Зануление — преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в аварийной ситуации, с заземленной точкой обмотки источника питания.
Назначение зануления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электрооборудования, оказавшемуся под напряжением относительно земли из-за замыкания фазы на корпус.
Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, обеспечивающее автоматическое отключение поврежденного электрооборудования от сети, и, одновременно, в снижении напряжения корпуса относительно земли на время, пока не сработает отключающий аппарат.
Область применения зануленкя — трехфазные четырех-проводные сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000В, однофазные двухпроводные сети с заземленным выводом обмотки источника питания —
Зануление выполняют, соединяя корпуса с нулевым проводом и, далее, с заземленной нейтралью источника питания. На рис.21 приведена схема зануления для трехфазной четырехпроводной сети переменного тока. По такой схеме выполнены наиболее распространенные сети напряжением 380/220 В.
Рис.21. Схема зануления: а — принципиальная; б — однофазная эквивалентная
Zф — сопротивление фазных проводов; Zн.п. -сопротивление нулевого провода;
Ro -солротивление заземления нейтрали; Zтр /3-сопротивление обмотки трансформатора .
Основные требования к занулению — обеспечить надежное срабатывание защиты и малое время (доли секунды) отключения поврежденного оборудования. Время срабатывания отключающего аппарата (предохранителя, автомата) зависит от тока короткого замыкания, протекающего через него. На рис.22 приведен примерный вид зависимости времени срабатывания от кратности тока короткого замыкания по отношению к номинальному току аппарата.
Рис.22.Токовременная характеристика предохранителя
tоткл — время отключения, Iк.з. — ток короткого замыкания; Iном — номинальный ток плавкой вставки или ток уставки автомата.
Таким образом, для быстрого отключения необходимо обеспечить достаточный по величине ток короткого замыкания .
Расчет зануления проводят с целью определить условия, при которых в аварийной ситуации произойдет надежное отключение поврежденной электроустановки от сети и будет снижено до безопасной величины напряжение на корпусе в аварийный период.
ПУЭ устанавливает следующие требования, которые необходимо выполнить при расчете зануления:
а) ток короткого замыкания должен отвечать условию: Iк.з ≥ k* Iном
где k — коэффициент надежности отключения;
б) сопротивление нулевого защитного проводника
в)сопротивление рабочего заземлителя нейтрали источника питания Ro ≤ 2-4-8 Ом
при напряжениях источника UHOM = 660 — 380 — 220 В соответственно;
в) значение коэффициента k принимается в зависимости от типа защиты электроустановки и должно быть не менее;
Что такое зануление и для чего оно нужно?
Защитное зануление – это объединение частей электроустановок, которые располагаются не под напряжением, с заземленным проводом источника питания или с заземленной нейтралью генератора или обмотки трехфазного трансформатора. То есть — это соединение металлической части электроприбора с нейтралью трансформатора. Так как в этом случае нейтраль заземляется, то зануление может считаться разновидностью заземления. Принцип действия отличается от заземления тем, что в этом случае возникает короткое замыкание. Применение такого метода позволяет снизить сопротивление на петле «фаза-ноль». Если напряжение одной из фаз поступает на корпус двигателя, то возникает короткое замыкание. А это, в свою очередь, приводит предохранитель или другой прибор защиты к срабатыванию. Если защитное зануление отсутствует, то силы тока, за счет того, что сопротивление большое, может быть мало для срабатывания устройства защиты. Таким образом, поврежденный бытовой электроприбор, может долгое время находиться под напряжением, опасным для человека. В этой статье мы рассмотрим устройство, назначение и принцип действия защитного зануления.
Принцип действия
В чем заключается принцип работы системы? При попадании фазы на корпус прибора, который выполнен из металла и соединен с нулевым проводником, происходит короткое замыкание. Сила тока при этом увеличивается и срабатывают аппараты защиты. Благодаря этому отключаются электрические линии, что питают электроприбор.
Согласно ПУЭ, поврежденная электролиния в автоматическом режиме должна отключаться за время 0,4 секунды и не более (в сети 380/220 В). Для этого действия, как правило, применяются специальные проводники, назначение которых заключается в защите. Например, если проводка однофазная, то это может быть третья жила провода или кабеля.
При этом петля «фаза-ноль» должна быть с небольшим сопротивлением. Это необходимо для того чтобы защитное устройство сработало за определенное время. Поэтому защитное зануление будет эффективным только в том случае, когда монтаж сети и соединения будут правильные и сделаны при высоком качестве.
Схема ниже показывает принцип действия и применение системы:
Назначение такого устройства дает возможность быстро отключить неисправную линию от электричества, и при этом обеспечить на корпусе электроприбора низкое напряжение. За счет этого поражения электрическим током организма человека невозможно.
Исходя из этого, вытекает, что принцип работы зануления имеет в основе срабатывание защитного автомата за счет короткого замыкания на корпус прибора и как результат, отключение пораженного электроприбора от электрической сети. Схема того как работает система, когда произошел пробой изоляции изображена ниже:
Область применения
Применяется защитное зануление в электрических приборах и установках с четырехпроводными электрическими сетями и с напряжением до 1 кВ:
- в электросетях с переменным током и с одной фазой, у которых вывод заземлен;
- в электросетях с постоянным током, у которых средняя точка источника заземлена;
- в электросетях с переменным током и с тремя фазами, у которых заземлен ноль (TN – S), это сети, как правило, следующие: 220/127, 660/380, 380/220 В.
Применение электросети, у которой напряжение 380/220, возможно во всех сооружениях, у которых защитное зануление электрических приборов обязательное. Если это жилые помещения, у которых сухие полы, то такую защиту делать нет необходимости.
Электроустановки с напряжением 220/127 В и их защитное зануление получило применение в специальных помещениях, где возможно поражение электрическим током. В наружных электроустановках, которые находятся в опасных помещениях, зануляются металлические части к которым рабочий персонал может прикоснуться во время рабочего процесса.
Назначение
Такое устройство необходимо для того чтобы защититься от поражения электрическим током. Одним словом, в осуществление электробезопасности дома защитное зануление играет важную роль.
Но такое устройство может быть опасным в домашних условиях. Согласно ПУЭ его использовать в быту не безопасно. Например, если выполнить такую защиту в розетке, то это приведет к серьезным последствиям. Назначение розетки состоит в быстром подключении бытовых приборов к электричеству. Но если назначение для человека не играет роли и цепь, где есть коммутационное устройство, использовать, как защитный проводник, запрещено. А опасность заключается в том, что если целостность нуля в электрических приборах будет нарушена, то они будут находиться под высоким напряжением.
Если же в такой розетке произойдет обрыв нулевого провода. то при включении в него, например, бойлера, человека прошибет током. Если происходит обрыв нуля в многоэтажном доме, то на одну часть квартир пойдет пониженное напряжение, а на вторую – повышенное. Такое распределение чревато для бытовой техники в квартирах.
Также следует помнить, что зануление крайне опасно в двухпроводной системе. Например, при ремонтных работах, электрик может поменять нулевой провод на фазный. Ведь в электрических щитках такие жилы часто не имеют никакой отличительной окраски. Поэтому если поменять местами фазу и ноль, то электроприборы окажутся под напряжением.
Рекомендуем напоследок просмотреть полезное видео по теме:
Вот мы и рассмотрели устройство, принцип действия и назначение защитного зануления. Надеемся, теперь вам понятно как работает данная система и для чего она нужна.
Будет полезно прочитать:
Что такое защитное зануление — схема и принцип работы
Зануление представляет собой специальное подключение открытых металлических частей электрооборудования (электроустановок) к нейтрали. Это относится к металлическим не токоведущим частям оборудования, которые в нормальном (рабочем) режиме не находятся (и не должны находиться) под напряжением. Нейтраль, с которой происходит соединение, должна быть глухо заземлена.
В трёхфазных электрических сетях – это нейтраль генератора или силового трансформатора, в однофазной сети – это глухозаземлённый вывод источника питания.
Нулевым защитным проводником (не путать с нулевым рабочим проводником) является такой проводник, который соединяет металлические занулённые части электрооборудования с глухозаземлённой нейтралью, идущей от генератора или питающего силового трансформатора.
Цель защитного зануления – обеспечить электрическую безопасность в случае короткого замыкания на металлический корпус электрооборудования или электроустановки.
Принцип зануления
Защитное зануление работает следующим образом. Если при поданном электрическом питании происходит попадание фазы (случайное попадание или пробой изоляции фазного проводника) на металлический корпус с занулением, то возникает короткое замыкание, резко увеличивается значение электрического тока и срабатывает аппарат защиты (автоматический выключатель) или перегорает плавкая вставка защитного предохранителя, тем самым обесточивая электрооборудование или электроустановку.
Сопротивление защитного нулевого проводника должно быть очень низким. Это необходимо для того, чтобы обеспечить уровень тока короткого замыкания, достаточный для действия защиты. Т.е. значение тока к.з. должно быть достаточным для того, чтобы сработал защитный аппарат.
Если электрооборудование просто заземлить, то, например, в случае пробоя фазы на корпус ток короткого замыкания может быть недостаточным для того, чтобы сработал автоматический выключатель или перегорела плавкая вставка предохранителя.
Ввиду того, что нейтраль заземлена на генераторе или трансформаторе, благодаря защитному занулению обеспечивается достаточно малое напряжение прикосновения на корпусе. Т.е. защитное зануление можно считать своего рода разновидностью заземления.
Видео — Зануление и заземление — в чем разница?
Схемы защитного зануления
Существует несколько схем, по которым выполняется защитное зануление.
Достаточно простая система, по которой выполняется защитное зануление. В ней нулевой проводник N и защитный проводник PE по всей длине объединены в один общий проводник PEN. Для реализации защитного зануления по системе TN-C необходимо соблюдать очень высокие требования к системе уравнивания потенциалов, а также к размеру поперечного сечения совмещённого PEN-проводника.
Зануление по системе TN-C применяется в трёхфазных электрических сетях, а в однофазных сетях такое зануление категорически запрещено.
Данная система представляет собой соединённые N и PE проводники в части сети, начиная от электрического источника питания. По данной системе допускается зануление электрооборудования в однофазных сетях.
Область применения защитного зануления
Защитное зануление применяется в однофазных и трёхфазных сетях переменного тока до 1кВ. Сеть должна быть с глухозаземлённой нейтралью.
Проверка эффективности защитного зануления
Суть защитного зануления заключается в том, чтобы в случае короткого замыкания фазы на корпус электрооборудования произошло автоматическое отключение повреждённого участка цепи. Для того чтобы проверить на сколько эффективно выполнено защитное зануление, необходимо измерить сопротивление петли фаза-ноль в самой удалённой от источника питания точке. Это позволит определить, сработает ли аппарат защиты в случае однофазного к.з. на корпус.
Сопротивление петли фаза-ноль измеряется при помощи специальных измерительных приборов. Приборы для измерения петли фаза-ноль имеют два щупа. При измерении один щуп подключается к действующей фазе, а второй – к занулённой части электрооборудования.
В результате замера выясняется значение сопротивления петли фаза-ноль. Зная величину измеренного сопротивления и значение питающего напряжения, по формуле закона Ома для участка цепи можно рассчитать ток однофазного короткого замыкания, расчётное значение которого должно быть больше (или равно) тока срабатывания защитного устройства.
Допустим, для защиты цепи от токовых перегрузок и от коротких замыканий установлен автоматический выключатель, ток мгновенного срабатывания которого равен 100А. Измеренное значение сопротивления петли фаза-ноль равно 2 Ом, фазное напряжение в сети равно стандартному значению 220В.
Рассчитываем значение тока однофазного короткого замыкания. По закону Ома I = U/R = 220В/2Ом = 110А.
Т.к. расчётный ток к.з. больше чем ток мгновенного срабатывания (отсечки) автоматического выключателя, то защитное зануление будет эффективным. Если бы расчетный ток к.з. получился меньше тока мгновенного срабатывания автомата, то для эффективности защитного зануления пришлось бы или менять автоматический выключатель на устройство с меньшим током срабатывания, или искать решение по уменьшению сопротивления петли фаза-ноль.
Очень часто в расчётах ток срабатывания автоматического выключателя умножается на так называемый коэффициент надёжности Кн или коэффициент запаса. Дело в том, что отсечка автомата не всегда соответствует указанному значению, т.е. может быть некоторая погрешность, для этого и вводится в расчёты указанный коэффициент. Для старых автоматов Кн может равняться, например, 1,25 или 1,4. Для новых современных автоматов он может быть равен 1,1. Это связано с тем, что новые аппараты защиты работают более точно.
Источники: http://studopedia.ru/7_100154_zanulenie.html, http://samelectrik.ru/chto-takoe-zanulenie.html, http://aquagroup.ru/articles/chto-takoe-zashchitnoe-zanulenie-shema-i-princip-raboty.html
