Что называется занулением – . | — Pandia.ru

Содержание

Что такое зануление

1. Описание

Сегодня нашу жизнь трудно представить без ежедневной эксплуатации всевозможных электрических приборов. Однако, практическое использование тока небезопасно без защитных систем. Возможны случаи, когда защитные устройства (пробки, автоматы и др.) могут не сработать, в результате чего происходит повреждение внутренней изоляции и возникает повышенное напряжение на металлическом корпусе оборудования. Для защиты человека от возможного поражения электрическим током в процессе эксплуатации электроприборов и бытовой техники, разработаны всевозможные защитные мероприятия, к числу которых относится и зануление. Данная статья написана с целью объяснить читателю, в чем заключается особенность зануления, как способа защиты электросетей, в каких случаях применятся и чем отличается от защитного заземления.

Зануление используют для обеспечения электробезопасности систем с PEN, PE или N проводниками. К ним относят сети с глухозаземленной нейтралью: TN-C, TN-S и TN-C-S. Основное различие в организации зануления для указанных систем состоит в схеме соединения нулевых защитных и рабочих проводников.

Система зануления TN-C

Система зануления TN-C на сегодняшний день относится к устаревшей, так как преобладает в зданиях старого жилого фонда. Для нее характерно наличие совмещенного по всей длине нулевого защитного и нулевого рабочего проводника PEN. Используется для электроснабжения в трехфазных сетях. Запрещена для групповых и распределительных однофазных сетей. Данная система достаточно проста в организации, однако не обеспечивает достаточного уровня электробезопасности, что делает невозможным ее применение при строительстве новых зданий.

Система зануления TN-C-S

Представляет собой улучшенный вариант системы зануления TN-C для обеспечения электробезопасности в однофазных сетях. В точке разветвления трёхфазной линии на однофазные совмещенный PEN-проводник разделяют на PE- и N-проводники, подводя их к однофазным потребителям. Данная система зануления, при относительно небольшом удорожании, отличается более высоким уровнем безопасности.

Система зануления TN-S

Считается наиболее совершенной и безопасной схемой зануления. Принцип действия основан на разделении по всей длине нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. К нулевому защитному проводнику PE присоединяют все металлические элементы электроустановки. Во избежание повторного заземления устраивают трансформаторную подстанцию, имеющую основное заземление.

Электробезопасность при занулении

Используя схему защитного зануления важно учитывать, что ток при коротком замыкании должен достигать значения, достаточного для срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя или плавления вставки предохранителя. В противном случае ток замыкания свободно будет протекать по электрической цепи, что приведет к нарастанию напряжения на поврежденном участке и на всех зануленных элементах электроустановки до величины, при которой вероятность поражения током от корпуса прибора многократно возрастет. Получается, что надежность системы зануления определяется по большей части надежностью используемого нулевого защитного проводника, к которому соответственно предъявляют повышенные требования см. пункты 1.7.121 – 1.7.126 ПУЭ-7. Тщательно проложенный нулевой провод должен отличаться окраской в виде желтых полос по зеленому фону. Кроме того, необходимо постоянно осуществлять контроль за исправностью его состояния. К нулевому проводу запрещается монтировать средства защиты электроустановок, которые при срабатывании могут привести к его повреждению. Соединения нулевых проводов между собой и с металлическими элементами электроустановки, доступными для прикосновения пользователям, должны гарантировать надежный контакт и иметь возможность для осмотра см. пункт 1.7.39, 1.7.40 ПУЭ-7. Значение сопротивления в болтовом соединении с частями электроустановки не должно превышать 0,1 Ом. Контроль за сопротивлением петли “фаза-нуль» осуществляют на этапе приемо-сдаточных работ, при капитальном ремонте и реконструкции сети, а так же в установленные в нормативно-технической документации сроки. Измерения в отключенной электроустановке проводят с помощью вольтметра-амперметра. Кроме того, постоянному контролю подлежит значение сопротивления заземления нейтрали и повторных заземлителей, зависимость времени действия автоматических устройств защиты от тока короткого замыкания.
Для уменьшения удара током, в случае обрыва нулевого провода, рекомендуют выполнять повторные заземления сопротивлением не более 30 Ом через каждые 200 м линии и опор, для чего преимущественно используют естественные заземлители.

2. Нормирование зануления

Технические требования к организации систем защитного зануления определены следующими документами:

  • Правила устройства электроустановок (ПУЭ), глава 1.7,
  • ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (пункт 543),
  • ГОСТ 12.1.030-81 (пункт 7).

Механизм зануления основан на автоматическом отключении поврежденного участка сети, время которого не должно превышать значений согласно пункту 1.7.79 ПУЭ-7.

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение Uo, В Время отключения, с
127 0,8
220 0,4
380 0,2
более 380 0,1

Нулевой рабочий и защитный проводники должны обладать сопротивлением, достаточным для срабатывания защиты. Активные и индуктивные сопротивления проводников образуют полное сопротивление петли «фаза-ноль». Активные сопротивления проводников зависят от их длины, удельного сопротивления материала и сечения. Индуктивные сопротивления различают для проводников из меди и стали. В стальном проводе они находятся в обратной зависимости от плотности тока и отношения периметра к площади сечения проводника. Индуктивные сопротивления стальных проводников выше, чем медных. В пункте 1.7.126 ПУЭ-7 установлены наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников для случаев, когда они изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.

Наименьшие сечения защитных проводников

Сечение фазных проводников, мм2 Наименьшее сечение защитных проводников, мм2
S ≤ 16 S
16 16
S > 35 S/2

Двухпроводная линия, состоящая из рабочего и защитного проводников, образует один большой виток, сопротивление взаимоиндукции которого (рекомендуемое значение для расчетов — 0,6 Ом/км) зависит от длины линии, диаметра проводов и расстояния между ними. Сопротивление заземления нейтрали источника питания не должно превышать 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока см. пункт 1.7.101 ПУЭ-7. Увеличение тока короткого замыкания достигают путем понижения сопротивления трансформатора и петли, для чего используют схему треугольник-звезда. Обмотки мощных трансформаторов и так имеют не большое сопротивление. Меньшее сопротивление линий зануления достигают выполняя их короткими и простыми, увеличивая сечение проводников, заменяя стальные проводники на изготовленные из цветных металлов с малым индуктивным сопротивлением. Наибольшее сопротивление нулевого защитного провода не должно превышать удвоенного сопротивления фазного провода. Сокращая расстояние между ними, снижают внешнее индуктивное сопротивление. Уменьшение сопротивления повторных заземлителей и приближение их к узлам нагрузки, способствует понижению силы тока на зануленных частях оборудования. Соединение с нулевым проводником всех заземленных металлические конструкций здания повышает потенциал поверхности пола, на котором стоит человек, и тем самым значительно снижает напряжение его прикосновения до величины, примерно равной от 0,1 до 0,01 Uз.

3. Применение зануления

Зануление выполняют на промышленных объектах, часто с расположенным в здании источником питания (генератором или трансформатором), для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок различного назначения и повышения помехоустойчивости при их работе. Согласно требованиям пункта 1.7.101 ПЭУ-7 зануление электроустановок следует выполнять: — при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока — во всех электроустановках; — при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока — только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках. Все электрооборудование промышленных объектов выводят на общий контур заземления и соединяют между собой металлической заземляющей шиной. Полный перечень частей, подлежащих занулению, представлен в главе 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ-7). Там же приведен список электрооборудования, преднамеренное зануление которого не требуется. Для электрозащиты объектов жилого фонда зануления практически не применяют. В новостройках заземление организованно централизованно. Современные электроприборы имеют вилку с тремя контактами. Один из контактов подключен к корпусу. Заземление для отдельно взятой квартиры состоит в присоединении к заземлителям корпусов и частей бытовых приборов. Потребность в занулении в таком случае отпадает. Дома старого жилого фонда, как правило, подключенные по системе TNC, могут и вовсе не иметь заземления. Модернизацией электросетей подобных домов должна заниматься специализированная электротехническая компания. Однако, зачастую сами жильцы таких домов прибегают к обустройству запрещенного в данном случае зануления, что является совсем не безопасным способом электрозащиты для жилого сектора. Требования к организации системы защитного зануления, как уже говорилось, определены в нормативных документах. Однако в процессе реализации данного способа защиты электросетей, нередко допускаются ошибки, препятствующие его прямому назначению. Ошибочно мнение о том, что лучше выполнять заземление на отдельный от нулевого проводника контур, ввиду отсутствия сопротивление длинного PEN-проводника от электроприбора до заземлителя подстанции. Однако на деле, сопротивление заземления оказывается гораздо большим, чем у длинного провода. При попадании фазы на заземлённый указанным способом корпус установки, ток замыкания может быть недостаточным для срабатывания автоматических средств защиты электросети. В данном случае напряжение на корпусе достигает опасной для пользователя величины. Даже при применении автоматического выключателя небольшого номинала, не удается обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения повреждённой линии от сети.

4. Отличие зануления от заземления

По своему назначению заземление и зануление во многом похожи – обеспечивают защиту пользователя электроустановки от поражения электрическим током. Однако способы и принцип организации такой защиты различны. Обеспечение электробезопасности сетей с использованием системы зануления подробно рассмотрено в предыдущих разделах статьи. Действие защитного заземления основано на принудительном соединении электроустановок с землей с целью снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Избыточный ток, поступающий на корпус электроустановки, отводится напрямую в землю (по заземляющей части). В качестве заземлителя устанавливают заземляющий контур треугольной конфигурации, сопротивление которого должно быть меньше, чем на остальных участках цепи. Отличие зануления от заземления состоит в следующем:

  • в способе обеспечения защиты электрических сетей: заземление -снижает напряжение прикосновения, зануление — отключает поврежденную электроустановку от сети, что практически исключает удар током и, с этой точки зрения, является более эффективным средством защиты для использования на промышленных предприятиях. Однако, если говорить о надежности защиты в процессе эксплуатации, то зануление уступает заземлению по причине большей вероятности повреждения целостности нулевого провода и возможного изменения сопротивления петли «фаза-нуль».
  • системами применения: заземление используют исключительно для защиты сетей с изолированной нейтралью (системы TT и IT), зануление — в сетях с глухо заземленной нейтралью TN-C, TN-S и TN-C-S, где присутствует PEN, PE или N проводники.
  • по типу обустройства: с точки зрения простоты и доступности обустройства, зануление представляет собой более сложный и трудоемкий способ защиты, требующий технических знаний и навыков для правильного определения способа и средней точки зануления. В случае защитного заземления соединяют отдельные детали токоприемника с землей, для чего достаточно применение инструкций к электроприборам.

5. Заключение

Роль зануления при работе с электроустановками на промышленных предприятиях трудно переоценить. Отключая поврежденную установку от сети в случае пробоя изоляции, зануление выступает надежным способом защиты человека от возможного поражения электрическим током. Для эффективного обеспечения электробезопасности, необходимо строгое соответствие конструкции элементов системы зануления рассмотренным нормативам, а так же тщательный и постоянный контроль за их состоянием. Использование зануления или заземления зависит от необходимого способа обеспечения защиты различных систем электрических сетей.


Смотрите также:

zandz.com

ЗАНУЛЕНИЕ

§ 13.8. Зануление

Занулением
называется
преднамеренное электрическое соеди­нение
с нулевым защитным проводником
металлических нетоковедущих частей,
которые могут оказаться под напряжением.
Нуле­вым
защитным проводником
называется
проводник, соединяющий зануленные части
с глухозаземленной нейтральной точкой
обмотки источника тока или ее эквивалентом.
Зануление применяется в се­тях
напряжением до 1000 В.

В сети
с глухозаземленной нейтралью напряжением
до 1000 В защитное заземление неэффективно,
так как ток глухого замыка­ния на
землю зависит от сопротивления заземления.

Уменьшить
напряжение корпуса, находящегося в
контакте с токоведущими частями,
устройством заземления в сети с
глухоза­земленной нейтралью, невозможно.
Можно обеспечить безопас­ность,
уменьшив длительность режима замыкания
на корпус. Для этого прокладывается
нулевой провод, соединяющийся с
глухоза­земленной нейтралью источника
и повторными заземлениями, к ко­торому
и присоединяют металлические корпуса
электрооборудова­ния (рис. ).

Зануление
превращает замыкание на корпус в
однофазное короткое замыкание, в
результате чего срабатывает максимальная
токовая защита, которая селективно
отключает поврежденный уча­сток сети.
Кроме того, зануление снижает потенциалы
корпусов, появляющиеся в момент замыкания
на землю.

При
замыкании, например, фазы А
на
зануленный корпус ток короткого замыкания
проходит через следующие участки цепи:
обмотку трансформатора (генератора),
фазный провод и нулевой провод. Величина
тока определяется фазным напряжением
и пол­ным сопротивлением цепи
однофазного короткого замыкания:

(1)

при
этом сопротивления трансформатора ZT,
проводов Zф.пр
и
Zн
имеют активную и индуктивную составляющие.

Рис.1.
Принципиальная схема зануления.

Если
принять
,
то
ток короткого замыкания

(2)

Например,
если сопротивление Zф+Zh=0,2
Ом (в сетях
напряже­нием 380/220 В обычно это
сопротивление значительно меньше), то
ток короткого замыкания

Iк
= 220/0,2 = 1100 А. Очевидно, что при таком токе
защита должна сработать.

При наличии
повторного заземления нулевого провода
напря­жение корпуса относительно
земли

(3)

где
Rп

сопротивление повторного заземления
нулевого провода.

Ток
замыкания на землю

определяется из схемы, приведен­ий
на рис.:

(4)

Здесь

— падение напряжения в нулевом проводе,
приложен­ное к последовательно
соединенным сопротивлениям Rо
и
Rп.

Из закона Ома

или с
учетом

(5)

Решая совместно
уравнения, получаем при замыкании на
корпус напряжение корпуса относительно
земли:

(6)

Аналогично
определяем напряжение нейтрали
относительно земли:

(7)

Повторное
заземление нулевого провода снижает
напряжение на корпусе в момент короткого
замыкания, особенно при обрыве нулевого
провода. Если повторное заземление
отсутствует (Rп→∞),
выражения и принимают вид:

; .

При
наличии повтор­ного заземления
второй множитель в выражении (6) меньше
единицы, в выражении (7) — больше нуля,
т. е. потенциал корпуса меньше, чем
величина Uк,
а потенциал нейтрали больше нуля. Если
принять Zф=Zн
и
Rп=Ro,
то
потенциалы

,

при
U=220
В, Uо=Uз=55
В, что допустимо в течение 1 с.

Рис.
2. Распределение потен­циалов вдоль
нулевого провода:

I
— без повторного заземления; II
— с повторным заземлением; 1—5
корпусы

Без
повторного заземления нулевого провода
(Rп→∞)
в случае замыкания на корпус его потенциал

при
U=220
В, Uз=110
В, а потенциал нейтрали равен нулю.

Таким
образом, повторное заземление при
замыкании на корпус уменьшает его
потенциал и тем самым повышает
безопасность. На рис. 2 показано
распределение потенциалов вдоль нулевого
провода между повторным заземлением
(а значит, и корпусом) и заземлением
нейтрали. Эти потенциалы существуют в
течение вре­мени срабатывания защиты.

В
случае обрыва нулевого провода при
замыкании на корпус короткого замыкания
не произойдет. При этом потенциалы
опреде­ляются из (6) и (7), причем Zн→∞:

;

.

При
этих условиях все корпуса, соединенные
с нулевым прово­дом за местом обрыва,
оказываются под напряжением относительно
земли, равным Uз.
Те корпуса, которые занулены до места
об­рыва, находятся под напряжением,
равным Uо.
Такой режим прин­ципиально не отличается
от замыкания на заземленный корпус в
сети с глухозаземленной нейтралью.
Очевидно, этот режим опа­сен. Но при
отсутствии повторного заземления
нулевого провода опасность возрастает
еще больше, так как замыкание происходит
на корпус, не имеющий ни зануления, ни
заземления. Корпуса электрооборудования,
соединенные с корпусом с поврежденной
изоляцией, оказываются под фазовым
напряжением относительно земли (рис.
3).

Рис. 3. Замыкание
на корпус при обрыве нулевого провода.

Потенциалы
зануленных корпусов при однофазном
коротком замыкании зави­сят от длины
участка ну­левого провода между
нейт­ралью источника и местом
присоединения корпуса к нулевому
проводу. При за­мыкании на один из
корпу­сов по участку нулевого про­вода
между этим корпусом и нейтралью
трансформатора проходит ток короткого
за­тыкания. Падение напряже­ния на
этом участке опреде­ляется из закона
Ома:
.
Поскольку
сопротивление нулево­го провода при
постоянном сечении пропорционально
его длине, падение напряжения также
пропорционально длине. Поэтому при
отсутствии повторного заземления
потенциал корпуса, на который происходит
короткое замыкание, равен падению
напряжения в нулевом проводе [см.
выражение (5)].

Потенциалы
по длине нулевого провода пропорциональны
расстоянию от нулевой точки источника
(см. рис. 2, кривая I).
Корпусы 1,
2
и
3
также
находятся под напряжением относительно
земли, равным потенциалам нулевого
провода в точках присоеди­нения
каждого корпуса. Потенциал корпуса 5
равен
потенциалу корпуса 4,
на
который произошло замыкание, так как
за местом короткого замыкания в нулевом
проводе тока нет, а значит, и па­дение
напряжения отсутствует.

Если
нулевой провод имеет повторное заземление
(см. рис. 2, кривая II),
то потенциал нейтрали не равен нулю; он
равен паде­нию напряжения на
сопротивлении заземления нейтрали.
Потен­циал корпуса поврежденного
потребителя равен падению напряже­ния
на повторном заземлении. Разность этих
потенциалов равна Uк.
Потенциалы в нулевом проводе распределяются
по прямоли­нейному закону. Потенциал
корпуса 3
ниже
потенциала корпусов 5
и 4.
Корпус
2
находится
в данном случае под нулевым потенциа­лом.

Устройство
зануления и требования к нему.
Основное
назначе­ние зануления — обеспечить
срабатывание максимальной токовой
защиты при замыкании на корпус. Для
этого ток короткого замы­кания должен
значительно превышать уставку защиты
или номи­нальный ток плавких вставок.

Согласно
ПУЭ ток однофазного короткого замыкания
должен превышать не менее чем в три раза
номинальный ток плавкой вставки
ближайшего предохранителя или ток
срабатывания расцепителя автоматического
выключателя с обратно зависимой от тока
характеристикой. При защите сети
автоматическими выключа­телями,
имеющими только электромагнитный
расцепитель (отсеч­ку), нулевой защитный
провод должен быть выбран таким обра­зом,
чтобы в цепи «фаза-нуль» обеспечивался
ток короткого за­мыкания, равный
величине тока уставки мгновенного
срабатыва­ния, умноженный на коэффициент,
учитывающий разброс (по завод­ским
данным), и на коэффициент запаса 1,1. При
отсутствии за­водских данных для
автоматов с номинальным током до 1000 А
кратность тока короткого замыкания
относительно величины ус­тавки следует
принимать равной 1,4; для автоматов с
номиналь­ным током более 125 А она
составляет 1,25. Полная проводимость
нулевых защитных проводников во всех
случаях должна быть не менее 50% проводимости
фазного провода. В случаях когда эти
требования не удовлетворяются, отключение
при замыканиях на корпус должно
обеспечиваться при помощи специальных
защит (например, устройством защитного
отключения).

Нулевой защитный
провод должен иметь надежные соедине­ния,
и должна обеспечиваться непрерывность
цепи от каждого кор­пуса до нейтрали
источника. Поэтому соединения нулевого
провода до защищаемого корпуса выполняются
сварными. Нулевой защит­ный провод
соединяется со всеми заземленными
металлическими конструкциями, создающими
параллельные цепи короткого замы­кания:
металлическими конструкциями зданий,
подкрановыми пу­тями, стальными
трубами электропроводок, свинцовыми и
алюми­ниевыми оболочками кабелей,
металлическими трубопроводами,
проложенными открыто, исключая
трубопроводы для горючих и взрывоопасных
смесей. Эти проводники могут служить
единствен­ным нулевым проводом, если
по проводимости они удовлетворяют
приведенным выше требованиям.

Чтобы обеспечить
непрерывность цепи зануления, запрещается
установка в нулевой провод предохранителей
и выключателей. Это допускается только
в том случае, если выключатель вместе
с ну­левым проводом размыкает и все
фазные провода.

Зануление
однофазных потребителей, например
светильников, должно осуществляться
специальным защитным проводником (или
жилой кабеля), который не может одновременно
служить прово­дом для рабочего тока
(см. рис. 1, корпус 2).
Повторные
за­земления нулевого провода должны
выполняться на концах ответвлений
воздушных линий или ответвлений длиной
более 200 м, также на вводах в здания,
электроустановки которых подлежат
занулению.

Сопротивление
заземляющих устройств, к которым
присоеди­нены нейтрали трансформаторов
или генераторов, в любое время года
должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно
при линей­ных напряжениях 660, 380 и 220 В
источника трехфазного тока. Общее
сопротивление растеканию заземлителей
всех повторных за­землений нулевого
рабочего провода каждой воздушной линии
в любое время года должно быть не более
5, 10 и 20 Ом соответ­ственно при линейных
напряжениях 600, 220, 127 В. При этом
со­противление растеканию заземлителя
каждого из повторных за­землений
нулевого рабочего провода должно быть
не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при
тех же напряжениях. Проводники для
повторных заземлений нулевого провода
должны иметь пропуск­ную способность
не менее 25 А.

Расчет
зануления.
Цель
расчета зануления — определить сече­ние
нулевого провода, удовлетворяющее
условию срабатывания максимальной
токовой защиты. Уставка защиты определяется
мощ­ностью подключенной электроустановки.
Согласно требованиям ПУЭ, ток короткого
замыкания должен превышать уставку
за­щиты. Например, ток короткого
замыкания, необходимый для пе­регорания
плавкой вставки предохранителя,
определяется как Iк
≥ 3·Iн
, где Iн
— номинальный ток плавкой вставки.

Расчетная величина
тока короткого замыкания определяется
из выражения (1) с учетом сопротивления
петли «фаза — нуль»:

;

.

Таблица
1. Расчетные сопротивления сухих
трансформаторов при вторичном напряжении
400/230 В

Мощность
трансформатора, кВ·А

Схема соединения
обмоток

,Ом

Мощность
трансформатора, кВ·А

Схема соединения
обмоток

,Ом

Мощность
трансформатора, кВ·А

Схема соединения
обмоток

,Ом

160

Δ/Yн

0,055

320

Y/Yн

0,0847

630

Δ/Yн

0,014

180

Y/Yн

0,151

400

Δ/Yн

0,022

750

Y/Yн

0,0364

250

Δ/Yн

0,0354

560

Y/Yн

0,0434

1000

Δ/Yн

0,009

Сопротивления
трансформаторов приведены в табл. 1. Эта
таблица составлена с учетом данных
заводов-изготовителей, ВЭИ и
ВНИИтяжпромэлектропроекта. Приведенные
в ней данные сле­дует рассматривать
как приближенные, пригодные для
практиче­ских расчетов, не требующих
высокой точности. Следует отметить, что
у трансформаторов с соединением обмоток
Δ/Yн
сопротивление ниже, чем у трансформаторов
с соединением обмоток Y/Yн.
Это следует учитывать при выборе
трансформаторов. Для трансформа­торов
со вторичным напряжением 230/133 В можно
воспользоваться данными табл. 1 и ГОСТ
401—41, уменьшив их в три раза.

Сопротивления
трансформаторов, выполненных в
соответствии с отмененными ГОСТ 401—41,
имеют значения, приведенные ниже:

Мощность
трансформатора, кВ·А

20

30

50

100

130

320

560

1000

,Ом

1,44

1,11

0,722

0,358

0,203

0,117

0,071

0,042

Сопротивление
петли «фаза — нуль»

,

где
Rф
активное сопротивление фазного провода;
Rн

активное сопротивление нулевого провода;
Хп
индуктивное сопротивление петли «фаза
— нуль».

Для медных и
алюминиевых проводов активное
сопротивление определяется из формулы

.

Индуктивное
сопротивление петли «фаза-нуль» равно
сумме реактивных сопротивлений фазного
Хф
и
нулевого Хн
проводов
и сопротивления взаимоиндукции Х’п
между
этими проводами (внеш­нее сопротивление):

.

Индуктивные
сопротивления медных и алюминиевых
проводов малы и ими можно пренебречь.
Для стальных проводов активные и
реактивные сопротивления принимаются
по справочным табли­цам при
соответствующих плотностях тока.
Сопротивление взаи­моиндукции между
проводами

,

где
μо

магнитная проницаемость воздуха, равная
4·10-7
Гн/м; l
— длина линии, м; d

расстояние между проводами, м; D

диа­метр провода, мм.

Обычно
при отдельно проложенных нулевых
проводах прини­мают

0,6l;
при прокладке кабелем или в стальных
трубах зна­чением

можно пренебречь.

В
практике проектирования принято величины


и Zп
склады­вать арифметически. Это дает
небольшую погрешность (до 5%) в сторону
уменьшения тока короткого замыкания,
т. е. в сторону запаса.

Заземление
нейтрали и повторные заземления
рассчитываются по методике, изложенной
выше. Для определения напряжений
от­носительно земли из выражений (6)
и (7) принимают:

;

Контроль
зануления.
Устройство
зануления проверяется при вводе
электроустановки в эксплуатацию,
периодически в процессе работы и после
ремонта. Внешний осмотр устройства
зануления производится аналогично
осмотру заземляющего устройства. Для
измерения сопротивления петли «фаза-нуль»
можно применить любой прибор; для
измерения малых сопротивлений —
измеритель заземлений МС-08, омметр М372
и др. Сопротивления заземлений нейтрали
и повторных заземлений нулевого провода
измеряются прибором МС-08.

studfiles.net

Защитное зануление

Занулениемназывается преднамеренное
электрическое соединение металлических
нетоковедущих частей электроустановки
с глухозаземлённой нейтралью обмотки
источника тока в 3-х фазных сетях с
глухозаземлённой нейтралью, которые
могут оказаться под напряжением в
результате пробоя изоляции фазного
провода на корпус.

Проводник, обеспечивающий указанные
соединения зануляемых частей с
глухозаземлённой нейтралью источника
называется нулевым защитным проводником.

Нулевой защитный проводник отличается
от нулевого рабочего проводника, который
также соединён с глухозаземлённой
нейцтральной точкой источника. Он
предназначен для питания рабочим током
электроприёмника.

Нулевой рабочий проводник, как правило,
имеет изоляцию, равноценную изоляции
фазных проводников, а сечение его
рассчитывается на длительное прохождение
рабочего тока.

Защитное зануление применяют в 3х
фазных сетях до 1 кВ с глухозаземленной
нейтралью
.

Принципиальная схема зануления
представлена на рис. 4.5.

Рис.4.5. Принципиальная
схема защитного зануления в сети с
глухозаземлённой нейтралью.

1 – корпус
потребителя электроэнергии;

Rо
– сопротивление заземления нейтрали
источника тока;

Rт
сопротивление
повторного заземления нулевого защитного
проводника;

ВА
– автоматический выключатель с защитой.

Основное назначение защитного зануления
– устранение опасности поражения
электрическим током в случае прикосновения
к корпусу и другим нетоковедущим
металлическим частям электроустановки,
оказавшейся под напряжением вследствие
замыкания на корпус за счёт быстрого
отключения электроустановки от сети
действием защиты.

Однако,
поскольку корпус оказывается заземленным
через нулевой защитный проводник, в
аварийный период (с момента возникновения
замыкания на корпус до отключения
электроустановки от сети защитой) будет
проявляться защитное свойство заземления.

Принцип действия
защитного зануления основан на превращении
замыкания на корпус в однофазное к.з. с
целью вызвать большой ток, способный
обеспечить срабатывание защиты и тем
самым отключить поврежденную
электроустановку от сети.

Нулевой защитный проводник в схеме
защитного заземления предназначен для
создания тока однофазного к.з. цепи с
малым сопротивлением, чтобы этот ток
был достаточным для быстрого срабатывания
защиты (т.е. быстрого отключения
поврежденной электроустановки от
питающей сети).

Учитывая, что занулённые корпуса
заземлены через нулевой защитный
проводник, в аварийный период проявляются
защитные свойства этого заземления —
снижается напряжение на корпусе
относительно земли.

Таким образом,
зануление
осуществляет два защитных действия:
быстрое автоматическое отключение
повреждённой электроустановки от
питающей сети и снижение напряжения
занулённых металлических нетоковедущих
частей, оказавшихся под напряжением,
относительно земли
.

Рассмотрим на рис. 4.6 схему без нулевого
защитного провода, роль которого
выполняет земля (т.е. схема защитного
заземления в сети с глухозаземленной
нейтралью).

Рис. 4.6. К вопросу
о необходимости нулевого защитного
проводника в 3-х фазной сети до 1 кВ с
заземлённой нейтралью.

При замыкании фазы на корпус в цепи,
образовавшейся через землю будет
проходить ток:

(4.3)

благодаря
которому на корпусе относительно земли
возникает напряжение:

(4.4)

где:

Uф

R0, Rз

Сопротивление
обмотки трансформатора источника
питания и проводов сети малы по сравнению
с R0 и
Rзи
их в расчёт можно не принимать.

Ток
Iз
может оказаться недостаточным, чтобы
вызвать срабатывание защиты и
электроустановка может не отключиться.

Например,
при Uф=220
В и
R0
=
Rз=4
Ом, ток, проходящий через землю, будет
равен:

,

а напряжение
корпуса относительно земли:

Если ток срабатывания
защиты больше 27,5А, то отключения не
произойдет и корпус будет находиться
под напряжением 110В до тех пор, пока
установку не отключат вручную.

Безусловно, при
этом возникает угроза поражения людей
электрическим током в случае прикосновения
к повреждённому оборудованию. Ток через
тело человека в этом случае будет равен:

Чтобы устранить эту
опасность необходимо обеспечить
автоматическое отключение электроустановки,
т.е. увеличить ток до величины Iз>Ic.з.,
что достигается
уменьшением сопротивления цепи за счёт
введения в схему защитного нулевого
провода с малым сопротивлением.

Согласно
ПУЭ нулевой защитный проводник должен
иметь проводимость не меньше половины
проводимости фазного провода. В этом
случае ток однофазного к.з. будет
достаточным для быстрого отключения
поврежденной электроустановки.

Таким образом,
в 3х
фазной сети до 1 кВ с заземленной нейтралью
без нулевого защитного проводника
невозможно обеспечить безопасность
при замыкании на корпус, поэтому такую
сеть применять запрещается
.

Заземление
нейтрали предназначено для снижения
до безопасного значения напряжения
относительно земли нулевого защитного
проводника (и всех присоединенных к
нему корпусов электрооборудования) при
случайном замыкании фазы на землю.

В 4х
проводной
сети с изолированной нейтралью при
случайном замыкании фазы на землю между
нулевым защитным проводом и землёй
(рис. 4.7), а следовательно, между каждым
зануленным корпусом и землей, возникает
напряжение Uк,
близкое к
значению Uф.
Например, при Uф=220В,
Uк220В.
Что является весьма опасным.

Рис. 4.7. Замыкание
фазы на землю в 3-х фазной четырёхпроводной
сети до1 кВ с изолированной нейтралью.

В сети с заземленной нейтралью (рис.
4.8) при таком повреждении будет
обеспечиваться безопасность, так как
при замыкании фазы на землю фазное
напряжение Uфразделится пропорционально
сопротивлениямRзм(сопротивления замыкания фазы на землю)
иRо(сопротивление заземления нейтрали),
благодаря чему напряжение между
зануленным оборудованием и землейUкснизится и будет равно:

(4.5)

где:

Iз

Рис. 4.8. Замыкание
фазы на землю в 3-х фазной четырёхпроводной
сети до 1 кВ с заземлённой нейтралью.

Как правило, сопротивление, которое
оказывает грунт току замыкания фазы
на землю Rзм,
во много раз больше сопротивления
заземления нейтралиR0.
ПоэтомуUкоказывается незначительным.

Например, при
Uф=220В,
R0
=4 Ом,
Rзм=100
Ом

При
таком напряжении прикосновение к
корпусу неопасно.

Очевидно 3х
фазная четырехпроводная сеть с
изолированной нетралью имеет опасность
поражения электрическим током и
применяться не должна
.

Для уменьшения опасности поражения
людей электрическим током в случаях
обрыва нулевого защитного проводника
и замыкания фазного проводника на
корпус применяют повторное заземление
нулевого защитного проводника
.

При случайном обрыве нулевого защитного
провода и замыкании фазы на корпус (за
местом обрыва) отсутствие повторного
заземления приведёт к тому, что напряжение
относительно земли оборванного участка
нулевого защитного провода и всех
присоединенных к нему корпусов окажется
равным фазному напряжению сети (Uф)
(рис. 4.9, а).

Рис. 4.9. Замыкание
фазы на корпус при обрыве нулевого
защитного проводника:

а) в сети без
повторного заземления нулевого
защитного проводника;

б) в сети с повторным
заземлением нулевого защитного
проводника.

Это
напряжение опасное для человека будет
существовать длительно, поскольку
поврежденная электроустановка не будет
отключаться от защиты, а обрыв нулевого
проводника трудно обнаружить, чтобы
отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник
будет иметь повторное заземление, то
при его обрыве сохранится цепь тока Iзчерез землю (рис. 4.9, б), а напряжение
прикосновения на корпусе относительно
земли за местом обрыва снизится до
назначения:

(4.6)

где:

Iз

Rn

Корпуса
электрооборудования, присоединенные
к нулевому защитному проводнику до
места обрыва также окажутся под
напряжением относительно земли:

Сумма Uк и
U0равны
фазному напряжению:

Uк + U0=
Uф

Если Rо=
Rn,
то корпуса, присоединенные к нулевому
защитному проводу, как до, так и после
обрыва, будут иметь одинаковый потенциал:

Uк = U0=0,5Uф

Этот случай является
наименее опасным, так как при других
соотношениях R0
и
Rnчасть корпусов
будет находиться под напряжением
большим 0,5Uф,
а другая часть корпусов под напряжением
меньшим 0,5Uф.

Поэтому повторное
заземление значительно уменьшает
опасность поражения электрическим
током, возникающую при обрыве нулевого
защитного проводника, но не может
обеспечить условий безопасности,
которые существовали до обрыва
.

В сети, где применяется защитное
зануление, запрещается заземлять корпус
электроприемника, не присоединив его
к нулевому защитному проводу.

Объясняется это
тем, что в случае замыкания фазы на
заземленный, но не присоединенный к
нулевому защитному проводнику корпус
электрооборудования (рис. 4.14), образуется
цепь тока Iз
через сопротивление заземления этого
корпуса Rз
и сопротивление нейтрали источника
тока R0.

Рис. 4.10. Схема,
поясняющая недопустимость заземления
и зануления разных корпусов
электрооборудования в одной сети.

В результате между этим корпусом и
землей возникает напряжение:

Uк
= IзRз

Одновременно возникает напряжение
между нулевым защитным проводником и
землей (между всеми корпусами
присоединенными к нулевому защитному
проводнику и землей):

U0=
IзR0

При Rз=
Rо,
Uк
и
U0
будут одинаковыми и равными половине
фазного напряжения.

Например,
в сети с Uф=220В
напряжение между каждым корпусом и
землёй будет равно 110В.

Указанные
напряжения могут существовать длительно,
пока электроустановка не будет отключена
от сети вручную, т.к. защита из‑за
малого значения тока Iз
может не сработать.

Следует отметить,
что одновременное
заземление и зануление одного и того
же корпуса наоборот улучшает условия
безопасности, т.к. создаёт дополнительное
заземление нулевого проводника
.

При
замыканиях на корпус зануление создает
цепь однофазного короткого замыкания.
В результате срабатывает максимально-токовая
защита (МТЗ) и аварийный участок цепи
отключается от сети. Кроме того, до
срабатывания ток к.з. вызывает
перераспределение напряжений в сети
и, как следствие, снижение напряжения
аварийного корпуса относительно цепи
(снижается напряжение прикосновения).
Быстродействием МТЗ определяется время
воздействия поражающего фактора
опасности. (Чем меньше время срабатывания
защиты, тем меньше опасность поражения
человека при прикосновении к зануленному
аварийному корпусу).

При
замыкании на зануленный корпус в цепи
одного из фазных проводов возникает
ток короткого замыкания (Iк).
Этот ток определяется фазным напряжением
источника питания (U),
сопротивлением цепи фазного (Zф)
и нулеваго (Zн)
проводов:

Сопротивление
цепи «фаза-нуль» Zф+Zн
выражается комплексными величинами.
Это объясняется тем, что при протекании
больших токов при надлежащем выполнении
зануления Iк
должен превышать Iср
и тем самым обеспечить срабатывание
максимальной токовой защиты и,
следовательно, безопасность людей
имеющих контакт с зануленным
электрооборудованием.

Зануление как и
защитное заземление, необходимо
выполнять в следующих случаях:

  • в
    помещениях с повышенной опасностью и
    особо опасных в отношении поражения
    электрическим током, а также вне
    помещений при напряжении электроустановок
    выше 42 В переменного и 110 В постоянного
    тока;

  • в
    помещениях без повышенной опасности
    при напряжении электроустановок 380 В
    и выше переменного и 440 В и выше
    постоянного тока;

  • во взрывоопасных
    зонах независимо от напряжения
    электроустановок (в том числе до 42 В
    переменного и до 110 В постоянного тока).

Зануление
корпусов переносных электроприёмников
осуществляется специальной жилой,
находящейся в одной оболочке с фазными
жилами питающего кабеля и соединяющей
корпус электроприёмника с нулевым
защитным проводником питающей линии.

Присоединять
корпуса переносных электроприёмников
к нулевому рабочему проводу линии
недопустимо
,
так как в случае его обрыва все корпуса,
присоединённые окажутся под фазным
напряжением относительно земли.

Рис. 4.11. Зануление
переносного однофазного электроприёмника,
включенного между фазами и нулевым
рабочим проводами.

а
– правильно; б
— неправильно

Если нулевой рабочий провод линии
является одновременно нулевым защитным,
то присоединение к нему корпусов
электрооборудования должно выполняться
отдельным проводником. Запрещается
использовать для жтой цели нулевой
рабочий проводник, идущий в электроприёмник,
т.к. при случайном его обрыве корпус
окажется под фазным напряжением.

Рис. 4.12. Зануление
переносного однофазного электроприёмника,
включенного между фазами проводом и
нулевым рабочим, являющимся одновременно
нулевым защитным проводником:

а
– правильно; б
— неправильно

ПУЭ нормируют
максимальные значения сопротивлений
заземляющих устройств:

  • в
    электроустановках напряжением выше 1
    кВ в сетях с эффективно заземленной
    нейтралью сопротивление заземляющего
    устройствав любое время года должно
    быть не более 0,5 Ом.

  • в
    электроустановках напряжением выше 1
    кВ в сетях с изолированной нейтралью
    должно быть R
    250/I,
    Ом, но не более 10 Ом, где I
    –расчетный ток замыкания на землю, А.

  • в
    электроустановках напряжением до 1 кВ
    в сетях с глухозаземленной нейтралью
    сопротивление заземляющего устройства,
    к которым присоединены нейтрали
    генератора или трансформатора в любое
    время года должно быть не более 2, 4 и 8
    Ом соответственно при линейных
    напряжениях 660, 380 и 220 В источника 3-х
    фазного тока или 380, 220 и 127 В источника
    однофазного тока.

  • В
    электроустановках напряжением до 1 кВ
    в сетях с изолированной нейтралью
    сопротивление заземляющего устройства
    используемого для защитного заземления
    открытых проводящих частей в системе
    IT
    должно быть

R
Uпр
/I, Ом

где:

Uпр

I

studfiles.net

Защитное зануление. Работа и устройство. Применение и особенности

Во всем мире используется защита, основанная на соединении нетоковедущих проводящих частей оборудования с землей и заземленной нейтралью источника. В России эта система называется защитное зануление. Защитное действие этой системы основано на принципе достижения нулевого напряжения на корпусе прибора, за счет многократного заземления и соединения нетоковедущих частей с нейтралью источника.

Несмотря на ряд недостатков, зануление продолжает служить основным электрозащитным средством во всем мире. Открытые части установки соединяют отдельным нулевым защитным проводником.

Зануление – соединение металлических частей электрооборудования с нулевым защитным проводом. Зануление служит мерой защиты от случайного попадания под напряжение.

Защитное зануление рассчитано на случай короткого замыкания. Распределение нагрузки на предприятии осуществляется равномерно, нулевой провод исполняет функции защиты. Ноль соединяется с корпусом электродвигателя. Когда происходит короткое замыкание, то возникает напряжение на корпусе электродвигателя.

При этом происходит срабатывание автоматического выключателя. При применении заземляющей шины промышленные электроустановки соединяются.

Принцип действия

Замыкание случается при касании подключенного к напряжению фазного провода на корпус прибора, который соединен с нулем. Возникает большая сила тока, срабатывают аппараты защиты, отключающие питание неисправного прибора.

Время срабатывания защиты и отключения неисправной линии по правилам не должно быть более 0,4 секунды. Для зануления можно применить третью неиспользуемую жилу в кабеле для 1-фазной сети питания.

Фаза и ноль должны быть с небольшой величиной сопротивления. Только тогда аппарат защиты отключит напряжение в установленное время. Чтобы было хорошее зануление необходимо обеспечить качественные контакты соединений.

Защитное зануление дает возможность создать быстрое выключение от сети неисправного питания. Вероятность удара током человека практически исчезает. Зануление считается одним из видов заземления.

Порядок зануления

Зануление для защиты в доме начинается с нейтрали, соединенной с заземленной нейтралью трансформатора.

Нейтраль с 3-фазной линией приходит в здание дома в шкаф ввода. Далее, она разветвляется по щиткам на разных этажах. От нее используется рабочий ноль, образующий 1-фазное напряжение. Ноль имеет название рабочего, так как он применяется для работы.

Зануление для защиты создается отдельным нулем в щитке. Ноль соединен с заземленной нейтралью. Нужно знать, что в схеме соединения ноля с нейтралью не должно быть аппаратов коммутации (рубильников, автоматов).

Как известно в цепях трехфазного переменного напряжения обмотка трансформатора может соединяться в треугольник и в звезду. Рассмотрим звезду. Звезда имеет нулевую точку, или нейтраль. Это та точка, в которой сумма всех трех напряжений сети будет равна нулю.

При такой схеме трансформатора могут быть две возможные схемы. Схема с изолированной нейтралью показана на нашем рисунке. Такая схема обычно используется при работе трехфазных систем, а также однофазных систем, но используется именно изолированная нейтраль.

Также есть еще глухозаземленная нейтраль.

Нейтраль трансформатора соединяется с землей. Эта схема может быть использована не только для работы в трехфазной или однофазной системе, но также для защитного зануления.

Схема состоит из переменного источника напряжения 220 В, его датчика напряжения, нагрузки, сопротивления, которое в нормальном состоянии отключено. Но когда возникает пробой изоляции при выполнении неправильного монтажа, на корпусе появляется напряжение. Измерим напряжение на нагрузке относительно земли. Рассмотрим схему на базе однофазного источника напряжения.

Мы заземляем нулевую точку. Делаем имитацию пробоя изоляции на корпус. На корпусе установилось напряжение, которое будет равно напряжению источника. При таком состоянии если прикоснуться к корпусу, то человека ударит током. Как избежать этой ситуации? Все очень просто. Используют схему защитного зануления, а именно, корпус соединяют с глухозаземленной нейтралью трансформатора. Напряжение на корпусе становится равным нулю.

Почему опасно защитное зануление в квартире

Его используют для защиты людей и животных от поражения электрическим током, а также для срабатывания защитной аппаратуры в случае возникновения утечки тока на землю. Возникает вопрос: если мы используем глухозаземленную нейтраль, то можно соединить точку защитного заземления с нейтралью?

Этого делать нельзя. По правилам это запрещено. Если при выполнении монтажных работ будут перепутаны местами фаза и ноль, а мы поставим перемычку для соединения заземления с нейтралью, получим следующую неприятную ситуацию. При подключении устройства к сети, корпус оказывается под напряжением относительно земли. Как гласит ПУЭ использование нулевого рабочего проводника в качестве защитного зануления категорически запрещено.

Для защитного зануления отводится специальная шина, которая будет соединена с заземляющим устройством или с глухозаземленной нейтралью. Все заземляющие провода подключаются к этой шине параллельно. Поэтому, не нужно ставить перемычки. А перед тем, как реализовывать защитное заземление или зануление нужно ознакомиться с правилами.

Зануление в розетке

Некоторые специалисты делают заземление приборов перемычкой клеммы ноля в розетке на контакт защиты. Такой способ запрещен.

На входе в квартиру устанавливают аппарат, служащий для подключения питания сети. Это может быть пакетный выключатель или автомат. Опасность самодельного заземления с помощью перемычки в том, что корпус устройства, подключенного к этой розетке, в случае повреждения изоляции нуля станет доступным напряжению фазы. А если оборвется провод нуля, то работа прибора прекратится. Возникнет ложная видимость провода, как обесточенного. Это опасно для жизни.

Такая розетка сделает много неприятностей, если в нее запитать стиральную машину. Если отгорит ноль, то стиральная машина может убить человека в случае прикосновения к ней.

Если человек принимает душ из электрического водонагревателя, а в это время нулевой провод в розетке отсоединится, то человека ударит током. Такое зануление очень опасно выполнять в квартире.

Применение зануления

Применяется в электроустановках до 1 кВ в:

  • Сетях постоянного тока со средней точкой заземления.
  • 1-фазных сетях с заземленным выводом.
  • 3-фазных сетях с заземленным нулем.

Защитное зануление служит для защиты от удара током. Если внутри электроприбора повредилась изоляция и корпус прибора оказался под током, то отреагирует защита и отключит сеть питания.

Образование тока КЗ возникает, если произошло замыкание нулевого и фазного провода на зануленный корпус. Для скорейшего отключения устройства применяют автоматы, предохранители, магнитные пускатели с защитой от перегрева, контакторы с реле.

Похожие темы:

electrosam.ru

📌 Зануление — это… 🎓 Что такое Зануление?

Зануление — это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземлённой нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трёхфазного тока; с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока; с заземлённой точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью.

Принцип действия

Принцип действия зануления

Принцип работы зануления: если напряжение (фаза) попадает на соединённый с нулем металлический корпус прибора, происходит короткое замыкание. Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые отключают линию, питающую неисправный прибор. В любом случае, ПУЭ регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для номинального фазного напряжения сети 380/220 В оно не должно превышать 0,4 с.

Зануление осуществляется специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке — это, например, третья жила провода или кабеля.

Для того, чтобы отключение аппарата защиты произошло в предусмотренное правилами время, сопротивление петли «фаза-ноль» должно быть небольшим, что, в свою очередь, накладывает на все соединения и монтаж сети жесткие требования качества, иначе зануление может оказаться неэффективным.

Помимо быстрого отключения неисправной линии от электроснабжения, благодаря тому, что нейтраль заземлена, зануление обеспечивает низкое напряжение прикосновения на корпусе электроприбора. Это исключает вероятность поражения током человека. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.

Различают зануление систем TN-C, TN-C-S и TN-S.

Система зануления TN-C

Система зануления TN-C

Простая система зануления, в которой нулевой проводник N и нулевой защитный PE совмещены на всей своей длине. Совместный проводник обозначается аббревиатурой PEN. Имеет существенные недостатки, главный из которых — высокие требования к системам уравнивания потенциалов и сечению PEN-проводника. Применяется для электроснабжения трехфазных нагрузок, например асинхронных двигателей. Применение данной системы в однофазных групповых и распределительных сетях запрещено:

1.7.132. Не допускается совмещение функций нулевого защит­ного и нулевого рабочего проводников в цепях однофазного и по­стоянного тока. В качестве нулевого защитного проводника в таких цепях должен быть предусмотрен отдельный третий проводник.

— ПУЭ-7[1]

Система зануления TN-C-S

Усовершенствованная система зануления, предназначенная для обеспечения электробезопасности однофазных сетей электроустановок. Она состоит из совмещённого PEN-проводника, который соединён с глухозаземленной нейтралью питающего электроустановку трансформатора. В точке, где трёхфазная линия разветвляется на однофазные потребители (например в этажном щите многоквартирного дома или в подвале такого дома) PEN-проводник разделяется на PE- и N-проводники, непосредственно подходящие к однофазным потребителям.

Система зануления TN-S

Наиболее совершенная, дорогая и безопасная система зануления, получившая распространение, в частности, в Великобритании[2]. В этой системе нулевой защитный и нулевой проводники разделены на всей своей длине, что исключает вероятность ее выхода из строя при аварии на линии или ошибке в монтаже электропроводки.

Ошибки в реализации зануления

Иногда ошибочно[источник не указан 1309 дней] считают, что заземление на отдельный контур, не связанный с нулевым проводом сети, лучше, потому что при этом нет сопротивления длинного PEN-проводника от электроустановки потребителя до заземлителя КТП (комплектной трансформаторной подстанции). Такое мнение ошибочно, потому что сопротивление заземления, особенно кустарного, гораздо больше сопротивления даже длинного провода. И при замыкании фазы на заземлённый таким образом корпус электроприбора ток замыкания из-за большого сопротивления местного заземления может оказаться недостаточным для срабатывания АВ (автоматического выключателя) или предохранителя, защищающего эту линию. В таком случае корпус прибора будет находиться под опасным потенциалом. Кроме того, даже если применить АВ небольшого номинала, срабатывающий от тока замыкания на землю, все равно обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения поврежденной линии практически невозможно.

Поэтому раньше, до начала массового применения УЗО, заземление корпусов электроприемников без их зануления (то есть заземление по системе ТТ) вообще не допускалось. Пункт 1.7.39 ПУЭ-6:

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью или глухозаземлённым выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземлённой средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

Распространённым заблуждением является утверждение, что согласно новой редакции ПУЭ (п. 1.7.59), заземление корпусов электроприемников без их зануления допускается, но только при обязательном применении УЗО. Пункт 1.7.59 ПУЭ-7:

Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от источника с глухозаземлённой нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие: Ra * Iа ≤ 50 В, где Iа — ток срабатывания защитного устройства; Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников — заземляющего проводника наиболее удалённого электроприемника.

В рассматриваемом пункте ПУЭ речь идет о системе ТТ. Указывается, что в системе ТТ электробезопасность при косвенном прикосновении обеспечивается используя УЗО. Система сети определяется состоянием нейтрали источника питания (п. 1.7.3), в большинстве случаев трансформатора подстанции, а также способами подключения открытых проводящих частей оборудования к элементам защиты, которые четко определены для каждой системы — глухозаземлённой нейтрали трансформатора или заземляющему устройству. В настоящее время, для питания подавляющего количества электроустановок (дачные участки, жилые и производственные здания и т. д.), используется система TN, где открытые части электроустановки присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника питания. Таким образом, указания пункта 1.7.59 относятся к другой, не получившей широкого распространения, схеме сети и не могут быть использованы для обеспечения электробезопасности в сетях, выполненных по схеме TN.

См. также

Примечания

Литература

Вайнштейн Л. И. Меры безопасности при эксплуатации электроустанок потребителей. — М.: Энергия, 1977. — 176 с.

Ссылки

dic.academic.ru

Защитное зануление

Любое электрооборудование, которое находится в работе (под напряжением) может иметь проводящие металлические части. А уверены ли Вы в том, что по этим частям не пройдет электрический ток, в случае, если изоляция повредится и произойдет короткое замыкание на корпус двигателя. Но бояться не надо, ведь для безопасности в таких случаях и изобрели защитное зануление (ЗЗ).

Защитное зануление – это преднамеренное соединение проводящих частей электроустановки, не находящихся под напряжением в нормальном режиме, с глухозаземленной нейтралью трансформатора или с заземленной точкой источника питания в случае с сетями постоянного тока.

Зануление в разных системах заземления

Рассмотрим зануление в системе TN, систем TT и IT коснемся в другом материале.

Система TN, где T означает, что нейтраль источника питания заземлена, а N – что открытые проводящие части присоединены к нейтрали источника через нулевые проводники.

Существует два нулевых проводника – это PE и N. PE – нулевой защитный проводник (желто-зеленый провод), N – нулевой рабочий проводник (черный провод).

PE – это и есть шина, провод зануления.

У системы TN есть три подсистемы – ТN-С, TN-S, TN-S-C.

Где C означает, что PE+N=PEN, то есть функции нулевого защитного и нулевого рабочего совмещены в одном проводе под названием PEN.

S означает, что PE // N, то есть нулевой защитный и нулевой рабочий на протяжении линии идут по разным проводам. Это самая дорогая и надежная система. Применяется в Великобритании.

S-C – на протяжении линии в одной части функции нулевого защитного и нулевого рабочего совмещены в одном проводе PEN, в другой части они разделены.

Зануление применяется в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью постоянного и переменного тока напряжением до 1000В.

Принцип действия защитного зануления

Рассмотрим схематически принцип действия зануления на примере четырехпроводной сети с подключенной однофазной нагрузкой.

Ситуация следующая, фаза, в нашем случае L1 замкнулась в случае пробоя изоляции на корпус. Ток пошел по корпусу через провод зануления. Образовался контур, состоящий из фазы источника питания (трансформатора), цепи фазного и нулевого проводов. Этот контур еще называют петля «фаза-ноль».

Сопротивление петли «фаза-ноль» достаточно мало, вследствие чего, ток возрастает до аварийной величины, что в свою очередь вызывает срабатывание устройства защиты (автомата). После срабатывания автомата, поврежденная линия отключается. Время срабатывания защиты для отключения линии при КЗ на корпус в сетях до 1кВ составляет:






Номинальное фазное напряжение, В Время отключения, с
120 0,8
230 0,4
400 0,2
Более 400 0,1

Сохраните статью или поделитесь с друзьями


pomegerim.ru

принцип действия, расчет, отличие от заземления

Открытие электрического тока ознаменовало новую эру в развитие человечества. В настоящее время невозможно представить комфортное существование человека без этого энергоносителя. Без электричества невозможно представить работу промышленных предприятий, строительных организаций, транспорта и так далее. Да и просто жизнь людей скатилась бы без него к средневековому уровню. Но этот вид энергии является надежным слугой человечества, только в том случае, если она будет находиться под неусыпным контролем. Но если этот контроль ослабить, то электричество станет неуправляемой стихией и может нанести огромный вред как человеку, так и материальным ценностям.

Движение электронов в электрической сети идет по пути минимального сопротивления и если не предпринимать защитных мер, то электрический ток может нанести человеку серьезное поражение, вплоть до летального исхода. К тому же, в критических ситуациях электрическая энергия способна воспламенить горючие вещества, что неминуемо приведет к возникновению пожара. Чтобы избежать этих негативных последствий предпринимаются различные меры обеспечения безопасности: автоматические системы обесточивания сети, защитное зануление и заземление. В этой статье мы расскажем, что называется занулением и как такая защита функционирует.

Зануление и его особенности

Ответить на вопрос, что такое защитное зануление, довольно просто, но необходимо знать чем оно отличается от заземления электрооборудования. Точное понимание этих различий позволит избежать многих ошибок при монтаже бытовой техники, различных приборов, станков и другого оборудования, работающего на электрической энергии. Защитное зануление — это подключение металлических корпусов и других деталей промышленного оборудования и различной бытовой техники, которые в рабочем состоянии не должны находиться под сетевым напряжением, к нейтральному (нулевому) проводу системы подачи электроэнергии. Этот провод в какой-то точке должен быть наглухо заземлен.

Важно! Не путайте нейтральный (нулевой) защитный провод с нулевым проводом питающей сети. Это совершенно разные проводники. Для сетей с трехфазной подачей электроэнергии — это нейтральный провод, идущий от силового трансформаторной подстанции или устройства, генерирующего электрическую энергию, для однофазных сетей — это наглухо заземленный провод.

Для чего необходимо занулять некоторые типы бытового и промышленного оборудования? Все очень просто! Главной целью зануления является обеспечение защиты человека от поражения электрическим током в случае КЗ (короткого замыкания) фазы сети на корпус и другие токопроводящие части электрооборудования.

Принцип действия зануления

Принцип действия зануления заключается в следующем процессе. Допустим, фаза питающей сети попала на корпус электрооборудования, что часто происходит в результате пробоя изоляции или других форс-мажорных обстоятельствах. В этом случае, если токопроводящие части устройства имеют защитное зануление, возникает короткое замыкание, при этом величина электрического тока мгновенно достигает максимальных значений и срабатывает автоматическая защита или выгорает предохранитель. Бытовая техника или другое оборудование обесточивается, что защищает человека от поражения электричеством и препятствует возникновению других негативных последствий.

Для того чтобы зануление сработало, нейтральный проводник должен иметь очень низкое значение сопротивления электрическому току. Только в этом случае ток КЗ будет максимальным, что обеспечит срабатывание защитных систем сети. Благодаря тому, что нейтраль имеет полное заземление на генераторе или трансформаторе, защитное зануление обеспечивает очень низкое напряжение на корпусе электрооборудования при прикосновении к нему. По большому счету, защитное зануление — это одна из разновидностей заземления, выполненная с соблюдением определенных правил и норм.

Внимание! Простое заземление электрооборудования не всегда способно обеспечить срабатывание защитных систем сети, так как величины тока КЗ может не хватить для этого. Это значение должно быть максимальным!

Системы и схемы зануления

Существует несколько вариантов выполнения защиты электрооборудования путем зануления металлического корпуса устройства. В этой статье мы рассмотрим два следующих основных способа зануления любой техники, подключенных к трехфазной и однофазной сети подачи электроэнергии.

  1. Трехфазная сеть. Для такого подключения схема довольно проста и выполнить ее не составит труда любому человеку знакомому с основами электротехники. В этом варианте нулевой провод N и защитная линия PE объединены в одну общую шину под названием PEN. Такой метод зануления получил наименование системы TN-C. Для его реализации необходимо строго соблюдать повышенные требования к уравниванию электрических потенциалов, а также к площади сечения объединенного проводника PEN. Для сетей с подачей электроэнергии по однофазной схеме использование системы TN-C категорически запрещено правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
  2. Однофазная сеть. Для реализации защитного зануления в однофазных сетях существует способ по системе TN-C-S. При этом методе проводник N объединяется с линией PE только на ограниченном участке сети подачи электроэнергии, начинающимся рядом с основным источником питания. Система TN-C-S хороша для однофазных сетей, но ее ни в коем случае нельзя применять при занулении электрооборудования, работающего в трехфазных сетях электрификации.

Любая система защитного зануления может быть использована только в сетях как однофазных, так и трехфазных, с переменным напряжением не более 1 кВ, к тому же сеть в обязательном порядке должна иметь наглухо заземленную нейтраль. После выполнения работ по защите электрооборудования необходимо выполнить проверку и расчет системы зануления, который следует доверить только специалисту, так как эта процедура предполагает использование специальных приборов. В результате произведенных замеров определяется сопротивление петли нейтраль-фаза, которое должно иметь минимальное значение.

После этого, согласно закону Ома, по которому I=U/R, вычисляется ток КЗ (короткого замыкания) при попадании фазы сети на металлический корпус прибора. Значение этого параметра должно быть на некоторую величину больше, чем порог срабатывания автоматических систем обесточивания электроразводки. В противном случае их нужно менять на устройства с меньшим значением порога срабатывания или выполнять мероприятия по снижению величины сопротивления петли нейтраль-фаза. При расчете тока КЗ следует применять увеличивающий коэффициент надежности Кн, который всегда больше единицы.

Особенности зануления в квартире

У потребителя часто возникает вопрос: что необходимо занулять в квартире, а чего делать не следует? Коротко ответим на этот вопрос. Сначала расскажем чего делать не следует. Зануление в квартире не рекомендуется использовать для изделий, которые заземлены через трубы. К ним относятся металлические ванны, умывальники, смесители и другие предметы, связанные с землей через стальные трубы. В случае зануления этих изделий можно получить поражение электрическим током при включении бытовой техники. Выравнивать потенциалы металлических предметов на кухне, в ванной и туалете следует используя заземление.

Все бытовые приборы в квартире необходимо занулять. В новых домах эта проблема, как правило, решена, так как нейтраль уже подведена к розеткам, а все современные бытовые приборы имеют вилку с заземляющим контактом. В старых домах электропроводка выполнена по двухпроводной схеме. В этом случае для зануления бытовой техники необходимо завести отдельный провод от квартирного электрического щитка, что позволит занулить оборудование через розетки.

Важно! Зануление бытовой техники в квартире необходимо выполнять с соблюдением правил электробезопасности. Работы следует проводить на полностью обесточенном оборудовании!

Когда следует использовать зануление, а когда заземление

В этой части статьи мы ответим на вопрос в чем разница между заземлением и занулением и в каком случае использовать тот или иной метод защиты человека от поражения электрическим током. Принцип действия защитного зануления похож на функциональные возможности заземления, но между ними есть существенная разница!

Обе системы предназначены для защиты человека от поражения электричеством. Разница между ними в том, что зануление мгновенно обесточивает оборудование, а заземление отводит опасный электрический ток в землю. Вот в этом и заключается вся разница! На ниже приведенной схеме наглядно показаны различия между этими двумя способами.

Какой же метод лучше использовать в каждом конкретном случае? Однозначно ответить на этот вопрос невозможно. Например, в многоэтажных домах создание заземляющего контура — это трудное и затратное мероприятие. Поэтому в большинстве квартир используется защитное зануление, подключаемое к бытовой технике через электрические розетки. В частном доме монтаж заземляющего контура не вызовет затруднений. Каждая из систем защиты следующие преимущества и недостатки.

  1. Заземление в частном доме можно сделать собственными руками, а для зануления необходимы познания в электротехнике, с проведением расчетов и выбора оптимального варианта подключения к нейтральному проводу системы электроснабжения. К тому же зануление перестает работать при обрыве нулевого провода.
  2. В многоэтажных домах устройство контура заземления является сложной задачей, так как необходимо будет выполнить комплекс монтажных работ высокой стоимости. Для квартир  в основном используется принцип зануления бытовых приборов, хотя этому способу защиты человека от поражения электрическим током присущи определенные недостатки.

Исходя из всего вышесказанного следует сделать вывод, что для частного дома лучше выбирать заземление, а для квартиры зануление. Правда, в том случае если объект запитывается от однофазной двухпроводной линии, что характерно для дачных поселков, без контура заземления не обойтись!

Важно! Часто в специальной литературе можно встретить такой термин, как защитное заземление по системе TN-C-S и TN-C. Следует сказать, что это не прямое заземление через специально смонтированный контур, а все то же защитное зануление!

Заключение

Надеемся, что статья помогла вам понять, что такое зануление и заземление, как эти две системы защиты человека от поражения электрическим током работают и какую из них лучше использовать в частном доме, квартире или на даче!

Видео по теме

profazu.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о