Первая задача решается с помощью защитных заземляющих устройств, выполняемых в соответствии с гл. 1.7 ПУЭ, ГОСТ Р 50571.10-96, ГОСТ Р 50571.21-2000, ГОСТ Р 50571.22-2000. Вторая задача решается с помощью прокладки специальных заземляющих или нулевых защитных проводников, соединенных в единую электрическую соединительную сеть.
В соответствии с ГОСТ Р 50571.10-96 в случае, когда заземление требуется как для защиты, так и для нормальной работы электроустановки, в первую очередь следует соблюдать требования, предъявляемые к мерам защиты.
Наличие замкнутых контуров и связей между системами заземления различного назначения может сопровождаться возникновением межсистемных помех заземления, которые не устраняются установкой источников бесперебойного питания и других устройств кондиционирования (улучшения) мощности без гальванической развязки. В ряде случаев, формально выполняя требования ГОСТ 464-79 по организации отдельной системы заземления для средств телекоммуникаций, создают отдельную систему заземления, например для учрежденческой цифровой телефонной станции. При этом не обращается внимания на то, что стандарт требует отдельной системы заземления для полюса системы питания постоянного тока. Питание оборудования от общей сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью и выполнение, казалось бы, обособленного заземления как раз приводят к ситуации, когда образуются контура заземления, вызывающие неустойчивую работу оборудования. Контур заземления, в отличие от жаргонного «контура заземления» (соединения горизонтальных заземлителей в земле), является нежелательным и образуется при наличии связи между двумя заземлителями (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Контур заземления
В образовавшемся контуре заземлитель 1 — электрическая связь (проводник) — заземлитель 2 — среда (земля) могут наводиться токи от внешних электромагнитных полей или протекать блуждающие токи сторонних нагрузок. Все это приводит к электромагнитным помехам в работе оборудования. Локальные вычислительные и телекоммуникационные сети зачастую имеют в своем составе оборудование связи (антенны, модемы и пр.) и подвержены влиянию помех, в том числе от разрядов молнии, поэтому для них важна высокая помехозащищенность. В силу этого обстоятельства устранению контуров следует уделять особое внимание при проектировании и эксплуатации электроустановок зданий.
На практике встречается также ошибочное заземление отдельного электроприемника или группы электроприемников на обособленный заземлитель, не связанный с нейтралью трансформатора (рис. 6.2). Эта схема заземления напоминает схему ТТ, с той лишь разницей, что при этом нарушается п. 1.7.39 ПКЭ, который гласит: «В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается...». Это требование вызвано тем, что обеспечить электробезопасность при такой схеме невозможно. На рис. 6.2 показан вынос потенциала при коротком замыкании на корпус электроприемника, заземленного на обособленный заземлитель.
Рис. 6.2. Вынос потенциала на незанулённый корпус оборудования
Потенциал на корпусе будет обусловлен падением напряжения в фазном проводнике до точки КЗ и падением напряжения в сопротивлении заземлителя 2, в среде (в земле и конструкциях) и в сопротивлении заземлителя 1. Сопротивление цепи короткого замыкания при этом будет больше сопротивления цепи «фаза-ноль», исходя из параметров которого выбирается защитный автомат, и короткое замыкание, скорее всего, не будет отключено действием максимальной токовой защиты. При этом на корпус будет вынесен потенциал, близкий к фазному напряжению, что создаст угрозу для жизни людей. Отключение КЗ произойдет за счет действия тепловой защиты автоматического выключателя, но время отключения КЗ при этом превысит нормируемые значения.
Характеристики устройств защиты и полное сопротивление цепи «фаза-ноль» должны обеспечивать автоматическое отключение питания в пределах нормированного времени при замыканиях на открытые проводящие части. Это требование выполняется при соблюдении следующего условия:
ZsIa<Uo,
где Zs — полное сопротивление цепи «фаза-ноль»; Iа — ток, меньший тока короткого замыкания, вызывающий срабатывание устройства защиты за время, являющееся функцией номинального напряжения Uo; Uo — номинальное напряжение (действующее значение) между фазой и землей.
Предельно допустимые времена отключения для систем TN составляют:
Uo = 220 В, время отключения — 0,4 с;
Uo = 380 В, время отключения — 0,2 с.
Таким образом, неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных контуров и вызывает электромагнитные помехи в работе оборудования, а также создает угрозу для жизни людей.