Защитное зануление. Работа и устройство. Применение и особенности
Во всем мире используется защита, основанная на соединении нетоковедущих проводящих частей оборудования с землей и заземленной нейтралью источника. В России эта система называется защитное зануление. Защитное действие этой системы основано на принципе достижения нулевого напряжения на корпусе прибора, за счет многократного заземления и соединения нетоковедущих частей с нейтралью источника.
Несмотря на ряд недостатков, зануление продолжает служить основным электрозащитным средством во всем мире. Открытые части установки соединяют отдельным нулевым защитным проводником.
Зануление – соединение металлических частей электрооборудования с нулевым защитным проводом. Зануление служит мерой защиты от случайного попадания под напряжение.
Защитное зануление рассчитано на случай короткого замыкания. Распределение нагрузки на предприятии осуществляется равномерно, нулевой провод исполняет функции защиты. Ноль соединяется с корпусом электродвигателя. Когда происходит короткое замыкание, то возникает напряжение на корпусе электродвигателя.
При этом происходит срабатывание автоматического выключателя. При применении заземляющей шины промышленные электроустановки соединяются.
Принцип действия
Замыкание случается при касании подключенного к напряжению фазного провода на корпус прибора, который соединен с нулем. Возникает большая сила тока, срабатывают аппараты защиты, отключающие питание неисправного прибора.
Время срабатывания защиты и отключения неисправной линии по правилам не должно быть более 0,4 секунды. Для зануления можно применить третью неиспользуемую жилу в кабеле для 1-фазной сети питания.
Фаза и ноль должны быть с небольшой величиной сопротивления. Только тогда аппарат защиты отключит напряжение в установленное время. Чтобы было хорошее зануление необходимо обеспечить качественные контакты соединений.
Защитное зануление дает возможность создать быстрое выключение от сети неисправного питания. Вероятность удара током человека практически исчезает. Зануление считается одним из видов заземления.
Порядок зануления
Зануление для защиты в доме начинается с нейтрали, соединенной с заземленной нейтралью трансформатора.
Нейтраль с 3-фазной линией приходит в здание дома в шкаф ввода. Далее, она разветвляется по щиткам на разных этажах. От нее используется рабочий ноль, образующий 1-фазное напряжение. Ноль имеет название рабочего, так как он применяется для работы.
Зануление для защиты создается отдельным нулем в щитке. Ноль соединен с заземленной нейтралью. Нужно знать, что в схеме соединения ноля с нейтралью не должно быть аппаратов коммутации (рубильников, автоматов).
Как известно в цепях трехфазного переменного напряжения обмотка трансформатора может соединяться в треугольник и в звезду. Рассмотрим звезду. Звезда имеет нулевую точку, или нейтраль. Это та точка, в которой сумма всех трех напряжений сети будет равна нулю.
При такой схеме трансформатора могут быть две возможные схемы. Схема с изолированной нейтралью показана на нашем рисунке. Такая схема обычно используется при работе трехфазных систем, а также однофазных систем, но используется именно изолированная нейтраль.
Нейтраль трансформатора соединяется с землей. Эта схема может быть использована не только для работы в трехфазной или однофазной системе, но также для защитного зануления.
Схема состоит из переменного источника напряжения 220 В, его датчика напряжения, нагрузки, сопротивления, которое в нормальном состоянии отключено. Но когда возникает пробой изоляции при выполнении неправильного монтажа, на корпусе появляется напряжение. Измерим напряжение на нагрузке относительно земли. Рассмотрим схему на базе однофазного источника напряжения.
Мы заземляем нулевую точку. Делаем имитацию пробоя изоляции на корпус. На корпусе установилось напряжение, которое будет равно напряжению источника. При таком состоянии если прикоснуться к корпусу, то человека ударит током. Как избежать этой ситуации? Все очень просто. Используют схему защитного зануления, а именно, корпус соединяют с глухозаземленной нейтралью трансформатора. Напряжение на корпусе становится равным нулю.
Почему опасно защитное зануление в квартире
Его используют для защиты людей и животных от поражения электрическим током, а также для срабатывания защитной аппаратуры в случае возникновения утечки тока на землю. Возникает вопрос: если мы используем глухозаземленную нейтраль, то можно соединить точку защитного заземления с нейтралью?
Этого делать нельзя. По правилам это запрещено. Если при выполнении монтажных работ будут перепутаны местами фаза и ноль, а мы поставим перемычку для соединения заземления с нейтралью, получим следующую неприятную ситуацию. При подключении устройства к сети, корпус оказывается под напряжением относительно земли. Как гласит ПУЭ использование нулевого рабочего проводника в качестве защитного зануления категорически запрещено.
Для защитного зануления отводится специальная шина, которая будет соединена с заземляющим устройством или с глухозаземленной нейтралью. Все заземляющие провода подключаются к этой шине параллельно. Поэтому, не нужно ставить перемычки. А перед тем, как реализовывать защитное заземление или зануление нужно ознакомиться с правилами.
Некоторые специалисты делают заземление приборов перемычкой клеммы ноля в розетке на контакт защиты. Такой способ запрещен .
На входе в квартиру устанавливают аппарат, служащий для подключения питания сети. Это может быть пакетный выключатель или автомат. Опасность самодельного заземления с помощью перемычки в том, что корпус устройства, подключенного к этой розетке, в случае повреждения изоляции нуля станет доступным напряжению фазы. А если оборвется провод нуля, то работа прибора прекратится. Возникнет ложная видимость провода, как обесточенного. Это опасно для жизни .
Такая розетка сделает много неприятностей, если в нее запитать стиральную машину. Если отгорит ноль, то стиральная машина может убить человека в случае прикосновения к ней.
Если человек принимает душ из электрического водонагревателя, а в это время нулевой провод в розетке отсоединится, то человека ударит током. Такое зануление очень опасно выполнять в квартире.
Применение зануления
Применяется в электроустановках до 1 кВ в:
- Сетях постоянного тока со средней точкой заземления.
- 1-фазных сетях с заземленным выводом.
- 3-фазных сетях с заземленным нулем.
Защитное зануление служит для защиты от удара током. Если внутри электроприбора повредилась изоляция и корпус прибора оказался под током, то отреагирует защита и отключит сеть питания.
Образование тока КЗ возникает, если произошло замыкание нулевого и фазного провода на зануленный корпус. Для скорейшего отключения устройства применяют автоматы, предохранители, магнитные пускатели с защитой от перегрева, контакторы с реле.
Зануление как метод обеспечения электробезопасности. Область применения, принцип действия
Занулением в электроустановках и сетях напряжением, до 1000 В называется преднамеренное электрическое соединение металлических элементов установки, нормально изолированных от частей, находящихся под напряжением (корпуса электрооборудования, кабельные конструкции и др.) с нулевым защитным проводником.
Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1000 В называется проводник, соединяющий зануляемые части (корпуса электрооборудования) с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока (генератора или трансформатора) или с ее эквивалентом.
В электроустановках с глухозаземленным нулевым проводом при замыкании на зануленные металлические конструктивные нетоковедущие части должно быть обеспечено надежное автоматическое отключение оборудования с поврежденной изоляцией, поскольку при этом возникает однофазное короткое замыкание.
Глухое заземление нейтрали (нейтральной точки источника тока) через малое сопротивление (согласно ПУЗ не более 4 или 10 Ом) обеспечивает безопасность людей, прикасающихся к конструктивным металлическим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением в случае неотключившегося замыкания одной из фаз непосредственно на землю (например, падение провода на землю) при относительно большом переходном сопротивлении. Цепь однофазного замыкания образуется через два последовательных сопротивления r0 и r3ам.
Нулевые защитные провода должны заземляться непосредственно у источников питания, т.е. на подстанции или электростанции. Помимо основного рабочего заземления нейтрали, необходимо выполнять еще повторные заземления нулевого провода в сети, что понижает общее сопротивление заземления нейтрали и служит резервным заземлением на случай обрыва нулевого провода. Повторные заземления должны быть на воздушных линиях через каждые 250 м их длины, на концах их, у разветвлений и ответвлений от магистралей ВЛ при длине ответвлений 200 м и более и у вводов воздушных магистралей в здания.
При электроснабжении по кабельным линиям напряжением 380/220 В повторные заземления нулевого провода должны выполняться у вводов в помещения, в которых предполагается устройство зануления электрооборудования. Внутри этих помещений должна быть магистраль повторного заземления нулевого провода, к которой присоединяют подлежащие занулению объекты.
Для повторных заземлений нулевого провода следует по возможности использовать естественные заземлители, за исключением сетей постоянного тока, где повторные заземления должны быть с использованием только искусственных заземлителей.
Сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений не должно быть более 10 Ом. В сетях, питаемых от источника мощностью до 100 кВ-А, допущено сопротивление повторных заземлений до 30 Ом при числе их не менее трех.
С учетом того, что по нулевому проводу проходит даже при неравномерной нагрузке ток, значительно меньший, чем в фазных проводах, сечение нулевого рабочего провода для четырехпроводных магистралей выбирается равным примерно половине сечения фазных проводов, В однофазных ответвлениях от магистралей «фаза — нуль» сечение нулевого провода должно быть таким же, как и фазного, поскольку по нему проходит ток, равный току фазного провода.
Сопротивление зануляющих проводников должно быть настолько малым, чтобы при замыкании фазы на корпус ток однофазного короткого замыкания был достаточным для мгновенного срабатывания максимальной токовой защиты, чем и обеспечивается защитное действие зануления. Согласно ПУЭ ток в цепи «фаза — нуль» при замыкании на корпус должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток соответствующего плавкого предохранителя. При защите электроустановки автоматическим выключателем зануляющий проводник выбирают с расчетом, чтобы в петле «фаза — нуль» был обеспечен ток короткого замыкания, не менее чем в 1,4 раза превышающий уставку тока срабатывания.
В случае обрыва нулевого провода при наличии повторного заземления при замыкании фазы на корпус зануленного оборудования сохраняется цепь тока однофазного замыкания через основное рабочее и повторное заземления и землю, чем обеспечивается снижение напряжения зануленных корпусов электрооборудования (за местом обрыва) относительно земли до величины
Uк = I зам rповт = Uф Х (rповт / (r0 + rповт)
что меньше Uф, тогда как при отсутствии повторного заземления все зануленные корпуса, находящиеся за местом обрыва, окажутся под полным фазным напряжением относительно земли.
Следует отметить, что при обрыве нулевого провода и наличии повторного заземления все зануленные корпуса электрооборудования, находящегося до места обрыва, также окажутся под напряжением относительно земли, которое будет равно:
Uк = I зам r0 = Uф Х (r0/ (r0 + rповт)
Как видим, повторное заземление снижает опасность поражения людей электрическим током, но не ликвидирует ее полностью. Поэтому необходимо обеспечивать целость нулевого провода в процессе эксплуатации электроустановок. Не разрешается устанавливать в нулевом проводе выключатели и плавкие предохранители.
ПУЭ запрещают в установках до 1000 В устройство защитного заземления отдельных элементов электрооборудования в четырехпроводных сетях с нулевым проводом без присоединения их корпусов к нулевому проводу.
При заземлении корпусов без зануления их в случае замыкания фазы на корпус цепь образуется через два последовательно включенных заземления, и ток однофазного замыкания может оказаться недостаточным для отключения установки защитой.
Занулению согласно ПУЭ подлежат те же металлические нетоковедущие части электрооборудования, что и в сетях с изолированной нейтралью, которые подлежат защитному заземлению.
В двухпроводных ответвлениях «фаза — нуль», питающих однофазные электроприемники, защитный аппарат (плавкий предохранитель, однополюсные выключатели) необходимо устанавливать только на фазном проводе, если в этом ответвлении имеются части, подлежащие занулению. В целях электробезопасности при монтаже ламповых патронов фазный провод надо присоединить к центральному контакту патрона (пятка), а нулевой провод — к резьбовой части патрона. Это предупредит несчастный случай при случайном прикосновении к цоколю лампы (во время ее замены) без отключения от сети. К осветительной арматуре при занулении следует присоединять отдельное ответвление от нулевого провода, а не пользоваться для этой цели токоведущим нулевым проводом.
18. Обеспечение электробезопасности.
Электробезопасность — система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, связанной с влиянием электрического тока и электромагнитных полей. Электробезопасность включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. Правила электробезопасности регламентируются правовыми и техническими документами, нормативно технической базой. Знание основ электробезопасности обязательно для персонала, обслуживающего электроустановки и электрооборудование.
применение малых напряжений;
электрическое разделение сетей;
защита от опасности при переходе с высшей стороны на низшую;
контроль и профилактика повреждения изоляции;
защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;
защитное заземление, зануление, защитное отключение;
применение индивидуальных защитных средств.
Применение малых напряжений. Малое напряжение – это напряжение не более 42 В, применяемое в цепях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В. В производстве чаще используют сети напряжением 12 В и 36 В. Для создания таких напряжений используют понижающие трансформаторы.
Электрическое разделение сетей. Разветвленная электрическая сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое сопротивление фаз относительно земли. В этом случае даже прикосновение к 1 фазе является очень опасным. Если единую сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, то опасность поражения резко снижается. Обычно разделение сетей осуществляется путем подключения отдельных электроустановок через разделительные трансформаторы. Защитное разделение сетей допускается лишь для сетей до 1000 В.
Электрическая изоляция. Слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которой токоведущие части отделяются от остальных частей электрооборудования. Выделяют следующие виды изоляции:
рабочая — электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работы и защиту от поражения электрическим током;
дополнительная — электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции;
двойная — изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции.
усиленная — улучшенная рабочая изоляция, которая обеспечивает такую же защиту от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.
сопротивлнеие изоляции должно быть не менее 0.5 Мом
Защита от случайного прикосновения к токоведущим частям. Для исключения опасности прикосновения к токоведущим частям электрооборудования необходимо обеспечить их недоступность. Это достигается посредством ограждения и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте. Ограждения применяют сплошные и сетчатые с размером ячейки сетки 25×25 мм. Сплошные ограждения в виде кожухов и крышек применяются в электроустановках до 1000 В. Однако при повышении мощности электроустановок с низким рабочим напряжением возрастают потребляемые ими токи, а следовательно, увеличиваются сечение проводников, габариты, потери энергии, и стоимость электроустановок. Самыми экономичными считаются электроустановки с напряжением 220. 380 В. Такие напряжения опасны для жизни человека, что вызывает необходимость применения дополнительных защитных средств (защитные заземление и зануление).
Защитное заземление – преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В и не более 10 Ом для остальных) . При этом корпус электроустановки и обслуживающий ее персонал будут находиться под равными, близкими к нулю, потенциалами даже при пробое изоляции и замыкании фаз на корпус. Различают два типа заземлений: выносное и контурное.
Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Таким способом пользуются для заземления оборудования механических и сборочных цехов.
Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру площадки с защищаемым оборудованием. Такой тип заземления применяют в установках выше 1000 В.
Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно считается основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В.
Защитное отключение – это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током. Они осуществляют защиту при замыканиях на землю. Должны быть чувствительными, быстродействующими, надежными и помехоустойчивыми. Применяется в тех случаях, когда другие виды защиты (заземление, зануление) ненадежны, трудноосуществимы или когда к безопасности установок предъявляются повышенные требования
Электрозащитные средства.По назначению они подразделяются на изолирующие; ограждающие; вспомогательные.
Изолирующие служат для изоляции человека от токоведущих частей и в свою очередь подразделяются на основные и дополнительные.
Основные — это те средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение. Они позволяют прикасаться к токоведущим частям под напряжением. К ним относятся:
изолирующие и электроизмерительные клещи;
слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками;
Дополнительные средства сами по себе не обеспечивают защиту от электрического тока, а применяются совместно с основными средствами, это изолирующие подставки, коврики, боты.
Ограждающие защитные средства служат для временного ограждения токоведущих частей, а также для предупреждения ошибочных действий в работе с коммутационной аппаратурой. Это переносные ограждения, щиты, изолирующие накладки, переносные заземления.
Вспомогательные средства служат для защиты от падения с высоты, тепловых, . . К ним относятся предохранительные пояса, страхующие канаты, когти, очки, рукавицы и противогазы.
Сигнализация (звуковая, световая и комбинированная) предназначена для предупреждения персонала о наличии напряжения или его отсутствии. Плакаты служат для предупреждения об опасности приближения к частям электроустановок. Они могут быть: предупреждающими, запрещающими, предписывающими и указательными. Блокировка — это устройство предотвращающее попадание работающих под напряжение в результате ошибочных действий. Блокировка по принципу действия подразделяется на: электрическая (непосредственно коммутирует блок контакта в электрической цепи); механическая (запирает замок).
Источники: http://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/jelektrobezopasnost/zashchitnoe-zanulenie/, http://vuzlit.ru/127510/zanulenie_metod_obespecheniya_elektrobezopasnosti_oblast_primeneniya_printsip_deystviya, http://studfile.net/preview/5656763/page:17/
