Глухозаземленная нейтраль: принцип действия и особенности эксплуатации. Установки с изолированной и глухозаземленной нейтралью. Глухозаземленная нейтраль и изолированная

принцип действия и особенности эксплуатации. Изолированная и глухозаземленная нейтраль

Глухозаземленная нейтраль предназначена для защиты от поражения человека электрическим током. При возникновении аварийной ситуации происходит выравнивание потенциалов, прикосновение к поверхности корпуса оборудования будет безопасным. Так как одновременно возрастает сила тока, быстро сработает установленное в цепи устройство защитного отключения.

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

Для правильного использования такого механизма на практике необходимо знать и применять нормы действующего законодательства в области обеспечения электробезопасности. Они содержатся в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ, в дальнейшем именуемые «Правила»), которые утверждены Министерством энергетики России в приказе от 08. 07. 2002 г. В настоящее время актуальной является седьмая версия этого документа.

Механизм действия

В соответствии с Правилами этим термином называют электрическое соединение нейтрали генератора (трансформатора) с устройством заземления. К примеру, трехпроводная сеть прокладывается от источника питания в жилой дом. Нейтраль через шкаф ввода распределяется по щиткам. К ней подключаются контуры заземления потребителей. В этих цепях недопустим монтаж плавких предохранителей, иного устройства, способного нарушить целостность цепи.

Рабочий ноль – это другой проводник. Между ним и третьим проводом возникает напряжение фазы, которое используется стиральными машинами, микроволновыми печами и другим оборудованием.

Пример аварийной ситуации. Под воздействием вибрации внутри техники отсоединился от штатного места крепления фазный провод, произошло его прикосновение к металлическому корпусу. Возникнет короткое замыкание, резко возрастет сила тока. Автоматический выключатель или плавкая вставка выполнит свою функцию, питание будет отключено.

Сопротивление R0 будет меньше, чем по пути прохождения тока через тело человека, случайно дотронувшегося до фазного провода, что исключает поражение током (рис. ниже). На этой схеме представлен вариант заземления нейтрали генератора.

Схема глухозаземленной нейтрали

Чтобы такая схема сработала быстро и эффективно, необходимо соблюдать положения норм Правил. В соответствии с ними должна создаваться качественная защищенная сеть.

Требования ПУЭ

Необходимые сведения находятся в отдельной главе 1.7 Правил. Там отмечено, что отдельные нормы применяются по отношению к электрическим установкам до и свыше одной тысячи вольт. Далее стоит подробнее рассмотреть бытовую сеть с напряжением 220 V.

Здесь используется однофазный источник тока. Заземлитель подсоединяется к одному из электрических выводов данного устройства с помощью специального проводника. Чтобы сократить путь прохождения тока и снизить затраты, выбирают место поблизости от генерирующего оборудования (трансформатора).

Обязательно надо учитывать следующее ограничение. Если в качестве заземлителя используется имеющийся фундамент, то к металлической арматуре в бетонном основании выполняют подключение не менее чем в двух точках.

Аналогичное количество подсоединений делают к металлическим каркасам, установленным в глубине земли. Только так система заземления будет работать эффективно и достаточно надежно.

Если источником питания устройства являются трансформаторы, расположенные на разных этажах строения, то подсоединение к нейтрали выполняется с помощью отдельного проводника. Его подключают дополнительно к металлическому каркасу здания.

При расчете электрических параметров обязательно учитывают соответствующее сопротивление.

Подключать заземление разрешается к металлическому каркасу здания

В первом и во втором вариантах из цепи исключают плавкие вставки и другие элементы, способные нарушить ее целостность. Принимают дополнительные меры, препятствующие случайным или намеренным повреждениям с применением механических воздействий.

Другие ограничения, отмеченные в Правилах:

Если в шине PEN (общие нулевые проводники, рабочий и защитный) стоит токовый трансформатор, то проводник заземлителя крепится непосредственно за этим устройством, к нейтрали.
Электрическое сопротивление устройства заземления в однофазной сети 220V ограничено максимальным значением 4 Ом (п. 1.7.104. Правил). Исключением являются особые характеристики земли, создающие высокое сопротивление (удельная величина, более 100 Ом на 1 м.).

Если имеются воздушные линии электропередач, то на вводных и концевых частях устанавливаются дублирующие заземлители. Это позволяет защитной системе работать эффективно. Но такое правило применяют только тогда, когда нет необходимости в установке большего количества устройств, способных устранить чрезмерные напряжения в сети при ударах молний.
Чтобы не ошибиться, надо использовать нормативы по минимально допустимым размерам и материалам проводников, использующихся для систем заземления (повторного типа), проложенных в земле. Так, например, если применяется уголок из черной стали, толщина стенки должна составлять 4 мм или более. Регламентируется общая площадь поперечного сечения для заземляющих проводников, которые подсоединяются к главной шине (п. 1.7.117 Правил):

75 мм 2 , если используется сталь;
16 мм 2 – алюминий;
10 мм 2 – медь.

Автомат, который устанавливается для защиты схемы TN, должен обладать быстродействием по короткому замыканию не менее 0,4 секунды при напряжении 220 V.

Если изучить другие виды сетей, то можно выяснить, что при повышении номинального напряжения, разрешенное электрическое сопротивление устройства заземления должно быть ниже. Такое требование разумно, ведь главным является обеспечение хорошего уровня безопасности. При меньшем сопротивлении в случае аварии на заземленном корпусе образуется относительно небольшой потенциал, система защиты выполнит свою функцию достаточно эффективно.

Подобные рассуждения можно использовать и при изучении работы защитных устройств. Если возник соответствующий разряд, то в сети должны образоваться существенные изменения. При повышении напряжения потребляемой мощности и низком рабочем электрическом сопротивлении требования к заземлению строже. Чрезмерное сопротивление этой цепи способно снизить амплитуду колебаний в сети, автоматы не смогут сработать достаточно быстро либо вовсе не отключат питание.

Автоматы выбирают с учетом параметров сети

Теперь стоит перейти к бытовой сети 220 V и пункту 7.1.36. Правил. В нем определена необходимость прокладки сетей от общих щитков к устройствам потребителей тремя проводами (одним фазным, нулевыми рабочим и защитным). Последний – это и есть глухозаземленная нейтраль. Между тем, если провести эксперимент и взглянуть на собственные розетки в квартире, то многие люди заметят там отсутствие такого контакта.

Дело в том, что старые нормативы, по которым построены многие отечественные строения, рассчитаны на относительно небольшие мощности. В настоящее время они существенно выросли. Оснащение кондиционерами трехкомнатной квартиры подразумевает использование в пиковых нагрузках до 6-7 кВт. Около 3 кВт потребляет духовой шкаф, 1,5-2 кВт – варочная панель.

Для эффективной защиты в таких условиях заземление требуется. В новых качественных домах оно монтируется стандартно. В старых квартирах внимательные хозяева устанавливают его при выполнении капитальных ремонтов. При определении параметров проводки используют нормативы Правил для проводников, изготовленных из разных металлов (п. 7.1.45).

Плюсы и минусы схем

Внимательное изучение описания этой схемы позволяет понять, что она выполняет свои функции эффективно при уровне номинального напряжения между фазой и нейтралью. С ее помощью обеспечивается быстрое срабатывание типовых устройств защиты от перегрузок. При коротком замыкании образуются мощные электромагнитные колебания, способные стать причиной дополнительных аварий и разрушений.

Другие меры защиты

Чтобы предотвратить поражение током, применяют не только заземление нейтрали. Части оборудования, проводники, покрываются дополнительными слоями изоляции. Специальными оболочками не допускается прикосновение непосредственно к ним. Используют низкие напряжения, не способные причинить вреда. Промышле

amstroyer.ru

принцип действия и особенности эксплуатации. Установки с изолированной и глухозаземленной нейтралью

Терминология Глухозаземленная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока. Изолированная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств. Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду. Искусственный заземлитель - заземлитель, специально выполняемый для целей заземления. Естественный заземлитель - сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления. Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Зона нулевого потенциала (относительная земля) - часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю. Зона растекания (локальная земля ) - зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала. Замыкание на землю - случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей. Защитное заземление - заземление, выполняемое в целях электробезопасности. Рабочее (функциональное) заземление - заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности). Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ - преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности. Уравнивание потенциалов - электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов. Защитное уравнивание потенциалов - уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности. Выравнивание потенциалов - снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли. Защитный (РЕ) проводник - проводник, предназначенный для целей электробезопасности. Защитный заземляющий проводник - защитный проводник, предназначенный для защитного заземления. Защитный проводник уравнивания потенциалов - защитный проводник, предназначенный для защитного уравнивания потенциалов. Нулевой защитный проводник - защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания. Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) - проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока. Совмещенные нулевой защитный и нулевой рабочий (PEN) проводники - проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. Главная заземляющая шина - шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов. Проводящая часть - часть, которая может проводить электрический ток. Токоведущая часть - проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением, в том числе нулевой рабочий проводник (но не PEN-проводник). Открытая проводящая часть - доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции. Сторонняя проводящая часть - проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки. Прямое прикосновение - электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением. Косвенное прикосновение - электрический контакт людей или животных с открытыми п

elects.ru

принцип действия и особенности эксплуатации

Электроустановки могут быть с глухозаземленной и изолированной нейтралью .

Глухозаземленной нейтралью называют нейтраль трансформатора или генератора, присоединенную к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформаторы тока и др.), а изолированной — нейтраль, не присоединенную к заземляющему устройству или присоединенную через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, и другие аппараты, имеющие большое сопротивление. Заземление нейтрали генератора или трансформатора называют рабочим заземлением в отличие от защитного заземления.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединяются нейтрали генераторов или трансформаторов, должно быть не более 4 Ом для электроустановок напряжением 380/220В.

В электроустановках с глухозаземленной нейтралью при замыкании между фазой и заземляющими проводниками должно быть обеспечено быстрое и надежное автоматическое отключение поврежденного участка. Поэтому в электроустановках напряжением до 1000В обязательно соединение корпусов электрооборудования с заземленной нейтралью установки. При нарушении изоляции, то есть электрическом соединении одной фазы с корпусом при глухозаземленной нейтрали, произойдет короткое замыкание и поврежденный участок будет отключен максимальным автоматом или предохранителем.

Глухое заземление нейтрали выполняют в четырехпроводных сетях переменного тока. Нулевые выводы силовых трансформаторов в этом случае заземляют наглухо, и все части, подлежащие заземлению, непосредственно соединяют с заземленным нулевым выводим. Провод сети, соединенный с заземленной нейтралью трансформатора, называют нулевым проводом . В цепи нулевого провода не должно быть предохранителей или разъединяющих приспособлении. На воздушных линиях напряжением до 1кВ с глухозаземленной нейтралью металлическая связь с нейтралью трансформатора осуществляется с помощью нулевого провода, прокладываемого на тех же опорах линии, что и фазные; крюки и штыри фазных проводов и арматуру железобетонных опор соединяют с нулевым проводом, на воздушных линиях с изолированной нейтралью — заземляют.

Па концах воздушных линий (или ответвлений) длиной более 200 метров, а также на вводах в здания, электроустановки которых подлежит заземлению, выполняют повторные заземления нулевого провода, для чего используют в первую очередь естественные заземлители (например, железобетонные опоры), а также заземляющие устройства, выполненные для защиты от грозовых перенапряжений.

Для повторного заземления нулевого провода выбирают размеры заземляющих проводников из стали по первой , из меди — не менее 4 мм 2 и алюминия не менее 10 мм 2 . Сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений должно быть не более 30 Ом для воздушной линии 380/220В, а общее сопротивление заземляющих устройств всех повторных заземлений нулевого провода каждой воздушной линии — не более 10 Ом. При больших удельных сопротивлениях земли (более 104 Ом на см) допускается превышение указанных величин сопротивлений заземляющих устройств, при этом общее их сопротивление не должно превышать 50 Ом.

В установках с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через большое сопротивление, на нулевых выводах силовых трансформаторов устанавливают пробивные предохранители , исключающие опасность поражения током, возникающую при повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений. При наличии воздушной сети со стороны низшего напряжения трансформатора пробивной предохранитель ставят на фазе С.

Пробивной предохранитель представляет собой фарфоровый патрон с двумя медными пластинами, между которыми проложена слюдяная прокладка с отверстиями. Одна пластина предохранителя присоединяется к нулевому выводу трансформатора, другая — к магистральной шине заземления. При повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений трансформатора происходит переход потенциала с обмотки высшего напряжения на обмотку низшего и в случае возникновения напряжения на нулевом выводе трансформатора более 500В воздушный промежуток в слюдяной прокладке между пластинами предохранителя пробивается и происходит переход опасного потенциала в землю.

Схема сети с глухозаземленной нейтралью служит для защиты человека от поражения электрическим током. В аварийных случаях глухозаземленная нейтраль выравнивает потенциалы, вследствие чего касание человека к металлическим частям электрооборудования становится безопасным.

Защитное устройство также сыграет свою роль в аварийных ситуациях, отключив подачу питания, так как при коротких замыканиях сила тока в сети возрастает.

Устройство и принцип действия

Питание потребителей электрической энергией производится с п

elects.ru