Защитное зануление определение – Защитное зануление

Содержание

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

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

Что такое защитное зануление — схема и принцип работы

Зануление представляет собой специальное подключение открытых металлических частей электрооборудования (электроустановок) к нейтрали. Это относится к металлическим не токоведущим частям оборудования, которые в нормальном (рабочем) режиме не находятся (и не должны находиться) под напряжением. Нейтраль, с которой происходит соединение, должна быть глухо заземлена.

В трёхфазных электрических сетях – это нейтраль генератора или силового трансформатора, в однофазной сети – это глухозаземлённый вывод источника питания.

Нулевым защитным проводником (не путать с нулевым рабочим проводником) является такой проводник, который соединяет металлические занулённые части электрооборудования с глухозаземлённой нейтралью, идущей от генератора или питающего силового трансформатора.

Цель защитного зануления – обеспечить электрическую безопасность в случае короткого замыкания на металлический корпус электрооборудования или электроустановки.

Принцип зануления

Защитное зануление работает следующим образом. Если при поданном электрическом питании происходит попадание фазы (случайное попадание или пробой изоляции фазного проводника) на металлический корпус с занулением, то возникает короткое замыкание, резко увеличивается значение электрического тока и срабатывает аппарат защиты (автоматический выключатель) или перегорает плавкая вставка защитного предохранителя, тем самым обесточивая электрооборудование или электроустановку.

Сопротивление защитного нулевого проводника должно быть очень низким. Это необходимо для того, чтобы обеспечить уровень тока короткого замыкания, достаточный для действия защиты. Т.е. значение тока к.з. должно быть достаточным для того, чтобы сработал защитный аппарат.

Если электрооборудование просто заземлить, то, например, в случае пробоя фазы на корпус ток короткого замыкания может быть недостаточным для того, чтобы сработал автоматический выключатель или перегорела плавкая вставка предохранителя.

Ввиду того, что нейтраль заземлена на генераторе или трансформаторе, благодаря защитному занулению обеспечивается достаточно малое напряжение прикосновения на корпусе. Т.е. защитное зануление можно считать своего рода разновидностью заземления.

Видео — Зануление и заземление — в чем разница?

Схемы защитного зануления

Существует несколько схем, по которым выполняется защитное зануление.

Система TN-C

Достаточно простая система, по которой выполняется защитное зануление. В ней нулевой проводник N и защитный проводник PE по всей длине объединены в один общий проводник PEN. Для реализации защитного зануления по системе TN-C необходимо соблюдать очень высокие требования к системе уравнивания потенциалов, а также к размеру поперечного сечения совмещённого PEN-проводника.

Зануление по системе TN-C применяется в трёхфазных электрических сетях, а в однофазных сетях такое зануление категорически запрещено.

Система TN-C-S

Данная система представляет собой соединённые N и PE проводники в части сети, начиная от электрического источника питания. По данной системе допускается зануление электрооборудования в однофазных сетях.

Область применения защитного зануления

Защитное зануление применяется в однофазных и трёхфазных сетях переменного тока до 1кВ. Сеть должна быть с глухозаземлённой нейтралью.

Проверка эффективности защитного зануления

Суть защитного зануления заключается в том, чтобы в случае короткого замыкания фазы на корпус электрооборудования произошло автоматическое отключение повреждённого участка цепи. Для того чтобы проверить на сколько эффективно выполнено защитное зануление, необходимо измерить сопротивление петли фаза-ноль в самой удалённой от источника питания точке. Это позволит определить, сработает ли аппарат защиты в случае однофазного к.з. на корпус.

Сопротивление петли фаза-ноль измеряется при помощи специальных измерительных приборов. Приборы для измерения петли фаза-ноль имеют два щупа. При измерении один щуп подключается к действующей фазе, а второй – к занулённой части электрооборудования.

В результате замера выясняется значение сопротивления петли фаза-ноль. Зная величину измеренного сопротивления и значение питающего напряжения, по формуле закона Ома для участка цепи можно рассчитать ток однофазного короткого замыкания, расчётное значение которого должно быть больше (или равно) тока срабатывания защитного устройства.

Допустим, для защиты цепи от токовых перегрузок и от коротких замыканий установлен автоматический выключатель, ток мгновенного срабатывания которого равен 100А. Измеренное значение сопротивления петли фаза-ноль равно 2 Ом, фазное напряжение в сети равно стандартному  значению 220В.

Рассчитываем значение тока однофазного короткого замыкания. По закону Ома I = U/R = 220В/2Ом = 110А.

Т.к. расчётный ток к.з. больше чем ток мгновенного срабатывания (отсечки) автоматического выключателя, то защитное зануление будет эффективным. Если бы расчетный ток к.з. получился меньше тока мгновенного срабатывания автомата, то для эффективности защитного зануления пришлось бы или менять автоматический выключатель на устройство с меньшим током срабатывания, или искать решение по уменьшению сопротивления петли фаза-ноль.

Очень часто в расчётах ток срабатывания автоматического выключателя умножается на так называемый коэффициент надёжности Кн или коэффициент запаса. Дело в том, что отсечка автомата не всегда соответствует указанному значению, т.е. может быть некоторая погрешность, для этого и вводится в расчёты указанный коэффициент. Для старых автоматов Кн может равняться, например, 1,25 или 1,4. Для новых современных автоматов он может быть равен 1,1. Это связано с тем, что новые аппараты защиты работают более точно.

aquagroup.ru

описание технологии и отличия от заземления

Защитное зануление — система, в которой токопроводящие части оборудования, не находящиеся в норме под напряжением, соединены с нейтралью. В защитных целях преднамеренно создается соединение между открытыми проводящими элементами глухозаземленной нейтрали (в сетях трехфазного тока).

В сетях однофазного тока создают контакт с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а в случае с постоянным током — с глухозаземленной точкой источника тока. Хотя зануление характеризуется серьезными недостатками, система по-прежнему широко применяется во многих сферах для защиты от тока.

к содержанию ↑

Разница между занулением и заземлением

Между занулением и заземлением имеются отличия:

  1. В случае заземления лишний ток и появившееся на корпусе напряжение перенаправляются в грунт. Принцип действия зануления основан на обнулении на щитке.
  2. Заземление более эффективно с точки зрения защиты человека от удара током.
  3. Заземление основано на быстром и значительном уменьшении напряжения. Тем не менее, какое-то (уже неопасное) напряжение остается.
  4. Зануление заключается в создании соединения между металлическими деталями, в которых отсутствует напряжение. Принцип зануления основан на умышленном создании короткого замыкания при пробое изоляции или попадании тока на нетоковедущие части электроустановок. Как только происходит замыкание, в дело вступает автоматический выключатель, перегорают предохранители или срабатывают иные средства защиты.
  5. Заземление чаще всего используют на линиях с изолированной нейтралью в системах типа IT и TT в трехфазных сетях, где напряжение не превышает тысячи вольт. Заземление применяют при напряжении более тысячи вольт с нейтралью в любом режиме. Зануление используют в глухозаземленных нейтралях.
  6. При занулении все элементы электроприборов, не находящиеся в стандартном режиме под напряжением, соединяются с нулем. Если фаза случайно коснется зануленных элементов, резко увеличивается ток и отключается электрооборудование.
  7. Заземление не зависит от фаз электроприборов. Для организации зануления требуется соблюдение жестких условий подключения.
  8. В современных домах зануление применяется редко. Однако этот способ защиты все еще встречается в многоэтажных домах, где по каким-либо причинам нет возможности организовать надежное заземление. На предприятиях, где имеются повышенные нормативы по электробезопасности, основной способ защиты — зануление.

Обратите внимание! Для правильного определения нулевых точек и выбора способа защиты понадобится помощь квалифицированного электрика. Сделать заземление, собрать элементы контура и установить его в грунт можно и своими руками.

к содержанию ↑

Схема работы

Как было сказано выше, зануление основано на провоцировании короткого замыкания после попадания фазы на металлический корпус электроустановки, соединенной с нулем. Так как сила тока возрастает, подключается защитный механизм, отключающий электропитание.

По нормативам Правил установки электроустановок в случае нарушения целостности линии она должна отключаться автоматически. Регламентируется время на отключение — 0,4 секунды (для сетей 380/220В). Для отключения используются специальные проводники. Например, в случае однофазной проводки задействуется третья жила кабеля.

Для правильного зануления важно, чтобы петля фазы-нуля характеризовалась невысоким сопротивлением. Так обеспечивается срабатывание защиты за нужный промежуток времени.

Организация зануления требует высокой квалификации, поэтому такие работы должны выполнять только квалифицированные электрики.

На схеме ниже показан принцип работы системы:

к содержанию ↑

Область применения

Защитное зануление используют в электроустановках с четырехпроводными электросетями и напряжением до 1 кВт в следующих случаях:

  • в электроустановках с глухозаземленной нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типов N, PE, PEN;
  • в сетях с постоянным током и заземленной средней точкой источника;
  • в сетях с переменным током и тремя фазами с заземленным нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Сети 380/220 допускаются в любых сооружениях, где зануление электроустановок обязательно. Для жилых помещений с сухими полами зануление обустраивать не нужно.

Электрооборудование 220/127 используются в специализированных помещениях, где отмечается повышенный риск поражения током. Такая защита необходима в условиях улицы, где занулению подлежат металлические конструкции, к которым прикасаются работники.

к содержанию ↑

Проверка эффективности зануления

Чтобы проверить, насколько действенно зануление, нужно сделать замер сопротивления петли фаза-ноль в наиболее отдаленной от источника электропитания точке. Это даст возможность проверить защищенность в случае воздействия тока на корпус.

Сопротивление измеряется с использованием специализированной аппаратуры. Измерительные приборы оснащены двумя щупами. Один щуп направляют на фазу, второй — на зануленную электроустановку.

По результатам измерений устанавливают уровень сопротивления на петле фазы и нуля. С полученным результатом рассчитывают ток однофазного замыкания, применяя закон Ома. Расчетное значение тока однофазного замыкания должно быть равно или превышать ток срабатывания защитного оборудования.

Предположим, что для предохранения электроцепи от перегрузок и коротких замыканий подключен автомат-выключатель. Ток срабатывания составляет 100 Ампер. По результатам измерений сопротивление петли фазы и нуля равно 2 Ом, а фазовое напряжение в сети — 220 Вольт. Делаем расчет тока однофазного замыкания на основе закона Ома:

I = U/R = 220 Вольт/2 Ом = 110 Ампер.

Поскольку расчетный ток короткого замыкания превышает ток мгновенного срабатывания автомата-выключателя, делаем вывод об эффективности защитного зануления. В противном случае понадобилась бы замена автомата-выключателя на прибор с меньшим током срабатывания. Другой вариант решения проблемы — сокращение сопротивления петли фаза-ноль.

Нередко при проведении расчетов ток срабатывания автомата умножают на коэффициент надежности (Кн) или коэффициент запаса. Причина в том, что отсечка не всегда равна указанному показателю, то есть возможна определенная погрешность. Поэтому использование коэффициента позволяет получить более надежный результат. Для старого оборудования Кн составляет от 1,25 до 1,4. Для новой техники применяется коэффициент 1,1, так как такие автоматы работают с большей точностью.

к содержанию ↑

Опасность зануления в квартире

Скачки напряжения опасны как для людей, так и для бытовой техники в квартирах. В многоквартирных домах одной из квартир достанется низкое напряжение, а другой — высокое. Если в розетке квартиры случится обрыв нулевого проводника, при следующем включении электроустановки (например, бойлера) человека ударит током.

Особенно зануление опасно в двухпроводной системе. К примеру, при проведении электромонтажных работ электрик может заменить нулевой проводник на фазный. В электрощитах эти жилы далеко не всегда обозначены определенным цветом. Если замена произойдет, электрическое оборудование окажется под напряжением.

По нормативам Правил установки электроустановок на бытовом уровне зануление не разрешается для использования в бытовых целях именно по причине его небезопасности. Зануление эффективно только для защиты больших объектов производственного назначения. Однако, несмотря на запрет, некоторые люди решаются на установку зануления в собственном жилье. Происходит это либо по причине отсутствия иных методов решения проблемы, либо из-за недостаточности знаний по данному предмету.

Зануление в квартире технически осуществимо, но эффективность такой защиты непредсказуема, как и возможные негативные последствия. Далее рассмотрим ряд ситуаций, которые возникают при наличии зануления квартире.

к содержанию ↑

Зануление в розетках

В некоторых случаях защиту электроприборов предлагают выполнить путем перемычки клеммы розеточного рабочего нуля на защитный контакт. Такие действия противоречат пункту 1.7.132 ПУЭ, поскольку предполагают задействование нулевого провода двухпроводной электросети в качестве как рабочего, так и защитного нуля одновременно.

На вводе в жилое помещение чаще всего расположено устройство, предназначенное для коммутации фазы и нуля (двухполюсный прибор или так называемый пакетник). Коммутация нуля, используемого как защитный проводник, не допускается. Иными словами, запрещено использовать в качестве защиты проводник, электроцепь которого включает коммутационный аппарат.

Опасность защиты с применением перемычки в розетке состоит в том, что корпуса электроустановок в случае повреждения нуля (независимо от участка) попадают под фазное напряжение. Если нулевой проводник обрывается, электроприемник перестает функционировать. В этом случае провод кажется обесточенным, что провоцирует на необдуманные действия со всеми вытекающими последствиями.

Обратите внимание! При обрыве нуля источником опасности становится любая техника в квартире или в частном доме.

к содержанию ↑

Перепутаны местами фаза и ноль

При проведении электромонтажных работ в двухпроводном стояке своими руками существует немалая вероятность путаницы между нулем и фазой.

В домах с двухпроводной системой жилы кабелей лишены отличительных признаков. При работе с проводами в этажном щитке электрик может попросту ошибиться, перепутав фазу и ноль местами. В результате корпуса электроустановок попадут под фазное напряжение.

к содержанию ↑

Отгорание нуля

Обрыв нуля (отгорание нуля) часто случается в зданиях с плохой проводкой. Чаще всего проводка в таких домах проектировалась, исходя из 2 киловатт на единицу жилья. На сегодняшний день электропроводка в домах старого типа не только износилась физически, но и не способна удовлетворить возросшее количество бытовой техники.

При обрыве нуля дисбаланс возникает на трансформаторной подстанции, от которой питается многоквартирное здание. Перекос возможен в общем электрическом щите здания или в этажном щитке дома. Следствием этого станет беспорядочное понижение напряжения в одних квартирах и повышение — в других.

Низкое напряжение губительно для некоторых видов электробытовой техники, в том числе кондиционеров, холодильников, вытяжек и прочих аппаратов, оснащенных электрическими двигателями. Высокое напряжение представляет опасность для всех видов электроустановок.

к содержанию ↑

Альтернатива занулению

В подсистеме TN-S зануление защитного проводника PE осуществляется лишь на одном участке — на контуре заземления трансформаторной подстанции или электрогенератора. В этой точке разделяется PEN-проводник, и далее защита и рабочий ноль нигде не встречаются.

В такой схеме энергоснабжения заземление и зануление органично взаимодействуют, создавая условия для высокой электробезопасности. Однако в системах, где нейтраль изолирована (IT, TT), зануление не используется. Электрическое оборудование, работающее в рамках системы TT и IT, заземляется за счет собственных контуров. Так как система IT предполагает подачу питания только специфическим потребителям, рассматривать такой способ организации защиты в жилых домах не имеет смысла. Единственная альтернатива неправильному, а потому опасному занулению шины PE — система TT. Особенно актуальна такая система, потому что переход на технически прогрессивные системы TN-S, TN-C-S технически и финансово затруднен для домов, чей возраст превышает 20 – 25 лет.

Электрическая сеть, построенная по стандарту TT, призвана обеспечивать качественную защиту от попадания под напряжение нетоковедущих частей. Все работы по организации зануления должны осуществляться в соответствии с нормами, указанными в пункте 1.7.39 Правил установки электроустановок.

Защитное зануление: описание технологии и отличия от заземления

220.guru

Заземление и зануление: в чем разница

Для безопасной работы на различных электоустановках и проводниках используется соединение открытых металлических отводов с землей и подключение сети к нулевому кабелю. Но немногие начинающие мастера точно знают, чем отличается заземление и зануление электроустановок и электрооборудования.

Определение заземления

Заземление – это умышленное подключение открытых частей электрического оборудования, которые находятся под напряжением, к специальному заземляющему отводу, шине или другому защитному оборудованию. Это может быть арматура в земле, часть электроустановки и другие приспособления. Такой подход, согласно ПУЭ, является обязательной мерой преднамеренной защиты как жилого, так и нежилого фонда. Это же гласят правила и требования ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ (электробезопасность и система стандартов безопасности труда).

Фото – схема

Практически в каждом современном доме установлена схема заземления TN-C-S или TN-S. Но в зданиях старой постройки заземление зачастую вообще отсутствует, поэтому владельцам квартиры в таких постройках приходится своими силами организовывать землю. Такая система называется TN-C. Выполняется при помощи подключения отвода к заземляющему контуру, который может располагаться непосредственно в земле у здания или возле трансформаторной будки.

Рисунок TN-C

Теоретически, такую модернизацию проводки может организовать специальная монтажная компания, но практикуется это редко. Чаще к щитку на этаже (в многоквартирном доме) подводится земля, и уже к ней подключаются остальные провода.

  1. Если фаза попадает на открытый металлический отвод любого электрического устройства, то в нем появляется напряжение. Это же случается, если, к примеру, нарушена изоляция кабеля. Человеческое тело – отличный проводник тока, если Вы дотронетесь к такому отводу, то получите сильный удар током. Заземление поможет избежать это;
  2. Блуждающие токи уходят в заземляющий проводник, этим гарантируется охрана жизни;
  3. В особенности опасно напряжение, которое попадает на радиаторы отопления. В таком случае, все батареи в доме становятся проводниками тока. Но если установлена земля, то все напряжение уйдет по проводнику.

Фото – вариант земли

Если нет возможности провести полноценный заземляющий контур, тогда используются другие способы. К примеру, сейчас очень распространено подключение переносных заземляющих штырей (портативные шины). Их действие никак не отличается от стандартного стационарного отвода, но при этом они гораздо практичнее по своему функционалу.

Фото – переносная шина

Назначение зануления

Иногда зануление и заземление путают друг с другом, так в чем разница между ними? Зануление применяется по ПУЭ только для промышленных установок и не является гарантом безопасности. Если фаза попадает на открытую часть устройства, то ток не уходит. После этого происходит сопряжение двух фаз, и, как следствие, короткое замыкание. Нулевой проводник необходим для быстрого реагирования дифференциального защитного автомата на КЗ, но не для защиты человека от поражения током. Поэтому его принято использовать только на производстве, где требуется быстрое отключение питания в случае аварийной ситуации.

Фото – схема зануления

Нужно ли делать зануление в частном доме или квартиры? Нет, это необязательно, и даже чревато различными негативными последствиями. Скажем, если нулевой провод сгорит, то большее количество электрических устройств, к которым он был подключен, сломается из-за чрезвычайно высокого скачка напряжения. Стоит помнить, что Ваша безопасность не пострадает, если вместе с занулением обустроить также заземление, установить УЗО и защитный выключатель.

Фото – принцип работы зануления

Как установить зануление, чтобы устройство, подключенное к нему, не сгорело:

  1. Нужно использовать трехжильный провод с изоляцией. Одна жила отведена для фазы, вторая для нуля, третья для заземления;
  2. Земля подключается в самом конце электромонтажных работ на корпус безопасного проводника к заземляющему контуру и т. д. Наиболее практичен специальный заземляющий отвод у щита;
  3. В целях безопасности обязательно устанавливаются различные выключатели питания и прочие защитные установки.

Видео: в чем разница зануления и заземления

Главное отличие

Самое главное, что нужно запомнить: схемы зануления и заземления имеют различное защитное действие. Ноль гарантирует быструю реакцию на изменение потенциалов или утечку тока для обеспечивающих защиту установок. Соответственно, при высоком напряжении обеспечивается отключение всех потребителей энергии: осветительных приборов, компьютера и других машин (в том числе, станков, трансформаторов).

Фото – отличие зануления и заземления

Заземлением же обеспечивается выравнивание потенциалов и защита от поражения током. Земля чаще применяется в домашних условиях, её монтаж можно легко сделать своими руками. Но здесь нет гарантии, что предохранители быстро отреагируют на утечку. Оптимальным вариантом для повышения гарантии безопасности является совместное применение зануления и заземления сетей и открытых частей машин.

Перед установкой любого из этих вариантов защиты, нужно обязательно получить разрешение на проведение работ. Также дополнительно проводится расчет защитного проводника, подведение к каждому потребителю в жилище земли и установка защитного оборудования.

www.asutpp.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

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

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о