Защитное зануление: особенности и принцип действия

Внешние сети электроснабжения до 1 кВ используют схему с глухозаземлённой нейтралью. Это основное мероприятие по обеспечению безопасности при случайных прикосновениях.

Соединение металлических элементов электроприборов возможно с:

• глухозаземлённой выходной точкой сети внешнего электроснабжения (с однофазным током);
• глухозаземлённой точкой трансформатора;
• заземлёнными точками источника электротока в сети с постоянным электротоком.

Схемы зануления металлических элементов электроприборов

Присоединение бытовых приборов к глухозаземлённой точке источника происходит через заземляющие контакты на розетках.

Особенности:

1. При отсутствии защитного зануления, возникновении замыканий фаз не происходит замыкание нуля, следовательно, не происходит отключение автоматики и электроприборы остаются под напряжением. В таких случаях при касании к токоведущей части сети произойдёт поражение электричеством.
2. При отсутствии нулевого проводника сопротивление соединения фаза-ноль не изменится, т. к. состоит из сопротивления нулевого, фазного проводников, источника питания и переходных контактов. Суммарная величина влияет на установку защитного автомата (что обеспечивает необходимое время отключения).

Принцип действия защиты

Нулевой защитный проводник предназначен для создания тока КЗ и отключения аппаратов сети. Для однофазных сетей может быть использована третья жила кабеля.

Нулевой провод выполнен аналогично фазным (оболочка и сечение). Они предназначены для питания электроустановок.

Оба проводника соединены с точкой заземления сердечника трансформатора на питающей ПС.

При попадании фазного проводника, который соединён с нулём, на металлические конструкции (под напряжением) происходит КЗ. При этом величина тока стремительно увеличивается и выходит срабатывание отключающей аппаратуры.

Стоит обратить внимание на то, что:

• Максимальное время срабатывания защиты 0,4 с.
• Минимальное сечение проводника не менее 4 мм².
• Нейтраль заземлена, поэтому зануление возможно рассматривать как подвид заземления.
• Ещё одна важная функция защитного зануления – обеспечение низкого напряжения при прикосновении токоведущим частям электроаппаратов, что исключает получение электротравм.
• Необходимо обеспечить низкое сопротивление петли «фаза-ноль» для быстрого срабатывания защиты. При невыполнении этого требования зануление считают неэффективным.

Обозначения:

• Т (первая) – нулевой проводник связан с землёй;
• N – заземление потребителей, происходит путём присоединения, проводи к PEN-проводнику;
• C – совместное использование нулевого рабочего и защитного проводников;
• S – разделение нулевых проводников по всей длине линии.

Системы TN

Системы с глухозаземленной нейтралью – ЛЭП, в которых электроаппараты и их токопроводящие элементы подключаются к общему занулению. Функциональный ноль и защитный проводник присоединяют к глухозаземленной нейтрали генератора или обмотки трансформатора.

Рекомендации:

• Осмотр изоляционных оболочек проводников проводят не реже 1 раза в три года.
• Проверка осуществляется между всеми фазами и нулевыми проводниками. При тестировании из схемы убирают плавкие вставки.
• Проверка осуществляется при отсутствии тока в цепи.

Схема TN-C

Простейшая система предохранения в бытовых сетях. В бытовых розетках нет заземляющих контактов.

Применение – трехфазные сети, сети с асинхронными двигателями.

Принципиальная схема TN-C

Защитный PE и N проводники по совмещены всей длине трассы.

Стоит иметь ввиду:

1. Использование одного нулевого проводника в качестве защитного и рабочего запрещается.
2. PE выполняют отдельным проводом.
3. При реконструкции таких систем используют схему TN-S или TN-C-S. TN-C на новые объекты устанавливать запрещено.
4. Не применяется для защиты однофазных потребителей и распределительных электросетях.
5. До модернизации системы следует предусмотреть повторное зануление нейтрали. А разделение PEN-проводника выполнить перед ВРУ.

Преимущества:

• низкая стоимость монтажных работ.

Недостатки:

• не является эффективной мерой безопасности;
• при обгорании нуля теряются защитные функции системы;
• сложная реализация системы уравнивания потенциалов;
• для обеспечения максимальной эффективности требуются завышение сечения защитного проводника.

Схема TN-S

Более совершенная схема, чем предыдущая. При обрыве защитного провода корпуса электроустановок не будут находиться под напряжением.

Принципиальная схема TN-S

Разделение PEN-проводника происходит на ЗУ питающей подстанции.

Преимущества:

• PE- и N-проводники разделены на всей ЛЭП;
• возможность применения УЗО и дифавтоматов;
• нет необходимости в постоянном мониторинге состояния заземления;
• нет высокочастотных наводок на потребительские сети.

Недостатки:

• высокая стоимость материалов и монтажных работ.

Схема TN-C-S

Применяется в электросетях напряжением до 1 кВ.

Схема TN-C-S

PE и N провода трехфазной сети совмещены и объединены с глухозаземлённым проводником до разделения на однофазные потребители. Подключение бытовых приборов к защите производится включением вилки в розетку.

Разделение производят непосредственно в точках присоединения однофазной нагрузки – этажные и общедомовые щитки, вводно-распределительные устройства и др.

Система TN-S является наиболее совершенным и эффективным типом зануления. Огромным преимуществом является то, что по всей длине трассы нейтральный провод и нейтральный защитный проводник изолированы друг от друга. Распространение получила в Западной Европе. Считается наиболее перспективной и безопасной системой защиты бытовых потребителей.

Недостатки:

• Необходимо обеспечение надёжной работы PEN проводника. При повреждении или обгорании провода на ПС, на корпусах всех электроприборов будет находиться опасное напряжение.
• Сечение проводника, должно быть, не менее 10 мм².

Ошибки в исполнении зануления

1. Применение в электросетях без защитного зануления автоматических выключателей на небольшой ток не обеспечивает допустимое время срабатывания отсечки.
2. Отдельно сооружённые контуры заземления намного больше сопротивления проводника (даже очень длинных линий), поэтому при возникновении аварийной ситуации время срабатывания автоматических выключателей будет недостаточно для обеспечения безопасности потребителей.
3. Согласно ПУЭ в сетях до 1 кВ защитное зануление обязательно. Заземление без защитного нуля не допускают в схемах с глухозаземленной нейтралью, даже с применением УЗО.
4. Мерой безопасности является отключение автоматики. Защитное зануление – способ его добиться. Без качественной правильно подобранной отключающей аппаратуры применение защитного ноля не эффективно. Если установка автомата будет слишком завышена, срабатывание отключения не произойдёт вовремя.
5. Запрещено выполнять заземление бытовых электроприборов, на отдельный контур без привязки к обмотке трансформатора (забивание электродов в землю не обеспечивает надёжность бытовой электросети).
6. Нельзя использовать водопроводы и систему отопления в качестве заземлителей, т. к. они не обеспечат низкое сопротивление контура.

Разница в понятиях. Видео

Чем отличается зануление и заземление, можно узнать, просмотрев это видео.

Защитное зануление – эффективная мера повышения безопасности электросети. При качественном проектировании и внедрении в потребительские сети оно гарантирует отсутствие поражения электрическим током людей. Если бытовая электросеть имеет систему TN-C, следует предусмотреть переход на другие более новые и эффективные схемы зануления и заземления электроаппаратов.