальный болт на установке, помеченный надписью «Земля» (возможно и другое обозначение). Кроме основного электросварочного оборудования, в аппаратах для дуговой сварки необходимо заземлять и тот зажим вторичной обмотки, к какому подключается проводник, идущий к свариваемой детали.

Если кабель, подводящий ток, двужильный, то для заземления сварочного трансформатора нельзя применять провода «ноль» и «фаза».

Основные требования по обеспечению электробезопасности:

все нетоковедущие элементы сварочных установок должны быть подключены к заземляющему контуру;
сварочные аппараты, для подключения к заземляющему контуру, оснащаются специальным болтом с соответствующим обозначением, к которому прикреплен заземляющий провод;
для каждой электрической установки должна быть предусмотрена отдельная точка заземления;
запрещается сварочные аппараты заземлять последовательно;
если нет никакой возможности заземлить оборудование, необходимо использовать устройство защитного отключения.

Для эффективной защиты от поражения током, по нормам электробезопасности, сопротивления заземляющего контура не должно превышать 5 Ом. Для того чтобы добиться заданных параметров необходимо обеспечить максимально большую площадь контакта заземлителя с землей, а так же хорошую токопроводимость.

Для соединения заземлителя с заземляющим проводником используется метод сварки или применяются хомуты. Независимо от метода соединения, стык необходимо защитить от возможной коррозии, для этого, чаще всего, применяется смола.

Электрические сварочные аппараты, для обеспечения безопасной работы, необходимо каждый месяц проверять на наличие оголенных токоведущих элементов, замыкания на корпус, целостность заземляющего контура.

Проверяется наличие замыкания между элементами обмотки трансформатора, а также исправность систем защиты.

В электросварочных аппаратах, в которых создается дуга между электродом и проводящей электричество деталью, необходимо кроме элементов корпуса, заземлять вывод вторичной обмотки источника напряжения, соединяемый обратным кабелем с деталью.

Искусственный контур заземления сварочного оборудования может быть выполнен вертикальным способом и горизонтальным.

При выполнении вертикального заземляющего контура, чаще всего, используют металлические уголки, трубы или пластины, закопанные в землю. Запрещается для контура заземления использовать алюминий, так как в следствии электрокоррозии он быстро разрушается.

В местах, где по тем или иным причинам невозможен монтаж вертикального заземления, применяется горизонтальное (глубинное) заземление. В грунт, на необходимую глубину, помещают один или несколько металлических стержней, концы которых соединяют между собой.

Главным преимуществом вертикального заземления является экономия пространства. Но это не единственное достоинство данного способа заземления – за счет контакта со слоями земли, которые насыщены влагой, достигается отличная токопроводимость.

Типы клемм сварочных аппаратов

Правильно подобранные клеммы заземления помогут обезопасить сварщика от поражения электрическим током, и обеспечить высокое качество шва.
Клеммы заземления необходимо выбирать исходя из максимального тока и веса кабеля, подсоединенного к зажиму. Учитывается надежность контакта клемм с рабочей поверхностью свариваемой детали (ее обеспечивает жесткость пружины). Угол раскрытия зажима должен создавать надежное соединение с деталями любых габаритов.

Клеммы заземления делятся на три основных вида:

зажим типа «Крокодил»;
магнитный зажим;
струбцина.

Наиболее часто для заземления сварочного аппарата используются магнитный зажим и зажим «крокодил». Использование магнитного зажима упрощает установку массы на деталях неправильной формы, закругленных поверхностях и конструкциях, на которых затруднительно прикрепить клемму другого типа.

Зажим типа «крокодил» отличается надежностью соединения с поверхностью детали и удобством использования. Для того чтобы продлить срок службы зажима «крокодил» нельзя допускать сильного перегрева пружины, которая является одним из основных элементов клеммы.

Правила безопасности при работе со сварочным инвертором

При выполнении сварочных работ, используя инвертор, замыкание фазы на корпус может стать причиной несчастного случая. Кроме этого, в бюджетных инверторах китайского производства нередко случаются пробои силового трансформатора. Вследствие подобной неполадки держатель электрода и клемма массы становятся токопроводящими, и несут опасность. Заземление могло бы обезопасить сварщика от поражения током, но его применение зачастую невозможно при использовании переносного оборудование для сварки. Потому, при использовании инвертора, необходимо наряду с заземлением использовать УЗО.

Зачем и как делают заземление трансформаторов

От производителей электроэнергии передается ток высокого напряжения. Чтобы им могли пользоваться потребители на бытовом уровне, применяют понижающие трансформаторы. Согласно ПУЭ для них необходимо применять защитное заземление. Предусмотрен внешний и внутренний контур заземления. Устанавливают также защиту от ударов молнии.

Принципы устройства

Трансформатор преобразует (трансформирует) параметры переменного электрического тока. Происходит это благодаря явлению электромагнитной индукции. Основные детали прибора – катушки (обмотки) с проводами и ферромагнитный сердечник.

На одну катушку ток поступает, и она называется первичной. Вторичных катушек может быть 1, 2 и больше. С них снимается ток с уже измененными характеристиками.

У повышающего трансформатора число витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной. В прямой связи увеличивается индуцированное напряжение с одновременным понижением силы тока.

Устройство понижающих трансформаторов другое. Они сделаны с точностью наоборот. Число витков в первичной обмотке у них больше, чем на вторичной обмотке, поэтому индуцированное напряжение снижается.

На большие расстояния выгоднее передавать электричество высокого напряжения и низкой силы тока, поскольку потери энергии на выделения тепла наименьшие.

Так и поступают. А трансформаторы впоследствии преобразуют ток до необходимых параметров.

Способ соединения обмоток трансформатора может быть выбран «треугольник», «звезда» или «зигзаг». В случае «треугольника» обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый контур. Способ «звезда» предполагает соединение концов фазных обмоток в одну точку. Ее называют нулевой (нейтральной) точкой.

В случае «зигзага» каждая фазная обмотка состоит из 2-х частей на разных стержнях. Соединение 2-х частей происходит навстречу друг другу. Образовавшиеся три вывода соединяют, как «звезду».

Для трансформаторов высокого напряжения применяют соединение «звезда». Заземляется нулевая точка или конец вторичной обмотки. При объединении в «звезду» заземляют фазный провод.

Применение

Для преобразования тока, который передается по электрическим сетям, применяют силовые трансформаторы. Такие устройства способны работать с большими мощностями. Они преобразуют напряжение на линиях с 35…750 кВ в напряжение 6 и 10 кВ и далее в 400 В. После этого электроэнергией могут пользоваться потребители на бытовом уровне.

Трансформаторы тока используют, чтобы снижать ток до требуемой величины. Их применяют в схемах бесконтактного управления, чтобы обезопасить людей и технику от поражения током.

Трансформаторы тока применяют также в измерительных и защитных устройствах, схемах сигнализации и в других приборах.

Особенность трансформатора тока в том, что его вторичная обмотка работает в режиме, близком к короткому замыканию. Если по какой-то причине происходит разрыв цепи на вторичной обмотке, то напряжение на ней повышается до значительных величин.

Скачек напряжения может вызвать поломку оборудования, включенного в сеть. Поэтому должно присутствовать защитное заземление.

Существуют также трансформаторы напряжения, импульсные трансформаторы, автотрансформаторы, сварочные и другие. Для каждого из них существуют своя схема и особенности подключения заземления. Чтобы правильно его выполнить, необходимо изучить техническую документацию к оборудованию.

Заземление нейтрали трансформатора необходимо для создания стабильной работы электроустановки и безопасности людей, которые могут находиться на подстанции.

Рабочее заземление на трансформаторе является частью защитного. Это значит, что заземление, предназначенное для стабильной работы устройства, также защищает от поражения током.

Правила устройства электроустановок требуют, чтобы все силовые трансформаторы были заземлены.

В трансформаторах напряжения заземляется только трансформатор. Согласно правилам устройства электроустановок у трансформатора напряжения заземление вторичной обмотки происходит путем соединения общей точки или одного из концов обмотки с заземляющим проводником.

В трансформаторах тока заземляются вторичные обмотки. Для подключения проводников предусмотрены специальные зажимы. Обмотки нескольких установок можно соединять одним проводником и подключать к одной шине.

В электротехнике выделяют понятие сети с эффективно заземленной нейтралью. Оно применимо для силового трансформатора, у которого заземлено большинство нейтралей обмоток (глухое заземление нейтрали).

Если произойдет однофазное замыкание, то напряжение на поврежденных фазах не должно быть выше 1,4 напряжения на рабочих фазах в нормальных условиях.

Дугогасящие реакторы

В сетях, рассчитанных на 110 кВ и выше, предусмотрена защита с глухозаземленной нейтралью. Если сеть рассчитана на 35 кВ и ниже, то применяется заземление с изолированной нейтралью.

Преимущество изолированной нейтрали в том, что если произойдет замыкание фазы на земли, то это не приведет к короткому замыканию.

На трансформаторах с системой изолированной нейтрали устанавливают дугогасящие реакторы. Они компенсируют емкостные токи, возникающие при замыкании на землю.

Дело в том, что вдоль линии электропередачи накапливается электрический заряд (емкостное электричество). И как только происходит разрыв или иное повреждение изоляции, при контакте с землей возникает ток.

Если он достигает 30 А, образуется разрядная дуга. В результате кабель нагревается, начинает разрушаться изоляция и вместе с ней проводник.

Такое явление приводит к двухфазному и трехфазному замыканию. Срабатывает защита, и трансформатор полностью отключается. Обесточенными остаются сотни и тысячи потребителей электроэнергии.

Чтобы этого не произошло, устанавливают дугогасящие реакторы. Нейтраль заземляют через них. Во время однофазного замыкания на землю возрастает индуктивность дугогасящего реактора. Индуктивная проводимость компенсирует емкостную, и электрическая дуга не возникает.

Через дугогасящие реакторы заземляют нейтраль первичной обмотки одного из трансформаторов сети, в которой соединение обмоток происходит по типу «звезда-треугольник».

Если произошло замыкание на землю, то благодаря такой системе заземления, трансформатор сможет работать на протяжении еще 2-х часов, пока неполадки не будут устранены.

Создание внешнего контура

Чтобы сделать внешний контур заземления трансформатора, применяют вертикальные электроды, соединенные горизонтальными перемычками. Перемычки выполняют из листовой стали толщиной 4 мм и шириной 40 мм. Электроды втыкают в грунт по периметру трансформатора.

Проверяют удельное сопротивление грунта. Оно должно составлять максимум 100 Ом*м. Исходя из этого, требуется создать контур сопротивлением максимум 4 Ом.

Если взять круг диаметром 16 м, с условным трансформатором посередине, то для создания заземляющего контура потребуется минимум восемь электродов длиной по 5 м каждый.

Их размещают на расстоянии приблизительно 1 м от фундамента трансформаторной станции. Чем ближе стержни будут располагаться к стене, тем лучше. Горизонтальные полоски-соединения укладывают на ребро на глубину 0,5-0,7 м.

Такое требование к расположению связано с вопросами безопасности. Заземлитель не должен быть поврежден при проведении каких-либо ремонтных и строительных работ.

Защита от молний

Чтобы выполнить молниезащиты трансформаторной подстанции с металлической крышей, необходимо соединить крышу с внешним контуром заземления.

Соединение происходит в двух противоположных точках. То есть в одной точке кровля соединяется с внешним контуром, и со стороны, расположенной напротив, также происходит соединение кровли с контуром. Соединительным проводником становится проволока толщиной 8 мм.

Если кровля не металлическая, то на ней наверху создают специальный молниеприемник.

Создание внутреннего контура

Трансформаторная подстанция разделена на 3 помещения. Отдельно делают помещения для высокого и низкого напряжения – это помещения распределительных устройств (для входа и выхода). И отдельно предусмотрена трансформаторная камера, непосредственно для трансформатора.

В каждом отделении должна быть проложена заземляющая полоса. Ее прикрепляют к стенам на высоте 0,4…0,6 м, чтобы заземлить все части из металла, не предназначенные для проведения тока. Для крепления применяют дюбеля или специальные держатели круглых и плоских заземляющих проводников.

К заземляющей полосе подключают швеллер, предназначенный для установки трансформатора. Он размещен в стяжке пола. Подсоединяют и другие детали (шинный мост, металлические элементы барьера, крепежные детали, место присоединения переносного заземления). К системе заземления подключают все опорные конструкции из металла и стальные каркасы.

Для разборных соединений применяют болты, в остальных случаях элементы сваривают между собой. Для закрепления переносного заземления используют гайку с ушками «барашек».

Перемычки делают из гибкого медного провода ПВ3. Однако изоляционную оболочку с такого провода надо снять, чтобы можно было следить за целостностью жил.

Заделку в стены осуществляют посредством вставки гильз и заполнением свободного пространства негорючим материалом. Полосу окрашивают в желтый цвет с зелеными полосами. Такую окраску имеет защитный нулевой провод.

Нулевую шину подключают к заземляющему контуру. Корпус трансформатора соединяют с контуром перемычками.

При осмотре трансформатора на вход ставят оградительный барьер и навешивают табличку «Осторожно! Высокое напряжение!».

Как заземляется сварочный трансформатор

Каждая стационарная установка для сварки имеет, как правило, отдельный заземляющий контур. Один кабель для заземления прикрепляется к металлическому основанию аппарата, а другой — к вкопанному в землю стержню из металла.

Подобное соединение оборудования с землей обеспечивает равенство потенциалов между ними. Если корпус окажется под воздействием напряжения, случайное прикосновение человека не приведет к удару электрическим током. То же самое касается и других узлов аппарата, через которые проходит ток.

Для обеспечения заземления задействуют кабель из меди или арматуру из металла (диаметром не меньше 6 и 12 мм соответственно). Крепление медного кабеля к корпусу производят с помощью болта, расположенного на сварочном оборудовании. В большинстве случаев провод обозначается надписью «Земля», но возможно и другое название.

В устройстве, предназначенном для сварки посредством электрической дуги, необходимо заземлять не только основные элементы. При работе с такими аппаратами нужно обращать внимание и на зажим вторичной обмотки. К нему подключается проводник, ведущий к обрабатываемой детали.

Важно! Если ток проводится по двужильному кабелю, недопустимо применение в процессе заземления сварочного трансформатора проводов «ноль» и «фаза».

Строгое соответствие стандартным мерам безопасности предполагает заземление электрических контуров в обязательном порядке. Сделать это можно двумя способами:

Первый предусматривает использование труб, уголков или пластин, изготовленных из металла. Эти элементы нужно вкопать в грунт. В результате существенным образом экономится пространство. Преимуществом этого способа выступает отличная проводимость электрического тока, поскольку металлические детали вступают в непосредственный контакт с влажными земельными слоями.

Вертикальное заземление может применяться не во всех случаях. Там, где это по каким-то причинам невозможно, используют горизонтальный способ или глубинный. Особенность его состоит в закапывании в землю на определенную глубину металлических стержней, соединенных между собой.

Важно! В процессе создания контура заземления запрещено использовать алюминиевые детали, поскольку они отличаются слабой устойчивостью к электрокоррозии (самопроизвольному разрушению материалов в результате воздействия блуждающих токов).

Клеммы аппаратуры для сварки

К подбору нажимов, предназначенных для крепления провода к источнику питания, следует относиться с особым вниманием. Правильный выбор способен не только сделать работу сварщика более безопасной, но и обеспечить хорошее качество шва.

Нужно учитывать как максимальное количество тока, так и массу кабеля, который соединен с зажимом. Необходимо обращать внимание и на то, насколько надежно клеммы соприкасаются с поверхностью обрабатываемой детали. Контакт зависит от коэффициента упругости пружин, которыми оснащены зажимы.

Существуют три основных типа клемм, применяемых при заземлении:

магнитная прищепка;
фиксатор «крокодил», получивший свое название из-за схожести с челюстями рептилии;
струбцина.

Наибольшее распространение нашли первые два вида. Магнит позволяет закрепиться на любой поверхности, например, на деталях необычной или закругленной формы — там, где существуют определенные сложности с фиксацией.

Использование зажима типа «крокодил» обеспечивает надежность крепления. Сам фиксатор отличается удобством в использовании. Срок его службы зависит от состояния пружины, которую не рекомендуется перегревать. Речь идет об одном из главных элементов клеммы: если выйдет он из строя, это негативным образом скажется на функционировании самого зажимного устройства.

Способы обеспечения электробезопасности

Крайне важно соблюдать меры, которые позволят уберечь рабочего от производственных травм. В процессе сварки следует придерживаться следующих правил:

Подключить к контуру заземления все элементы, по которым не проводится ток.
Оборудовать точку заземления для каждого аппарата.
Заземлять каждое устройство последовательно недопустимо.
При отсутствии возможности заземления применять устройство, позволяющее отключать электричество в автономном режиме.

Немаловажное значение имеет степень эффективности защиты работника от электротравм. Существуют определенные нормы безопасности, по которым показатель сопротивления заземляющего контура должен быть не выше 5 Ом. Необходимо их придерживаться путем обеспечения как можно большей площади контакта заземлителя с поверхностью земли. Следует позаботиться об удовлетворительной проводимости тока.

Заземлитель соединяется с проводником в основном с помощью сварки, в отдельных случаях крепится специальными хомутами. И в том, и в другом случае необходимо позаботиться о защите материалов от вредного воздействия окружающей среды. С этой целью место соединения нужно обработать, чтобы предотвратить коррозию — подходит, в частности, эпоксидная смола.

Контроль за состоянием сварочного аппарата

При проведении работ оборудование должно полностью соответствовать нормам безопасности. В период осмотров необходимо обращать внимание на следующие моменты:

исправность систем защиты и существования замыкания между элементами обмотки трансформатора;
состояние заземляющего контура, отсутствие оголенных деталей, по которым идет ток, или замыкание на корпус.

Важно! Сварочный аппарат нуждается в регулярных проверках.

Правила работы со сварочным инвертором

Игнорирование мер безопасности при сварке с помощью источника питания сварочной дуги представляет угрозу для жизни человека. Несчастный случай может произойти в момент замыкания фазы на корпус.

Определенную опасность таит в себе использование относительно дешевых инверторов: в такой аппаратуре часто повреждается силовой трансформатор, что становится причиной попадания напряжения на клемму массы и держатель электрода. В результате возникает угроза поражения сварщика током. Не всегда можно сделать заземление, поэтому в процессе использования инвертора рекомендуется использовать устройство защитного отключения.

Соблюдение всех перечисленных норм сделает сварочный процесс максимально безопасным. Пренебрежение правилами приведет к тяжким последствиям. Необходимо осуществлять постоянный контроль за состоянием электрокабелей и деталей аппарата, которые могут представлять опасность для жизни рабочего. Целесообразно применять средства индивидуальной защиты.