Схема заземления и зануления объекта электроснабжения: Различия между заземлением и занулением, схемы и расчеты

Различия между заземлением и занулением, схемы и расчеты

Чем отличается заземление от зануления? Специалисты разобрались с этим вопросом. Все это — защитные меры от пиковых токов. Предусматривают работу по недопущению поражения электричеством человека и бытовых приборов. Названия разные, но все это — системы защиты.

Чтобы понять, в чем разница между заземлением и занулением, нужно знать назначение и принцип работы электрических устройств.

Принцип действия

Заземляющий контур электрической цепи – система проводов, соединяющая каждого потребителя, в обслуживаемой цепи, со специальным заземляющим контуром здания. При пробое на корпус прибора или утечке тока с поврежденной проводки, ток проходит по проводам к заземлителю.

Сопротивление заземления, как правило, выполняется меньше, чем сопротивление всей цепи. Поэтому ток течет по «легкому» пути и отводится с корпусов оборудования.

Занулением называется выполнение электрического соединения токопроводящих корпусов приборов с глухозаземленной нейтралью. При возникновении пиковых значений тока, его потенциал отводится, с помощью шины зануления, в специальную щитовую или на трансформаторную будку.

Главное его назначение – в случаях пробоев и утечек напряжения на корпус оборудования, вызывается короткое замыкание, сгорают предохранители или срабатывают автоматические размыкатели цепи.

Это и есть главное отличие заземления от зануления. Заземляющий контур принимает на себя токи КЗ, зануление вызывает срабатывание предохранительных устройств.

Разберем подробнее работу систем защиты от воздействия электрического тока.

Особенности заземляющего устройства

Основной целью заземляющего контура является понижение потенциала при пробое на корпус и коротком замыкании, до безопасного значения.

При этом, на корпусе оборудования понижается напряжение и сила тока, до безопасного уровня. На производстве заземляют корпуса электрооборудования, зданий и помещений от воздействия атмосферных токов.

При монтаже контура, в сети трехфазного тока не более 1000 В, применяют изолированную нейтраль. При больших уровнях напряжения сети, монтируется система с разными режимами нейтрали.

Контур заземления – это целая система, включающая в себя:

• заземлитель;
• заземляющие горизонтальные проводники;
• подводящие провода.

Заземлитель подразделяют на искусственный и естественный.

При возможности следует использовать естественный заземлитель:

• подземные трубопроводы водоснабжения. Но в этом случае, необходимо оборудовать трубопровод защитой от блуждающих токов;
• подключаются на металлоконструкции цехов и помещений;
• стальная или медная оплетка кабеля;
• трубопроводы в скважине.

По нормам ПУЭ запрещено подключать заземляющий контур на трубы отопления и с пожароопасными материалами.

При искусственном оснащении, заземляемое оборудование предохраняется путем изготовления контура в виде равностороннего треугольника из металлических штырей или уголков.

Для щелочной и кислой почвы, рекомендуется использовать медный, оцинкованный заземлитель. Для изготовления контура в виде треугольника, необходимо углубиться в землю на 70 см.

Нельзя устанавливать групповые заземлители в пробуренные отверстия. Их необходимо забить в месте разметки, на глубину, не менее 2-х метров. Затем, соединяют заземлители в единую конструкцию с помощью отрезков стальной полосы.

Корпуса каждого прибора должны обязательно подключаться к системе защиты. При этом, нельзя подключать несколько потребителей последовательно, каждое устройство обязано обустраиваться линией подключения.

Теперь о главном – значение уровня сопротивления контура. В него суммируется сопротивления каждого прибора цепи и его проводов.

При расчете сопротивления контура, следует учитывать уровень значения грунта, размеры и глубину забивания заземлителей. Необходимо учитывать температурные особенности региона обустройства контура.

Помните – при жаркой погоде, место установки следует заливать водой, почва при высыхании меняет уровень сопротивления.

При обслуживании сетей до 1000. В и мощности оборудования свыше 100 кВА – сопротивление контура не более 10 Ом. В бытовых сетях оптимальным значением будет 4 Ома. Напряжение при прикосновении должно быть меньше 40 В. Сети свыше 1000 В защищаются устройством с сопротивлением не более 1 Ома.

Это некоторые особенности и принцип действия заземления. Более подробно, вы можете ознакомиться в статьях по этой теме на сайте.

Особенности и принцип действия зануления

Назначение зануления — метод защитного устройства позволяет провести подключение корпусов оборудования и других деталей из металлов с нейтралью (нулевой защитный проводник). В условиях с заземленным защитным проводником и напряжением в сети не более 1000 В, используется схема зануления.

При пробое фазного тока на корпусе электроприборов и оборудовании происходит КЗ фазы. При этом, срабатывают автоматы защитного отключения тока и цепь размыкается. Этим и отличаются две защитные системы.

К приборам зануления относят:

• плавкий предохранитель;
• автомат отключения тока;
• встроенные в пускатели, тепловые реле;
• контактор с тепловой защитой.

Возникла ситуация пробоя фазного напряжения. При этом от корпуса электроустановки ток проходит по нейтрали на обмотку трансформатора. Затем, от него по фазе — на предохранитель. Плавкие предохранители сгорают от пиковых значений тока, в электрическую цепь прекращается подача напряжения.

При этом, ноль беспрепятственно проводит ток, позволяя сработать защите. Его прокладывают в безопасном месте, запрещается оснащать его дополнительными выключателями и другими устройствами.

Значение уровня проводимости провода фазы должно быть наполовину больше нулевого проводника. Как правило, в этом случае используют стальные пластины, оболочки кабеля и другие материалы.

Зануляющие проводники проверяют на исправность при сдаче работ по подключению и проводке электроэнергии в здании, а также, через определенное количество времени, при пользовании электрической схемой.

Не менее одного раза в период 5 — летнего срока, производятся замеры значений сопротивления всей цепи фазного и нулевого проводника на корпусах самого дальнего оборудования от щита электропроводки, а также самого мощного оборудования в помещении.

Защитное зануление, в некоторых случаях, может выполнять работу защитного отключения. При этом, отличаются эти 2-е защитных системы тем, что в случае защитного отключения цепи, его можно использовать в любых условиях, при различных режимах заземляющего проводника, показателей напряжения цепи. В таких сетях можно обойтись и без провода нулевого подключения.

Расчет зануления необходимо производить с учетом всех условий работы и принципа его действия.

Защитное отключение выполняют с использованием защитной системы, которая отключает электрооборудование автоматически. При возникновении аварийных ситуаций и угроз поражения и нанесения электротравм человеку, к таким ситуациям можно отнести:

• короткое замыкание фазного провода на корпус;
• повреждение изоляции электрической проводки;
• неисправности на заземляющем контуре;
• нарушения целостности зануляющих проводников.

Эта защитная система нередко используется при невозможности провести защитные системы заземления и зануления. Но на ответственных участках, возможна установка защитного отключения и как дополнительный контур защиты человека и оборудования от поражения токами утечки и короткого замыкания.

При этом, их подразделяют, в зависимости от величины тока на входе и изменений реакции защитных устройств, на несколько схем:

• наличия напряжения на корпусе оборудования;
• силу тока при замыкании на провод земли;
• напряжения или силу тока в нулевом проводнике;
• уровня напряжения на фазе относительно значения на проводе земли;
• устройства для постоянного или переменного тока;
• устройства комбинированные.

Все системы защиты и отключения подачи тока в сеть оснащаются автоматическими выключателями. В их конструкции предусмотрена установка специального оборудования защитного отключения. При этом, период времени для отключения сети не должен превышать 2-е десятые секунды.

В заключение разберем вопрос, который может задать начинающий электрик.

Взаимозаменяемость защитных систем

Можно ли установить зануление вместо заземления? На этот вопрос любой специалист ответит «да», но только в промышленном здании.

В жилом помещении применять такую схему защиты следует в очень редких случаях, и только в нежилых помещениях. Это обусловлено, в первую очередь, с неравномерной нагрузкой на провод фазы и нейтрали.

При работе, на провода каждой фазы поступает одинаковая нагрузка, но по нейтрали общей цепи проходит достаточно малый ток. Каждому известно, что нельзя касаться фазы, но можно выполнять работу с нолем под нагрузкой.

При этом, сечение нулевого провода меньше провода фазы. При долгом использовании он окисляется на скрутках, нарушается слой изоляции при нагреве, в худшем случае он просто отгорит. При этом, напряжение фазы подходит к щитовой, затем, через провод ноля идет к потребителю. Корпуса приборов находятся под напряжением, повышается возможность поражения человека током.

Как советуют некоторые умельцы в Интернете, можно подвести к каждому бытовому прибору провода системы зануления, но это повлечет за собой значительные траты на проводку и последующий ремонт. Поэтому занулять источники в жилых помещениях нельзя.

Лучше в электрощите установить устройство защитного отключения и спокойно пользоваться бытовыми приборами. Каждое защитное устройство выполняет свое предназначение, при правильном расчете, монтаже и его использовании.

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.

Заземление и зануление в чем разница между ними

При монтаже электросетей в помещениях разного назначения обязательно должна быть предусмотрена защита, предотвращающая возможное поражение человека током. И для этого используется заземление и зануление. Причем далеко не все знают, в чем их разница. Ведь обе они обеспечивают безопасность использования электрических приборов.

По сути, эти два понятия во многом схожи, из-за чего их часто путают, но выполняют они свои функции по-разному. Поэтому постараемся разобраться, что в них общего и чем отличаются.

Заземление

Начнем с разбора каждой системы по отдельности.

Так, заземление – это преднамеренное соединение электрической сети, прибора или оборудования со специальной конструкцией, закопанной в землю посредством нулевого проводника.

По сути, это единая система, соединяющая между собой токопроводящие элементы приборов и оборудования (к примеру, их корпусы), подсоединенные к ним провода, и штыри, закопанные в землю (контур).

Благодаря высокому сопротивлению контура при касании фазного провода на корпус в случае пробоя, большая часть напряжения уходит в землю, и хоть потенциал все же будет оставаться на корпусе, но его значение будет значительно сниженным и неопасным для человека.

Международный стандарт, разработанный МЭК, включает в себя несколько систем заземления, различия между которыми сводится к разным видам заземления источника питания (генератора или трансформаторной подстанции), и заземления открытых участков сети, приборов.

В стандарт входит три системы – TN, TT и IT.

Первая буква индекса указывает на тип заземления источника (T – «земля), получается, что в первых двух системах трансформаторная подстанция подключается к заземляющему контуру.

Что касается третьей (IT), то у нее источник питания заизолирован, либо же подключен к прибору, обеспечивающему высокое сопротивление (I – изоляция).

Вторая буква индекса указывает на тип заземления открытых участков сети. В системе TN (N — нейтраль) эти участки соединены с нейтральным проводником источника, подключенного к заземляющему контуру (глухое заземление нейтрали).

Для соединения оборудования и приборов используются рабочий (N) и защитный (PE) нулевые проводники.

Что касается двух других систем – TT и IT, то второй буквенный индекс указывает на то, что открытые участки сети, оборудование и приборы заземляются своим отдельным контуром.

В свою очередь система TN делится на подсистемы, их три – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Различия между ними сводятся к использованию разных защитных проводников, которыми потребители соединяются с нейтралью источника.

В подсистеме TN-C используется объединенный проводник (PEN), совмещающий в себе и рабочий, и защитный «нуль». Эта подсистема является уже устаревшей, поэтому при укладке новых электросетей она не используется.

Подсистема TN-S отличается тем, что у нее рабочий и защитный «нули» — это разные проводники. То есть, к нейтрали подключается N-проводник, а к заземляющему контуру – PE-проводник, хоть они совмещены на источнике питания.

Третья подсистема – TN-C-S является промежуточным звеном между первыми двумя подсистемами. У нее от нейтрали отходит PEN-проводник, то есть нулевые проводники объединены, но на определенном участке сети они разделяются и к потребителям подходит отдельно рабочий и защитный «нули». После разделения защитный «нуль» дополнительно заземляется.

Более подробно о системах заземления, их достоинствах и недостатках можно почитать здесь https://elektrikexpert.ru/sistemy-zazemlenij.html.

Требования, выдвигаемые заземлению достаточно серьезные. Ведь оно должно обеспечить отвод опасного напряжения с прибора или оборудования в случае пробоя.

Заземление в обязательном порядке делается для сетей, в которых напряжение выше 42 В переменного тока или 110 В – постоянного тока.

Поэтому при проектировании должны правильно подбираться части сети и оборудования, которые подлежат обязательному заземлению, осуществляться контроль за тем, чтобы заземляющая цепь нигде не прерывалась.

Серьезно подходят и к выбору проводников, их сечение должно обеспечивать соответствующую пропускную способность.

Все требования, которые выдвигаются системам заземления прописаны в ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Здесь можно подробнее узнать, как сделать заземление в частном доме.

Зануление

А теперь по занулению. В определении этого термина указывается, что зануление – преднамеренное соединение токопроводящих, но не находящихся под напряжением, элементов приборов и оборудования с глухозаземленной нейтралью (трехфазные трансформаторы), выводом источника тока (однофазный трансформатор), средней точкой источника, подающего постоянный ток.

То есть, корпус любого прибора, подключенного к сети, должен быть дополнительно соединен с нейтралью источника питания.

Для систем TT и IT зануление не применяется, поскольку для заземления потребителей используется отдельный контур.

Для создания зануления используется нулевой защитный проводник (PE), который соединяется с нейтралью источника.

Но в ПУЭ сразу же дается пояснение, что в качестве защитного проводника может использоваться и рабочий (N), что подразумевает, что для создания зануления может использоваться и PEN-проводник.

В чем их отличие?

Получается, что зануление, по сути, это то же заземление, сделанное по системе ТN, но если рассматривать более подробно, то разница между ними есть.

Первое, это то, что при заземлении совмещенный нулевой PEN-проводник (системы TN-C и TN-C-S) и PE-проводник (система TN-S) выступают в качестве посредника между приборами и заземляющим контуром трансформатора.

То есть, имеется источник питания, возле которого закопан контур и вместе они соединены.

Проводка от источника идет на потребитель (помещение), где она разветвляется, чтобы обеспечить запитку всех электроприборов и оборудования.

Чтобы заземлить эти приборы (обеспечить защиту), используется та же проводка, а именно нулевые проводники, и контур трансформатора.

А вот при занулении выполняется соединение не с контуром, а непосредственно с нейтральным проводником трансформатора.

А поскольку в обоих случаях используется один проводник — нулевой (в совмещенном – PEN-проводник, в разделенном – РЕ-проводник), то в конструктивном плане заземление и зануление – одно и то же.

Второе, каждый из них работает по-разному, хоть и конструкция – одинакова.

В случае с заземлением, при появлении опасного потенциала на незакрытых участках сети, он будет отводиться в землю посредством заземляющего контура, обладающего высоким сопротивлением.

Зануление же работает с точностью до наоборот. При соприкосновении фазы с корпусом, подключенным к нулевому проводнику, происходит резкое возрастание силы тока в следствие малого сопротивления, то есть происходит короткое замыкание, в результате которого срабатывают автоматические выключатели, устройства защитного отключения, либо же плавятся предохранители.

Вот и получается, что заземление и зануление в техническом плане – одно и то же, но обеспечивают они защиту по-разному.

В целом же, обе они направлены на обеспечение максимальной защиты человека от возможного поражения электрическим током при пробое фазы на нуль, и дополняют друг друга.

Особенности создания заземления и зануления

Теперь о том, как все выглядит на деле. При создании подсистемы TN-C-S совмещенный нулевой проводник (PEN) тянется от трансформатора к помещению.

В вводном распределительном устройстве (ВРУ) происходит разделение его на N и PE-проводники. На конечный потребитель при этом доходит три провода – фаза, рабочий и защитный нули.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Как заземлить стиральную машину.

При подключении прибора получается, что посредством PE-проводника он соединяется с PEN-проводником, который является и соединителем с заземляющим контуром, и глухозаземленной нейтралью.

Примерно то же происходит и в подсистеме TN-S с той лишь разницей, что заземление и зануление осуществляется разделенными нулевыми проводниками.

То есть в этих двух подсистемах создавая заземление, автоматически выполняется и зануление.

А вот в системе TN-C этого не происходит. Дело в том, что в ней используется PEN-проводник, который не расщепляется на вводе.

Получается, что к конечному потребителю доходит только два провода – фаза и рабочий ноль, а защитного РЕ-проводника – нет, по сути, конечный потребитель не заземлен.

Поэтому и создается зануление – соединение корпусов потребителей с нулевым рабочим проводником.

Если в вышеуказанных подсистемах создавая заземление сразу же появляется и зануление, то в этой его приходится создавать отдельно.

В данном случае зануление является альтернативой заземлению, чтобы обеспечить хоть какую-то защиту.

Поэтому TN-C считается устаревшей, поскольку она не обеспечивает должную безопасность.

Часто возникает вопрос – зачем вообще нужно зануление, ведь заземления считается более безопасной системой.

Моделируем ситуацию: произошел пробой фазы на корпус. Заземление обеспечило отвод большей части напряжения в землю, но часть его все же осталась на корпусе, при этом произойдет повышение значения тока, хоть и незначительно.

Это не опасно для человека, но может привести к неприятным последствиям. Поскольку из-за отсутствия зануления не произойдет сильного скачка тока, то защитные средства просто не сработают, и поврежденный участок не отключиться.

В результате возможно повреждение оборудования или участка электросети, возникновение пожара.

Получается, что зануление и заземление дополняют друг друга, первый делает отключение поврежденного участка цепи, а второй нейтрализует негативные последствия возникшего КЗ в сети, обеспечивая максимально возможную защиту от поражения электрически током.

Часто указывается, что в системах TN-S и TN-C-S зануление не делается. И это так, но только частично. Ведь согласно изложенному, создавая заземление, делаем сразу и зануление. И только у TN-C зануление – отдельный вид работ.

Отсюда можно сразу и судить, где используется зануление, а где нет. Присутствует оно везде, где используется система TN. Но если в старых постройках его приходилось создавать отдельно, то в новых зданиях оно делается в процессе монтажа заземления.

Читайте по теме — способы защиты электроприборов от поломки.

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

Заземление и зануление электроустановок | Electricdom.ru

Заземление электроустановки — преднамеренное электрическое соединение ее корпуса с заземляющим устройством.

Заземление электроустановок бывает двух типов: защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение — защитить человека
от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу элекроустановки или других ее частей, которые оказались под напряжением.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности. Предназначено для защиты человека от прикосновения к корпусу электроустаноувки или других ее частей, оказавшихся под напряжением. Чем ниже сопротивление заземляющего устройства, тем лучше. Чтобы воспользоваться преимуществами заземления, надо купить розетки с заземляющим контактом.

В случае возникновения пробоя изоляции между фазой и корпусом электроустановки корпус ее может оказаться под напряжением. Если к корпусу в это время прикоснулся человек — ток, проходящий через человека, не представляет опасности, потому что его основная часть потечет по защитному заземлению, которое обладает очень низким сопротивлением. Защитное заземление состоит из заземлителя и заземляющих проводников.

Есть два вида заземлителей – естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединенные с землей.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединенных друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой. В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляющими приборами обычно используют стальные или медные шины, которые либо приваривают к корпусам машин, либо соединяют с ними болтами. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, щиты, шкафы.

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество искусcтвенных заземлителей.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением с глухо заземленной нейтралью с нулевым проводом. Это приводит к тому, что замыкание любой из фаз на корпус электроустановки превращается в короткое замыкание этой фазы с нулевым проводом. Ток в этом случае возникает значительно больший, чем при использовании защитного заземления. Быстрое и полное отключение поврежденного оборудования — основное назначение зануления.

Различают нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник.

Нулевой рабочий проводник служит для питания электроустановок и имеет одинаковую с другими проводами изоляцию и достаточное сечение для прохождения рабочего тока.

Нулевой защитный проводник служит для создания кратковременного тока короткого замыкания для срабатывания защиты и быстрого отключения
поврежденной электроустановки от питающей сети. В качестве нулевого защитного провода могут быть использованы стальные трубы электропроводок и нулевые провода, не имеющие предохранителей и выключателей.

Обозначения системы заземления

Cистемы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников.

Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

T — непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй.

I — все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:

T — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй.

N — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:
C — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN.
S — функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками.

Основные системы заземления

1. Система заземления TN-C

К системе TN-C относятся трехфазные четырехпроводные (три фазных проводника и PEN- проводник, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников) и однофазные двухпроводные (фазный и нулевой рабочий проводники) сети зданий старой постройки. Эта система простая и дешевая, но она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

2. Система заземления TN-C-S

В настоящее время применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах не допускается. При эксплуатации системы TN-C в
здании старой постройки, предназначенном для размещения компьютерной техники и телекоммуникаций, необходимо обеспечить переход от системы TN-C к системе TN-S (TN-C-S).

Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы, во вводном устройстве электроустановки (например, вводном квартирном щитке). Во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный проводник PE и нулевой рабочий проводник N. При этом нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми токопроводящими частями электроустановки. Система TN-C-S является перспективной для нашей страны, позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при относительно небольших затратах.

3. Система заземления TN-S

В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно. С подстанции приходит пяти жильный кабель. Все открытые проводящие части электроустановки соединены отдельным нулевым защитным проводником PE. Такая схема исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех. Хорошим вариантом для минимизации помех является пристроенная трансформаторная подстанция (ТП), что позволяет обеспечить минимальную длину проводника от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима. Система TN-S при наличии пристроенной подстанции не требует повторного заземления, так как на этой подстанции имеется основной заземлитель. Такая система широко распространена в Европе.

4. Система заземления TT

В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

5. Система заземления IT

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования. Такая система используется, как правило, в электроустановках зданий, к которым предъявляются повышенные требования по безопасности.

Схема контурного заземления

1. Заземлители
2. Заземляющие проводники
3. Заземляемое оборудование
4. Производственное здание.

Пример схемы заземления дома

1. Водонагреватель
2. Заземлитель молниезащиты
3. Металлические трубы
водопровода, канализации, газа
4. Главная заземляющая шина

5. Естественный заземлитель (арматура фундамента здания)

Меры для защиты от поражения электрическим током

Для защиты человека от поражения электрическим током применяют защитные средства — резиновые перчатки, инструмент с изолированными ручками,
резиновые боты , резиновые коврики, предупредительные плакаты.

Контроль изоляции проводов

Для предупреждения несчастных случаев от поражения электрическим током необходимо контролировать состояние изоляции проводов электроустановок. Состояние изоляции проводов проверяют в новых установках, после реконструкции, модернизации, длительного перерыва в работе.
Профилактический контроль изоляции проводов проводят не реже 1 раза в 3 года. Сопротивление изоляции проводов измеряют мегаомметрами на номинальное напряжение 1000 В на участках при снятых плавких вставках и при выключенных токоприемниках между каждым фазным проводом и нулевым рабочим проводом и между каждыми двумя проводами. Сопротивление изоляции должно быть не меньше 0,5 Мом.

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

Хорошая реклама

 

разновидности схемы, как правильно выполнить защиту техники

Обязательным условием безопасного функционирования электроприборов и различного оборудования является качественное заземление и зануление. Такая работа выполняется самостоятельно, что позволяет избежать выхода из строя техники из-за ее перенапряжения и коротких замыканий в сети. Заземление и зануление электроустановок выполняется с учетом особенностей оборудования, что предупредит его преждевременный выход из строя.

Определение понятий

Под заземлением принято понимать использование специальных конструкций, которые соединяют электропроводку дома или отдельные приборы с землёй. Благодаря наличию такой защиты прикосновение к поверхностям, которые находятся под напряжением, не приведет к летальному исходу, а удар тока будет минимальным. Изготавливается защита с электрооборудованием, имеющим изолированную нейтраль. Заземляющие устройства могут выполняться целой группой проводников, соединяющих с землей токопроводящие элементы.

Заземление электрооборудования также увеличивает аварийные токи замыкания, что необходимо в тех случаях, когда имеющаяся защита срабатывает при попадании под напряжение нетоковедущих частей. Это позволяет предупредить выход оборудования из строя при замыканиях, неквалифицированном ремонте и вмешательстве в электросети. Сегодня принято выделять несколько разновидностей заземления:

• рабочий тип обеспечивает бесперебойную работу электрооборудования в штатном и аварийном режиме;
• защитный тип обеспечивает безопасность электроустановок, предупреждая пробой на корпус и рабочую поверхность токоведущих проводов;
• грозозащитный тип отводит молнию от зданий, уводя разряд в землю, предупреждает повреждение электрооборудования и возгорание строений.

Принято также различать искусственно изготовленное и естественное заземление. Первое выполняется для защиты сооружений и электроприборов от повышенного напряжения. Такие устройства состоят из металлического стержня, провода, труб некондиционного типа и стальных уголковых приспособлений. Естественное заземление также изготовлено человеком, однако изначально оно не предназначается для защиты от повышенного напряжения. В качестве него можно рассматривать железобетонные сооружения, трубопроводы, обсадные трубы и т. д.

Зануление также обеспечивает необходимую защиту электрооборудования, предупреждая его выход из строя из-за замыканий и перенапряжения в сети. Такой вид работ отличается от заземления принципом монтажа и назначением. Зануление подразумевает подключение токопроводящих элементов к корпусу электроприбора или металлическим деталям. Для обеспечения безопасности обязательно соединение с нейтралью, которая является источником трехфазного пониженного напряжения.

Основной задачей зануления является защита электрооборудования и рабочего персонала от поражения током за счёт срабатывания автоматического коммутационного оборудования. Принцип работы такой защиты заключается в создании искусственных коротких замыканий при попадании тока на корпус техники или в случаях пробоя изоляции. Возникновение короткого замыкания приводит к срабатыванию:

• предохранителей;
• автоматических выключателей;
• специальной защиты от короткого замыкания.

Заземление отличается от зануления применением специального оборудования, которое использует нейтраль и за счёт коротких замыканий разрывает цепь, предупреждая серьёзное поражение электрическим током. Особенностью зануления является необходимость высокой мощности тока нулевого провода, за счёт которого происходит короткое замыкание. Только в этом случае можно обеспечить стопроцентную вероятность защиты от поражения электричеством при наличии проблем в электроснабжении. Если мощности нулевого провода и токов короткого замыкания недостаточно, это приводит к появлению повышенного напряжения в электрооборудовании.

Выбор технологии

Планируя электрозащиту дома, многие из нас задумываются о выполнении дополнительной защиты электроснабжения. Однако домовладельцы не всегда понимают, в чем разница заземления и зануления. Основными различиями являются:

• при заземлении избыточный ток отводится в землю, а при выполнении зануления напряжение сбрасывается в щитке на ноль;
• заземление считается наиболее эффективным способом защиты человека от поражения электротоком.

Сделать заземление проще, чем зануление. В последнем случае потребуется помощь специалиста, который должен рассчитать оптимальные показатели нулевого тока и лишь после этого можно будет обеспечить правильность работы защитного оборудования.

К выполнению заземления чаще всего прибегают владельцы частных домов, а вот обладателям квартир в многоэтажках требуется делать зануление, для чего дополнительно устанавливают УЗО и аналогичные устройства, предупреждающие поражение током и повреждение работающих электроприборов. При правильном устройстве защиты можно полностью исключить опасность поражения электротоком, а различная техника и приборы будут полностью защищены от вероятных скачков напряжения и замыканий в сети.

Для обеспечения качественной защиты при занулении необходимо учитывать фазность приборов и выполнять сложные расчёты. Самостоятельно провести такую работу не представляется возможным. Только опытный электрик правильно спланирует подключение, установит соответствующие защитные приборы и проведет качественное зануление.

Выполненное заземление не будет зависеть от разности приборов, поэтому его проще обустроить самостоятельно, даже не имея каких-либо профессиональных навыков. Сбросить лишнее напряжение в землю намного безопаснее, чем монтировать дополнительные приспособления, которые отводят ток на щиток.

Сегодня в продаже имеются уже готовые комплекты для заземления частного дома. Потребуется только заглубить на несколько метров в землю металлический контур, подключить к нему фазу со щитка, что и позволит обеспечить максимальную безопасность используемых электроприборов. Можно подобрать различные комплекты, которые подходят для дачи или полноразмерного частного дома, отличаются своей конструкцией, способом подключения и максимально возможной нагрузкой.

В последние годы отмечается тенденция, когда полноценное зануление выполняется на производстве и предприятиях, где требуется обеспечить повышенную электробезопасность эксплуатируемым приборам и промышленному оборудованию. Обычные же домовладельцы в целях защиты от поражения током обустраивают простейшее заземление, сделать самостоятельно которое не составит особого труда.

Разновидности защитных систем

Основные требования к заземлению и занулению описаны в ГОСТе, что упрощает выполнение такой работы и стандартизирует используемые устройства. Защитные системы отличаются способом обустройства, принципом работы и используемым дополнительным оборудованием.

Система TN-C была разработана в Германии еще в начале прошлого века. Такая защита предусматривает использование единого кабеля с PE проводником и нулевым проводом. Недостатком этой системы заземления является появление избыточного напряжения при нарушении корпуса оборудования и отгорания нуля. Несмотря на имеющиеся недостатки, TN-C пользуется сегодня популярностью благодаря простоте в реализации.

Системы заземления TN-S и TN-C-S используют два провода, которые отходят от щитка и идут в землю. Контур выполняется в виде сложной металлической конструкции, что полностью исключает вероятность поражения током и выход из строя электроприборов при наличии проблем с электроснабжением. Эта схема получилась чрезвычайно удачной, она пользуется популярностью и обустраивается на дачах и в частных домах.

Заземление по типу TT основывается на соединении контура электроустановки с металлическими элементами, находящимися под землёй. Такая схема не получила сегодня должного распространения из-за сложности в реализации, а также возможных перепадов напряжения в сети.

Разновидность защиты OT подразумевает передачу лишнего напряжения на корпус и в землю с нейтрали, которая изолирована от грунта и подключена к приборам с большим сопротивлением. Такая схема получила распространение при использовании электрического оборудования, которому требуются стабильность и повышенная безопасность.

Популярные способы зануления

Зануление PNG отличается простотой конструкции, что объясняется совмещением защитных и нулевых проводников. К недостаткам этой системы безопасности относятся повышенные требования к взаимодействию проводникового сечения ее потенциалов. PNG широко используется при необходимости зануления асинхронных агрегатов, работающих в трехфазных сетях.

Наибольшую популярность сегодня получили модифицированные системы зануления электроустановок, которые питаются от однофазной сети. В них используется общий совмещенный PEN проводник, соединяющийся с глухозаземленной нейтралью. После такого соединения происходит разделение кабелей PE и N, которые далее подключаются к корпусу или аналогичным приборам защиты. Преимуществом такой технологии зануления является ее универсальность, возможность использования в однофазной и трехфазной сети, а также простота конструкции и полная безопасность.

Заземление и зануление электроустановок позволяет защитить технику от скачков напряжения и коротких замыканий. Зануление подразумевает использование специального оборудования, позволяющего перенаправить лишнее напряжение на щиток. Такая защита используется преимущественно на промышленных предприятиях и объектах, где требуется повышенная безопасность работы оборудования. Владельцы частных домов могут самостоятельно выполнить заземление, что позволит им защитить себя и используемые электроприборы от замыканий и перепадов в сети.

Передовой опыт заземления подстанции

Сеть заземления

Система заземления подстанции является неотъемлемой частью любой электрической системы. Правильное заземление подстанции важно и очень важно по следующим двум причинам. Во-первых, он обеспечивает отвод электрического тока в землю без превышения рабочих ограничений оборудования.

Передовой опыт в системах заземления подстанций

Во-вторых, он обеспечивает безопасную среду для защиты персонала в непосредственной близости от заземленных объектов от опасности поражения электрическим током в условиях неисправности.

Система заземления включает в себя все соединенные между собой заземляющие устройства в зоне подстанции, включая сеть заземления, воздушные провода заземления, нейтральные проводники, подземные кабели, фундаменты, глубокий колодец и т. Д.

Сеть заземления состоит из горизонтальных соединенных между собой неизолированных проводов (мат) и заземляющие стержни. При проектировании сети заземления для управления уровнями напряжения до безопасных значений следует учитывать систему общего заземления , чтобы обеспечить безопасную систему по экономичной цене.

Следующая информация в основном касается безопасности персонала. Информация о сопротивлении системы заземления, токе сети и повышении потенциала земли также может быть использована для определения того, будут ли превышены рабочие пределы оборудования.

Безопасное заземление требует взаимодействия двух систем заземления:

1. Преднамеренное заземление: , состоящее из систем заземления, закопанных на некоторой глубине ниже поверхности земли
2. Аварийное заземление: , временно установленное лицом, подвергшимся воздействию градиент потенциала вблизи заземленного объекта

Часто предполагается, что любой заземленный объект можно безопасно коснуться .Низкое сопротивление заземления подстанции само по себе не является гарантией безопасности. Нет простой связи между сопротивлением системы заземления в целом и максимальным ударным током, которому может подвергнуться человек.

а) контактное напряжение; (b) Воздействие ступенчатого напряжения

Подстанция с относительно низким сопротивлением заземления может быть опасной, в то время как другая подстанция с очень высоким сопротивлением заземления может быть безопасной или может быть безопасной за счет тщательного проектирования.

Есть много параметров, которые влияют на напряжения в зоне подстанции и вокруг нее.Поскольку напряжения зависят от места установки, невозможно спроектировать одну систему заземления, приемлемую для всех мест .

Ток сети, продолжительность короткого замыкания, удельное сопротивление почвы, материал поверхности, а также размер и форма сети — все это оказывает существенное влияние на напряжения в зоне подстанции и вокруг нее.

Если геометрия, расположение заземляющих электродов, местные характеристики почвы и другие факторы способствуют чрезмерному градиенту потенциала на поверхности земли, система заземления может быть неадекватной с точки зрения безопасности, несмотря на ее способность переносить ток короткого замыкания в величинах и длительность, разрешенная защитными реле.

В типичных условиях замыкания на землю, если при проектировании не приняты надлежащие меры предосторожности, максимальные градиенты потенциала вдоль поверхности земли могут иметь достаточную величину, чтобы подвергнуть опасности человека в данной зоне.

Более того, могут возникать опасные напряжения между заземленными конструкциями или корпусами оборудования и близлежащей землей .

Лучшие практики заземления подстанций.

Типы заземления нейтрали в распределительных сетях (часть 2)

3. Системы с резистивным заземлением

Резистивное заземление используется в трехфазных промышленных системах в течение многих лет и решает многие проблемы, связанные с глухозаземленными и незаземленными системами. Системы резистивного заземления ограничивают токи замыкания фазы на землю.

Распределительное устройство низкого напряжения — Распределение энергии (компания MEC Electrical Engineering)

Продолжение раздела Типы заземления нейтрали при распределении энергии (часть 1)

Основными причинами ограничения тока замыкания фазы на землю посредством заземления сопротивления являются:

1. Для уменьшения эффектов горения и плавления в неисправном электрическом оборудовании, таком как распределительное устройство, трансформаторы, кабели и вращающиеся машины.
2. Для снижения механических напряжений в цепях / оборудовании, несущем токи повреждения.
3. Для снижения опасности поражения персонала электрическим током из-за случайного замыкания на землю.
4. Для уменьшения опасности возникновения дуги или вспышки.
5. Для уменьшения кратковременного провала сетевого напряжения.
6. Для одновременного контроля переходных перенапряжений.
7. Для улучшения обнаружения замыкания на землю в энергосистеме.

Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов, генераторов и заземляющих трансформаторов , чтобы ограничить максимальный ток короткого замыкания в соответствии с Законом Ома до значения, которое не повредит оборудование в энергосистеме и обеспечит достаточный поток ток короткого замыкания для обнаружения и срабатывания реле защиты от земли для устранения замыкания.Хотя можно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с высоким сопротивлением, токи короткого замыкания на землю можно значительно снизить.

В результате этого устройства защиты могут не распознавать неисправность.

Таким образом, это наиболее распространенное приложение для ограничения однофазных токов короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с низким сопротивлением приблизительно до номинального тока трансформатора и / или генератора.

Кроме того, ограничение токов короткого замыкания до заранее определенных максимальных значений позволяет проектировщику выборочно координировать работу защитных устройств, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро локализовать место замыкания.

Есть две категории резистивного заземления:

1. Заземление с низким сопротивлением
2. Заземление с высоким сопротивлением

Ток замыкания на землю, протекающий через любой из типов резисторов , когда однофазное замыкание на землю увеличивает фазу — напряжение на землю остальных двух фаз. В результате, характеристики изоляции проводов и разрядника для защиты от перенапряжения должны основываться на линейном напряжении .Это временное увеличение напряжения между фазой и землей также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, установленных в заземленных через сопротивление низковольтных системах.

Повышение напряжения между фазой и землей, связанное с токами замыкания на землю, также препятствует подключению нагрузок между фазой и нейтралью непосредственно к системе. Если присутствуют нагрузки между фазой и нейтралью (например, освещение 277 В), они должны обслуживаться системой с глухим заземлением. Этого можно добиться с помощью изолирующего трансформатора, который имеет трехфазную первичную обмотку треугольником и трехфазную четырехпроводную вторичную обмотку.

Заземление нейтрали через резистор

Ни одна из этих систем заземления (с низким или высоким сопротивлением) не снижает опасности возникновения дугового разряда, связанного с межфазными КЗ, но обе системы значительно снижают или практически исключают опасность возникновения дуги, связанную с межфазным замыканием. замыкания на землю. Оба типа систем заземления ограничивают механические нагрузки и уменьшают тепловые повреждения электрического оборудования, цепей и аппаратов, по которым проходит ток короткого замыкания.

Разница между заземлением с низким сопротивлением и заземлением с высоким сопротивлением — это вопрос восприятия и, следовательно, не имеет четкого определения.Вообще говоря, заземление с высоким сопротивлением относится к системе, в которой сквозной ток NGR составляет менее , чем от 50 до 100 A. Заземление с низким сопротивлением означает, что ток NGR будет на выше 100 A.

Лучшее различие между два уровня могут быть только сигналом тревоги и отключением. Система только для сигнализации продолжает работать с одним замыканием на землю в системе в течение неопределенного времени. В системе отключения замыкание на землю автоматически устраняется с помощью защитных реле и устройств отключения цепи.Системы только сигнализации обычно ограничивают ток NGR до 10 А или меньше.

Номинальное значение резистора заземления нейтрали:

1. Напряжение : линейное напряжение системы, к которой он подключен.
2. Начальный ток : Начальный ток, который будет протекать через резистор при приложенном номинальном напряжении.
3. Время : «Время включения», в течение которого резистор может работать без превышения допустимого повышения температуры.

А.Заземление с низким сопротивлением

Заземление с низким сопротивлением используется для больших электрических систем, в которых требуются большие инвестиции в капитальное оборудование или длительный перерыв в работе оборудования имеет значительные экономические последствия и обычно не используется в системах низкого напряжения из-за ограниченного замыкания на землю. ток слишком мал для надежной работы автоматических расцепителей или предохранителей. Это затрудняет достижение избирательности системы. Более того, системы с заземлением с низким сопротивлением не подходят для 4-проводных нагрузок и, следовательно, не используются на коммерческом рынке.

Резистор подключается от нейтральной точки системы к земле и обычно имеет размер, позволяющий протекать только от 200A до 1200 ампер тока замыкания на землю. Должен протекать достаточный ток, чтобы защитные устройства могли обнаружить неисправную цепь и отключить ее, но не настолько большой, чтобы вызвать серьезное повреждение в точке повреждения.

Заземленный с низким сопротивлением

Поскольку полное сопротивление заземления представляет собой сопротивление, любые переходные перенапряжения быстро гасятся, и все явления переходных перенапряжений больше не применяются.Хотя теоретически возможно применение в системах низкого напряжения (например, 480 В), значительная часть напряжения системы падает на заземляющем резисторе, но на дуге недостаточно напряжения, заставляющего протекать ток, для надежного обнаружения неисправности.

По этой причине низкоомное заземление не используется для низковольтных систем (ниже 1000 вольт между фазами).

Преимущества

1. Ограничивает межфазные токи до 200-400А.
2. Снижает ток дуги и, в некоторой степени, ограничивает опасность вспышки дуги, связанную только с условиями тока дуги между фазой и землей.
3. Может ограничить механическое повреждение и термическое повреждение закороченных обмоток трансформатора и вращающегося оборудования.

Недостатки:

1. Не препятствует работе сверхтоковых устройств.
2. Не требует системы обнаружения замыкания на землю.
3. Может использоваться в системах среднего и высокого напряжения.
4. Изоляция проводов и ограничители перенапряжения должны быть рассчитаны на линейное напряжение. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через разделительный трансформатор.
5. Используется: В системах среднего напряжения обычно используется до 400 А в течение 10 секунд.

B. Заземление с высоким сопротивлением

Заземление с высоким сопротивлением почти идентично заземлению с низким сопротивлением, за исключением того, что величина тока замыкания на землю обычно ограничивается значением 10 ампер или менее . Заземление с высоким сопротивлением выполняет две задачи.

Во-первых, величина тока короткого замыкания на землю достаточно мала, например , чтобы в точке повреждения не было нанесено заметных повреждений.Это означает, что неисправная цепь не должна отключаться от сети при первом возникновении неисправности. Означает, что если неисправность действительно возникает, мы не знаем, где она находится. В этом отношении он работает как незаземленная система.

Во-вторых, может контролировать явление переходного перенапряжения , присутствующее в незаземленных системах, если оно спроектировано должным образом.

В условиях замыкания на землю сопротивление должно преобладать над зарядной емкостью системы, но не до такой степени, чтобы пропускать чрезмерный ток и тем самым исключать непрерывную работу.

Заземление с высоким сопротивлением

Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) ограничивают ток короткого замыкания, когда одна фаза системы замыкается или замыкается на землю, но на более низких уровнях, чем системы с низким сопротивлением.

В случае замыкания на землю HRG обычно ограничивает ток до 5-10А.

HRG

рассчитаны на длительный ток, поэтому описание конкретного устройства не включает временной рейтинг. В отличие от NGR, ток замыкания на землю, протекающий через HRG, обычно не имеет значительной величины, чтобы привести к срабатыванию устройства защиты от сверхтока.Поскольку ток замыкания на землю не прерывается, необходимо установить систему обнаружения замыкания на землю.

Эти системы включают шунтирующий контактор, подключенный к части резистора, которая пульсирует (периодически размыкается и замыкается). Когда контактор разомкнут, ток замыкания на землю протекает через весь резистор. Когда контактор замкнут, часть резистора обходится, что приводит к немного меньшему сопротивлению и немного большему току замыкания на землю.

Чтобы избежать переходных перенапряжений, резистор HRG должен быть такого размера, чтобы величина тока замыкания на землю, которую устройство допускает протекание, превышала зарядный ток электрической системы.Как показывает практика, зарядный ток оценивается в 1 А на 2000 кВА емкости системы для низковольтных систем и 2 А на 2000 кВА емкости системы при 4,16 кВ.

Эти расчетные токи заряда увеличиваются при наличии ограничителей перенапряжения. Каждый набор ограничителей, установленных в системе низкого напряжения, дает примерно 0,5 А дополнительного зарядного тока, а каждый набор ограничителей, установленных в системе 4,16 кВ, добавляет 1,5 А дополнительного зарядного тока.

Система мощностью 3000 кВА при 480 вольт будет иметь расчетный ток зарядки 1.5 А. Добавьте один комплект ограничителей перенапряжения, и общий ток заряда увеличится на 0,5 — 2,0 А. В этой системе можно использовать стандартный резистор на 5 А. Большинство производителей резисторов публикуют подробные оценочные таблицы, которые можно использовать для более точной оценки зарядного тока электрической системы.

Преимущества

1. Позволяет обнаруживать повреждения с высоким сопротивлением в системах со слабым емкостным соединением с землей.
2. Некоторые замыкания между фазой и землей устраняются автоматически.
3. Можно выбрать сопротивление нейтральной точки, чтобы ограничить возможные переходные перенапряжения до 2.В 5 раз больше максимального напряжения основной частоты.
4. Ограничивает межфазные токи до 5–10 А.
5. Снижает ток дуги и существенно устраняет опасность возникновения дуги, связанную только с условиями дугового тока между фазой и землей.
6. Устраняет механические повреждения и может ограничить термическое повреждение закороченных обмоток трансформатора и вращающегося оборудования.
7. Предотвращает срабатывание устройств перегрузки по току до тех пор, пока неисправность не будет обнаружена (когда только одна фаза замыкается на землю).
8. Может использоваться в системах низкого или среднего напряжения до 5 кВ. Стандарт IEEE 141-1993 гласит, что «заземление с высоким сопротивлением должно быть ограничено системами класса 5 кВ или ниже с зарядными токами около 5,5 А или меньше и не должно применяться к системам 15 кВ, если не используется надлежащее реле заземления».
9. Изоляция проводов и ограничители перенапряжения должны быть рассчитаны на линейное напряжение. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через разделительный трансформатор.

Недостатки

1. Создает сильные токи замыкания на землю в сочетании с сильным или умеренным емкостным подключением к земле.
2. Требуется система обнаружения замыкания на землю для уведомления инженера объекта о возникновении замыкания на землю.

4. Резонансная заземленная система

Добавление индуктивного реактивного сопротивления от нейтральной точки системы к земле — это простой метод ограничения доступного замыкания на землю от примерно максимальной мощности трехфазного короткого замыкания (тысячи ампер) до относительно низкого значения. (От 200 до 800 ампер).

Для ограничения реактивной части тока замыкания на землю в энергосистеме между нейтралью трансформатора и системой заземления станции может быть подключен реактор с нейтралью.

Система, в которой по крайней мере одна из нейтрали соединена с землей через индуктивное сопротивление

1. .
2. Катушка Петерсена / Дугогасящая катушка / Нейтрализатор замыкания на землю.

Ток, генерируемый реактивным сопротивлением во время замыкания на землю, приблизительно компенсирует емкостную составляющую тока однофазного замыкания на землю, называется системой с резонансным заземлением.

Система вряд ли когда-либо точно настраивается, т. Е. Реактивный ток не точно равен емкостному току замыкания на землю системы.

Система, в которой индуктивный ток немного больше, чем емкостной ток замыкания на землю, чрезмерно компенсируется. Система, в которой индуцированный ток замыкания на землю немного меньше, чем ток емкостного замыкания на землю, недостаточно компенсируется.

Резонансное заземление нейтрали

Однако опыт показал, что это индуктивное реактивное сопротивление относительно земли резонирует с шунтирующей емкостью системы на землю в условиях дугового замыкания на землю и создает в системе очень высокие переходные перенапряжения.Чтобы контролировать переходные перенапряжения, конструкция должна допускать протекание не менее 60% 3-фазного тока короткого замыкания в условиях подземного замыкания.

Пример — реактор заземления на 6000 ампер для системы, имеющей мощность трехфазного короткого замыкания 10 000 ампер. Из-за большой величины тока замыкания на землю, необходимого для управления переходными перенапряжениями, индуктивное заземление редко используется в промышленности.

Катушки Петерсена

Катушка Петерсена подключается между нейтральной точкой системы и землей и рассчитана таким образом, что емкостный ток при замыкании на землю компенсируется индуктивным током, проходящим через катушку Петерсена .Небольшой остаточный ток останется, но он настолько мал, что любая дуга между поврежденной фазой и землей не будет поддерживаться, и повреждение погаснет. Незначительные замыкания на землю, такие как сломанный штыревой изолятор, могут сохраняться в системе без прерывания питания. Кратковременные неисправности не приведут к перебоям в подаче электроэнергии.

Хотя стандартная «катушка Петерсона» не компенсирует весь ток замыкания на землю в сети из-за наличия резистивных потерь в линиях и катушке, теперь можно применить «компенсацию остаточного тока», добавив дополнительные 180 ° противофазный ток в нейтраль через катушку Петерсона.Таким образом, ток короткого замыкания снижается практически до нуля. Такие системы известны как «Резонансное заземление с компенсацией остатка» и могут рассматриваться как частный случай реактивного заземления.

Резонансное заземление может снизить EPR до безопасного уровня. Это связано с тем, что катушка Петерсена часто может эффективно действовать как высокоимпедансный NER, который существенно снижает любые токи замыкания на землю и, следовательно, также любые соответствующие опасности EPR (например, напряжения прикосновения, ступенчатые напряжения и передаваемые напряжения, включая любые опасности EPR, воздействующие на близлежащие участки). телекоммуникационные сети).

Преимущества

1. Малый реактивный ток замыкания на землю, не зависящий от межфазной емкости системы.
2. Позволяет обнаруживать повреждения с высоким импедансом.

Недостатки

1. Риск обширных активных потерь при замыкании на землю.
2. Связанные с этим высокие затраты.

5. Трансформаторы заземления

В случаях, когда нет нейтральной точки для заземления нейтрали (например, для обмотки треугольником), заземляющий трансформатор может использоваться для обеспечения обратного пути для токов однофазного замыкания.

Заземляющие трансформаторы

В таких случаях полное сопротивление заземляющего трансформатора может быть достаточным, чтобы действовать как эффективное полное сопротивление заземления. При необходимости можно последовательно добавить дополнительный импеданс. Для заземления обмоток треугольником иногда используется специальный «зигзагообразный» трансформатор, чтобы обеспечить низкий импеданс нулевой последовательности и высокий импеданс прямой и обратной последовательности для токов короткого замыкания.

Заключение

Системы заземления с сопротивлением

имеют много преимуществ по сравнению с системами с глухим заземлением, включая снижение опасности возникновения дуги, ограничение механических и тепловых повреждений, связанных с неисправностями, и контроль переходных процессов перенапряжения.

Системы заземления с высоким сопротивлением также могут использоваться для поддержания непрерывности работы и помощи в обнаружении источника неисправности.

При проектировании системы с резисторами инженер-проектировщик / консультант должен учитывать особые требования к номинальным характеристикам изоляции проводов, номинальным характеристикам ограничителя перенапряжения, номинальным характеристикам однополюсного выключателя и способу обслуживания нагрузок между фазой и нейтралью.

Сравнение системы заземления нейтрали

Заземление с высоким сопротивлением6 9028 9028

Состояние

Незаземленный

Заземленный без заземления

Заземленный с низким сопротивлением

Заземление с высоким сопротивлением 9011

Устойчивость к переходным перенапряжениям

Хуже

Хорошо

Хорошо

Лучшее

Лучшее

Повышение напряжения напряжения на 73% при замыкании на землю

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Оборудование Защищено

Хуже

Плохо

Лучше

Лучшее

Лучшее

Безопасность персонала

Хуже

Лучшее

Лучшее 9030 Сервис надежный ty

Хуже

Хорошо

Лучше

Лучшее

Лучшее

Стоимость обслуживания

Хуже

Хорошее

Лучше

Первое место

Лучшее

Хорошо

Лучше

Лучшее

Лучшее

Разрешает конструктору координировать защитные устройства

Невозможно

Хорошее

Лучше

Лучшее

Ошибки

Better

Good

Best

Best

Осветительный разрядник

Незаземленный нейтральный тип

Заземленный нейтральный тип

Незаземленный нейтральный тип

Незаземленный нейтральный тип

Незаземленный нейтральный тип

Заземленный нейтральный тип

t в процентах от тока трехфазного короткого замыкания

Менее 1%

Варьируется, может быть 100% или больше

От 5 до 20%

Менее 1%

От 5 до 25%

Ссылка:

• Майкл Д.Сил, П.Е., старший инженер по спецификации GE.
• Стандарт IEEE 141-1993, «Рекомендуемая практика распределения электроэнергии для промышленных предприятий»
• Дон Селкирк, П.Энг, Саскатун, Саскачеван, Канада

.

Что такое нейтральное заземление? Определение и типы заземления нейтрали

В системе заземления нейтрали нейтраль системы, вращающейся системы или трансформатора соединена с землей. Заземление нейтрали является важным аспектом проектирования энергосистемы, поскольку характеристики системы в отношении коротких замыканий, стабильности, защиты и т. Д. В значительной степени зависят от состояния нейтрали. Трехфазная система может работать двумя способами

1. С незаземленной нейтралью
2. С заземленной нейтралью

Незаземленная нейтраль

В системе с незаземленной нейтралью нейтраль не соединена с заземленной.Другими словами, нейтраль изолирована от земли. Следовательно, эта система также известна как система с изолированной нейтралью или система со свободной нейтралью, показанная на рисунке ниже.

Заземленная система

В системе заземления нейтрали нейтраль системы соединена с землей. Из-за проблем, связанных с незаземленной нейтралью, нейтрали заземлены в большинстве высоковольтных систем.

Ниже перечислены некоторые преимущества заземления нейтрали.

1. Напряжения фаз ограничены напряжениями между фазой и землей.
2. Исключены скачки напряжения из-за дуги заземления.
3. Перенапряжения из-за разряда молнии на землю.
4. Обеспечивает большую безопасность персонала и оборудования.
5. Обеспечивает повышенную надежность обслуживания.

Метод заземления нейтрали

Методы, обычно используемые для заземления нейтрали системы:

1. Жесткое заземление (или эффективное заземление)
2. Заземление сопротивления
3. Реактивное заземление
4. Заземление катушки Петерсона (или резонансное заземление)

Выбор типа заземления зависит от размера устройства, напряжения системы и используемой схемы защиты.

.

6 Проблемы с проводкой и заземлением, которые приводят к низкому качеству электроэнергии

Проблемы с проводкой и заземлением

В этой технической статье представлены типичные проблемы с проводкой и заземлением, связанные с качеством электроэнергии. Приведены возможные решения этих проблем, а также возможные причины проблем, наблюдаемых в системе заземления. (См. Таблицу 2 внизу статьи)

6 Проблемы с проводкой и заземлением, ведущие к низкому качеству электроэнергии

Следующий список представляет собой лишь образец проблем, которые могут возникнуть в системе заземления.

1. Изолированные заземления
2. Контуры заземления
3. Отсутствие защитного заземления
4. Множественные заземляющие заземления
5. Дополнительные заземляющие стержни
6. Недостаточно нейтральных проводников

1. Изолированные заземления

Изолированные заземления сами по себе не являются проблема с заземлением. Однако неправильно использованное изолированное заземление может быть проблемой. Изолированные заземления используются для контроля шума в системе заземления. Это достигается за счет использования изолированных розеток заземления, которые обозначены знаком «∆» на лицевой стороне розетки .

Изолированные розетки заземления часто имеют оранжевый цвет. На рисунке 1 показана правильно подключенная изолированная цепь заземления.

Рисунок 1 — Правильно подключенная изолированная цепь заземления

Вот что говорит NEC об изолированном заземлении.

NEC 250-74 Подключение клеммы заземления розетки к коробке

Перемычка заземления оборудования должна использоваться для подключения клеммы заземления розетки заземляющего типа к заземленной коробке.

Исключение No.4. Там, где это требуется для снижения электрического шума (электромагнитных помех) в цепи заземления, разрешается использовать розетку, в которой вывод заземления специально изолирован от средств крепления розетки. Клемма заземления розетки должна быть заземлена изолированным заземляющим проводом оборудования, проложенным с проводниками цепи. Этому заземляющему проводнику должно быть разрешено проходить через один или несколько щитовых щитов без подключения к заземляющему зажиму щитового щита, как разрешено в Разделе 384-20, Исключение, так чтобы он заканчивался в том же здании или строении непосредственно на зажиме заземляющего провода оборудования применимая производная система или источник.

(FPN): Использование изолированного заземляющего проводника оборудования не отменяет требования по заземлению системы кабельных каналов и розеточной коробки.

NEC 517-16 Розетки с изолированными клеммами заземления

Розетки с изолированными клеммами заземления, как разрешено в Разделе 250-74, Исключение № 4, должны быть идентифицированы. Такая идентификация должна быть видна после установки.

(FPN): При выборе такой системы с розетками, имеющими изолированные заземляющие клеммы, важно соблюдать осторожность, поскольку полное сопротивление заземления контролируется только заземляющими проводниками и не имеет функциональной выгоды от каких-либо параллельных путей заземления.

Ниже приведен список подводных камней, которых следует избегать при установке изолированных цепей заземления:

• Подключение изолированной цепи заземления к обычной розетке.
• Совместное использование кабелепровода изолированной цепи заземления с другой цепью.
• Установка изолированной розетки заземления в двухконтактной коробке с другой цепью.
• Отсутствие изолированной цепи заземления в металлической кабельной броне или кабелепроводе.
• Не думайте, что изолированная розетка заземления имеет действительно изолированное заземление.

Вернуться к «Проблемы с проводкой и заземлением» ↑

2. Контуры заземления

Контуры заземления могут возникать по нескольким причинам. Первый — это когда два или более единиц оборудования используют общую цепь, такую ​​как цепь связи, , но имеют отдельные системы заземления (рисунок 2).

Рисунок 2 — Схема с контуром заземления

Чтобы избежать этой проблемы, следует использовать только одно заземление для систем заземления в здании. Можно использовать более одного заземляющего электрода, но они должны быть связаны вместе (NEC 250-81, 250-83 и 250-84), как показано на Рисунке 3 ниже.

Рис. 3. Заземляющие электроды должны быть соединены вместе.

Вернуться к разделу «Проблемы с проводкой и заземлением» ↑

3. Отсутствует защитное заземление

Отсутствие защитного заземления представляет собой серьезную проблему . Отсутствие заземления обычно происходит из-за обхода защитного заземления. Это типично для зданий, в которых розетки на 120 В имеют только два провода.

Современное оборудование обычно оснащается вилкой с тремя контактами, один из которых является заземляющим.При использовании этого оборудования в двухконтактной розетке можно использовать адаптер заземляющей вилки или «читерскую вилку» при условии, что в розетке имеется заземление оборудования.

Это устройство позволяет использовать трехконтактное устройство в двухконтактной розетке. При правильном подключении защитное заземление остается неизменным. На рисунке 4 показано правильное использование вилки читера.

Рис. 4. Правильное использование адаптера заземляющей вилки или «штепсельной вилки»

Если в розетке нет заземления оборудования, то адаптер заземляющей вилки использовать нельзя.При наличии заземляющего провода оборудования предпочтительным методом решения проблемы отсутствия защитного заземления является установка новой трехконтактной розетки в розетке .

Этот метод гарантирует, что заземляющий провод не будет шунтирован. NEC подробно обсуждает заземляющие провода оборудования в Раздел 250 — Заземление .

Вернуться к «Проблемы с проводкой и заземлением» ↑

4. Множественные соединения нейтрали с землей

Еще одно заблуждение при заземлении оборудования состоит в том, что нейтраль должна быть связана с заземляющим проводом .В системе или подсистеме допускается только одно соединение нейтрали с землей. Обычно это происходит на служебном входе в объект, если нет отдельно созданной системы.

Отдельно производная система определяется как система , которая получает энергию от обмоток трансформатора, генератора или преобразователя какого-либо типа. Отдельно производные системы должны быть заземлены в соответствии с NEC 250-26.

Нейтраль должна находиться отдельно от заземляющего провода во всех панелях и распределительных коробках, которые расположены ниже служебного входа.Дополнительное соединение нейтрали с землей в энергосистеме вызовет протекание нейтральных токов по системе заземления.

Этот поток тока в системе заземления возникает из-за параллельных путей. Рисунки 5 и 6 иллюстрируют этот эффект.

Рисунок 5 — Поток нейтрального тока с одним соединением нейтраль-земля
Рисунок 6 — Нейтральный ток с дополнительным соединением нейтраль-земля

Как видно на Рисунке 6, нейтральный ток может течь по земле системы из-за дополнительной связи нейтрали с землей на вторичной панели управления.Обратите внимание, что не только ток будет течь в заземляющем проводе для системы питания, но токи могут течь в экранированном проводе для коммуникационного кабеля между двумя ПК.

Если необходимо восстановить соединение нейтрали с землей (высокое напряжение нейтраль-земля), это может быть выполнено путем создания отдельно производной системы , как определено выше. На рисунке 7 показана отдельно производная система.

Рисунок 7 — Пример использования отдельно производной системы

Вернитесь к проблемам с проводкой и заземлением ↑

5.Дополнительные заземляющие стержни

Дополнительные заземляющие стержни — еще одна распространенная проблема в системах заземления . Стержни заземления для объекта или здания должны быть частью системы заземления. Заземляющие стержни следует подключать там, где все заземляющие электроды здания соединены вместе.

Изолированное заземление можно использовать, как описано в разделе «Изолированное заземление NEC», но не следует путать его с изолированными заземляющими стержнями, что недопустимо.

Основная проблема с дополнительными заземляющими стержнями заключается в том, что они создают вторичные пути для протекания переходных токов, таких как удары молнии, для протекания .Когда объект включает использование одного заземляющего стержня, любые токи, вызванные молнией, будут попадать в систему заземления здания в одной точке. Потенциал заземления всего объекта будет расти и падать вместе.

Однако, если для объекта используется более одного заземляющего стержня, переходный ток входит в систему заземления объекта более чем в одном месте, и часть переходного тока протекает по системе заземления, вызывая повышение потенциала заземления оборудования. на разных уровнях.

Это, в свою очередь, может вызвать серьезные проблемы с переходным напряжением и возможные условия перегрузки проводника !

Вернуться к разделу «Проблемы с проводкой и заземлением» ↑

6. Недостаточный нейтральный проводник

С увеличением использования электронного оборудования в коммерческих зданиях растет беспокойство по поводу повышенного тока , подаваемого на заземленный провод (нейтральный проводник). ) . При типичной трехфазной нагрузке, которая уравновешена, теоретически в нейтральном проводе нет тока, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 — Сбалансированная трехфазная система

Однако ПК, лазерные принтеры и другое электронное офисное оборудование используют одну и ту же базовую технологию для получения энергии, необходимой для работы. На рисунке 9 показан типичный блок питания ПК . Входная мощность обычно составляет 120 вольт переменного тока, однофазный.

Для работы внутренних электронных компонентов требуется различных уровней постоянного напряжения (например, ± 5, 12 вольт постоянного тока) .

Рисунок 9 — Базовая однопроводная линия для SMPS

Это постоянное напряжение получается путем преобразования переменного напряжения через выпрямительную схему определенного типа, как показано.Конденсатор используется для фильтрации и сглаживания выпрямленного сигнала переменного тока. Эти типы источников питания называются импульсными источниками питания (SMPS).

Проблема с устройствами, которые включают использование SMPS, , что они вносят тройные гармоники в систему питания .

Тройные гармоники — это гармоники, которые являются нечетными кратными компоненту основной частоты (h = 3, 9, 15, 21,…) . В системе со сбалансированными однофазными нагрузками, как показано на рисунке 10, присутствуют составляющие основной гармоники и третьей гармоники.

Применение текущего закона Кирхгофа в узле N показывает, что основная составляющая тока в нейтрали должна быть равна нулю. Но когда нагрузки сбалансированы, составляющие третьей гармоники в каждой фазе совпадают. Следовательно, величина тока третьей гармоники в нейтрали должна быть в три раза больше тока фазы третьей гармоники.

Рисунок 10 — Сбалансированные однофазные нагрузки

Это становится проблемой в офисных зданиях, когда от трехфазной системы питаются несколько однофазных нагрузок.С каждой цепью проходят отдельные нейтральные провода, поэтому ток нейтрали будет эквивалентен току в линии.

Однако, когда множественные токи нейтрали возвращаются в панель или трансформатор, обслуживающий нагрузки, тройные токи добавляются к общей нейтрали для панели , и это может вызвать перегрев и, в конечном итоге, даже вызвать отказ нейтрального проводника !

При использовании офисных перегородок в перегородке с трехфазными проводниками прокладывается такой же нейтральный провод, зачастую меньшего размера.Каждая розетка питается от отдельной фазы, чтобы сбалансировать ток нагрузки.

ВНИМАНИЕ! Однако одна нейтраль обычно используется всеми тремя фазами. Это может привести к плачевным результатам , если электрические розетки перегородки используются для питания нелинейных нагрузок, богатых тройными гармониками . В наихудших условиях ток нейтрали никогда не превысит 173% фазного тока.

На рисунке 10 показан случай, когда трехфазная панель используется для обслуживания нескольких однофазных ПК SMPS.

Вернуться к проблемам с проводкой и заземлением ↑

Сводка

Как уже говорилось выше, тремя основными причинами заземления в электрических системах являются:

1. Личная безопасность
2. Правильная работа защитного устройства
3. Контроль шума

Следуя приведенным ниже инструкциям, можно достичь целей по заземлению:

• Все оборудование должно иметь защитное заземление. Провод защитного заземления
• Избегайте токов нагрузки в системе заземления.
• Разместите все оборудование в системе на одной и той же линии уравнивания потенциалов.

В таблице 1 приведены типичные проблемы с проводкой и заземлением.

Таблица 1 — Сводка по вопросам электропроводки и заземления

Сводные вопросы

Хорошее качество электроэнергии и методы контроля шума не противоречат требованиям безопасности.

Проблемы с проводкой и заземлением вызывают большинство проблем с оборудованием.

Постарайтесь подключить чувствительное оборудование к выделенным цепям.

Заземленный проводник, нейтральный проводник, должен быть соединен с землей на трансформаторе или главной панели, но не на другой линии ниже панели, за исключением случаев, когда это разрешено отдельно производными системами.

Таблица 2 — Типичные проблемы с проводкой и заземлением и их причины

выпадение Входное сопротивление нейтрали26 Обгоревшая панель или соединительная коробка

Наблюдаемое состояние или проблема проводки	Возможная причина
Импульс, падение напряжения	Ослабленные соединения		Ослабленные соединения
Неисправный выключатель
Токи заземления	Дополнительное соединение нейтрали с землей
Токи заземления	Реверс между нейтралью и землей
Экстремальные колебания напряжения
Колебания напряжения	Высокоомное соединение нейтрали с землей
Высокое напряжение нейтрали относительно земли	Высокоомное заземление
Запах гари на панели, распределительной коробке или нагрузке	Неисправный проводник, плохой соединение, искрение или перегрузка проводки
Панель или распределительная коробка теплые на ощупь	Неисправный автоматический выключатель или плохое соединение
Жужжащий звук	Дуга
Обгоревшая изоляция	Перегрузка проводки, неисправный проводник или плохое соединение
Плохое соединение, неисправный провод
Отсутствие напряжения на нагрузочном оборудовании	Сработал выключатель, плохое соединение или неисправный проводник
Неустойчивое напряжение на нагрузочном оборудовании	Плохое соединение или дуга

Вернуться к «Проблемы с проводкой и заземлением» ↑

Ссылка // Halpin, S.М. «Качество электроэнергии»; Справочник по электроэнергетике под ред. Л.Л. Григсби (покупка в твердом переплете на Amazon)

.