Какие элементы должна включать схема зануления

1. Назначение отдельных элементов схемы зануления (л.1, л.2, л.З)

Для схемы зануления необходимы нулевой защитный проводник, глухое заземление нейтрали источника тока и повторное заземление нулевого защитного проводника, рис. 1.

Рассмотрим назначение этих элементов применительно к наиболее распространенным электрическим сетям — трехфазным переменного тока

1.1. Назначение нулевого защитного проводника.

Пусть мы имеем схему без нулевого защитного проводника, роль которого выполняет земля. При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток: I_э, рис. 2.

где U_ф— фазное напряжение сети; r₀, rк — сопротивления заземления нейтрали и корпуса, Ом.

Сопротивление обмоток источника тока (например, трансформатора, питающего данную сеть) и проводов сети малы по сравнению с r₀ и rк поэтому их в расчет не принимаем.

В результате протекания тока через сопротивление r* в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_K ,В, равное падению напряжения на сопротивлении rк

Ток I_э может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. установка может не отключиться. При этом возникает угроза поражения током людей, прикоснувшихся к корпусу поврежденного оборудования или к металлическим предметам, имеющим соединения с этим корпусом.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости. Следовательно, назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления- обеспечить необходимое для отключения установки значение тока короткого однофазного замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением. Из сказанного вытекает еще один вывод: в трехфазной сети до 1000В с заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании фазы на корпус, поэтому такая сеть применяться не должна.

1.2 Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока.

Рассмотрим сеть, изолированную от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника (рис.3). В этой сети зануление обеспечит отключение поврежденной установки так же надежно, как и в сети с заземленной нейтралью. Однако при замыкании фазы на землю, что может быть результатом обрыва и падения на землю провода, замыкание фазы на неизолированный от земли корпус и т.п., земля приобретет потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имеющим нулевой потенциал, и землей возникнет напряжение U_ф близкое по значению к фазному напряжению сети. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, так как максимальная токовая зашита при этом повреждении не сработает. Это положение очень опасно.

В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет совершено иное, практически безопасное положение. В этом случае U_ф разделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю r_эм заземление нейтрали r₀ благодаря чему U_ф уменьшится и будет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали.

где I_эм— ток замыкания на землю.

Как правило, сопротивление r_эм, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали r₀. Поэтому Uк оказывается незначительным, рис.4. Например, при U_ф= 220В, r₀ = 4 Ом и r_эм= 100 Ом

Таким образом, назначение заземления нейтрали обмоток источников, питающего сеть до 1000В, — снижение напряжения запуленных корпусов (следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Можно сделать вывод, что электрическая сеть до 1000В, с нулевым защитным проводником, изолированная от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника питания и без повторного заземления нулевого защитного провода, таит опасность поражения током и поэтому применяться не должна, рис.3.

Этот вывод справедлив как для сетей переменного тока трехфазных четырехпроводных с изолированной нейтралью и однофазных трехпроводных, изолированных от земли, так я для трехпроводных сетей постоянною тока с изолированной средней точкой.

При вычислении значения Uк необходимо учитывать и повторные заземления нулевого защитного проводника.

Работа №6 Защитное зануление

1. Ознакомиться с общими сведениями о занулении
2. Изучить и выполнить расчет зануления.
3. Проверить расчетные результаты путем моделирования на ПО «Расчет зануления»

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ Назначение, принцип действия и область применения Зануление — преднамеренное электрическое соединение металличе­ских нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под на­пряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источникатока в трехфазных сетях с глухозаземленным выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока. Принципиальная схема зануления в сети трехфазного тока показана на рисунке 6.1. Проводник, обеспечивающий указанные соединения зануляемых ча­стей с глухозаземленными нейтральной точкой, выводом и средней точкой обмоток источников тока, называет нулевым защитным проводником. Нулевой защитный проводник следует отличать от так называемого нулевого рабочего проводника, который также соединен с глухозаземлен-ной нейтральной точкой, выводом и средней точкой обмоток источников тока, но предназначен для питания током электроприемников, т. е. являет­ся частью цепи рабочего тока и по нему проходит рабочий ток. Назначение зануления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металличес­ким нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т. е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обес печить срабатывание зашиты и тем самым автоматически отключить по­врежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являют­ся: плавкие предохранители или автоматы максимального тока, устанавли­ваемые для защиты от токов короткого замыкания: магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой: контакторы в сочетании с тепловыми реле, осуществляющие защиту от перегрузки: автоматы с комбинирован­ными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов ко­роткого замыкания и перегрузки. Рисунок 6.1- Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1000В 1 — корпус электроустановки; 2 — аппараты защиты от токов КЗ Назначение отдельных элементов схемы зануления Из рисунка 6.1 видно, что для схемы зануления необходимы нулевой защитный проводник, глухое заземление нейтрали источника тока и по­вторное заземление нулевого защитного проводника. Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления — обеспечить необходимое для отключения установки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока це­пи с малым сопротивлением. В трехфазной сети до 1000Вс заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании фазы на корпус, поэтому такая сеть применяться не должна. Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1000В,— снижение напряжения зануленных кор­пусов (а, следовательно, нулевого защитного проводника) относительноземли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.Электрическая сеть до 1000 В с нулевым защитным проводником, изолированная от земли, т. е. с изоли­рованной нейтралью обмоток источника тока и без повторных заземлений нулевого защитного проводника, таит опасность поражения током и по­этому применяться не должна. Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления. и в этом смыс­ле без него можно обойтись. Назначение повторного заземления защитного про­водника — снижение напряжения относительно земли зануленных конс­трукций в период замыкания фазы на корпус как при исправной схеме зануления, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника. Без повторного заземления напряжение нулевого защитного проводника может достигать недопустимых значений. Согласно указаниям «Правил устройства электроустановок» по­вторному заземлению подвергаются лишь нулевые рабочие провода воз­душных линий, которые используются одновременно и как нулевые за­щитные проводники. При этом повторные заземления выполняются на концах воздушных линий (или ответвлений) длиной более 200м, а также на вводах воздушных линий в электроустановки, которые подлежат занулению.

1. Назначение отдельных элементов схемы зануления (л.1, л.2, л.З)

Для схемы зануления необходимы нулевой защитный проводник, глухое заземление нейтрали источника тока и повторное заземление нулевого защитного проводника, рис. 1.

Рассмотрим назначение этих элементов применительно к наиболее распространенным электрическим сетям — трехфазным переменного тока

1.1. Назначение нулевого защитного проводника.

Пусть мы имеем схему без нулевого защитного проводника, роль которого выполняет земля. При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток: I_э, рис. 2.

где U_ф— фазное напряжение сети; r₀, rк — сопротивления заземления нейтрали и корпуса, Ом.

Сопротивление обмоток источника тока (например, трансформатора, питающего данную сеть) и проводов сети малы по сравнению с r₀ и rк поэтому их в расчет не принимаем.

В результате протекания тока через сопротивление r* в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_K ,В, равное падению напряжения на сопротивлении rк

Ток I_э может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. установка может не отключиться. При этом возникает угроза поражения током людей, прикоснувшихся к корпусу поврежденного оборудования или к металлическим предметам, имеющим соединения с этим корпусом.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости. Следовательно, назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления- обеспечить необходимое для отключения установки значение тока короткого однофазного замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением. Из сказанного вытекает еще один вывод: в трехфазной сети до 1000В с заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании фазы на корпус, поэтому такая сеть применяться не должна.

1.2 Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока.

Рассмотрим сеть, изолированную от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника (рис.3). В этой сети зануление обеспечит отключение поврежденной установки так же надежно, как и в сети с заземленной нейтралью. Однако при замыкании фазы на землю, что может быть результатом обрыва и падения на землю провода, замыкание фазы на неизолированный от земли корпус и т.п., земля приобретет потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имеющим нулевой потенциал, и землей возникнет напряжение U_ф близкое по значению к фазному напряжению сети. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, так как максимальная токовая зашита при этом повреждении не сработает. Это положение очень опасно.

В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет совершено иное, практически безопасное положение. В этом случае U_ф разделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю r_эм заземление нейтрали r₀ благодаря чему U_ф уменьшится и будет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали.

где I_эм— ток замыкания на землю.

Как правило, сопротивление r_эм, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали r₀. Поэтому Uк оказывается незначительным, рис.4. Например, при U_ф= 220В, r₀ = 4 Ом и r_эм= 100 Ом

Таким образом, назначение заземления нейтрали обмоток источников, питающего сеть до 1000В, — снижение напряжения запуленных корпусов (следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Можно сделать вывод, что электрическая сеть до 1000В, с нулевым защитным проводником, изолированная от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника питания и без повторного заземления нулевого защитного провода, таит опасность поражения током и поэтому применяться не должна, рис.3.

Этот вывод справедлив как для сетей переменного тока трехфазных четырехпроводных с изолированной нейтралью и однофазных трехпроводных, изолированных от земли, так я для трехпроводных сетей постоянною тока с изолированной средней точкой.

При вычислении значения Uк необходимо учитывать и повторные заземления нулевого защитного проводника.

Особенности организации защитного зануления

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

• Главная
• Электропроводка
• Заземление и защита