Узо в системе с изолированной нейтралью

Узо в системе с изолированной нейтралью

В системе IТ значение тока замыкания на землю определяется состоянием изоляции сети относительно земли. При хорошем состоянии изоляции (высоком сопротивлении относительно земли) ток замыкания на землю очень мал. В случае прямого прикосновения человека к токоведущим частям электроустановки ток через тело человека также определяется сопротивлением изоляции и при сопротивлении изоляции выше определенного значения не представляет опасности для жизни. Таким образом, уровень сопротивления изоляции является в сетях IT фактором, определяющим как надежность, так и электробезопасность их эксплуатации. Поскольку в сетях IT очень важно поддерживать сопротивление изоляции на высоком уровне, ведение автоматического постоянного контроля изоляции обязательным электрозащитным мероприятием.

Применение УЗО в сетях IT регламентируется ПУЭ 7-го издания следующим образом (п. 1.7.58): «. В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА».

В электроустановках системы IT устройства контроля изоляции подают сигнал при первом замыкании на землю. Если до устранения первого замыкания происходит второе замыкание на землю, то происходит срабатывание УЗО (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Применение УЗО в системе IТ

1 — защитное заземление электроустановки здания; 2 — открытые проводящие части; УКИ — устройство контроля изоляции.

Рис. 8.4. Применение УЗО в системе ТN-C-S

1 — заземление источника питания; 2 — защитное заземление электроустановки здания; 3 — открытые проводящие части.

На рис. 8.4 показано применение УЗО в электроустановке здания системы ТN-C-S. Здесь РЕN-проводник разделяется на N- и PE- проводники не для всей электроустановки здания, а только для ее части. Первый электроприемник установлен в той части электроустановки здания, в которой имеется РЕN-проводник. Второй электроприемник используется в части электроустановки здания, где применяется нулевой защитный проводник.

В стандарте ГОСТ Р 50571.3–94 в примечаниях к п. 413.1.3.8 имеются ограничения на применение УЗО в качестве защитного аппарата в системе ТN: 1. В системе ТN-С не должны применяться устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток.

2. Когда устройство защиты, реагирующее на дифференциальный ток, применяют для автоматического отключения в системе ТN-C-S, РЕN-проводник не должен использоваться на стороне нагрузки. Присоединение защитного проводника к РЕN-проводнику должно осуществляться на стороне источника питания по отношению к устройству защиты, реагирующему на дифференциальный ток.

При этом, согласно указанному стандарту допустимо использовать УЗО в тех частях электроустановки здания, где электрические цепи с РЕN-проводниками расположены до входных выводов УЗО.

В п. 1.7.80 ПУЭ 7-го издания имеется указание: «Не допускается применять УЗО, реагирующее на дифференциальный ток, в четырехпроводных трехфазных цепях (система ТN-С). В случае необходимости применения УЗО для защиты отдельных электроприемников, получающих питание от системы ТN-С, защитный РЕ-проводник электроприемника должен быть подключен к РЕN-проводнику цепи, питающей электроприемник, до защитно-коммутационного аппарата». Это означает, что как исключение для защиты отдельных электроприемников ПУЭ допускают применение УЗО в системе TN-C, при соблюдении определенных условий — соединения открытых проводящих частей электроприемников к РЕN-проводнику со стороны источника питания по отношению к УЗО. На рис.8.5 приведен пример применения УЗО в электроустановке системы ТN-С.

Рис. 8.5. Применение УЗО в системе ТN-C

1 — заземление источника питания; 2 — защитное заземление электроустановки здания; 3 — открытые проводящие части. До настоящего времени большая часть электроустановок в нашей стране работает с системой заземления подобной TN-C (без защитного проводника РЕ). Необходимо подробнее рассмотреть функционирование УЗО в таких электроустановках.

В такой электроустановке, при пробое изоляции на корпус электроприемника в случае, если этот корпус не заземлен (например, холодильник или стиральная машина на изолирующем основании), УЗО, включенное в цепь питания электроприемника, не сработает, поскольку нет цепи протекания тока утечки — отсутствует разностный (дифференциальный) ток.

При этом на корпусе электроприемника окажется опасный потенциал относительно земли. В этом случае при прикосновении человека к корпусу электроприемника и протекании через его тело тока на землю, превышающего номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО (ток уставки) IΔi, УЗО среагирует и отключит электроустановку от сети, в результате жизнь человека будет спасена.

Это означает, что в рассмотренном случае с момента нарушения изоляции и возникновения на корпусе электроприемника электрического потенциала до момента отключения дефектной цепи от сети существует период потенциальной опасности поражения человека.

Из вышеизложенного следует, что и в электроустановках с системой заземления TN-C применение УЗО также оправдано, поскольку это устройство и в таких электроустановках обеспечивает эффективную защиту от электропоражения.

Рекомендации Рекомендации по применению устройств защитного отключения при эксплуатации электроустановок зданий

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ЗДАНИЙ

Министерство топлива и энергетики
Российской федерации

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО НАДЗОРА
«ГЛАВГОСЭНЕРГОНАДЗОР РОССИИ»

103074 Москва, К-74, Китайский пр., 7

Тел. 220-44-17, Факс 220-56-74

На № ____________ от ______________

О применении устройств защитного отключения (УЗО)

Начальникам региональных управлений Госэнергонадзора, директорам предприятий, руководителям проектных, монтажных, наладочных организаций. Потребителям электрической энергии

В связи с принятием в 1994-95 гг. целого ряда новых государственных стандартов ( ГОСТ Р 50669-94. Электроснабжение и электробезопасность мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом для уличной торговли и бытового обслуживания населения. ГОСТ Р 50571.3-94 Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током. ГОСТ Р 50807-95. Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током. Общие требования и методы испытания.) началось активное внедрение УЗО в электроустановках потребителей жилых и общественных зданий.

В тоже время, опыт применения УЗО показал низкую надежность и неудовлетворительные эксплуатационные качества большинства устройств, выпускаемых в России. Кроме того, возникают трудности по подключению УЗО в различных типах электрических сетей.

Так, проведенная независимая экспертиза УЗО20-00 (АО Ставропольский радиозавод «Сигнал») и технических условий на них показала, что устройства не соответствуют целому ряду требований безопасности ГОСТ 12.4.155-85 «Устройства защитного отключения. Классификация. Общие технические требования» и особенно ГОСТ Р 50807-95. Кроме того, сами ТУ не отражают значительного количества требований безопасности действующих государственных стандартов на сертифицируемую продукцию. ТУ не содержат достаточных данных для правильного выбора УЗО. Потребитель не ставится в известность, что по принципу действия данный тип УЗО теряет защитные свойства при обрыве одного из проводов сети электропитания. Нет и ссылки на то, что в техническом описании и инструкции по эксплуатации в (п. 10.2) на УЗО20 содержится требование о необходимости раз в 6 месяцев отсоединения устройства от сети, проверки состояния контактных зажимов, отсутствия заедания и т.д., что принципиально предусматривает наличие подготовленного эксплуатационного персонала, а следовательно, невозможность применения УЗО20 для населения.

Проблемы применения УЗО20 в электроустановках жилых и общественных зданий г. Москвы были обсуждены на совещании в Госстандарте России 13 сентября 1995 г., которое приняло решение, в частности:

— разработать на переходный период и утвердить программу сертификационных испытаний УЗО на безопасность с учетом дополнительных требований вновь вводимых стандартов, гармонизированных со стандартами МЭК;

— считать целесообразным на переходный период проводить сертификационные испытания на безопасность в аккредитованном испытательном центре низковольтных электротехнических изделий (ИЦ НЭИ) г. Чебоксары;

— установить процедуру обязательного согласования с органами Госэнергонадзора технических условий на УЗО.

Учитывая вышеизложенное, Главгосэнергонадзор России предлагает руководителям органов Госэнергонадзора, государственным инспекторам по энергонадзору:

1. Изучить требования указанных ГОСТов и строго ими руководствоваться при рассмотрении и согласовании проектов, приемке жилых и общественных зданий, включении электроустановок, обращая особое внимание на необходимость применения УЗО, правильный выбор места установки, типа и его параметров.

Указанные требования довести до сведения проектных, монтажных, наладочных организаций, расположенных на территории, подконтрольной органам Госэнергонадзора.

2. На основе изучения отечественного и зарубежного опыта эксплуатации УЗО и по результатам проведенной экспертизы применять для жилых, общественных и других зданий УЗО, не требующие источника питания (электромеханические). Применение электронных устройств, для работы которых необходим источник питания, допускается только в качестве дополнительных (дублирующих) к основному.

3. Не принимать и не включать электроустановки жилых и общественных зданий, укомплектованные УЗО20, до устранения выявленных отступлений и несоответствий требованиям действующих государственных стандартов.

4. Организовать работу по выполнению требований ГОСТ Р 50669-94 в части обязательного оснащения УЗО ранее сооруженных зданий с 01.01.1996 г.

Руководителям органов Госэнергонадзора представить в региональные управления, а начальникам региональных управлений обобщить и направить в адрес Главгосэнергонадзора России до 01.01.1996 г. сведения о предприятиях, выпускающих или планирующих выпуск УЗО, их номенклатуре и объемах производства.

Смотрите так же:  Электропроводка требования к монтажу

Приложение. Рекомендации по применению устройств защитного отключения на 5 листах — 1 экз.

Заместитель начальника В.Н. Белоусов

по применению устройств защитного отключения при эксплуатации электроустановок зданий

Настоящие рекомендации разработаны с учетом Решения Главгосэнергонадзора об изменении требований гл.7.1. ПУЭ от 17.02.94 г. и в связи с вводом в действие стандартов ГОСТ Р 50571.8-94, ГОСТ Р 50669-94, касающихся применения устройств защитного отключения (УЗО).

Согласно ГОСТ 12.4.155-85 под УЗО понимаются устройства, предназначенные для автоматического отключения электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

Изменения, внесенные Главгосэнергонадзором в гл.7.1. «Электрооборудование жилых и общественных зданий» ПУЭ, касающиеся выполнения линий питания стационарных однофазных электроприемников трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники), и порядка зануления корпусов электроприемников, вызвали некоторые затруднения у эксплуатационного электроперсонала.

В данных рекомендациях приводятся типовые схемы подключения УЗО в различных типах электрических сетей.

Принцип действия УЗО как защитного выключателя, реагирующего на ток утечки, поясняется схемой (рис. 1).

Рис. 1. Схема электроустановки с УЗО.

До тех пор, пока утечка отсутствует, т.е. нет пробоя или повреждения изоляции электроприемника или нет прямого прикосновения человека к токоведущим частям, токи в прямом (1) и обратном (2) проводниках нагрузки (3) равны и наводят в магнитном сердечнике (4) трансформатора тока УЗО равные, но встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2, в результате чего ток во вторичной обмотке (5) равен нулю и не вызывает срабатывания чувствительного элемента — магнитоэлектрической защелки (6). При возникновении утечки — например, прикосновении человека к фазному проводнику, баланс токов и магнитных потоков нарушается I 1 = I 2 + I ут , Ф12, во вторичной обмотке появляется ток небаланса I D , который вызывает срабатывание защелки (6), воздействующей в свою очередь на механизм расцепителя (7) и контактную систему (8). Электромеханическая система УЗО рассчитывается на срабатывание при определенных значениях — «уставках» тока утечки. Наиболее широко применяются УЗО с уставками 10, 30 и 100 мА.

На рис. 2- 6 приведены схемы подключения УЗО при режимах глухозаземленной и изолированной нейтрали и различных вариантах исполнения нулевого и защитного проводников.

Рис. 2 Схема электроустановки с классическим занулением (Т N -С).

Л1, Л2, Л3 — линейные проводники; РЕ N — рабочий и защитный нейтральный проводник; Н — нагрузка; R З — рабочее заземление; R ЗЗ — защитное заземление

Рис. 3. Схема электроустановки с нулевым и защитным раздельными проводниками (Т N — S )

Л1, Л2, Л3 — линейные, N — нейтральный, РЕ — защитный проводники, Н — нагрузка, R З — рабочее заземление; R ЗЗ — защитное заземление

Рис 4. Схема электроустановки с нулевым и защитным проводниками, имеющими соединение до ввода — т.н. «быстрое зануление» (Т N -С- S )

Л1, Л2, Л3 — линейные, N — нейтральный, РЕ — защитный, РЕ N — рабочий и защитный нейтральный проводники; H — нагрузка, R З — рабочее заземление; R ЗЗ — защитное заземление

Рис. 5. Схема электроустановки с нулевым рабочим проводником и защитным заземлением электроустановки (ТТ).

Л1, Л2, Л3 — линейные, N — нейтральный, РЕ — защитный проводники; Н — нагрузка; R З — рабочее заземление; R ЗЗ — защитное заземление

Рис. 6. Схема электроустановки с изолированной нейтралью ( I Т).

Л1, Л2, Л3 — линейные проводники; Н — нагрузка; R ЗЗ — защитное заземление

В настоящее время в Российской федерации наиболее широко распространены схемы электроустановок с «классическим» занулением — рис. 2 (Т N -С).

При установке УЗО в таких схемах очень важно проконтролировать: а) правильность включения рабочего нейтрального (нулевого) проводника в цепь УЗО — он должен быть обязательно в цепи УЗО; б) правильность подключения заземляющих корпуса электрооборудования проводников — к нейтральному проводнику они должны быть подключены только до УЗО. Это означает, что при применении УЗО нейтральный проводник выполняет функции только рабочего проводника и в цепи, защищаемой УЗО, не должен соединяться с заземленными корпусами электрооборудования. При этом корпуса электрооборудования и различные нетоковедущие части электроустановки могут быть соединены между собой контуром и соединены с заземляющими устройствами — контуром заземления, арматурой здания, системами водопровода.

Справочник строителя | Режимы нейтрали и заземления

СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 KB

Нейтраль считают глухозаземленной, если она присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, например, через трансформатор тока. Сети с глухим заземлением нейтрали используют для электроснабжения трехфазных приемников с линейным напряжением 380 В и однофазных приемников напряжением 220 В в жилых, общественных, промышленных зданиях и наружных установках.

Нейтраль считают изолированной, если она не имеет соединения с землей или соединена с нею через значительное сопротивление. Сеть с изолированной нейтралью в электроснабжении городов обычно не используется. Такой режим нейтрали используют в сетях с повышенной опасностью (например, взрывоопасные производства, угольные шахты и др.), если при замыкании на землю в одной точке отключение питания недопустимо. Последнее также может иметь место при питании особо ответственных приемников в автономных электроэнергетических системах.

В связи с широким распространением в России зарубежного электрооборудования, электроприборов и устройств, в действующих ПУЭ приняты обозначения режима нейтрали и заземлений по стандартам Международной электротехнической комиссии (МЭК). В соответствии с этим различают следующие системы указанных режимов:

— система TN, которая подразделяется на подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S;

Первая буква Т означает, что нейтраль источника питания заземлена; I — нейтраль источника питания изолирована (не соединена с землей или соединена с нею через значительное сопротивление). Вторая буква N означает, что проводящие электрический ток части приемника, в нормальных условиях не находящиеся под напряжением (открытые проводящие части), например, корпус электродвигателя, соединены с нейтралью источника питания, т. е. присоединены к нулевому проводнику. Такое соединение часто называют занулением, т. е. N означает наличие зануления. Вторая буква Т означает, что открытые токоведущие части приемников заземлены, но не соединены с нулевым проводом, т. е. вторая буква Т означает соединение корпуса приемника с землей. Систему ТТ можно охарактеризовать как систему с заземленной нейтралью и заземлением приемников без их зануления. В ранних редакциях ПУЭ система ТТ была запрещена к использованию. В настоящее время эту систему используют, если нельзя обеспечить условия безопасности в системе TN (напряжение на корпусе приемника при пробое изоляции фазы на корпус превышает допустимое значение или нельзя обеспечить отключение поврежденного приемника за требуемое время).

В общем случае нулевой проводник может выполнять две функции:

— нулевой рабочий (N) проводник — для подачи на однофазные приемники фазного напряжения (220 В). Такими приемниками, например, являются лампы электрического освещения.

— нулевой защитный (РЕ) проводник — для обеспечения электрической и пожарной безопасности.

Если нулевой проводник выполняет обе указанные функции, то его называют совмещенным защитным и рабочим нулевым проводником и обозначают как PEN. Подсистему с отдельными рабочим и защитным нулевыми проводниками обозначают как TN-S (рис. 1), а с совмещенным PEN проводником — TN-C (рис. 2). В Российской Федерации широкое распространение получила подсистема TN-C-S, в которой питающая линия имеет совмещенный PEN проводник, а приемники присоединены с помощью отдельных N и РЕ проводников (рис. 3). В этой подсистеме проводник PEN на вводе приемника разделяют на два отдельных (N и РЕ) проводника для питания одного приемника или группы приемников.

Рис. 1. Система TN-S
Рис. 2. Система TN-C
Рис. 3. Система TN-C-S

На рис. 4 показана упрощенная электрическая схема электрической сети напряжением 380/220 В, использующей подсистему TN-C-S. Питание сети производится с помощью трехфазного силового трансформатора Т, имеющего схему соединения звезда-звезда. Нейтраль обмотки низкого напряжения соединена с основным заземлителем (0З) и совмещенным нулевым защитным и рабочим проводом PEN. Линия (воздушная или кабельная) подключена к трансформатору Т через автомат QA1. Вместо автомата могут использоваться предохранители и рубильники. Нулевой провод PEN необходим, во-первых, для того, чтобы можно было подключать к сети однофазные приемники (например, лампы освещения L) напряжением 220 В. В этом случае он используется как N-проводник. При исправном нулевом проводе напряжение между каждым из линейных проводов L1, L2, L3 и нулевым проводом PEN равно 220 В. Напряжения между линейными проводами L1-L2, L2-L3, L3-L1 равны 380 В. Трехфазные приемники (например, электродвигатель М) подключены к линейным проводам через коммутационные аппараты: автомат QA2 и магнитный пускатель КМ. Однофазные приемники часто подключают через предохранитель F и рубильники S.

Рис. 4. Пример электрической сети с режимом TN-C-S

Второе назначение нулевого провода заключается в обеспечении электрической и пожарной безопасности при эксплуатации сети. С этой целью корпуса электроприемников соединяют зануляющими проводниками с защитным РЕ или совмещенным PEN нулевым проводом и могут быть заземлены через повторные заземлители ПЗ (последнее по действующим ПУЭ не обязательно). При пробое изоляции на корпус возникает однофазное короткое замыкание (КЗ). Ток однофазного КЗ вызывает отключение автомата, например, QA2, и электрическая дуга в месте повреждения не успевает привести повреждение к пожару. Из-за быстрого отключения поврежденного приемника мала вероятность попадания людей под напряжение и существенно уменьшаются последствия для пострадавшего, прикоснувшегося к корпусу поврежденного приемника. Очевидно, что правильный выбор аппаратов защиты — автоматов и предохранителей — является одним из важнейших условий обеспечения электрической и пожарной безопасности. По этой причине в эксплуатации контролируют сопротивление петли «фаза-нуль» электроприемников.

Смотрите так же:  Магнитный пускатель по току

Время автоматического отключения питания при замыкании фазы на корпус приемника в системе TN не должно превышать значений, приведенных в табл. 1.

Таблица 1 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN
Номинальное фазное напряжение, В
Время отключения, с

В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

ПУЭ рекомендуют выполнять повторное заземление РЕ и PEN проводников, причем внутри больших и многоэтажных зданий. С этой целью нулевой защитный проводник присоединяют к главной заземляющей шине (ГЗШ) основной системы уравнивания потенциалов. Повторные заземления имеют 2 функции. Первая заключается в уменьшении напряжения на заземленных частях оборудования. Вторая функция состоит в увеличении тока однофазного короткого замыкания при пробое изоляции фазы на корпус. Благодаря этому улучшаются условия срабатывания аппаратов защиты (автоматов, предохранителей). Внутри больших и многоэтажных зданий роль повторного заземления играет уравнивание потенциалов путем присоединения РЕ проводника к главной заземляющей шине.

Оценивая сеть с системой TN в целом, следует подчеркнуть два ее достоинства:

— возможность подключения не только трехфазных, но и однофазных приемников;

— быстрое отключение повреждений, связанных с землей.

— замыкание одной фазы на землю является коротким замыканием. При этом возникают большие токи (до нескольких килоампер). В случае отказа аппаратов защиты это может привести к механическим разрушениям аппаратов и токоведущих частей, к термическим повреждениям и пожарам в электроустановках;

— повышенная электроопасность по сравнению с системами IT и ТТ. При прикосновении человека к линейному проводу ток, проходящий через человека, заведомо превышает опасное для жизни значение;

— повышенная пожароопасность, поскольку при повреждении изоляции линейного проводника могут возникать значительные токи утечки;

— необходимость быстрого отключения места однофазного замыкания на корпус, т. к. это замыкание является КЗ и сопровождается появлением большого тока;

— при обрыве нулевого провода напряжение на однофазных приемниках может достигать 380 В и приводить их к повреждению.

Чтобы уменьшить опасность действия токов КЗ, связанных с замыканием на землю, в сетях с глухим заземлением нейтрали устанавливают специальные защиты от однофазных КЗ. Эти защиты должны быть быстродействующими.

Для устранения второго и третьего недостатков (см. перечень) применяют устройства защитного отключения (УЗО). Указанные устройства можно разделить на следующие классы:

— по принципу действия: дифференциального типа и реагирующие на потенциал корпуса относительно земли;

— по использованию энергии тока утечки для отключения УЗО: электромеханические (использующие указанную энергию) и электронные, в которых для отключения УЗО используется энергия от специального блока питания.

В системах электроснабжения городов применение дифференциальных УЗО более удобно, чем реагирующих на потенциал корпуса относительно земли. Электромеханические УЗО дифференциального типа (например, АстроУЗО) более надежны, чем электронные, но их стоимость существенно выше. По этой причине в настоящее время различными производителями выпускаются, в основном, электронные УЗО дифференциального типа. На рис. 5 приведена упрощенная электрическая схема, поясняющая принцип действия однофазного УЗО дифференциального типа.

Рис. 5. Упрощенная электрическая схема, поясняющая принцип действия однофазного УЗО дифференциального типа

Питание однофазного приемника ZH на напряжении 220 В подается с помощью линейного L и рабочего нулевого N проводников. В состав УЗО входят 2 автомата, QA1 и QA2. Первый из них обеспечивает защиту электроустановки от короткого замыкания (электромагнитный расцепитель) и от перегрузки (тепловой расцепитель). Второй автомат имеет катушку отключения YAT (независимый расцепитель), к которой подключена вторичная обмотка трансформатора тока ТА. Первичными обмотками ТА являются линейный L и рабочий нулевой N проводники. Общий нулевой провод PEN перед УЗО разделен на рабочий нулевой N и защитный РЕ проводники.

Ток нагрузки IН проходит по проводам L и N и сумма магнитных потоков, созданных в магнитопроводе ТА токами в проводниках L и N, равна нулю. При появлении тока утечки IУТ по линейному проводу проходит сумма токов IН и IУТ, а по рабочему нулевому проводу N — только IН. Магнитные потоки, созданные первичными обмотками У30, не компенсируются, и по вторичной цепи ТА проходит ток, пропорциональный IУТ. Последний вызывает отключение автомата QA2, а по причине механической связи между автоматами — и QA1.

Некоторые производители совмещают УЗО дифференциального типа с защитой от отклонений фазных напряжений. Однако такое комплектное устройство не обладает способностью автоматически восстанавливать электропитание на приемнике при исчезновении недопустимых отклонений напряжения в системе электроснабжения. Ввиду этого более перспективны устройства защиты от отклонений напряжения, которые автоматически восстанавливают питание приемников при возвращении напряжения в допустимые пределы.

Следует подчеркнуть, что ПУЭ, с одной стороны, запрещают применять УЗО в подсистеме TN-C, однако, с другой стороны, при необходимости разрешают применение УЗО в этой подсистеме с условием, что РЕ проводник будет подключен к PEN проводнику цепи до защитно-коммутационного аппарата.

УЗО обладает дополнительным достоинством, на которое часто не обращают внимания: устранение возможности хищения электроэнергии путем заземления нулевого проводника. При наличии УЗО и заземлении нулевого проводника равенство токов в линейном и рабочем нулевом проводниках нарушается, УЗО срабатывает и отключает потребителя. С целью обеспечения правильной работы У30 при токах утечки, ПУЭ запрещают объединять РЕ и N проводники, если они были разделены, начиная с какой-либо точки электроустановки.

Последний недостаток сети с системой TN (пятый по счету в перечне, см. выше) в настоящее время не устранен. Пути его устранения:

симметрирование нагрузок по фазам линий;

создание путей, шунтирующих нулевой провод;

создание и внедрение устройств защиты от отклонений фазных напряжений.

Рис. 6. Система ТТ

Поясняющие схемы для систем ТТ и IT приведены на рис. 6 и 7. В подсистеме ТТ имеется один N (рабочий) нулевой проводник, соединенный с заземлителем в одной точке — у источника питания. Корпуса приемников заземлены путем соединения их с повторными заземлителями, что необходимо для обеспечения электробезопасности. Однако при этом напряжение прикосновения не должно превышать допустимого значения, что предъявляет достаточно высокие требования к повторным заземлителям. В системе ТТ ПУЭ предписывают обязательное применение УЗО. Напряжение прикосновения в этой системе не должно превышать 50 В, т. е.

где Ia — ток срабатывания УЗО; Ra — суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника.

Рис. 7. Система IT

Система с изолированной нейтралью IT, как правило, выполняется без нулевого провода. Для обеспечения электробезопасности корпуса приемников, как и в системе ТТ, заземлены с помощью повторных заземлителей. Быстрого отключения замыкания одной фазы на землю по условиям пожарной безопасности не требуется, т. к. это повреждение не является коротким замыканием и сопровождается незначительными токами. Однако по условиям электробезопасности в такой системе необходимо иметь контроль изоляции сети или должны быть установлены дифференциальные УЗО с током срабатывания не более 30 мА. Для защиты от двойных замыканий на землю, которые сопровождаются большими токами, должно быть выполнено автоматическое отключение питания с временем отключения в соответствии с табл. 1. Если система IT связана через трансформатор с сетью напряжением выше 1 кВ, то с целью защиты от опасности, возникающей при пробое изоляции между обмотками высшего и низшего напряжения трансформатора, в нейтрали или фазе на стороне низшего напряжения трансформатора устанавливают пробивной предохранитель или иное защитное средство.

Разновидности систем заземления

До выхода в свет седьмого издания ПУЭ характер связи нейтрали генераторов или трансформаторов с заземляющим устройством системы разделялись так:

  • с глухозаземленной нейтралью;
  • с изолированной нейтралью.

В системах с глухозаземленной нейтралью нейтраль силового трансформатора соединялась с контуром заземления сразу же на трансформаторной подстанции. Иногда в этой цепи устанавливался трансформатор тока, в основном же соединение выполнялось жестким шинопроводом. Такими выполнялись все распределительные системы переменного тока напряжением до 1000 В, за исключением электрооборудования шахт и карьеров.

В системах с изолированной нейтралью такого проводника не предусматривалось. В результате относительно земли на ней присутствовал электрический потенциал. Но и нейтрали в них не предусматривалось: обмотки силового трансформатора соединялись в треугольник. Потребители получали электричество по трем проводникам.

Недостатки систем заземления

Что же привело к введению западных стандартов применительно к конструкции систем заземления? Для этого рассмотрим, как они выполнялись.

В системе с глухозаземленной нейтралью сама нейтраль несла в себе, помимо функции проводника нулевого тока, еще и функцию связи заземляемого оборудования с контуром заземления. Поскольку ток в нейтрали не равен нулю, то на ее концах образовывалась разность потенциалов. Присутствие ее относительно сторонних металлических конструкций на безопасность персонала влияла отрицательно.

Но главной бедой, угрожающей безопасности людей, становился обрыв нейтрали. В этом случае ее потенциал зависел от распределения токов по фазам распределительной сети. В неблагоприятном случае потенциал нейтрали относительно земли достигал 380 В. При этом металлоконструкции, присоединенные к нейтральному проводнику с целью заземления, оказывались под тем же потенциалом. Защита на этот режим не реагировала никак, пока в сети не выходил из строя электроприбор из-за превышения напряжения в его фазе.

Смотрите так же:  Электропроводка складских помещений

Еще один недостаток связан с подключением к контуру заземления корпусов малогабаритных приборов. По сути их требовалось присоединить к нейтральному проводнику. Такой способ назывался защитным занулением. Но в случае обрыва нейтрали корпус автоматически оказывался под опасным для жизни потенциалом. Поэтому корпуса люминесцентных светильников на предприятиях предпочитали вовсе не заземлять, из-за чего на них постоянно дежурит опасный для жизни потенциал. Но это –меньшее зло.

Новая классификация систем заземления

В седьмое издание ПУЭ добавлена информация из вновь созданного ГОСТ Р 50571.1-2009, по сути своей являющимся копией стандарта Международной электротехнической комиссии (МЭК). Можно было придумать собственный стандарт, но лучше, если в большинстве стран будет царить единообразие. Ведь в Россию не только поставляется западное электрооборудование, но и целые заводы собираются по иностранным проектам. Чем меньше будет конфликтных ситуаций – тем лучше.

Системы заземления

Стандарт касается электроустановок, напряжением до 1000 В. В системах заземления установок выше 1000 В менять нечего.

Первое, на что обращают внимание все, открывающие главу 1.7 ПУЭ – это новые системы обозначения электроустановок в зависимости от режимы работы нейтрали и расположения нулевых проводников.

Первая буква обозначения: «T» или «I» — обозначает соответственно заземленную или изолированную нейтраль электроустановки.

Вторые буквы означают следующее

Защитные и рабочие проводники

Проводники, объединенные раньше в одном понятии «ноль» теперь меняют свое назначение и разделяются на два типа.

Нулевые рабочие проводники служат только для передачи электрической энергии. Использование их как защитных запрещено. Они окрашиваются в голубой цвет, обозначаются буквой N. При этом использование голубого цвета для маркировки других проводников тоже запрещается, чтобы избежать путаницы. Нулевые рабочие проводники не подключаются напрямую к корпусам, а устанавливаются на изоляторах.

Нулевые защитные проводники необходимы для связи корпусов или частей защищаемого оборудования с контуром заземления. Цвет их оболочки состоит из перемежающихся желто-зеленых полос, а буквенное обозначение самих проводников – РЕ. Для предотвращения путаницы запрещено теперь использование комбинации из этих цветов, даже каждого в отдельности. Разработан еще один ГОСТ, регламентирующий цветовую маркировку токопроводов, в котором отразились эти изменения.

Если вспомнить, то заземляющие шины в электроустановках до этого окрашивались в черный цвет. Волею случая этот цвет теперь обозначает один из фазных проводников.

Система заземления TN-C: схема

Система с глухозаземленной нейтралью в сетях до 1000 В осталась неизменной. Никто, естественно, не бросился в срочном порядке перекрашивать шины и добавлять дополнительные проводники в уже сформировавшиеся цепи. Требования ПУЭ и стандартов учитываются только в двух случаях:

  • при проектировании и вводе в эксплуатацию новой электроустановки или части ее;
  • при выполнении модернизации электрооборудования.

Все остальное остается прежним. А для этого прежнего в ПУЭ предусмотрено свое название – система TN-С. Разберемся, что это такое.

Буквы «TN» означают, что это – система с глухозаземленной нейтралью, в которой соединение потребителей с контуром заземления и нейтралью осуществляется при помощи проводников. С ними мы разобрались в предыдущем разделе.

А вот буква «С» означает, что функции этих проводников, рабочего и защитного, совмещены в одном, называемом «совмещенном». Носит он буквенное обозначение PEN, а окрашивается либо в голубой цвет с желто-зелеными полосами по краям, либо наоборот.

Ничего не изменилось, только цвет теперь не черный. Все, что было создано еще в советские годы, называется теперь системой заземления TN-C. С ней приходится считаться, потому что к новому виду заземления полностью промышленность перейдет еще не скоро.

Система заземления TN-S: схема

А вид этот новый носит название TN-S. Буква “S» как раз означает, что нулевые защитные и рабочие проводники разделены на все протяжении. Разделение это происходит непосредственно на трансформаторной подстанции. Нулевая шпилька трансформатора подключается к шине РЕ, а к ней перемычкой подключается нулевая шина. К шине РЕ сразу же подключают контур заземления подстанции.

Теперь все кабельные линии, отходящие от созданного таким образом распределительного устройства, становятся трехпроводными (если питают однофазную нагрузку) или пятипроводными при питании трехфазного потребителя.

Теперь появляется возможность удобно подключать заземляющие контакты розеток, корпуса светильников, бойлеров, распределительных щитков к контуру заземления. Для этого выделена персональная жила.

На всякий случай упомянем, что, если заземляющий проводник кабеля подключить не к чему, его нельзя ликвидировать. Со временем может потребоваться его использование, поэтому во всех соединительных коробках РЕ-проводники все равно соединяют, а у розеток или светильников – изолируют.

Есть ситуации, когда заземляющие проводники проложены, а подключать их пока не к чему: нет еще контура заземления или не готова часть электроустановки, через которую планируется подключение. В этом случае их соединяют в коробках, но не подключают к абонентам. Некоторые бытовые приборы: светильники, компьютеры, телевизоры, стиральные машины – имеют на входе помехоподавляющие фильтры, использующие корпус для связи с контуром заземления. Опасный потенциал от такого фильтра разбежится по все сети заземления.

Система заземления TN-C-S: схема

Мы уже упоминали реконструируемые электроустановки или части электроустановок, подлежащих модернизации. Их конструкция должна соответствовать новым требованиям ПУЭ. Но для создания системы заземления TN-S реконструировать электроустановку нужно с трансформаторной подстанции. Это потребует серьезных финансовых затрат. Как быть в этом случае?

Для этого используется система заземления TN-C-S, являющаяся комбинацией выше рассмотренных. В части ее, от трансформаторной подстанции, используется TN-C, а на определенном участке защитный и рабочий проводники разделяются, создавая систему TN-S.

Системы заземления TN

Такое разделение устраивают во вводных распределительных устройствах (ВРУ) главных распределительных щитках (ГРЩ) или просто в щитках ввода в здание. Но в этом месте желательно наличие контура повторного заземления, иначе такое разделение не будет безопасным.

Особенное внимание при разделении совмещенного проводника TN-C на защитный и нулевой рабочий обращают на его точку подключения. Проводник PEN при переходе подключается к шине РЕ. Мотивация этого такова. Между шинами N и РЕ при переходе на систему TN-S устанавливается перемычка. Если подключить PEN к шине N, то при обрыве перемычки ничего видимого не произойдет. Все защитные проводники, подключенные к распределительному устройству, потеряют связь с контуром заземления. И никто ничего не заметит, пока не произойдет беда.

При подключении PEN-проводника к шине РЕ и обрыве перемычки произойдет тот же эффект, что был описан ранее в случае обрыва нуля. В электроустановке установится аварийный режим, который вряд ли заметят. С одной разницей: соединение корпусов электрооборудования с контуром заземления не исчезнет, и люди не пострадают.

Система заземления IT: схема

Эта система применяется на горных выработках: карьерах, шахтах. Особенности эксплуатации электрооборудования на этих предприятиях таковы, что получить качественного контура заземления там не представляется возможным.

Система заземления IT

Нейтраль трансформатора там все-таки заземляется, но через контрольно-измерительные приборы, выполняющие функцию защиты от утечки. В случае ее возникновения происходит отключение электроустановки.

Система заземления ТТ: схема

Устройство с двумя разделенными друг от друга заземляющими устройствами используется там, где невозможно обеспечить безопасность при помощи TN. Это связано либо с аварийным состоянием нулевых проводников, либо с их большой протяженностью. В основном это касается воздушных линий электропередачи.

Система заземления ТТ

Особенность защиты людей от поражения электрическим током в системе ТТ — обязательное применение устройств защитного отключения (УЗО) с дифференциальным током 30 мА.

Похожие статьи:

  • Защитное заземление устройство и принцип действия Охрана труда и БЖД Охрана труда и безопасность жизнедеятельности Защитное заземление Защитным заземлением называют преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не-токоведущих частей […]
  • Заземление шрп Заземление шрп Группа: Участники форума Сообщений: 83 Регистрация: 20.1.2009 Пользователь №: 27938 Доброго времени суток, уважаемые специалисты!Вероятно, глупый вопрос, но все-таки..Подскажите пожалуйста, если у ШРП продувочные […]
  • Приставка к осциллографу для измерения тока Приставка к осциллографу для наблюдения характеристик транзисторов На рис. 83, а изображена схема приставки для наблюдения на экране осциллографа характеристик транзисторов. Переменный резистор R1 предназначен для регулировки тока базы. К […]
  • Сечение провода 4 квадрата Какую нагрузку выдержат алюминиевые провода сечением 1, 1/5, 2, 2/5 квадрата, что можно подключить? Если можно простыми словами, лампочки телевизор, какой потянет калорифер, какой сварку, холодильник и тд. Таблица нагрузочной способности […]
  • Сп кабели и провода Сп кабели и провода 1. Расшифровка. C – свинцовая оболочка П - Броня из стальной оцинкованной проволоки 2. Элементы конструкции кабеля. 1. Токопроводящая жила — медная однопроволочная жила ”ож” (класс 1) - медная многопроволочная (класс […]
  • Провода мерс 124 Схема электропроводки Мерседес 124: особенности электрооборудования Понравилась статья? Следите за новыми идеями полезных авто советов в нашем канале. Подписывайтесь на нас в Яндекс.Дзене. Подписаться. Пожалуй, нет автолюбителей в России, […]