Назначение повторного заземления нулевого провода
Назначение повторного заземления нулевого провода
Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника
Рис. 4.9. Замыкание на корпус в системе TN-S
При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторного заземления нулевого защитного проводника (рис.4.9), участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли U к , равным:
(4.3)
где I к – ток КЗ, проходящий по петле фаза-нуль, А; zPEN – полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током I к, Ом (т. е. участка АВ ).
Напряжение U к будет существовать в течение аварийного периода, т. е. с момента замыкания фазы на корпус до автоматического отключения поврежденной установки от сети.
Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток источника тока и индуктивным сопротивлением петли фаза-нуль, а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь активными сопротивлениями RL1 и RPE , то (4.3) примет вид:
. (4.4)
Если нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление с сопротивлением r П (на рис. 4.9 это заземление показано пунктиром), то U к снизится до значения, определяемого формулой:
, (4.5)
где I з – ток, стекающий в землю через сопротивление r п, А; U ав – падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке АВ ; r– сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.
Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника снижает напряжение на зануленных корпусах в период замыкания фазы на корпус.
При случайном обрыве нулевого защитного проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва (при отсутствии повторного заземления) напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединенных к нему корпусов, в том числе корпусов исправных установок, окажется близким по значению фазному напряжению сети (рис. 4.10, а). Это напряжение будет существовать длительно, поскольку поврежденная установка автоматически не отключится, и ее будет трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.
Рис. 4.1 0 . Замыкание 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
Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при обрыве его сохранится цепь тока I з, А, через землю (рис 4.10, б), благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до значений, определяемых формулой
(4.6)
При этом корпуса установок, присоединенных к нулевому защитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли:
(4.7)
где r – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.
Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, но не может устранить ее полностью, т. е. не может обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва.
Назначение повторного заземления нулевого провода
Для схемы зануления необходимы:
- нулевой защитный проводник,
- глухое заземление нейтрали источника тока,
- повторное заземление нулевого защитного проводника.
Рассмотрим назначение этих элементов применительно к наиболее распространенным электрическим сетям – трехфазным переменного тока.
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.
Заземление нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1 кВ, предназначено для снижения напряжения зануленных открытых проводящих частей (а следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до допустимого значения при замыкании фазного провода на землю.
Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на время отключения электроустановки от сети. Однако, при эксплуатации зануления могут возникнуть такие ситуации, когда повторное заземление нулевого защитного проводника необходимо, например, при обрыве нулевого защитного проводника. При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE – и PEN – проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления нулевых защитных проводников следует , в первую очередь, использовать естественные заземлители. В этом случае сопротивление растеканию тока заземлителя повторного заземления не нормируется. Внутри больших и многоэтажных зданиий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.
Повторному заземлению подвергаются нулевые рабочие провода воздушных линий, которые одновременно используются как нулевые защитные проводники (PEN – проводники). При этом в соответствии с ПУЭ повторные заземления выполняются на концах линий или ответвлений длиной более 200 м. В первую очередь следует использовать естественные заземлители, например, подземные части опор, а также заземляющие устройства, предназначенные для грозовых перенапряжений.
Назначение повторного заземления нулевого провода
Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника
Рис. 4.9. Замыкание на корпус в системе TN-S
При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторного заземления нулевого защитного проводника (рис.4.9), участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли Uк , равным:
(4.3)
где I к – ток КЗ, проходящий по петле фаза-нуль, А; zPEN – полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током Iк , Ом (т. е. участка АВ).
Напряжение U к будет существовать в течение аварийного периода, т. е. с момента замыкания фазы на корпус до автоматического отключения поврежденной установки от сети.
Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток источника тока и индуктивным сопротивлением петли фаза-нуль, а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь активными сопротивлениями RL1 и RPE, то (4.3) примет вид:
. (4.4)
Если нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление с сопротивлением r П (на рис. 4.9 это заземление показано пунктиром), то U к снизится до значения, определяемого формулой:
, (4.5)
где Iз – ток, стекающий в землю через сопротивление r п , А; Uав – падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке АВ; r– сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.
Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника снижает напряжение на зануленных корпусах в период замыкания фазы на корпус.
Как устроено повторное заземление
В современном мире трудно представить жизнь человека без электроприборов. Количество их в домах велико, и чтобы обеспечить необходимую безопасность их использования, требуется осуществить защитные меры от случайного поражения электрическим током. Одна из таких мер состоит в устройстве повторного заземления.
Основные виды
Защитное заземление позволяет защитить человека от удара током, если на корпусе прибора или установки случайно возникает напряжение. Опасный потенциал снимается либо обеспечивается срабатывание электрических защитных устройств с минимальным запаздыванием.
Естественными заземлителями считаются любые металлические предметы, которые находятся в земле. Устанавливающими норму документами не рекомендуется использование естественных проводников, потому что невозможно учесть такую величину, как сопротивление растеканию тока в грунте от них.
Искусственными заземлителями считаются устройства с заранее рассчитанными параметрами, специально созданные для сооружения заземления.
Глухое погружение нейтрали
Системы заземления разделяют на две большие группы: с глухо заземленной нейтралью и с изолированной. В схеме первого типа нейтральный проводник (обозначается N) всегда заземлен и может быть независимым от защитного PE-проводника, а может соединяться с ним, образуя PEN-проводник.
Если нейтральный провод объединен с защитным проводником, он образует систему TN-C, если проводиться отдельно − систему TN-S, в случае, когда объединен на подстанции с защитным проводником, а при входе в здание разделяется на два проводника – защитный PE и функциональный N, образуется система TN-C-S. Еще одним видом является система, при которой нейтральный проводник заземляется на подстанции и к потребителю трехфазный ток поступает по четырем проводам, одним из которых является ноль N. Это − система TT.
Применение системы TN-C
Система TN-C широко использовалась ранее при так называемой двухпроводной сети. В этом случае в розетках отсутствовал заземленный контакт. В сетях, сконструированных по этой системе, заземлялся нулевой провод, но при обрыве его, все приборы оставались под напряжением. Это вынуждало заземлять корпуса каждого отдельного электроприбора. В современных строящихся зданиях эта система не проектируется. Используется только в старых зданиях.
Применение системы TN-S
Система TN-S более совершенна, обладает высокой степенью электробезопасности, так как имеет отдельный заземленный проводник, но стоимость ее неоправданно высока. При трехфазном питании приходится прокладывать от источника пять проводов – три фазы, нейтраль и защитный проводник PE.
Для устранения недостатка системы TN-S была создана TN-C-S. Она предусматривает один проводник PEN, который представляет собой общий провод, заземленный по всей длине от источника питания до ввода в здание, а перед вводом разделяется на нейтраль N и защитный проводник PE. Эта система тоже имеет весомый недостаток. При повреждении проводника PEN на протяжении участка от подстанции до здания, все подключенные внутри здания приборы остаются под опасным напряжением. Для этой системы ПУЭ (Правила устройства электроустановок) требуют проведения мероприятий по устройству дополнительной защиты проводника PEN от механических повреждений.
Тип заземления ТТ
Система ТТ используется для подачи электричества за городом и в сельской местности по линиям электропередач, устанавливаемым на опорах. Подключение электроустановок по этой системе разрешается лишь в том случае, если невозможно обеспечить все условия электробезопасности в системе TN и избежать при этом неоправданных материальных затрат. При контакте с электроприборами защита от тока должна осуществляться путем отключения питания в цепи. Для этого правилами предписываются специальные изделия – устройства защитного отключения – УЗО.
Изолированный нейтральный проводник
Во втором варианте нейтральный провод совершенно не заземлен, или может быть связан с землей через установочные устройства, имеющие очень большое сопротивление. Такие системы применяют для ответственных объектов, например в медучреждениях для питания оборудования, используемого при поддержании жизнеобеспечения, на энергетических и нефтеперерабатывающих предприятиях. Нейтраль, изолированная от заземляющего провода, защищена от возникновения наведенных токов. Заземление идет по отдельной шине, к которой подключены все заземляющие контакты в розетках.
Назначение и устройство
При изготовлении заземления по принципам вышеописанных систем, при обрыве заземленных проводников на корпусах электроприборов всегда существует возможность возникновения опасного напряжения, поэтому в таких системах ПУЭ регламентируют обязательное наличие повторного заземления в сетях.
Главной задачей, которая стоит при монтаже повторного заземления, является понижение напряжения, возникающего при касании открытых токопроводящих элементов электроприборов. Вследствие этого при замыкании на землю или на токопроводящие элементы корпуса, уменьшается вероятность получить травму от действия электрического тока.
Если смонтировано повторное заземление, то происходит следующее. При замыкании на корпусе отдельного электроприбора ток частично проходит в земле. В результате разность потенциалов между корпусом и землей уменьшается, и пользователь становится защищенным от удара током.
При реализации системы TN-C выполняется повторное заземление нулевого провода. Оно производится путем связывания проводника с землей через определенные интервалы и применяется вместе с основным контуром заземления.
В системе TN-C-S оно представляет собой повторное заземление нулевого защитного проводника PEN перед вводом в здание. Получается, что при обрыве проводника на участке «источник-здание» эффект заземления осуществляется через заземленный PE провод.
На вводе в электроустановку напряжением до 1 кВ обязательно монтируют повторное заземление, чтобы увеличить степень безопасности.
Повторное заземление на вводе в здание, независимо от его устройства, устанавливают еще и для того, чтобы исключить занос в цепи электротехники дома наведенных токов через внешние коммуникации. К тому же оно уменьшает потенциал на корпусе электроприборов, если вдруг оборвался N-проводник.
Линии электропередач
При использовании системы ТТ принцип повторного заземления реализуется путем соединения нулевого провода, расположенного на опоре линии электропередач с землей. Осуществляется заземление всех опор. Одновременно заземляются все стальные кронштейны, на которых закреплены изоляторы фазных проводов.
Необходимо устраивать повторное заземление на концах линий электропередач или на ответвлениях длиною 200 и больше метров. Для создания контура в первую очередь применяют естественные заземлители.
Совместимость с устройствами отключения
Все сказанное выше о повторном заземлении, как об одной из мер для повышения уровня безопасности при эксплуатации электроустановок, будет справедливо в том случае, если цепи в электроустановках защищены автоматами и предохранителями. При этом характеристики устройств отключения должны выбираться в соответствии с параметрами сети, полезной нагрузки.
Важно правильно выбрать материал и сечение проводников, как нулевого, так и заземляющего. Если в них возникнет ток короткого замыкания, то он должен минимум в 3 раза превышать порог срабатывания автоматики или других защитных приспособлений.
Нулевой провод делают непрерывным по всей длине от каждого корпуса до нейтрали источника питания. Для соединения всех деталей этом участке применяют сварку. Присоединение к нейтрали допускается при помощи сварки или на болтах.
Важная характеристика – сопротивление
Контур повторного заземления обеспечивает в морозы и жару, в сухую и дождливую погоду сопротивление растеканию тока. Данное сопротивление не должно превышать 30 Ом при межфазном напряжении 380 В. Если напряжение 220 В, то сопротивление увеличивается до 60 Ом. Противодействие растекающемуся току должно быть максимум 10 Ом и 20 Ом соответственно для трехфазной и двухфазной сети.
При вводе в строение сопротивление у повторного заземления должно быть максимум 30 Ом.
Конструкция и материалы, используемые для контура повторного заземления одинаковы с применяемыми материалами для устройства основного заземляющего контура.
Качественное, выполненное с учетом всех норм и правил, повторное заземление обеспечит не только безопасность использования электроустановок, но и нормальный режим работы электроприборов, что позволит эксплуатировать их в соответствии с заявленными техническими характеристиками, повысить их функциональность и увеличить срок службы.
Повторное заземление нулевого провода
Повторное заземление нейтрали — защитная мера безопасности, заземление РЕ- или PEN-проводника, выполняемая в ЭУ с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1 кВ по всей протяженности нулевого проводника в определенных местах и через нормируемые расстояния.
Повторным его называют потому, что в сетях с этой системой заземления TN нулевой проводник понижающего питающего трансформатора в подстанции уже присоединен к заземляющему устройству.
Для чего нужно повторное заземление
Основным назначением повторного заземления (далее ПЗ) является уменьшение напряжения прикосновения на открытых токопроводящих металлических корпусах электрооборудования в случае возникновения на них замыкания фазы.
Кроме того, соответствующее нормам ПЗ на вводе способно исключить возможность заноса в ЭУ опасного для электрооборудования потенциала, наведенного по внешним инженерным коммуникациям.
Так, при наличии ПЗ на вводе при возникновении замыкания на проводящий корпус электроприбора ток замыкания будет протекать не только по PEN-проводнику, но уже и по «земле» — протекая через сопротивления заземляющего устройства питающего трансформатора и ПЗ.
Таким образом, фазный потенциал на корпусе поврежденного электрооборудования относительно земли будет снижен, а напряжение нейтрали питающего трансформатора повысится. Их соотношение будет пропорционально соотношению сопротивлений ЗУ нейтрали трансформатора и ПЗ.
При возникновении аналогичного повреждения электрооборудования в случае отсутствия ПЗ на вводе опасный близкий к фазному потенциал может сохраняться на проводящих корпусах всех электроприборов довольно длительное время и не вызвать защитного срабатывания автоматического выключателя.
Требования к повторному заземлению
Согласно требованию ПУЭ-7 (п. 1.7.61) ПЗ РЕ- или PEN-проводников должно быть выполнено на вводе в ЭУ здания. Рекомендательный характер этого требования в отношении выполнения ПЗ можно отнести к случаям, когда при наличии своей основной системы уравнивания потенциалов, использующей конструкции как естественные заземлители (присоединение проводника нейтрали к ГЗШ).
Требования к ПВ ВЛ (и ВЛИ) и их ответвлений определены в п. 1.7.102. Оно в обязательном порядке должно быть выполнено на концах линий и их ответвлениях протяженностью свыше 200 м с использованием по возможности имеющихся естественных заземлителей (подземных частей опор ВЛ и ЗУ для атмосферных перенапряжений).
Сопротивление растеканию электрического тока (собственно, сопротивление ПЗ). Безусловно, является качественным показателем любой системы заземления. Максимальные значения общего сопротивления воздушной линии приведены в п. 1.7.102; это 5, 10 и 20 Ом при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В трехфазного тока или 380, 220 и 127 В однофазного (см. таблицу).
При этом, максимальное сопротивление заземлителя каждой «повторки» составляет 15, 30 и 60 Ом соответственно приведенным выше напряжениям.
Реализация электроснабжения нескольких ЭУ, в которых система ПЗ выполнена на естественных заземлителях может быть организована от одной питающей подстанции. В таких случаях вряд ли представляется возможным учесть сопротивление заземлителей, поэтому, согласно Правил не нормируется.
- Главная
- Электроснабжение
- Повторное заземление нулевого провода
Информация
Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.
При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.
Документ, определяющий правила устройства, регламентирующий принципы построения и требования как к отдельным системам, так и к их элементам, узлам и коммуникациям ЭУ, условиям размещения и монтажа.
ПТЭЭП
Требования и обязанности потребителей, ответственность за выполнение, требования к персоналу, осуществляющему эксплуатацию ЭУ, управление, ремонт, модернизацию, ввод в эксплуатацию ЭУ, подготовке персонала.
ПОТЭУ
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок — документ, созданный на основе недействующих в настоящее время Межотраслевых правил по охране труда (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150).
Зануление и принцип его работы. Назначение нулевого защитного провода. Методы измерения сопротивления петли «фаза-нуль». Назначение повторного заземления нулевого провода
Страницы работы
Фрагмент текста работы
1. Что называется занулением и принцип его работы?
Зануление — это преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Целью зануления является устранение опасности поражения человека при пробое фазы на корпус оборудования. Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное КЗ, т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводами, с целью создания большего тока, способного обеспечить срабатывание защиты, и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или автоматические выключатели устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты от токов КЗ. Кроме того, поскольку зануленные части оказываются заземленные через нулевой защитный проводник, то в аварийный период, т.е. в момент возникновения замыкания фазы на корпус и до автоматического отключения поврежденной установки от сети, появляются защитные свойства этого заземления, подобно тому, как имеет место защитное заземление. Иначе говоря заземление зануленных частей через нулевой защитный проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.
2. Назначение нулевого защитного провода.
Нулевым защитным проводом называется проводник, соединяемый зануляемые части глухозаземленной нейтральной точкой обмотки итсточника тока или ее эквивалента. Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего проводника, который также соединен с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока, но предназначен для питания током электроприемников, т.е. по нему проходит рабочий ток. Назначение нулевого защитного проводника-создание для тока КЗ цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для отключения поврежденной установки от сети.
3. Назначение заземления нейтрали.
Назначение заземления нейтрали — снижение до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого проводника (и всех, присоединенных к нему корпусов) при случайном замыкании фазы на землю. В четырехпроводной цепи с изолированной нейтралью при случайном замыкании фазы на землю между зануленными корпусами и землей возникает напряжение близкое к фазному напряжению сети, которое будет существовать до отключения сети вручную или до ликвидации замыкания. Безусловно — это опасно. В сети с заземленной нейтралью при таком положении будет совершенно иное — практически безопасное положение. В этом случае фазное напряжение разделится пропорционально сопротивлению Rз (сопртивление замыкания фазы на землю) и Rо ( сопротивление замыкания нейтрали) в результате чего напряжение между зануленным оборудованием и землей резко снижается и будет: Как правило сопротивление заземления во много раз больше, чем Rо, поэтому Uк оказывается незначительным и опасность прикосновения к корпусу практически исключена.
4. Методы измерения сопротивления петли «фаза-нуль»
Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» должно производится
Назначение, принцип действия и расчет зануления
В соответствии с требованиями ГОСТ Р50571.3-94 «Электроустановки зданий» и «Правил устройства электроустановок» в электрических сетях типа TN-C-S для предотвращения электротравматизма при эксплуатации электрооборудования, конструктивные нетоковедущие металлические части которого оказались под напряжением вследствие замыкания тока на корпус, а также при других аварийных режимах сети, применяют зануление (рис.).
Рис. 10.6. Принципиальная схема зануления.
Физическая сущность зануления заключается в возникновении тока короткого замыкания между нулевым проводом и поврежденной фазой. Ток короткого замыкания может достигать сотен ампер -в результате плавкая вставка расплавляется или отключается тепловое реле и система отключается.
Нулевым защитным проводником называют проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока.
Основное требование безопасности к занулению заключается в уменьшении длительности отключения замыкания — оно должно быть не более долей секунды.
Так как время срабатывания плавких вставок предохранителей и тепловых расцепителей автоматов обратно пропорционально силе тока, то малое время срабатывания возможно при большой силе тока. Каждый отключающий аппарат имеет свою заводскую токов-ременную характеристику. Так, предохранитель срабатывает за 0,1 с, если ток короткого замыкания превысит его уставку (значение входной величины тока) в 10 раз и за 0,2 с — если в 3 раза. Время отключения предохранителя резко возрастает до 9 . 10 с при небольшой силе тока короткого замыкания (в 1,3 раза). По условиям безопасности такая система зануления недопустима.
Для надежного и быстрого отключения электроустановки, находящейся в аварийном состоянии, необходимо, чтобы ток короткого замыкания (А) превосходил ток уставки отключающего аппарата.
Коэффициент кратности короткого замыкания в помещении с нормальными условиями окружающей среды при защите предохранителями или автоматами с тепловым расцепителем должен быть следующий: к ≥ 3; для автоматов с электромагнитным расцепителем -к ≥ 1,4; для прочих автоматов — к ≥ 1,25.
Во взрывоопасных помещениях в расчете системы зануления принимают значение к ≥ 4 при защите предохранителями и к ≥ 6 — при защите автоматами.
Схема зануления требует наличия в сети нулевого защитного проводника РЕ, глухого заземления нейтрали источника тока и повторного заземления нулевого защитного проводника.
Нулевой защитный проводник в схеме обеспечивает необходимое для отключения электроустановки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для него цепи с малым сопротивлением.
Заземление нейтрали в сети до 1000 В снижает напряжение зануленных корпусов электрооборудования и нулевого защитного проводника относительно земли до малого значения при замыкании фазы на землю.
Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления.
Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудованию в период замыкания фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного проводника эта опасность повышается, поскольку напряжение относительно земли других подключенных в этот участок сети зануленных корпусов электродвигателей может достигать фазного напряжения. Повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, но не может устранить ее полностью.
