Как делается зануление?

Зануление не выполняет роль заземления, такая схема расчитана на эффект короткого замыкания. На производстве нагрузки более или менее распределены равномерно, и ноль выполняет в основном защитные функции. Здесь нулевой проводник цепляют к корпусу электродвигателя. При попадании на корпус электродвигателя напряжения одной из фаз, произойдет короткое замыкание. В свою очередь, сработает на выключение автоматический выключатель или автомат дифференциальной защиты. Следует принять во внимание еще один неоспоримый факт — все электроустановки на производстве соединены между собой металлической заземляющей шиной и выведены на общий контур заземлениявсего здания.

Можно ли сделать зануление в квартире?

Можно,но не нужно. Чем это грозит? Предположим ваше оборудование (стиральная машина,бойлер и др.) занулены. Если нулевой провод по каким-либо причинам обгорит или электрик случайно перепутал подключение проводов (вместо нуля подключил фазу), то ваше оборудование просто перегорит из-за большого напряжения.

Если вы запланировали электромонтажные работы в своем жилье, а затем узнаете, что в доме нет заземления ни в каком виде, все же лучше прокладывать трехжильный кабель. Две жилы (фаза и ноль) подключаем планово, а вот третий проводник защитного заземления оставляем незадействованным до ожидания реконструкции стояков, где будет предусмотрено заземление.

Если вы все же надумали сделать в квартире зануление, нужно помнить, что вы берете на себя огромную ответственность. В любом случае, при наличии заземления или зануления, нельзя пренебрегать установкой защитной аппаратуры, таких как УЗО (Устройство защитного отключения) и ограничитель напряжения.

12. На чем основана защита человека при косвенном прикосновении в системе ТN?

Защитное зануление

Защитное зануление применяют в 3^х фазных сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Принципиальная схема зануления представлена на рис. 4.9.

Рис.4.9 Принципиальная схема защитного зануления в сети с глухозаземленной нейтралью.
1 - корпус потребителя электроэнергии;
Ro - сопротивление заземления нейтрали источника тока;
R_n – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;
ВА - автоматический выключатель с защитой.

Основное назначение защитного зануления – устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшейся под напряжением вследствие замыкания на корпус за счёт быстрого отключения электроустановки от сети действием защиты.

Однако, поскольку корпус оказывается заземленным через нулевой защитный проводник, то в аварийный период (с момента возникновения замыкания на корпус до отключения электроустановки от сети защитой) будет проявляться защитное свойство заземления.

Принцип действия защитного зануления основан на превращении замыкания на корпус в однофазное к.з. с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить поврежденную электроустановку от сети.

Нулевой защитный проводник в схеме защитного заземления предназначен для создания тока однофазного к.з. цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты (т.е. быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети).

Рассмотрим на рис. 4.10 схему без нулевого защитного провода, роль которого выполняет земля (т.е. схема защитного заземления в сети с глухозаземленной нейтралью).

Рис. 4.10 К вопросу о необходимости нулевого защитного проводника в 3 х фазной сети л о 1 кВ с заземленной нейтралью.

При замыкании фазы на корпус в цепи, образовавшейся через землю будет проходить ток:

(4.3)

благодаря которому на корпусе относительно земли возникает напряжение:

(4.4)

где:
U_ф - фазное напряжение, В
R₀, R_з - сопротивление заземлений нейтрали и корпуса, Ом.

Сопротивление обмотки трансформатора источника питания и проводов сети малы по сравнению с R₀ и R_з и их в расчёт можно не принимать.

Ток I_з может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание защиты и электроустановка может не отключиться.

Например, при U_ф =220 В и R₀ = R_з =4 Ом, ток, проходящий через землю, будет равен:

 а напряжение корпуса относительно земли:

Если ток срабатывания защиты больше 27,5А, то отключения не произойдет и корпус будет находиться под напряжением 110В до тех пор, пока установку не отключат вручную.

Безусловно, при этом возникает угроза поражения людей электрическим током в случае прикосновения к повреждённому оборудованию. Ток через тело человека в этом случае будет равен:

Чтобы устранить эту опасность необходимо обеспечить автоматическое отключение электроустановки, т.е. увеличить ток до величины I_з > I_{c.з. ,} что достигается уменьшением сопротивления цепи за счёт введения в схему защитного нулевого провода с малым сопротивлением.

Согласно ПУЭ нулевой защитный проводник должен иметь проводимость не меньше половины проводимости фазного провода. В этом случае ток однофазного к.з. будет достаточным для быстрого отключения поврежденной электроустановки.

Вывод: в 3^х фазной сети до 1 кВ с заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании на корпус, поэтому такую сеть применять запрещается.

Заземление нейтрали предназначено для снижения до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого защитного проводника (и всех присоединенных к нему корпусов электрооборудования) при случайном замыкании фазы на землю.

В 4^х проводной сети с изолированной нейтралью при случайном замыкании фазы на землю между нулевым защитным проводом и землёй (рис. 4.11), а следовательно между каждым зануленным корпусом и землей, возникает напряжение U_к, близкое к значению U_ф. Например, при U_ф =220В, U_к»220В. Что является весьма опасным.

Рис. 4.11 Замыкание фазы на землю в 3х фазной четырёхпроводной сети до 1 кВ с изолированной нейтралью.

В сети с заземленной нейтралью (рис. 4.12) при таком повреждении будет обеспечиваться безопасность, так как при замыкании фазы на землю фазное напряжение U_ф разделится пропорционально сопротивлениям R_зм (сопротивления замыкания фазы на землю) и R_о (сопротивление заземления нейтрали), благодаря чему напряжение между зануленным оборудованием и землей U_к снизится и будет равно:

(4.5)

где:
I_з - ток замыкания на землю фазы

Рис.4.12 Замыкание фазы на землю в 3х фазной четырёх проводной сети до 1 кВ с заземлённой нейтралью.

Как правило, сопротивление, которое оказывает грунт току замыкания фазы на землю R_зм, во много раз больше сопротивления заземления нейтрали R₀. Поэтому U_к оказывается незначительным.

Например, при U_ф =220В, R₀ =4 Ом, R_зм =100 Ом

При таком напряжении прикосновение к корпусу неопасно.

Вывод: 3^х фазная четырехпроводная сеть с изолированной нетралью имеет опасность поражения электрическим током и применяться не должна.

Для уменьшения опасности поражения людей электрическим током в случаях обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазного проводника на корпус применяют повторное заземление нулевого защитного проводника.

Рис.4.13 Замыкание фазы на корпус при обрыве нулевого защитного проводника:
а) в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника;
б) в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника.

При случайном обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус (за местом обрыва) отсутствие повторного заземления приведёт к тому. что напряжение относительно земли оборванного участка нулевого защитного провода и всех присоединенных к нему корпусов окажется равным фазному напряжению сети (U_ф) (рис. 4.13, а).

Это напряжение опасное для человека будет существовать длительно, поскольку поврежденная электроустановка не будет отключаться от защиты, а обрыв нулевого проводника трудно обнаружить, чтобы отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при его обрыве сохранится цепь тока I_з через землю (рис. 4.13, б), а напряжение прикосновения на корпусе относительно земли за местом обрыва снизится до назначения:

(4.6)

где:
I_з - ток, проходящий через землю
R_n - сопротивление повторного заземления нулевого защитного провода

Корпуса электрооборудования, присоединенные к нулевому защитному проводнику до места обрыва также окажутся под напряжением относительно земли:

Сумма U_к и U₀ равны фазному напряжению:

U_к + U₀= U_ф

Если R_о= R_n, то корпуса, присоединенные к нулевому защитному проводу, как до, так и после обрыва, будут иметь одинаковый потенциал:

U_к + U₀= 0,5 U_ф

Этот случай является наименее опасным, так как при других соотношениях R₀ и R_n часть корпусов будет находиться под напряжением большим 0,5 U_ф, а другая часть корпусов под напряжением меньшим 0,5 U_ф.

Вывод: повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения электрическим током, возникающего при обрыве нулевого защитного проводника, но не может обеспечить условий безопасности, которые существовали до обрыва.

В сети, где применяется защитное зануление, запрещается заземлять корпус электроприемника, не присоединив его к нулевому защитному проводу.

Объясняется это тем, что в случае замыкания фазы на заземленный, но не присоединенный к нулевому защитному проводнику корпус электрооборудования (рис. 4.14), образуется цепь тока I_з через сопротивление заземления этого корпуса R_з и сопротивление нейтрали источника тока R₀.

Рис.4.14 Схема поясняющая недопустимость заземления и зануления разных корпусов электрооборудования в одной сети.

В результате между этим корпусом и землей возникает напряжение:

U_к = I_з×R_з

Одновременно возникает напряжение между нулевым защитным проводником и землей (между всеми корпусами присоединенными к нулевому защитному проводнику и землей):

U₀= I_з×R₀

При R_з= R_о, U_к и U₀ будут одинаковыми и равными половине фазного напряжения.

Например, в сети с U_ф =220В напряжение между каждым корпусом и землёй будет равно 110В.

Указанные напряжения могут существовать длительно, пока электроустановка не будет отключена от сети вручную, т.к. защита из?за малого значения тока I_з может не сработать.

Следует отметить, что одновременное заземление и зануление одного и того же корпуса наоборот улучшает условия безопасности, т.к. создаёт дополнительное заземление нулевого проводника.

При замыканиях на корпус зануление создает цепь однофазного короткого замыкания. В результате срабатывает максимально-токовая защита (МТЗ) и аварийный участок цепи отключается от сети. Кроме того, до срабатывания ток к.з. вызывает перераспределение напряжений в сети и, как следствие, снижение напряжения аварийного корпуса относительно цепи (снижается напряжение прикосновения). Быстродействием МТЗ определяется время воздействия поражающего фактора опасности. (Чем меньше время срабатывания защиты, тем меньше опасность поражения человека при прикосновении к зануленному аварийному корпусу).

При замыкании на зануленный корпус в цепи одного из фазных проводов возникает ток короткого замыкания (I_к). Этот ток определяется фазным напряжением источника питания (U), полными сопротивлениями цепи фазного (Z_ф) и нулеваго (Z_н) проводов:

Сопротивление цепи «фаза-нуль» Z_ф + Z_н выражается комплексными величинами. Это объясняется тем, что при протекании больших токов при надлежащем выполнении зануления I_к должен превышать I_ср и тем самым обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты и, следовательно, безопасность людей имеющих контакт с зануленным электрооборудованием.

ПУЭ нормируют максимальные значения сопротивлений заземляющих устройств:

1. в электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройствав любое время года должно быть не более 0,5 Ом.
2. в электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью должно быть R£ 250/I, Ом, но не более 10 Ом, где I –расчетный ток замыкания на землю, А.
3. в электроустановках напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, к которым присоединены нейтрали генератора или трансформатора в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника 3-х фазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
4. В электроустановках напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе IT должно быть

R £ U_пр / I, Ом

где:
U_пр - напряжение прикосновения, которое принимается равным 50В
I - полный ток замыкания на землю

Автоматическое отключение питания

Для обеспечения автоматического отключения электроустановки (защитного отключения) при возникновении в ней опасности поражения электрическим током применяют быстродействующие защиты.

Защитным отключением называется быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током.

Опасность поражения человека электрическим током может возникнуть при:

1. замыкании фазы на корпус электрооборудования;
2. снижении сопротивлении изоляции относительно земли (повреждение изоляции, замыкании фазы на землю и т.п.);
3. появлении в сети более высокого напряжения (в результате пробоя изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений, замыкания между проводами ВЛ разных напряжений и т.п.);
4. при случайном прикосновении человека к токоведущей части находящейся под напряжением.

В этих случаях в сети происходит изменение некоторых электрических параметров (например: изменяется ток утечки в землю; изменяется напряжение фаз относительно земли; появляется напряжение нулевой последовательности. Могут возникнуть также напряжение между корпусом оборудования и землёй, ток замыкания на землю, ток к.з и т.д.).

Любое изменение параметров, при котором появляется опасность поражения электрическим током может служить импульсом, вызывающим срабатывание быстродействующей защиты (УЗО), при этом будет происходить автоматическое отключение электроустановки от источника питания.

Защитное отключение обеспечивает безопасность путем ограничения времени протекания через человека опасного тока. Защита осуществляется устройством защитного отключения (УЗО), которое постоянно контролирует условия поражения и осуществляет отключения сети (или участка сети) при возникновении опасности поражения человека электрическим током.

При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны присоединяться к глухозаземленной нейтрали источника (зануляться) в сетях с глухозаземленной нейтралью (если применена система TN), и заземляться в сетях с изолированной нейтралью (в системах IT), а также в сетях с глухозаземленной нейтралью (в системах ТТ), где проводящие части электроустановок заземлены при помощи заземления, электрически не связанного с заземлителем нейтрали.

В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применяется автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание потенциалов.

Время автоматического отключения питания нормируется ПУЭ. В таблице 4.1. приведено наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения.

Таблица 4.1. Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для электроустановок до 1 кВ

Сети с глухозаземленной нейтралью (для системы TN)
Номинальное фазовое напряжение, В	Время отключения, с
более 380	0,8 0,4 0,2 0,1
Сети с изолированной нейтралью (для системы IT)
Номинальное линейное напряжение, В	Время отключения, с
более 660	0,8 0,4 0,2 0,1

13. Каким способом следует прокладывать электропроводку за подвесными потолка­ми или в пустотах перегородок, выполненных из негорючих материалов?

Электропроводки характеризуются способом прокладки, минимально допустимым сечением, допустимой токовой нагрузкой. Способы прокладки электропроводок регламентируются в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТ Р 50571.15-97 (МЭК 364-5-52-93) «Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Глава 52. Электропроводки».

В стандарте содержится ряд требований и положений, существенно отличающихся от требований ПУЭ, действующих на момент выхода стандарта.

Требования стандарта, относящиеся к особенностям прокладки электропроводок в администра­тивных зданиях, приводятся ниже.

1. Изолированные провода допускается прокладывать только в трубах, коробах и на изоляторах. Не допускается прокладывать изолированные провода скрыто под штукатуркой, в бетоне, в кирпичной кладке, в пустотах строительных конструкций, а также открыто по поверхности стен и потолков, на лотках, на тросах и других конструкциях. В этом случае должны применяться изолированные провода с защитной оболочкой или кабели.

2. В одно- или трехфазных сетях сечение нулевого рабочего проводника и PEN- проводника (совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник) должно быть равным сечению фазного проводника при его сечении 16 мм2 и ниже для проводников с медной жилой.

При больших сечениях фазных проводников допускается снижение сечения нулевого рабочего проводника при следующих условиях:

· ожидаемый максимальный рабочий ток в нулевом проводнике не превышает его длительно допустимый ток;

· нулевой защитный проводник имеет защиту от сверхтока.

При этом в стандарте сделано специальное замечание относительно тока в нулевом рабочем проводнике: нулевой проводник может иметь меньшее сечение по сравнению с сечением фазных проводников, если ожидаемый максимальный ток, включая гармоники, если они есть, в нулевом проводнике при нормальной эксплуатации не превышает величины допустимой нагрузки по току для уменьшенного сечения нулевого проводника.

Это требование следует связать с фактом протекания 3-й гармоники тока в ну­левом проводнике трехфазных сетей, имеющих в составе нагрузок импульсные блоки питания (компьютеры, телекоммуникационное оборудование и т.п.).

Величина действующего значения тока в нулевом рабочем проводнике при таких нагрузках может достигать 1,7 от действующего значения тока в фазных проводниках.

С 06.10.1999 в действие введены новые редакции разд. 6 «Электрическое освещение» и 7 «Электрооборудование специальных установок» седьмого издания ПУЭ. Содержание этих разделов приведено в соответствие с комплексом стандартов МЭК на электроустановки зданий.

В ряде отдельных пунктов новой редакции разд. 6 и 7 ПУЭ предъявляют даже более жесткие требования, чем в стандарте на основе материалов МЭК. Эти разделы выпущены отдельной брошюрой «Правила устройства электроустановок» (7-е изд. — М.: НЦ ЭНАС, 1999).

В седьмом разделе ПУЭ содержится гл. 7.1, заслуживающая особого внимания. Глава называется «Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий» и распространяется на электроустановки:

· жилых зданий, перечисленных в СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания»;

· общественных зданий, перечисленных в СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения» (за исключением зданий и помещений, перечисленных в гл. 7.2);

· административных и бытовых зданий, перечисленных в СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания».

К электроустановкам уникальных и других специальных зданий, не вошедших в вышеуказанный список, могут предъявляться дополнительные требования.

Глава 7.1 содержит требования к электропроводкам и кабельным линиям. При выборе способа прокладки и сечений электропроводки, руководствуясь как требованиями ГОСТ Р 50571.15-97, так и ПУЭ, следует иметь в виду, что новая редакция ПУЭ в части п. 7.1.37 формулируется следующим образом: «...электропроводку в помещениях следует выполнять сменяемой: скрыто — в каналах строительных кон­струкций, замоноличенных трубах; открыто — в электротехнических плинтусах, коробах и т.п.

В технических этажах, подпольях... электропроводку рекомендуется выполнять открыто... В зданиях со строительными конструкциями, выполненными из негорючих ма­териалов, допускается несменяемая замоноличенная прокладка групповых сетей в бороздах стен, перегородок, перекрытий, под штукатуркой, в слое подготовки пола или в пустотах строительных конструкций, выполняемая кабелем или изолирован­ными проводами в защитной оболочке.

Применение несменяемой замоноличенной прокладки проводов в панелях стен, перегородок и перекрытий, выполненной при их изготовлении на заводах стройиндустрии или выполняемой в монтажных стыках панелей при монтаже зданий, не допускается».

Кроме того (п. 7.1.38 ПУЭ), электрические сети, прокладываемые за непроходными подвесными потолками и в перегородках, рассматриваются как скрытые электропроводки, и их следует выполнять:

· за потолками и в пустотах перегородок из горючих материалов в металлических трубах, обладающих локализационной способностью, и в закрытых коробах;

· за потолками и в перегородках из негорючих материалов, в выполненных из негорючих материалов трубах и коробах, а также кабелями, не распространяющими горение. При этом должна быть обеспечена возможность замены проводов и кабелей. Под подвесными потолками из негорючих материалов понимают такие потолки, которые выполнены из негорючих материалов, при этом другие строительные кон­струкции, расположенные над подвесными потолками, включая междуэтажные перекрытия, также выполнены из негорючих материалов.

В приложении 3 приводится выдержка из ГОСТ Р 50571.15-97 с примерами монтажа электропроводок применительно к административным зданиям. Данные иллюстрации не дают точного описания изделий или практики монтажа, а рассматривают способ монтажа.

Для выполнения проводок сети бесперебойного электроснабжения необходимо применение проводов и кабелей только с медными жилами. Рекомендуется исполь­зование однопроволочных кабелей и проводов.

Применение гибких многопроволочных кабелей возможно на участках сети, подвергаемых реконструкции при работе или для подключения отдельных электроприемников.

Все соединения необходимо выполнять ответвительными сжимами или пружинными клеммами, при этом многопроволочные жилы должны быть обжаты с применением специальной оснастки.

В связи с тем, что сечение нулевого рабочего проводника должно быть рассчитано на ток, который может превышать фазный в 1,7 раза, а существующая номенклатура проводов и кабелей не всегда позволяет однозначно решить данную задачу, возможно выполнение трёхфазных электропроводок следующими способами:

1. При прокладке проводами сечение фазных и защитного проводников выполняется одним сечением, а нулевой рабочий (нейтральный) проводник выполняется сечением, рассчитанным на ток, больший фазного в 1,7 раза.

2. При прокладке кабелями возможны три варианта:

· при применении трёхжильных кабелей жилы кабелей используются как фазные проводники, нулевой рабочий проводник выполняется проводом (или несколькими проводами) сечением, рассчитанным на ток, больший фазного в 1,7 раза, нулевой защитный

· проводом сечением в соответствии с п. 7.1.45 ПУЭ, но не менее 50% сечения фазных проводников; вместо проводов воз­ можно применение кабелей с соответствующим числом жил и сечением;

· при использовании четырёхжильных кабелей: три жилы — фазные проводники, нулевой рабочий проводник — также одна из жил кабеля, а нулевой защитный проводник — отдельный провод. При этом сечение кабеля определяется по рабочему току в нулевом рабочем проводнике, а сечение фазных жил получается завышенным (такое решение является наилучшим с технической точки зрения, но дороже прочих и не всегда выполнимо при больших токах);

· при применении пятижильных кабелей с жилами одного сечения: три жилы — фазные проводники, в качестве нулевого рабочего проводника используются две объединённые жилы кабеля, а для нулевого защитного — отдельный провод. При этом сечение кабеля определяется током фазы (такое решение также является наилучшим с технической точки зрения, однако довольно дорого; имеются также сложности с тем, чтобы выполнить госзаказ, а также и с поставкой кабелей).

При больших мощностях возможна прокладка фазных, нулевых рабочих и защитных проводников двумя или более параллельными кабелями или проводами. Все кабели и провода, относящиеся к одной линии, должны прокладываться по одной трассе.

Прокладка нулевого защитного проводника для информационно-вычислительной техники и электротехнического оборудования должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 50571.10-96 «Заземляющие устройства и защитные проводники», ГОСТ Р 50571.21-2000 «Заземляющие утройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации» и ГОСТ Р 50571.22-2000 «Заземление оборудования обработки информации».

Источник информации: "Электроснабжение компьютерных и телекомуникационных систем" Автор: А. Ю. Воробьев -— известный специалист в области систем бесперебойного и гарантированного электроснабжения. Руководил созданием и эксплуатацией крупных систем бесперебойного электроснабжения Центрального банка РФ в Москве и других регионах России. Автор проектов электроснабжения интеллектуальных зданий компаний ЮКОС, ЛУКОЙЛ, АЭРОФЛОТ, МПС РФ и ряда других. Автор многих публикаций по проблемам качества электрической энергии, структур и принципов построения современных систем электроснабжения.

14. По каким параметрам проектируется ЗУ в соответствии с требованиями ПУЭ?