Устройство защитного заземления – способ, электротехнического присоединения защитного проводника с нетоковедущими корпусами электроустановок, подвергаемые действию токов короткого замыкания фазного электротока. Защитный контур, главной задачей которого, является предохранение нанесения электротравм, связанных, с пиковыми значениями тока при коротком замыкании.
Для понимания сути устройства, следует знать основные теоретические вопросы.
Основные цели, задачи заземления
Основной задачей защитного заземления, согласно требованиям ГОСТа – предупреждение воздействия на людей пиковыми токами при КЗ и отведения напряжения с корпусов электроустановок через устройство заземления в грунт. Все меры принимаются для предупреждения возможностей получения электротравм.
Принцип действия защитного зануления и заземления – понижение до минимального уровня силы тока и поражающих факторов при прикосновении к короткозамкнутым деталям электроприборов и установок. При этом происходит понижение уровня напряжения на корпусах защищенных приборов, потенциалы выравниваются в связи с ростом этой величины на поверхности до уровня равного потенциала оборудования с земляным проводом.
Областью применения являются трехфазное оборудование и цепи. Они должны оборудоваться глухозаземленной нейтралью при напряжении ниже 1000. В, при большем напряжении цепи выбирается любой способ проведения нейтрального провода.
Основной целью устройства защиты является снижение уровня напряжения до безопасного значения на корпусе оборудования и контуре защиты, а также снижение силы тока, идущего через корпус человека при касании участка под напряжением. Номинальное значение напряжения цепи переменного тока свыше 380 В и значении постоянного тока в 440 В – такие электрические цепи подлежат обязательному оснащению заземлением, особенно при особо опасных условиях и местах повышенной опасности.
Обязательно должны заземляться устройство с металлическим корпусом:
-
станки; - приборы;
- корпуса электрощитовых;
- пульты управления механизмами;
- металлический корпус кабеля и муфт;
- металлические трубы для укладки проводов.
При КЗ фазного провода на корпуса устройств, и касании человека их рукою, через его тело проходит опасный по величине электрический ток. При заземлении, основная часть напряжения уйдет на контур, потому, что его сопротивление меньше чем человеческого тела.
Отличие рабочего заземления от защитного
Рабочее заземление. Принцип работы – это выполнение соединения с землей несколько отдельно стоящих объектов электросхемы здания. Это могут быть нейтраль обмотки генератора, и других различных устройств. Оно предназначено для обеспечения правильной работы электроустановки, независимо от условий его применения. Осуществление этого вида защиты происходит, непосредственно соединяя заземляемые корпуса электроустановок с заземлителями.
Достаточно редко, рабочее заземление может проводиться с помощью специализированных приспособлений – это могут быть пробивные предохранители, резисторы.
Защитное зануление и заземление, как указывалось выше, выполнение работ по электрическому соединению с металлическими нетоковедущими частями устройств. При этом основной работой защитного контура, является предохранение нанесения электротравм при касании человеком корпуса оборудования, потому, что ток с него отводится на заземляющий контур, сопротивление которого меньше чем сопротивление человеческого тела.
Поэтому отличием этих двух защитных устройств, является принцип их работы. Если рабочее уравнивает потенциалы, то защитное отводит ток на заземляющий контур, как правило, по глухозаземленной нейтрали. Но при оснащении своего помещения любым из видов защиты, наибольшая эффективность работы, будет достигаться при условии, что токи короткого замыкания не будут увеличиваться в связи с уменьшением уровня сопротивления заземлителя.
Еще о чем следует помнить. Ни один заземляющий контур не сможет выполнить работу автоматов отключения тока и устройства защитного отключения при утечках тока. А также эти приборы, не смогут выполнить свою работу надежно, без защитного заземления.
Требования к защитному заземлению
Защитное заземление – это наиболее жесткое устройство, чем зануление цепи. Здесь предусмотрена прокладка отдельной шины, довольно небольшого уровня сопротивления, которая идет к системе заземлителей, забитых в землю в виде треугольника. Расчет защитного заземления, требует знания множества формул и наличия множества исходных данных. Поэтому принято для жилого фонда применять типовые проекты контура заземления для каждого региона.
Установка зануления предусматривает прокладку шины нейтрали или любого другого способа отвода тока в однофазной цепи. При этом, значения сопротивлений каждого проводника зануления до подстанции или питающего трансформатора, складываясь, образуют значение сопротивления защитного устройства. Эта величина может изменяться, но требования к защитному заземлению и занулению, предусматриваю общее значение максимально возможного уровня сопротивления цепи.
Бытовое заземление
Как правило, системы электроснабжения, должны иметь сопротивление защитного заземления, должно быть от 4 Ом, до 30 Ом. Для обустройства, как правило, применяют стальные уголки и полоса шириной 40 мм. Предусматривают использование медной шины, достаточного сечения, согласно ГОСТу. Это обязательное требование. При использовании защитного проводника с медным проводом 0,5 мм2 нам не хватит и 100 метров провода для достижения критического значения. Наиболее строгие требования предъявляются при обслуживании участков:
- Установки, с напряжением цепи до 1000. В, оснащаются устройством, сопротивление которого, не должно превышать 0,5 Ома. Значение заземленного контура измеряют при помощи специального измерительного прибора – измерителем сопротивления. Это измерение проводится двумя дополнительными заземлителями. Разведя их на определенное расстояние, выполняем замер, затем сдвигая электрод, проводим несколько замеров. Самый худший результат принимается за номинальное значение.
- Для обслуживания цепи трансформатора, других источников питания, при величинах напряжения от 220 В до 660 В – величина сопротивления заземления должна быть от 2 Ом до 8 Ом.
evosnab.ru
Принцип работы
Обычно его устанавливают для защиты при возникновении короткого замыкания. Если фазный проводник отсоединится и прикоснется к металлическому шасси установки, то корпус окажется под напряжением.
Правильно созданное защитное заземление образует электрическую цепь, имеющую низкое сопротивление. Именно этот путь является наиболее благоприятным для электрического тока, поэтому случайное прикосновение человека к корпусу не будет опасным (рис. выше).
Надо отметить, что такое устройство одновременно будет выполнять несколько важных функций:
- Оно обеспечит защиту и в том случае, когда потенциально опасное напряжение на корпусе образовано не коротким замыканием, а индукционными токами. Такие ситуации возможны в установках с высоким напряжением и там, где допустимо воздействие излучения СВЧ.
- При использовании глухозаземленной нейтрали и некоторых других схем подключения в цепи питания при коротком замыкании возникнут продолжительные и большие по амплитуде импульсы, достаточные для срабатывания автоматов, отключающих напряжение.
- Если заземленное оборудование подвергнется удару молнии, то такой проводник обеспечит определенную защиту от повреждений.
Чтобы не ошибаться с терминологией, надо понимать действительное значение следующих названий:
- Рабочим называют заземление, которое выполняет функции второго проводника. Его используют для электрического питания установок, решения иных задач.
- Упомянутая выше защита от молнии не является целевым предназначением. Для обеспечения безопасности при грозах применяют специально предназначенные для этого устройства. Они рассчитываются на относительно большие величины токов и напряжений.
Схемы подключения
Чтобы выбрать оптимальный вариант необходимо знать, для каких целей применяется защитное заземление в конкретном случае. Ниже рассмотрены разные системы, их особенности, преимущества и недостатки.
Тип TN, с глухозаземленной нейтралью. По этой схеме подключается промышленное и бытовое оборудование, работающее в сетях с напряжением до и выше 1000 V. Нейтраль генератора (трансформатора) источника питания подключается к заземлителю. Устройства потребителей, а точнее корпуса, экраны, шасси, подсоединяют к общему проводнику.
Если электрическая схема создана в соответствии с международными стандартами, то по надписям можно понять следующее. Латинской буквой «N» обозначают «нулевой» проводник, который используется для работы оборудования. Его так и называют, функциональным. «PE» – проводник, использующийся для создания защитной цепи. Буквами «PEN» обозначают проводник, предназначенный для решения функциональных и защитных задач.
Чаще всего используют следующие схемы. Их наименования отличаются буквой, которую через дефис добавляют к «TN».
Схемы подключения
| Система | Принцип работы | Преимущества, недостатки, особенности |
|---|---|---|
| C | В системе «С» проводник выполняет рабочие и защитные функции одновременно. В качестве примера можно вспомнить типовое трехфазное электропитание с глухозаземленной нейтралью, являющейся нулевым проводом. | Эта схема относительно проста и экономична. Корпуса устройств потребителей подключают непосредственно к нейтрали. Недостатком является утеря защитных свойств, если электрическая цепь разорвана. Такое повреждение нельзя исключить при аварийном повышении тока, нагреве и разрушении проводника. В такой ситуации на корпусе появится опасное напряжение. При использовании таких систем особо тщательно подбирают автоматы, которые должны быстро и надежно отключать питающее напряжение. |
| S | В этой схеме используются два раздельных нулевых проводника, рабочий и защитный. | Несколько проводников увеличивают стоимость системы, но существенно повышают надежность защиты. |
| C-S | Это – комбинированная система. Генерирующий источник подсоединяется к глухозаземленной нейтрали. К потребителю идут только четыре проводника (трехфазное питание). В объекте недвижимости добавляется защитный проводник «PE». | Низкая по сравнению с предыдущим вариантом стоимость сопровождается меньшей надежностью. При повреждении проводника на участке до объекта (или к «PE») защитные функции будут утрачены. В соответствии с действующими нормами при использовании таких систем требуется предотвратить механическое повреждение соответствующих проводников. |
Достаточно высокие риски возникают при использовании воздушных линий электропередач. Они могут быть повреждены ураганом, иными негативными внешними воздействиями. Для обеспечения высокого уровня безопасности применяют схему TT.
Глухозаземленную нейтраль подсоединяют к генератору. Передача энергии осуществляется по четырем проводам. У потребителя устанавливают автономную систему заземления, к которой подключаются корпуса оборудования.
IT – последняя схема на рисунке. Здесь нейтральный провод генератора (другого источника) изолирован. Корпуса электрических установок заземлены. Подобные решения применяются часто в исследовательских центрах, чтобы паразитные наводки не искажали показания чувствительной аппаратуры.
Виды
Чтобы сопротивление было минимальным, желательно сократить длину защитного проводника. Это обеспечивают с помощью создания заземляющего контура по периметру объекта.
Заземлители разделяют также на искусственные и естественные. Это распределение по группам условно, так как в обоих случаях используются металлические части конструкций, находящиеся в земле:
- В первом – их создают специально, для системы заземления. Такой подход позволяет точно рассчитать сопротивление, размеры отдельных частей, иные важные параметры.
- Второй вариант предусматривает подсоединение к металлическим частям конструкции здания, арматуре фундаментных блоков. Он экономичнее, так как для защиты применяются некоторые готовые детали. Однако надо учитывать, что для подключения оборудования понадобится прокладка соответствующих линий, которые будут иметь определенное нормативами сопротивление. Недостатком является относительная доступность обычному персоналу.
В частности, имеет значение уровень влажности. При расчете проверяют удельное сопротивление и другие особенности грунтов.
elquanta.ru
Защитное заземление
Общие сведения
Назначение, принцип действия и область применения защитного заземления
Защитное заземление — преднамеренное соединение с землей металлических частей оборудования, не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановки.
Случайное электрическое соединение токоведущих частей электроустановки, находящихся под напряжением, с нетоковедущими металлическими конструктивными частями, возникшее непосредственно в машинах, аппаратах, линиях и т. п., называется «замыканием на корпус» или «пробоем на корпус».
Назначение защитного заземления— устранение опасности поражения людей и животных электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. е. при «замыкании на корпус».
Рис. 1. Принципиальные схемы защитного заземления.
а — в сети с изолированной нейтралью до и выше 1000в; б — в сети с заземленной нейтралью выше 1000в; 1 — заземленное оборудование; 2 — заземлитель защитного заземления; 3 — заземлитель рабочего заземления; , — сопротивление соответственно защитного и рабочего заземления.
Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления — преднамеренного соединения с землей отдельных точек электрической сети (например, нейтральной точки, фазного провода и т. п.), необходимого для обеспечения надлежащей работы установки в нормальных или аварийных условиях. Рабочее заземление осуществляется непосредственно или через специальные аппараты — пробивные предохранители, разрядники, сопротивления и т. п.
Принцип действия защитного заземления—снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных «пробоем на корпус». Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования, т. е. сопротивления заземления, а также путем выравнивания потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по величине к потенциалу заземленного оборудования.
Область применения защитного заземления—трехфазные трехпроводные сети до 1000в с изолированной нейтралью и выше 1000в с любым режимом нейтрали (рис. 1). Защитное заземление является наиболее распространенной и в то же время весьма эффективной и простой мерой защиты от поражения током при «замыкании на корпус».
studopedia.ru
Астрономия Защитное заземление принцип действия
Защитным заземлением принято называть преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Защитное заземление крайне важно выполнять при номинальном напряжении более 380 В переменного тока и 440 В постоянного тока во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от 110 до 440 В постоянного тока при выполнении работ в условиях с повышенной опасностью и особо опасных. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса машин, приборов, аппаратов, электроинструментов, каркасы щитков, пультов и шкафов, металлические корпуса кабелей я кабельных муфт, стальные трубы электропроводок.
Целью защитного заземления является понижение напряжения между корпусом и землей до безопасного значения, т. е. уменьшение напряжения прикосновения и, следовательно, тока, протекающего через тело человека.
Защитное заземление крайне важно выполнять при номинальном напряжении более 380 В переменного тока и 440 В постоянного тока во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного тока и от 11О до 440 В постоянного тока при выполнении работ в условиях с повышенной опасностью и особо опасных. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса машин, приборов, аппаратов, электроинструментов, каркасы щитков, пультов и шкафов, металлические корпуса кабелей я кабельных муфт, стальные трубы электропроводок.
При замыкании фазы на корпус в отсутствие защитного заземления через человека, стоящего на земле, могут протекать токи опасные для жизни. В случае если, корпус заземлен, большая часть тока замыкается через заземляющее устройство так как его сопротивление мало по сравнению с сопротивлением тела человека. Электрический потенциал земли повышается, понижается разность потенциалов между корпусом и землей и уменьшаются, следовательно, напряжение прикосновения и ток, протекающий через тело человека.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников (рис.3).
Рис. 3. Схема устройства защитного заземления:
I — электроустановки; 2 — заземляющие проводники; 3 — магистраль заземления; 4 — заземлители
Рис. 4.7. Схема измерения сопротивления заземления с помощью амперметра И Вольтметра
Заземлитель представляет собой проводник или несколько проводников, соединенных между собой и имеющих непосредственный контакт с землей. Заземлители бывают естественными и искусственными. В качестве естественных заземлителей бывают использованы токопроводящие части зданий, сооружений, заглубленные в землю, водо- и другие трубопроводы, свинцовые оболочки кабелей. Запрещается использовать в Качестве естественных заземлителей трубопроводы для газа и других взрывоопасных веществ.
В качестве искусственных заземлителей применяют уголки, трубы из стали, меди или оцинкованного металла, которые заглубляются в траншею ниже уровня промерзания грунта. Заземлители соединяются между собой с помощью сварки. Заземляемые элементы электроустановок подсоединяются к заземлителям с помощью заземляющих проводников. В случае если заземляющий проводник имеет два или более ответвлений, то образующаяся система принято называть магистралью заземления. В качестве заземляющих проводников применяют изолированные и неизолироВанные провода, угловую и полосовую сталь, трубы. Заземляющие проводники соединяются между собой, а также с заземлителями сваркой, а с электроустановкой — сваркой или с помощью болтов. Каждый заземляющий объект подсоединяется к магистрали заземления отдельным ответвителем, последовательное соединение не допускается, так как обрыв одного из проводников приводит к отключению от заземляющего устройства остальных приемников. Качество защитного заземления оценивают по его сопротивлению. Согласно ГОСТ 12.1.030.81 сопротивление заземляющего устройства не должно превышать, Ом, для сетей с заземленной нейтралью напряжением, В:
660/380 2
380/220…… .4
220/127 …….. 8
Важно заметить, что для сетей с большими токами замыкания на землю (более 500 А) сопротивление заземления не должно превышать 0,5 Ом.
Стоит сказать, что для некоторых устройств и аппаратуры связи сопротивление защитного заземления может быть увеличено до 10 Ом и более.
Для определения технического состояния заземляющего устройства периодически проводится его проверка. Она включает в себя внешний осмотр видимой части, контроль надежности соединения заземляющих проводников, выборочное вскрытие грунта͵ измерение сопротивления петли «фаза—нуль», измерение сопротивления заземляющего устройства.
Измерение сопротивления заземляющего устройства на телефонно-телеграфных станциях проводят 2 раза в год — летом (в период наибольшего просыхания грунта) и зимой (в период наибольшего промерзания грунта). На радиорелейных станциях, станциях радиотрансляционных узлов проверка ежегодная — в летнее время, а на воздушных и кабельных линиях связи — перед началом грозового периода (апрель—май).
Каждое заземляющее устройство должно иметь паспорт, в котором приводятся схема заземления, технические характеристики результаты проверок.
По своему устройству защитное заземление может быть выносным и контурным. Заземлители выносного защитного заземления уходятся за пределами расположения заземляемых объектов. Выносное заземление используется в том случае, когда нельзя разместить заземлители на территории, где находятся защищаемые объекты, или когда сопротивление грунта͵ где находятся электроприемники, слишком велико или заземляемые объекты рассредоточены на территории. Такой тип заземляющего устройства применяется обычно для электроустановок до 1000 В с малыми токами замыкания на землю.
В последнее время применяют и контурное заземление, при котором заземлители располагаются по контуру и внутри площадки с заземляемыми объектами, что приводит к выравниванию потенциала площадки и уменьшению напряжения прикосновения и шага. напряжение прикосновения будет наибольшим, если человек сходится между двумя заземлителями, и наименьшим, если человек находится над заземлителем. Напряжение шага уменьшается по мере удаления от заземлителя и резко возрастает на краю контурного заземления, где наблюдается резкий спад потенциала.
oplib.ru
5)Защитное зануление. Принцип действия
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с нулевым, многократно заземленным проводом.
Нулевой защитный провод имеет сечение в два раза меньшее, чем нулевой рабочий провод. Нулевой рабочий провод используется в 4-проводных сетях с несимметричной нагрузкой (например, бытовой).
Назначение защитного зануления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу, оказавшемуся под напряжением.
Принцип действия — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание и отключение его максимальной токовой защитой (плавкими вставками, автоматами и др).
Зануление осуществляет 2 защитных действия:
-
быстрое автоматическое отключение поврежденного участка,
-
снижение напряжения прикосновения за счет заземления.
Область применения — трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, в однофазных двухпроводных сетях переменного тока; в трехпроводных сетях постоянного тока — с глухозаземленной средней точкой.
Для схемы зануления необходимы: нулевой защитный проводник, глухое заземление нейтрали и повторное заземление нулевого защитного провода (рис. 13.6).
Нулевой защитный провод снижает сопротивление цепи короткого замыкания и обеспечивает тем самым достаточно большой ток замыкания для надежного срабатывания максимальной токовой защиты.
Глухое заземление нейтрали обеспечивает малое напряжение прикосновения.
Повторное заземление нейтрали обеспечивает малое напряжение прикосновения для удаленных электроприемников.
Рис. 13.6. Защитное зануление
Защитное отключение. Принцип действия
Назначение защитного отключения — обеспечение автоматического отключения электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током. Меры защиты — быстрое отключение участка сети.
Устройство защитного отключения (УЗО) включает в себя прибор защитного отключения и исполнительный орган — автоматический выключатель.
Прибор защитного отключения — совокупность отдельных элементов, которые воспринимают входную величину, реагируют на ее изменение и при заданном ее значении дают сигнал на отключение выключателя.
Исполнительный орган — автоматический выключатель.
УЗО применяются в электроустановках, где по каким-либо причинам трудно обеспечить эффективное заземление или зануление, где высока вероятность прикосновения людей к токоведущим частям (передвижные электроустановки, ручной электроинструмент).
УЗО делятся на следующие типы, реагирующие на:
-
потенциал корпуса,
-
ток замыкания на землю,
-
напряжение нулевой последовательности,
-
ток нулевой последовательности,
-
напряжение фазы относительно земли,
-
оперативный ток,
-
комбинационные устройства.
Устройства, реагирующие на потенциал корпуса
УЗО с реле напряжения УЗО с предохранителем Рис. 13.7.
При возникновении опасных напряжений на корпусе электроустановки срабатывает реле напряжения РН (рис. 6), включенное между корпусом и землей, размыкает свой нормально замкнутый контакт РН в цепи питания отключающей катушки ОК, которая отключает электроустановку от сети.
В другом варианте (рис. 6) при появлении опасного напряжения на корпусе электроустановки срабатывает реле напряжения РН, замыкает свой контакт, вызывая короткое замыкание и перегорание предохранителя, обесточивая тем самым электроустановку.
Рис.13.8.
Устройства, реагирующие на ток замыкания на землю. При возникновении опасных напряжений на корпусе электроустановки (рис. 7) возникает ток утечки, срабатывает реле тока РТ, включенное между корпусом и землей, размыкает свой нормально замкнутый контакт в цепи питания отключающей катушки ОК, которая отключает электроустановку от сети.
Рис. 13.9. УЗО, реагирующие на напряжение нулевой последовательности
Снижение сопротивления или пробой изоляции одной из фаз является причиной возникновения несимметричного режима токов и напряжений, появляется напряжение нулевой последовательности, которое можно использовать для отключения электроустановки. Реле напряжения РН включаются между землей и нулевой точкой, образованной либо тремя большими сопротивлениями (рис. 13.9.а), либо тремя конденсаторами.
Если вторичные обмотки трансформатора включить последовательно (рис. 13.9 в), то реле напряжения РН, включенное в такую цепь, будет реагировать на напряжение нулевой последовательности, возникающее при несимметричном режиме.
Во вторичной обмотке трансформатора тока, охватывающего своим магнитопроводом все три фазы кабеля (рис. 9), протекает сумма токов фаз А, В и С, с учетом коэффициента трансформации.
Рис. 13.10. УЗО, реагирующие на ток нулевой последовательности
В симметричном режиме ток отсутствует, так как
В несимметричном режиме (снижение или пробой изоляции) возникает ток нулевой последовательности, срабатывает реле тока РТ, подается команда на отключение электроустановки.
studfiles.net
Зачем нужно подключать электроприборы к РЕ-проводнику
2001-й год. Знакомый мастер-предприниматель привез из Германии стиральную машину вертикальной загрузки, отработавшую в немецкой семье заводские гарантии, и предложил купить ее соседям со значительной скидкой и бонусами: бесплатной установкой и его гарантией на 3 года.
Оформили договор и заплатили деньги. Покупку разместили на кухне. Семь месяцев машина изумительно проработала, а затем, в самый неожиданный момент, потекла во время стирки белья.
Хорошо, что хозяйка была дома и из удаленной комнаты услышала шум льющейся воды, которая заполнила пол на кухне. К тому же машина «ударила током» хозяйку, когда та к ней приблизилась. Естественно, затопили соседей снизу.
Вызванный мастер устранил неисправность и оплатил ремонт двух квартир без лишних вопросов, а машина после этого случая работает до сих пор.
Причина протечки банально проста: во время профилактической замены напорного шланга мастер забыл установить крепежный хомут не него. Шланг от вибраций, возникающих во время работы, слетел с места крепления, и вода под мощным напором водопроводной сети стала заливать внутренности машины, проникла в электропроводку.
Когда изоляция между фазным проводником и корпусом намокла, то через нее потенциал напряжения появился на металлических деталях машины. Поэтому хозяйку, стоящую на мокром полу и взявшуюся руками за металлический корпус, ударило током. А вот защитные устройства вводного щитка не сработали.
Ввод электроэнергии в квартиру был выполнен через автоматические выключатели на 16 ампер, схема заземления работала по системе TN-C. Тока утечки через тело человека не хватило для срабатывания защиты.
Схема образовавшихся электрических цепей в этой ситуации выглядит следующим образом.
Этот типичный случай довольно давно предусмотрен правилами эксплуатации электроустановок, которые в разное время предложили использовать:
-
зануление;
-
заземление.
Принцип работы зануления
У трехфазных систем электроснабжения переменных током нулевой проводник служит многим целям. В вопросах электробезопасности его используют для создания короткого замыкания с потенциалом фазы, проникшим на корпус электрических потребителей. Возникший при этом ток КЗ, когда превышает номинальное значение защитного автоматического выключателя, отключается последним.
Само зануление электрического прибора выполняется отдельным проводом, подключенным к рабочему нулю N во вводном щитке. Для этого используют третью жилу подводящего кабеля и дополнительный контакт в электророзетке.
Недостатком такого метода является необходимость возникновения величины тока утечки больше́й, чем выставленная уставка на срабатывание защиты. Когда выключатель обеспечивает номинальную работу электроприборов под нагрузкой до 16 ампер, то от малых токов утечки он не спасет.
В то же время сопротивление человеческого тела не может противостоять токам больших величин. При отягчающих обстоятельствах 50 миллиампер переменного тока достаточно для вызова фибрилляции сердца и его остановки. От таких токов зануление не защищает. Оно работает при создании критических нагрузок на автоматический выключатель.
Принцип работы заземления
Безопасная эксплуатация бытовых приборов с помощью подключения их корпуса к защитному нулю обеспечивается работой «Устройств защитного отключения» (УЗО) или дифференциальных автоматических выключателей. Они имеют рабочий орган, сравнивающий токи, входящие через фазный провод в квартиру и выходящие из нулевого рабочего проводника.
При нормальном режиме электропитания эти токи равны по величине и противоположно направлены. Поэтому в органе сравнения они уравновешивают взаимное действие, сбалансированы и обеспечивают работу приборов при номинальных параметрах.
Если возникает пробой изоляции в любом месте контролируемой цепи, то сразу через поврежденный участок начинает протекать ток, который направится на землю, минуя рабочий проводник нуля. В органе сравнения возникает дисбаланс токов, приводящий к отключению контактов защитного устройства и снятию напряжения питания со всей схемы. Уставка на срабатывание УЗО выбирается исходя из необходимых условий эксплуатации оборудования, и обычно может варьироваться от 300 до 10 миллиампер. Время отключения возникшей неисправности составляет доли секунды.
Для подключения к корпусу электрического прибора защитного заземления, используется отдельный РЕ-проводник, выведенный из распределительного щитка по индивидуальной магистрали к розетке, оборудованной третьим, специальным выводом.
Причем его конструкция обеспечивает электрический контакт земли с корпусом в начальный момент, когда вилка еще вставляется, а фаза и рабочий ноль не скоммутированы в схеме. В то же время этот контакт убирается в последнюю очередь при доставании вилки из розетки. Этим способом создается надежное заземление корпуса.
Электрическая схема выполнения заземления с помощью РЕ-проводника имеет следующий вид.
В этой цепи УЗО монтируется внутри квартирного щитка после вводного автомата. Следует учитывать, что оно совершенно не защищает электрооборудование от возникающих токов коротких замыканий, даже само может быть повреждено ими, требует согласования своих рабочих параметров с вводным автоматом.
По этой причине часто перед УЗО дополнительно приходиться доставлять автоматический выключатель соответствующего номинала. Функции УЗО с автоматическим выключателем в своей конструкции объединяет дифференциальный автомат. Его стоимость несколько выше, но он занимает меньше места при установке.
Особенности использования зануления и заземления в трехфазных электрических цепях
Принципы защиты персонала, работающего с промышленным и бытовым оборудованием трехфазного исполнения, соответствуют всему тому, что изложено выше. Только для подключения в схему используют трехфазные УЗО и дифавтоматы. Они постоянно сравнивают сумму токов во всех фазах и при ее изменении срабатывают на отключение.
В схемах трехфазного электропитания по системе TN-C встречается случай подключения двигателя по схеме треугольника. При этом нулевой проводник освобождается. Если его подключить на корпус, то получится дополнительная защита по принципу зануления, которая будет спасать оборудование и персонал от возникновения опасного потенциала на корпусе, устранит короткие замыкания фаз на него.
Выполняя электрические соединения для зануления, следует тщательно анализировать состояние коммутируемых проводов и их внутреннее сопротивление, обеспечивать надежные контакты. В отдельных случаях падение напряжения на них может быть таким, что тока замыкания будет не достаточно для срабатывания автоматических выключателей или предохранителей. В этом случае корпус электроприбора останется под опасным потенциалом.
При использовании зануления или заземления необходимо учитывать время срабатывания автоматики. Поскольку от него зависит безопасность, то необходимо подбирать и налаживать защиты с учетом минимально возможного времени отключения аварийных режимов.
Таким образом, функции защиты заземлением и занулением отличаются принципами работы и применением, настройкой автоматических устройств.
Используя их необходимо учитывать, что способы применения зануления и заземления в системах ТТ и TN имеют отличия, которые оговорены ПУЭ. Их необходимо обязательно соблюдать.
electrik.info
Назначение и устройство защитного заземления
Устанавливается такой тип заземляющего устройства для защиты человека от поражения электрическим током при замыкании электрической цепи вследствие различных причин. Самая распространенная причина поражения током — короткое замыкание фазы на нетоковедущие элементы электроустановки.
Согласно материалам нормативной документации ПУЭ (глава 1.7), в зависимости от выполняемой функции существует два вида устройства заземляющей системы: рабочее (функциональное) и защитное заземление.
Функциональный тип применяется чаще для защиты производственных объектов. Посредством рабочих заземляющих устройств реализуется надежная эксплуатация оборудования электроустановки. Эффективность как рабочего, так и защитного устройства напрямую зависит от правильного выбора конфигурации заземляющих элементов и четкого производства электромонтажа.
Основным элементом системы выступает контур заземления. Он состоит из металлических заземлителей (электродов). Функциональность всей системы зависит от возможности этих заземлителей рассеивать ток. Монтировать заземляющие элементы необходимо с учетом множества факторов, напрямую влияющих на основной показатель эффективности заземлителей, — значение их сопротивления.
Следует помнить! При создании заземляющего устройства дома или квартиры важный момент — характеристика внутренней электропроводки объекта. Провод должен быть трехжильный, с фазой, нулем и заземлением.
Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.
Заземляющая система: область применения и принцип работы
При правильной организации заземляющей системы защиты должны быть реализованы такие эксплуатационные принципы:
- Образование электрической цепи, обладающей низким сопротивлением, при коротком замыкании. Электрический ток беспроблемно пойдет по этой магистрали. Реализуется обеспечение электрической безопасности пользователя. При случайном прикосновении человека к бытовому прибору во время пробития фазы на корпусе устройства не будет потенциально опасного напряжения.
- Обеспечение защиты от индукционных токов. Проявляться такие типы токов могут вследствие прямого удара молнии, при этом образуется электромагнитная и электростатическая индукция.
Учитывая значимость названных выше принципов действия системы, защитное заземление широко применяется в:
- Электрической сети напряжением менее 1 кВт:
- с переменным током трех трехфазных проводников с изоляцией нейтрали;
- с переменным током двух однофазных проводников, которые изолированы от земли;
- с постоянным током двух проводников при наличии изоляции обмотки источника тока.
- Электросети напряжением свыше 1 кВт. Возможен любой режим точек обмоток источника питания постоянного и переменного тока.
Помните! Функциональность защитной системы будет надлежащего уровня только при наличии сети с изолированной нейтралью.
Заземление — это комплексная система. Все этапы в ней взаимосвязаны и влияют на надежность ее последующей эксплуатации. Важнейшая задача начального этапа производства — выбор конфигурации заземлителей.
Классификация заземляющих устройств
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), защитное заземление может быть реализовано с использованием заземлителей двух типов — естественных или искусственных. Заземляющие элементы этих двух категорий имеют определенные структурные отличия и особенности монтажа:
- Естественные заземляющие устройства. Такие заземлители могут быть представлены посредством:
- объектов сторонних проводящих частей, которые имеют прямой контакт с грунтом;
- объектов, контактирующих с почвой через специальную промежуточную токопроводящую среду.
Самыми распространенными конструкциями такого типа заземлителей выступают:
- металлоконструкции зданий и фундаментов;
- металлические оболочки проводников;
- обсадные трубы.
Подключать элементы этой категории заземлителей необходимо минимум в двух местах.
Важно! Запрещено применять в качестве естественных заземляющих элементов: трубы теплотрасс; газопроводы; трубопроводы горючих жидкостей и горячего водоснабжения; оболочки подземных проводов с алюминиевой основой.
- Искусственные заземлители. Подразумевается специальное производство таких конструкций. В качестве материалов для искусственного создания защиты применяют:
- определенного размера стальные трубы;
- сталь полосовую толщиной свыше 4 мм;
- сталь прутковую.
Важно знать! Большой популярностью пользуются искусственные заземлители глубинного типа. Электроды таких конструкций оцинкованные или омедненные. Преимущества — малозатратность производства и долговечность элементов.
Специфические различия искусственных и естественных устройств заземления обязательно учитываются при производстве расчетов, определяющих их оптимальную конфигурацию.
Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов
На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.
Важно! Устройство, смонтированное в соответствии со всеми расчетными данными схемы заземления, позволяет добиться максимальной эксплуатационной эффективности всего комплекса защитного заземления.
Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения. На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения.
Выполняются расчеты на основании таких данных:
- Описание характеристик конкретного электрического оборудования: тип установки; основные структурные элементы прибора; рабочее напряжение; возможные варианты, позволяющие осуществить заземление нейтралей как трансформирующих, так и генерирующих устройств.
- Конфигурация заземлителей. Такие данные необходимы для определения оптимальной глубины погружения электродов.
- Информация о проведенных исследованиях по измерению удельного сопротивления грунта на конкретной территории. Дополнительно учитываются климатические сведения зоны, на которой обустраивается система.
- Информация о пригодных естественных элементах заземления, которые можно использовать в работе. Необходимы данные о реальных значениях растекания токов у этих объектов. Получить их можно путем специальных измерений.
- Результат стандартного вычисления точных показателей расчетного замыкания тока на почве.
- Расчетные значения нормативной стандартизации допустимых характеристик напряжений по ПУЭ.
- Показатели сопротивления сезонного промерзания слоя грунта, в период высыхания и промерзания. Учет таких значений необходим для расчета заземляющих элементов, которые располагаются в однородной среде. Применяются специальные стандартизированные коэффициенты.
- При необходимости монтажа сложной группы заземлителей, состоящей из нескольких элементов, необходимы сведения всех потенциалов, которые будут наведены на монтируемые электроды. Для этого нужны данные о значениях сопротивления всех слоев грунта.
Важно! Если система будет размещаться в двух слоях грунта, учитывается показатель сопротивления каждого из них. Это необходимо для определения точных данных о мощностных параметрах верхнего слоя почвы.
Принцип расчета сопротивления заземлителей
Способов расчета характеристик основных заземляющих элементов достаточно много, но основной параметр у таких вычислений один — показатель сопротивления. Оптимальное его значение определяется посредством данных нормативной регламентации ПУЭ. Реализовать надежное защитное заземление объекта невозможно без расчета сопротивления его основных элементов.
К примеру, необходимо определить сопротивление заземления для электрооборудования напряжением свыше 1 кВт, с изолированной нейтралью. В соответствии с профильными данными документации ПУЭ 1.7.96, необходимо воспользоваться формулой R≤250/I, где:
- I — показатель расчетного тока заземления;
- R — показатель сопротивления заземляющего устройства, который не должен превышать 10 Ом.
В соответствии с ПУЭ (1.7.104), при учете нормативных сведений показателей тока прикосновения (для примера подойдет — 50 В), формула видоизменяется: R≤U/I, где U — это ток прикосновения (50 В).
Важно! При изолированной нейтрали, как правило, не требуется доравнивать показатель сопротивления ниже четырех Ом. Однако идеальным показателем сопротивления заземляющей системы считается 0. Основная задача, к которой сводится производство всех профильных расчетов, неизменна — достичь максимально низкого сопротивления системы.
Помимо производства расчетов параметров, важный момент при производстве заземления — выбор схемы подключения устройства.
220.guru
Общие основы и цели заземления
Защитным заземлением считается устройство, которое соединяется с эквивалентом грунта и состоит из нетоковедущих проводников, однако, есть вероятность попадания их под напряжение. В первую очередь задача подобного устройства состоит в том, чтобы снизить силу пробойного тока до минимальной величины.
Важно! Обустройство защитного заземления—это дополнительный шаг к безопасности в вашем доме.
Данный вариант заземляющего устройства выполняется не только для бытовых условий, но еще встречается в промышленности, общественных заведениях также предохраняет помещение от влияния атмосферного электричества. Эта разновидность заземлителя используется для трехфазной и трехпроводной электрической цепи. На данном этапе мы разобрались с понятием, что называется защитным заземлением, перейдем к следующим не менее важным моментам.
Защитное заземление: его назначение и устройство
В первую очередь, прямым назначением заземления считается ликвидация опасной ситуации в связи с пробоями электрического тока, которые могут нанести поражения человеку и бытовому оборудованию, и влекут за собой плачевные последствия. Также приспособление предупреждает выход напряжения на корпус электрического оборудования.
Присутствие заземления в доме характеризуется следующими весьма определенными преимуществами:
- данный вариант контура очень простой в монтаже и дальнейшей эксплуатации;
- контурная фигура в итоге получается компактной с маленькими габаритами, при этом отлично справляется с поставленными задачами;
- все использованные детали устойчивы к коррозии, следовательно, не может быть и речи о механическом повреждении целостности конструкции;
- соединение электродов выполняется крепежными деталями, в следствие чего обходятся без сварочных швов.
Важно! Ни в коем случае не пренебрегайте преимуществами, они играют первоочередную роль в установке контура защитного заземления.
Устройство защитного контура выполнено следующим образом: металлические части любого электрического оборудования соединяются специальными проводниками с грунтом, эти детали элементарно попадают под напряжение, когда нарушается изоляция проводки или происходит короткое замыкание. Устранение напряжения и снижение его до нормальных величин, не наносящих вред, происходит в момент уменьшения потенциала приборов, которые заземлены. Иными словами, происходит выравнивание того же потенциала за счет подъема сопротивления основания прибора.
Молниезащита или особенности монтажа заземления
В отличие от искусственного электричества заземление при молниезащите имеет совершенно другие особенности. Однако, можно выделить и одно общее сходство среди всех систем заземления, и это—использованные материалы и детали.
Конструкция защитного заземления может состоять из разного вида металлических деталей, однако, к ним есть отдельное требование такое же важное, как и нормативы относительно правил установки. Например, очень важно, чтобы элементы заземления были использованы нужного размера, как указывается в нормах и ПУЭ, прутья должны иметь гладкую структуру с диаметром не менее 5 мм. Сам металл и основа сооружения должны быть устойчивыми к воздействиям окружающей среды, то есть лучше, если электродами будут стальные элементы ведь от этого зависит долговечность защитного заземления. Известно, что сталь практически не поддается коррозии и отлично проводит электрический ток к грунту. При установке контура, следует использовать метод кольцевого, фундаментального или глубинного монтажа.
Важно! Каждый из способов монтажа защитного заземления для молниезащиты имеет индивидуальные правила. Не применяйте одинаковую тактику установки ко всем нижеперечисленным вариантам.
- Кольцевой способ представляет собой крепление металла в виде замкнутого кольца, которое обустраивается вокруг всего здания, подвергающегося заземлению.
- Фундаментальный тип используется еще в начале строительства, поэтому планировку подобного заземления продумывают заранее. Важно чтобы в дальнейшем из постройки выступали элементы, предназначенные для крепления к ним токоотводящих металлических проводников.
- Глубинный метод не предусматривает строгих параметров при установке, однако приходиться руководствоваться типом почвы и ее структурой, отсюда и высчитывать оптимальную глубину залегания электродов. Доступность и простота монтажа—это большой плюс подобного способа.
В нашей статье мы подробно разобрали для каких целей применяется защитное заземление и что из себя представляет назначение защитного заземления, следовательно, в заключение нужно выделить, что без подобного устройства в современных условиях нельзя обойтись.
prokommunikacii.ru