Зануление, защитное заземление

Защитное заземление. Зануление

1. Способы электрозащиты.

Замыкание, возникающее в машинах, аппаратах, линиях, на нетоковедущие части конструкции называют замыканием на корпус.
Человек, прикоснувшись к этим частям без средств защиты, может оказаться под напряжением: через его тело пройдет опасный или смертельный для организма ток.

Для обеспечения безопасности обслуживания электроустановок применяют:
-защитное заземление;
-зануление;
-защитное отключение.
Выбор вида защиты зависит от режима работы нейтрали генераторов и трансформаторов.

Глухозаземленная нейтраль

Изолированная нейтраль

1. Определение защитного заземления

Защитным заземлением электрической установки называют преднамеренное соединение ее нетоковедущих частей с заземляющим устройством, представляющим собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Оно широко используется в электроустановках, работающих в сетях с изолированной нейтралью.
При этом осуществляется непосредственная металлическая связь корпусов электрооборудования с землей, имеющая своей целью предельно ограничить разность потенциалов, которая может воздействовать на человека, одновременно соединенного с землей и корпусом.

Прикосновение человека к корпусу оборудования, не заземленного и оказавшегося под напряжением.

При пробое изоляции одной из фаз на корпус, он оказывается под напряжением Uз=IзRз
Напряжение, прикладываемое к телу человека

К частям силового электрооборудования, подлежащим заземлению, относят:
корпуса электрических машин, трансформаторов и аппаратов;
приводы электрических аппаратов;
вторичные обмотки измерительных трансформаторов;
каркасы распределительных щитов, шкафов и пультов управления;
металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции;
металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и брони контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, стальные трубы для проводов электросети и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования;

Устройство сети заземления с изолированной нейтралью

Заземление электродвигателейв сети с изолированной нейтралью

Заземление сварочного трансформатора

Заземлению не подлежит электрооборудование, которое по характеру своего расположения и способу крепления имеет надежный контакт с другими заземленными металлическими частями установки:
-оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (при этом на опорных поверхностях должны быть предусмотрены зачищенные и незакрашенные места);
-корпуса электроизмерительных приборов, реле и т.п., установленных на щитах, шкафах и пультах;
-съемные или открывающиеся части на металлических заземленных каркасах любых электроконструкций.

Если выполнение заземления невозможно по условиям технологического процесса (например, в зоне обслуживания электролизных ванн алюминиевых и других заводов) или представляет значительные трудности, то взамен его допускается обслуживание электрооборудования с изолирующих площадок. Последние должны быть выполнены так, чтобы прикосновение к представляющим опасность незаземленным частям было возможно только с этих площадок. Должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к незаземленным частям электрооборудования и к частям зданий или оборудования, имеющим соединение с землей.



Для защиты от перехода высокого напряжения в сеть низкого напряжения при пробое изоляции обмоток трансформаторов в этих установках обмотку трансформатора заземляют через пробивной предохранитель. В случае попадания тока высокого напряжения в сеть тока низкого напряжения происходит электрический пробой пробивного предохранителя и обмотка низшего напряжения трансформатора оказывается заземленной.

В качестве естественных заземлителей используют:
свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;
металлические конструкции зданий (фермы, колонны и т.п.);
металлические конструкции производственного назначения (подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки и т.п.);
стальные трубы электропроводок;
обсадные трубы скважин;
металлические, стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализации и центрального отопления.

Если естественных заземлителей нет или их использование не дает нужных результатов, то применяют искусственные заземлители в виде стержней из угловой или круглой стали и из газоводопроводных труб

Для грунтов, кроме вечномерзлых и скалистых, рекомендуется применять для заземлителей круглую сталь диаметром 12 мм. Освоена технология быстрого погружения в грунт стержней из этой стали длиной до 5 м (с помощью электродрелей и вибрационным способом). Применение таких стержней вместо стержней из угловой стали 50x50x5 мм длиной 2,5...3,0 м экономит время и снижает трудоемкость монтажных работ, а также дает значительную экономию металла благодаря тому, что у стержня из стали диаметром 12 мм и длиной 5 м сопротивление растеканию тока примерно в 2 раза меньше, чем у стержня из угловой стали размером 50x50x5 мм длиной 3 м.

В качестве заземляющих проводников применяют главным образом круглую сталь диаметром 5 (внутри здания) и 6 мм (в земле); полосовую сталь сечением 24 (внутри здания) и 48 мм2 (в земле) при толщине 4 мм.

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.

Системы 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.

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.

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).

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.

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.

 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.