Повторное заземление нулевого провода на вводе

Повторное заземление нулевого рабочего провода на вводах. Заземление электроприемников (док. — 55)

В сетях 380/220 В (2×230 В) с глухозаземленной нейтралью должно быть выполнено зануление. Заземление корпусов электроприемников, питающихся от этих сетей, без их зануления не допускается.
На вводах в жилые, дачные и садовые дома, при использовании в них стационарных и передвижных приемников электроэнергии (электрических плит, кипятильников, утюгов, чайников и т. п.) с металлическими корпусами, должны выполняться повторные заземления нулевого рабочего провода. Решение о необходимости устройства повторного заземления на вводе принимается в проекте электроснабжения объекта. Повторное заземление нулевого рабочего провода выполняется также на опорах ВЛ с ответвлениями к вводам в помещения где может быть сосредоточено большое количество людей (школы, ясли, больницы и т.д.), или которые представляют большую хозяйственную ценность (животноводческие помещения, склады, мастерские и пр.) и на конечных опорах ВЛ, имеющих ответвление к вводам.
Установка опор, на которых выполнено повторное заземление нулевого рабочего провода, в местах обычного прохода животных на фермах, например, у входов в помещения, на выгульных площадках и аналогичных местах, а также на расстоянии менее 5 м от стен животноводческих помещений не допускается.
Присоединение заземляющих проводников к заземляющим конструкциям должно быть выполнено сваркой, а присоединение к корпусам аппаратов, машин и других электроприемников — сваркой или надежным болтовым соединением.
При наличии сотрясений или вибрации должны быть приняты меры против ослабления контакта (контргайки, пружинные шайбы).
Присоединение заземляющих проводников к металлическим оболочкам кабелей и проводов следует выполнять пайкой с предварительным механическим креплением припаиваемого проводника при помощи скрутки, хомута и др. Каждый заземляющий элемент установки должен быть присоединен к нулевому защитному проводу или заземляющей магистрали, соединяемой с нулевым рабочим проводом при вводе в помещение, при помощи отдельного ответвления.
Последовательное включение в заземляющий проводник нескольких заземляющихся частей установки запрещается.
Ответвления к однофазным электроприемникам для их заземления должны осуществляться отдельном (третьим) проводником — нулевым защитным проводником. Использование для этой цепи нулевого рабочего провода запрещается.
В производственных помещениях с большим количеством заземляемого электрооборудования вместо заземления каждого элемента электроустановки непосредственно от заземлителя повторного заземления на вводе, рекомендуется прокладывать по внутренним стенам магистральную линию заземления, выполняемую полосовой (сечением не менее 3×8 мм кв.) или круглой (диаметром не менее 5 мм) сталью, соединенной с нулевым рабочим проводом электросети при вводе. Проводники указанной магистральной линии заземления должны быть легко доступны для осмотра, не допускается прокладка их скрытно в фундаментах, перекрытиях, стенах и т. п. Перед прокладкой стальные шины заземления должны быть предварительно выправлены, очищены и окрашены в черный цвет. Проводники заземления прямоугольного сечения должны укладываться на ребро параллельно поверхности основания. В сухих помещениях без агрессивной среды полосы заземления могут прокладываться непосредственно по стенам. Во влажных, сырых и особо сырых помещениях, и в помещениях с агрессивной средой, прокладку заземляющих проводников следует производить на опорах, на расстоянии но менее 10 мм от стен (см. док . — 62) и с расстоянием от пола помещения 400…600 мм. Проходы через стены должны выполняться в открытых проемах, трубах или иных жестких обрамлениях, а проходы через перекрытия — в отрезках стальных труб, выступающих над полом на 30…50 мм. В проходах заземляющие проводники должны проходить свободно (см. док . — 61). Схемы расположения контактных зажимов (сжимов) для соединения проводов ввода с проводами ответвления от ВЛ и заземляющими проводниками повторных заземлений на вводе см. док. 48-54.
Линии розеточных групп в жилых и общественных зданиях, прокладываемых от в водно-распределительных устройств до штепсельных розеток, следует выполнять трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). При этом, сечение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников должно быть равно сечению фазного проводника.

Глухозаземлённая нейтраль в сетях 0,4 кВ: режимы, TN-S, TN-C, TN-C-S

Полная реконструкция технологических установок промышленных предприятий, включающая соответственно и полную реконструкцию их электроснабжения, проводится в настоящее время довольно редко в связи с большими инвестициями и длительностью ее реализации. Чаще всего реконструкция или техническое перевооружение проводится поэтапно в периоды капитальных ремонтов технологической установки.

Реконструкция электроустановок промышленных предприятий должна сопровождаться выполнением требований ПУЭ (седьмое издание), причем в п. 1.1.1. ПУЭ отмечено, что «по отношению к реконструируемым электроустановкам требования настоящих Правил распространяются лишь на реконструируемую часть электроустановок».

Это означает, что при реконструкции только трансформаторной подстанции (ТП) 6/0,4 кВ, включающей распредустройство (РУ) 0,4 кВ (без замены отходящих кабелей), требования Правил должны распространяться только на указанные ТП и РУ, не затрагивая других частей промышленной установки, не охваченных реконструкцией. В то же время при поэтапной реконструкции возникает проблема соответствия части электроустановки, спроектированной с учетом нового издания ПУЭ, частям электроустановки, реализованным по старым нормам и правилам. В основном это касается стороны 0,4 кВ, т.к. новыми Правилами введены возможные варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сетях 0,4 кВ, которые предъявляют более жесткие требования к этим электроустановкам (пятипроводная система, применение УЗО-Д и т.п.).

Работа нейтрали типовой подстанции 10-6/0,4кВ

Рассмотрим в качестве примера типичный вариант реконструкции ТП и РУ 0,4 кВ технологической установки нефтеперерабатывающего предприятия при условии максимального использования существующих кабельных линий к потребителям 0,4 кВ. В данном случае не будем касаться электроустановок во взрывоопасных зонах, проектирование которых должно осуществляться с учетом кроме ПУЭ ряда других нормативных документов (в том числе ГОСТ Р 51330.13-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Электроустановки во взрывоопасных зонах».)

Упрощенная однолинейная принципиальная схема электроснабжения установки приведена на рис. 1.5. Схема состоит из комплектных распределительных устройств, содержащих ряд ячеек с автоматическими выключателями:

 

• комплектная трансформаторная подстанция (КТП). Обычно со стороны высшего напряжения КТП имеют вводные шкафы: или напольные с отключающими аппаратами, или навесные для глухого ввода. Со стороны низшего напряжения КТП имеют шкафы: вводные, секционные и линейные с выкатными или стационарными автоматическими выключателями.
• щиты станций управления (ЩСУ1, ЩСУ2), на которых устанавливают большое количество аппаратуры, необходимой для управления современными приводами механизмов. ЩСУ в сочетании с внешними командными аппаратами служат для дистанционного и автоматизированного управления приводами, обеспечивая пуск, работу

Однолинейная принципиальная схема электроснабжения установки на низшем напряжении (0,4 кВ) в нужных режимах, остановку, а также защиту двигателей. На рис. 1.5 отходящие от ЩСУ линии для упрощения схемы не показаны.

В схеме показаны две комплектные компенсирующие установки (ККУ-1, ККУ-2), которые, как правило, подключаются к КТП в случае необходимости компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ. На шины КТП также подключаются мощные двигатели (М) технологической установки и мощные и/или ответственные распределительные щиты (Щ). Для упрощения на схеме эти нагрузки обозначены по одному присоединению каждая. Щитов станций управления может быть несколько в зависимости от сложности и производительности технологической установки, следовательно, и располагаться они могут как в одном помещении с КТП, так и в разных. В нашем случае будем считать, что ЩСУ1 обозначает щиты, расположенные в одном помещении с КТП, а ЩСУ2 – в разных помещениях с КТП. Нагрузкой ЩСУ (на схеме не показана) в основном являются двигатели и распределительные щиты, которые значительно меньше по мощности, чем подключаемые к КТП.

Варианты работы нейтрали в соответствии с ПУЭ

Выберем варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сети 0,4 кВ рассматриваемой схемы электроснабжения, учитывая, что основные трехфазные электроприемники технологической установки на настоящий период подключены к РУ 0,4 кВ с помощью четырехжильных кабелей, основная часть которых по техническому заданию замене не подлежит. Согласно ПУЭ электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN (п. 1.7.57).

В этой связи мы должны в первую очередь рассмотреть возможность использования системы TN-C, а также необходимость применения систем TN-S или комбинированной TN-C-S для различных уровней схемы (КТП, ЩСУ, Щ).

Пункт 1.7.131. Правил ПЭУ гласит:

«В многофазных цепях в системе TN для стационарно проложенных кабелей, жилы которых имеют площадь поперечного сечения не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию, функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников могут быть совмещены в одном проводнике (PEN-проводник)».

Отсюда следует, что для КТП, мощные нагрузки которого обуславливают применение для их питания кабелей с жилами, превышающими указанные выше площади поперечного сечения, вполне подходит система TN-C. В связи с тем, что согласно пункту 1.1.26. Правил «проектирование и выбор схем, компоновок и конструкций электроустановок должны производиться на основе технико-экономических сравнений вариантов с учетом требований обеспечения безопасности обслуживания, применения надежных схем, внедрения новой техники, энерго- и ресурсосберегающих технологий, опыта эксплуатации», проанализируем выбор системы TN-C для КТП (см. рис. 1.6).

По технико-экономическим показателям данная система однозначно дешевле, чем TN-S из-за отсутствия пятого провода и УЗО, причем разница в затратах тем больше, чем более мощные нагрузки подключены к КТП и чем длиннее кабели к ним.

Меры повышения безопасности в системе TN-C

С точки зрения обеспечения безопасности обслуживания можно предложить ряд мер для ее повышения в системе TN-C по сравнению с TN-S.

1. Во-первых, в большинстве случаев для рассматриваемого нефтеперерабатывающего предприятия корпуса электродвигателей и распределительных шкафов, подключенных к КТП, имеют повторное заземление, которое сохраняется при реконструкции технологических установок. Эта мера соответствует современным требованиям, т.к. пункт 1.7.61. Правил гласит:
   

   «При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется».

2. Во-вторых, для большинства ответственных электродвигателей 0,4 кВ в настоящее время предполагается установка защиты от замыкания на землю. Она выполняется или с помощью модуля защитногоотключения остаточного тока, присоединяемого непосредственно к клеммам автоматического выключателя, или с помощью отдельно устанавливаемого реле, подключаемого к трансформатору тока в виде разъемного (неразъемного) тора, охватывающего фазные жилы питающего кабеля (например, модуль Vigi. или реле Vigirex для низковольтного оборудования Merlin Gerin), как показано на рис. 1.6.
3. В-третьих, комплектные компенсирующие установки практически всегда располагаются в помещении КТП, поэтому кабели к ним имеют малую длину, а соответственно, мала вероятность их повреждения. Кроме того, доступ в помещение КТП имеет только квалифицированный электротехнический персонал (причем без постоянного присутствия людей в помещении), поэтому требование обеспечения безопасности обслуживания оборудования КТП можно считать выполненным. Это касается и ЩСУ1, находящегося в помещении КТП.

Рис. 1.6. Варианты применения систем TN-C и TN-C-S в рассматриваемой схеме:

* — обозначены четырехжильные кабели, **- обозначен пятижильный кабель.

Таким образом, в подавляющем большинстве случаев КТП могут быть выполнены по системе TN-C при хороших технико-экономических показателях и удовлетворительных мерах по обеспечению безопасности обслуживания электроустановок. Этот вывод подтверждается и многолетним опытом работы как отечественных, так и зарубежных электроустановок, характеризуемых наличием симметричной трехфазной нагрузки, в которых система TN-C выдержала испытание временем и потому ее применение разрешено.

Классификация потребителей для выбора режима нейтрали

Выбор системы для щитов станций управления обусловлен в первую очередь характером нагрузок на них. Здесь можно выделить три характерных типа ЩСУ:

• ЩСУ с достаточно мощными трехфазными потребителями (насосы, вентиляторы, компрессоры, непосредственно участвующие в технологическом процессе), сечения жил кабелей которых удовлетворяют требованиям пункта 1.7.131 ПУЭ;
• ЩСУ с большим количеством маломощных трехфазных потребителей (задвижки, вспомогательные насосы, вентиляторы и т.п.), кабели которых не удовлетворяют требованиям пункта 1.7.131 ПУЭ;
• ЩСУ, имеющие в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов.

Для ЩСУ первого типа полностью подходят все вышеприведенные доводы, касающиеся КТП. Особенностью таких ЩСУ по сравнению с КТП является, например то, что они находятся в отдельном помещении на определенном удалении от КТП, что никак не влияет на выбор для них системы TN-C (см. ЩСУ1 на рис.1.6).

Более сложная ситуация возникает с выбором системы для ЩСУ второго типа, т.к. здесь по требованиям ПУЭ нельзя использовать совмещенный PEN-проводник, а требуется переход к системе TN-S. В этом случае можно предложить несколько выходов из создавшегося положения.

1. Во-первых, необходимо заказывать заводу-изготовителю распредустройство для данного ЩСУ с пятью шинами (тремя фазными, нулевой рабочей -N и нулевой защитной – РЕ).
2. Во-вторых, предусмотреть установку в ЩСУ, где это необходимо по требованиям нормативных документов, автоматических выключателей с модулями УЗО (устройствами дифференциальной защиты), причем на данном этапе реконструкции (замена оборудования ТП и РУ 0,4 кВ без замены кабелей) УЗО должны быть выведены из работы, до момента замены четырехпроводных кабелей на пятипроводные. Либо устанавливать УЗО в процессе замены кабелей, а при заказе оборудования для ЩСУ предусмотреть резервные места для установки УЗО в перспективе.
3. В-третьих, рассмотреть возможность использования одной из свободных (резервных) жил существующих кабелей, например для электрифицированных задвижек, в качестве защитного РЕ-проводника. Необходимо только иметь в виду, что в случае применения для таких потребителей автоматических выключателей с модулями УЗО, следует тщательно отстраивать уставки УЗО от больших емкостных токов утечки применяемых кабелей.

Для ЩСУ, имеющих в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов, скорее всего можно рекомендовать комбинированную систему TN-C-S (см. ЩСУ2 на рис.1.6).

1. При поэтапной реконструкции систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо решать проблему соответствия части электроустановки, спроектированной с учетом новых требований нормативных документов, узлам электроустановки, реализованным по старым нормам и правилам.
   

   В связи с этим необходимо особенно обращать внимание на сторону напряжения 0,4 кВ, так как новой редакцией ПУЭ введены возможные варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сетях 0,4 кВ, предъявляющие более жесткие требования к этим электроустановкам (пятипроводная система, применение УЗО-Д и т.п.).

2. При проектировании реконструкции систем электроснабжения на стороне 0,4 кВ следует тщательно анализировать варианты применения системы глухого заземления нейтрали (TN-C, TN-C-S или TN-S) по отдельности для КТП, различных ЩСУ, щитов, сборок. При этом анализ следует проводить как на основе технико-экономического сравнения вариантов, так и с учетом обеспечения безопасности обслуживания и надежности применяемых схем.
3. Приведенный пример такого анализа показал, что в подавляющем большинстве случаев КТП и ЩСУ с достаточно мощными трехфазными потребителями могут быть выполнены по системе TN-C при хороших технико-экономических показателях и удовлетворительных мерах по обеспечению безопасности обслуживания электроустановок. ЩСУ и щиты с большим количеством маломощных трехфазных потребителей и кабелями малого сечения должны выполняться по системе TN-S. Система TN-C-S применима для ЩСУ и щитов, имеющих в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов.

Зануление

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 (рис. 5.12) должно быть обеспечено надежное автоматическое отключение оборудования с поврежденной изоляцией, поскольку при этом возникает однофазное которое замыкание.

Глухое заземление нейтрали (нейтральной точки источника тока) через малое сопротивление (согласно ПУЭ 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.

На рис. 5.13, а показана упрощенная схема для этого случая. Как видно из схемы, цепь однофазного замыкания образуется через два последовательных сопротивления r₀ и r_зам­. В этом случае ток замыкания на землю определится из уравнения

I_зам=U_ф/r₀+r_зам;

А напряжение нулевого провода и следовательно, всех присоединенных к нему корпусов зануленного электрооборудования относительно земли будет равно:

U_к=I_зам*r₀=U_ф*r₀/r₀+r_зам;

Т.е. меньше фазного напряжения, тогда как при отсутствии заземления нейтрали оно будет равно фазному напряжении. (рис. 5.13, б).

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 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, сечений нулевого рабочего провода для четырехпроводных магистралей выбирается равным примерно половине сечения фазных проводов. В однофазных ответвлениях ль 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 3раза 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 (рис. 5.14, а) и землю, чем обеспечивается снижение напряжения зануленных корпусов электрооборудования (за местом обрыва) относительно земли до величины

U_к=I_зам*r_повт=U_ф*r_повт/r₀+r_повт;

Что меньше U_ф, тогда как при отсутствии повторного заземления все зануленные корпуса, находящиеся за местом обрыва, окажутся под полным фазным напряжением относительно земли (рис. 5.14, б).

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, которой будет равно:

U_к=I_зам*r₀=U_ф*r₀/r₀+r_повт;

Если r₀=r_повт то U­₁=U_к=0,5U_ф;

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 плавки е предохранители.

ПУЭ запрещается 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 хахемлении 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 «фраза-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 электробозопасности 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.

Глухозаземленная нейтраль. Устройство и работа. Применение

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.

Глухозаземленная нейтраль — устройство и работа

Питание потребителей электрической энергией производится с помощью силовых трансформаторов и генераторов. Чаще всего обмотки трех фаз этих устройств соединены по схеме звезды, в которой общая точка является нейтралью. Если эта нейтраль соединена с заземлением через малое сопротивление, либо напрямую, непосредственно возле источника питания, то ее называют глухозаземленная нейтраль.

Рис 1

Применяются также и другие режимы работы нейтрали с заземлением, в зависимости от режимов работы сети при замыканиях на землю, необходимых методов защиты человека от удара током, методов ограничения перенапряжений с:

• Эффективно заземленной нейтралью.
• Незаземленной нейтралью.
• Компенсированной нейтралью.

Такие режимы используются для электрических устройств на 6 киловольт и более. Изолированная нейтраль используется до 1 кВ, и не нашла широкого применения. Она делает безопасной работу только передвижных устройств, в которых невозможно выполнить контур заземления.

Монтаж на нейтрали устройств компенсации дает возможность снизить емкостный ток замыкания устройств, действующих с напряжением более 1 кВ. Компенсация производится с помощью катушек индуктивности, вследствие чего ток в точке замыкания становится нулевым. Для эффективной работы защиты применяется заземление нейтрали резистором. Он образует активную часть тока, на который действует защитное реле.

Глухозаземленная нейтраль является наиболее эффективным способом защиты людей от поражения током. Она применяется в большинстве электрических сетей питания. Напряжение между фазами называется линейным, а между фазой и нолем – фазным. Номинальное напряжение электроустановки определяется по линейному значению напряжения. Оно может быть 220, 380, 660 вольт. В бытовых сетях питания напряжение равно 380 вольт.

Однофазные потребители подключаются между фазами и нолем равномерно. Силовой трансформатор на подстанции имеет заземляющий контур. В него входят металлические детали, соединенные между собой, и углубленные в землю. Размеры контура определяют с учетом эффективного распределения тока по земле при замыкании.

Работоспособность заземления определяется величиной сопротивления растекания тока. Допустимые величины этого параметра указаны в правилах электроустановок. Для электроподстанций сопротивление заземления не должно быть выше 4 Ом при напряжении 380 вольт.

Заземляющий контур соединяется с нулевой шиной, выполненной в виде металлической полосы. К ней подключается провод нулевого вывода трансформатора. Также к ней подключаются жилы кабелей, которые отходят к потребителям. Фазы подключаются к автоматическим выключателям, рубильникам, контактам предохранителей.

Кабели, отходящие от подстанции, имеют четыре жилы. В кабелях старого образца могут быть три жилы в алюминиевой оболочке, которая выступает в качестве провода ноля. Для ввода питания существуют вводные распределительные устройства, которые содержат шину ноля. К ней присоединяют нулевые жилы отходящих и питающих кабелей. Вводное устройство может иметь контур повторного заземления, подключенного также к шине ноля.

Чтобы понять, как работает глухозаземленная нейтраль, рассмотрим аварийный режим.

Пример аварийного случая

На некотором электрооборудовании, на котором работают люди, произошел обрыв провода фазы. При этом фазный провод прикоснулся к металлическим корпусным элементам. В результате возникло короткое замыкание, при котором резко повысилась сила тока. Плавкий предохранитель или электрический автомат сработают и отключат питание сети.

Резистор R0 (Рис. 1) будет иметь меньшее сопротивление, нежели сопротивление по пути протекания тока по телу человека, который случайно прикоснулся фазного проводника. Это исключает удар электрическим током.

В теории потенциал провода ноля относительно земли имеет нулевое значение. Повторное заземление в электроустановке потребителя упрочняет эту нулевую величину.

Возможные случаи поражения людей током:

• Ошибки при эксплуатации и ремонте, которые приводят к прикосновению к частям и элементам оборудования, находящегося под напряжением.
• Повреждение изоляции в электрооборудовании, в результате чего металлический корпус попадает под напряжение.
• Повреждение изоляции токоведущих элементов или неисправность электрооборудования, вследствие чего на поверхности пола возникает зона разности потенциалов, которая создает опасность для прохождения в ней людей. Это называется шаговым напряжением.
• Повреждение изоляции кабелей и проводников, вследствие чего металлические конструкции, по которым проходят кабели, оказываются под напряжением.

Чтобы исключить аварийные случаи, корпуса устройств соединяют с заземлением. В промышленности по периметру цехов прокладывают металлическую полосу, к которой подключают все металлические элементы. Таким образом уравниваются потенциалы с землей.

При замыкании фазы на корпус заземленного устройства, ток будет протекать к заземлению, даже при отказе защитных устройств. Сопротивление тела человека относительно земли значительно выше сопротивления между корпусом устройства и землей. Таким образом, человека спасает глухозаземленная нейтраль.

Другим принципом защиты является быстрое обесточивание сети. Этому способствует защитное устройство в виде автоматического выключателя, либо предохранителя.

Шаговое напряжение действует следующим образом. Если на влажном бетонном полу лежит неизолированный проводник, находящийся под напряжением, то подходить к нему очень опасно. Напряжение отходит от него волнами, подобно кругам на воде. При попадании ног человека в эту зону, возникает удар электрическим током.

Чтобы защитить людей от шагового напряжения, в полу помещения встраивают металлическую сетку, которая в разных местах соединяется с заземляющим контуром. Этим способом ноги человека шунтируются металлической арматурой решетки, и основная часть электрического тока пройдет мимо человека.

Требования ПУЭ

Заземление должно подключаться к устройству специальным проводником. Для сокращения пути протекания электрического тока и уменьшения затрат, подбирают место непосредственно рядом с источником напряжения, например, трансформатором. Имеется ограничение, заключающееся в том, что если заземлителем является имеющийся бетонный фундамент, то к арматуре бетонного основания, выполненного из металла, подключение выполняют в двух и более местах.

Подобное число подключений выполняют к каркасам из металла, которые расположены в глубине грунта. При таких условиях система заземления способна достаточно эффективно защитить человека от неприятных ситуаций.

Если в качестве источников питания выступают трансформаторы, находящиеся на разных этажах здания, то подключение к нейтрали производится отдельным проводом, который подключают к металлическому каркасу всего строения.

В цепи подключения заземления не должно находиться предохранителей, плавких вставок и других компонентов, которые могут нарушить неразрывность этой цепи. Также принимают вспомогательные меры, которые препятствуют механическим повреждениям.

Некоторые ограничения ПУЭ

• Если на рабочих, защитных или нулевых проводниках установлен токовый трансформатор, то провод заземлителя монтируется сразу за этим устройством, к нейтральному проводнику.
• Сопротивление заземляющего устройства в сети 220 вольт ограничивается наибольшей величиной 4 Ом, за исключением особых свойств земли, которые создают повышенное сопротивление более 100 Ом на метр.
• на воздушных линиях передач заземление устанавливают на конце и на вводе линии для дублирования заземления. Это дает возможность эффективной работы защитных устройств. Это правило используют в случае, когда нет надобности в монтаже большого числа устройств, которые могут устранить перенапряжения при ударах молнии.
  • При выборе проводников для устройства заземления необходимо применять нормативы по наименьшим допустимым размерам и материалу проводников, применяющихся для повторного заземления, проложенного в земле.

Например, если используется стальной уголок, то толщина его стенки должна быть не менее 4 мм. Общая площадь сечения для проводов заземления, соединяющихся с основной шиной, согласно п. 1.7.117 ПУЭ, должна быть:

• 10 мм² – медный провод.
• 16 мм² – алюминиевый проводник.
• 75 мм² – стальной проводник.

Электрический автомат, устанавливаемый для защиты, должен иметь скорость срабатывания при коротком замыкании более 0,4 с при 220 вольт.

В бытовой сети согласно п. 7.1.36 ПУЭ требуется прокладывать сеть к потребителям от общих щитков тремя проводниками: фаза, рабочий ноль и защитное заземление (глухозаземленная нейтраль). Однако во многих квартирах это требование нередко нарушается, что подтверждается отсутствием в розетках заземляющего контакта.

Старые нормативные требования для отечественных зданий были определены для незначительных мощностей. На сегодняшний день мощности бытовых электрических устройств значительно повысились. В квартирах появились кондиционеры, варочные панели, духовые шкафы, которые имеют повышенную мощность.

Для повышения эффективности защиты в современных квартирах обязательным условием является наличие заземления. В новых домостроениях глухозаземленная нейтраль уже заложена в стандартных проектах. В старых постройках хорошие хозяева монтируют заземление при капитальном ремонте.

Похожие темы:

Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока. — КиберПедия

   Рассмотрим четырехпроводную сеть, изолированную от земли, т. е. с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника (рис. 2.3, а). Будет ли рабо­тать система зануления в такой сети?

 Нетрудно видеть что в этой сети зануление обеспечит отключение пoвpeждeннoй установки так же надежно, как и в сети с заземленной ней­тралью. С этой точки зрения режим нейтрали как бы не имеет значе­ния. Однако при замыкании фазы на землю (рис. 2.3, а), что может быть в результате обрыва и падения на землю про­вода, а также при замыкании фазного провода на неизолированный от земли корпус и т. п., земля при­обретает потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имею­щим нулевой потенциал, и зе­млей возникает напряжение

U_к, близкое по значению к фаз­ному напряжению сети U _ф. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, так как максимальная токовая защита при этом по­вреждении не срабо­тает. Указанная ситуация очень опасна.

 

а)

 

б)

 

рис. 2.3 Случай замыкания фазы на землю в трехфазной четырех­провод­ной сети с изолированной (а) и заземленной (б) нейтралью обмоток ис­точника тока.

 

 

2.4. Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника

 

При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторного за­земления нулевого защитного проводника (рис.1.4), участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все при­соединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли U_к,равным:

,              (2.3)

где I _к – ток КЗ, проходящий по петле фаза-нуль, А;

  z_PE– полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током I _к, Ом (т. е. участка АВ).

Напряжение U_к будет существовать в течение аварийного периода, т. е. с момента замыкания фазы на корпус до автома­тического отключе­ния поврежденной установки от сети.

рис. 1.4 Замыкание на корпус в системе TN- S

Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток источ­ника тока и индуктивным сопротивлением петли фаза-нуль, а также счи­тать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь ак­тивными сопротивлениями R_L1 и R_PE, то (1.3) примет вид:

                     .              (2.4)

Если нулевой защитный проводник будет иметь повторное зазем­ление с сопротивлением r_П (на рис. 1.4 это заземление показано пункти­ром), то U_кснизится до значения, определяемого формулой:

                    ,                        (2.5)

где I _з – ток, стекающий в землю через сопротивление , А;

U _ав – падение напряжения в нулевом защитном проводнике на уча­стке АВ;

r₀– сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника сни­жает напряжение на зануленных корпусах в период замыка­ния фазы на корпус.

При случайном обрыве нулевого защитного проводника и за­мыка­нии фазы на корпус за местом обрыва (при отсутствии повторного зазем­ления) напряжение относительно земли участ­ка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединенных к нему корпусов, в том числе корпусов ис­правных установок, окажется близким по значе­нию фазному напряжению сети (рис. 2.5, а). Это напряжение будет су­щество­вать длительно, поскольку поврежденная установка автомати­че­ски не отключится, и ее будет трудно обнаружить среди ис­правных уста­новок, чтобы отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник бу­дет иметь повторное за­земление, то при обрыве его сохранится цепь тока I _з, А, через землю (рис 2.5, б), благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до значений, определяемых формулой

.                  (2.6)

При этом корпуса установок, присоединенных к ну­левому защит­ному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относи­тельно земли:

                                                      (2.7)          

где r₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника зна­чительно уменьшает опасность поражения током, возни­кающую в ре­зультате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, но не может устранить ее полностью, т. е. не может обеспечить тех усло­вий безопасности, которые существовали до обрыва.

рис. 2.5 Замыкание на корпус при обрыве нулевого защитного провод­ника.

    а -в сети без повторного заземления нулевого защитного провод­ника,

 б — в сети с повторным заземлением нулевого защитного провод­ника

В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет практи­чески безопасная ситуация. В этом случае фазное напряжение U разде­лится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю r_зм и заземле­ния нейтрали r₀ (рис. 1.3, б), благодаря чему U_к умень­шится и бу­дет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали:

,             (2.8)

где I_зм – ток замыкания на землю, А.

Как правило, сопротивление растеканию тока в месте замыкания на землю r_зм, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали r_зм. Поэтому U_к оказывается незначительным.

     На­пример, при U= 220 В, r₀ = 4 Ом и r_зм = 100 Ом:

.

Таким образом, заземление нейтрали обмоток источника тока, питаю­щего сеть напряжением до 1 кВ, предназначено для снижения напря­же­ния зануленных корпусов (а, следовательно, нулевого защит­ного провод­ника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Для повторного заземления нулевых защитных проводников сле­дует в первую очередь использовать естественные заземлители. В этом случае сопротивление растеканию тока заземлителя повторного зазем­ления не нормируется. Внутри больших и многоэтажных зданиий анало­гичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством при­соединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.  

Повторному заземлению подвергаются нулевые рабочие провода воздушных линий, которые одновременно используются как нулевые защитные проводники (PEN – проводники). При этом в соответствии с ПУЭ повторные заземления выполняются на концах линий или ответв­лений длиной более 200 м. При этом в первую очередь следует использо­вать естественные заземлители, например, подземные части опор, а также заземляющие устройства, предназначенные для грозовых перена­пряжений.

Надежность зануления определяется в основном надежностью нулевого защитного проводника. В связи с этим требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возмож­ность его обрыва. Кроме того, в нулевом защитном проводнике запреща­ется ставить выключатели, предохранители и другие приборы, способ­ные нарушить его целостность.

При соединении нулевых защитных проводников между собой должен обеспечиваться надежный контакт. Присоединение нулевых за­щитных проводников к частям электроустановок, подлежащих зануле­нию, осуществляется сваркой или болтовым соединением, причем, зна­чение сопротивления между зануляющим болтом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью электроуста­новки, которая может оказаться под напряжением, не должно превышать 0,1 Ом. Присоединение должно быть доступно для осмотра.

 

Нулевые защитные провода и открыто проложенные нулевые защитные проводники должны иметь отличительную окраску: по зеле­ному фону желтые полосы.

 

В процессе эксплуатации зануления сопротивление петли «фаза-нуль» может меняться, следовательно, необходимо периодически контролиро­вать значение этого сопротивления. Измерения сопротивления петли «фаза-нуль» проводят как после окончания монтажных работ, то есть при приемо-сдаточных испытаниях, так и в процессе эксплуатации в сроки, установленные в нормативно технической документации, а также при проведении капитальных ремонтов и реконструкций сети.

 

Расчет защитного зануления

Расчет зануления имеет целью определить условия, при кото­рых оно надежно выполняет возложенные на него задачи — быстро от­ключает поврежденную установку от сети и в то же время обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварий­ный период. В соответствии с этим зануление рассчитывают на отклю­чающую способность. При этом в соответствии с ПУЭ должны выпол­няться следующие требования.

В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в таблице 3.1

Таблица 3.1.

Расчет напряжений прикосновения | Защитные устройства

Страница 22 из 27

Величина напряжений, под которые попадает человек при однофазных замыканиях на электрооборудовании определяет величину тока, проходящего через организм человека и, следовательно, является наряду со временем воздействия критерием электробезопасности. Очевидно, что обоснованно подойти к выбору необходимого времени срабатывания защитных аппаратов можно только на базе оценки величины напряжений прикосновения в схемах с защитным занулением.

Рис. 4-12. Распределение напряжений на корпусе при отсутствии повторных заземлений.

Величина напряжений на элементах электрооборудования, на которых произошло однофазное замыкание, определяется в основном величиной тока замыкания и проводимостью магистрали зануления (нулевого провода). Действительно, при отсутствии в схеме повторных заземлений, фазное напряжение делится в режиме замыкания пропорционально сопротивлениям фазного и нулевого провода (рис. 4-12). При соблюдении принятых ограничений на минимальную проводимость нулевого провода (не менее 50% проводимости фазного) максимальное падение напряжения (В) на нулевом проводе составит:

Рис. 4-13. Напряжение на корпусе при обрыве нулевого провода.

 Очевидно, что это и будет максимально возможное напряжение прикосновения, так как зануление применяется только в электроустановках с фазным напряжением 127 и 220. Следовательно, принимая , необходимо, чтобы время срабатывания защитных аппаратов не превышало 0,3 с (см. гл. 1).
Однако на практике возможно существенное уменьшение величины напряжений прикосновения посредством повторных заземлений нулевого провода. Известно, что основное назначение повторных заземлений — снижение напряжения на корпусах при обрыве нулевого провода (рис. 4-13). В этом случае при соблюдении принятой нормы сопротивления повторного заземления напряжение на корпусе, связанном с одним повторным заземлением, не будет превышать

где  — сопротивление повторного заземления нулевого провода.
Таким образом, напряжение на корпусе в этом случае не отличается от напряжения при исправном занулении, однако длительность его воздействия резко возрастает, так как аппарат защитного отключения может вообще не сработать. Соответственно резко возрастает и опасность поражения человека, поэтому следует признать, что единичное повторное заземление нулевого провода не обеспечивает безопасность в случае обрыва нулевого провода. Увеличение количества повторных заземлений снижает их суммарное сопротивление, однако добиться эквивалентных условий безопасности для всего электрооборудования при этом невозможно. Действительно, уменьшая суммарное сопротивление повторных заземлений, можно добиться резкого снижения напряжения прикосновения на оборудовании, размещенном за местом обрыва нулевого провода по отношению к нейтрали (рис. 4-13). При этом возрастает напряжение на заземлении нейтрали и соответственно напряжение на корпусах электрооборудования, связанных с нулевым проводом до места обрыва. Например, при наличии пяти повторных заземлений, напряжение на корпусах за местом обрыва нулевого провода не может превысить 4 В, однако напряжение на корпусах до места обрыва возрастет до 148 В. Невозможно добиться безопасных напряжений прикосновения и за счет одновременного уменьшения сопротивлений заземления нейтрали и повторных заземлений. 

Оптимальное сопротивление повторных заземлений не должно быть меньше сопротивления, нормированного для заземления нейтрали. При этом при обрыве нулевого провода напряжение на корпусах до места обрыва и за местом обрыва составит приблизительно 110 В и напряжение неповрежденных фаз незначительно превысит номинальное.

Рис. 4-14. Схема контроля целости нулевого провода и защитного отключения.
Рис. 4-15. Схема контроля целости нулевого провода.

 Обрыв нулевого провода (магистрали зануления) — сравнительно редкий случай в практике эксплуатации электроустановок. Тем не менее опасность поражения людей и невозможность обеспечить безопасность при этом посредством повторных заземлений вынуждают искать иные средства защиты. К числу таких средств можно отнести устройство непрерывного контроля целости нулевого провода (рис 4-14) [Л. 33]. Схема функционирует на переменном оперативном токе, получаемом от трансформатора Т. Обмотки защитных реле РЗ включаются на вторичное напряжение посредством дополнительного нулевого провода. Контакты реле РЗ замкнуты и включены в цепь питания катушки магнитного пускателя МП. При обрыве нулевого провода, обмотки реле или обмотки трансформатора отключаются те потребители, у которых обмотки реле окажутся без питания. Таким образом, осуществляется защитное отключение при обрыве нулевого провода с самоконтролем.
Автор схемы считает, что она позволяет осуществить защитное отключение также и при замыканиях на корпус. Для этого вторичное напряжение трансформатора Т должно выбираться таким образом, чтобы сумма оперативного тока и тока однофазного к. з. была меньше тока возврата реле. Однако такая настройка реле сомнительна, поскольку при однофазных замыканиях на корпус диапазон изменения тока замыкания очень широкий. Кроме того, изменяются и напряжения неповрежденных фаз и, следовательно, оперативное напряжение. Селективности в работе защитного отключения по указанной схеме добиться также невозможно (как схема защиты от однофазных замыканий она идентична схемам на токе замыкания, см. гл. 5). Если же использовать схему только для контроля целости нулевого провода, целесообразно несколько изменить ее построение, включая обмотки реле между корпусом и землей (рис. 4-15). Такая схема позволяет отказаться от дополнительного провода. Кроме того, нецелесообразно включать обмотку оперативного напряжения в нейтраль трансформатора, так как при этом существенно увеличивается активное сопротивление в нейтрали.
В условиях нормальной работы системы зануления повторные заземления также играют существенную роль в снижении напряжений прикосновения. Если повторные заземления отсутствуют, весь ток однофазного к. з. проходит к нейтрали трансформатора по нулевому проводу. При наличии хотя бы одного повторного заземления для тока замыкания на участке от нейтрали трансформатора до повторного заземления добавляется электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных сопротивлений заземления нейтрали и повторного заземления. Если величина сопротивления этой цепи (с учетом внешнего индуктивного сопротивления) значительно превышает сопротивление магистрали зануления, изменение токораспределения будет незначительным и не окажет влияния на изменение напряжений прикосновения. Однако в ряде случаев через повторные заземления проходит существенная часть тока замыкания. Этот ток создает на сопротивлении заземления нейтрали падение напряжения U0, на величину которого уменьшается напряжение прикосновения (рис. 4-16,а). 

Степень снижения напряжений прикосновения в этом случае зависит от соотношения сопротивлений заземления нейтрали и повторных заземлений, а также от величины проходящего через них тока. Кроме того, напряжения прикосновения дополнительно снижаются из-за малых расстояний от электрооборудования до повторных заземлений. Как видно из рис. 4-16,б, с приближением электрооборудования к заземлителям величина напряжения прикосновения уменьшается, что учитывается введением расчетного коэффициента прикосновения α.
Напряжение на корпусе поврежденного электрооборудования с учетом повторных заземлений составит:
(4-58) где Uн — падение напряжения на участке нулевого провода от повторного заземления до поврежденного электрооборудования; Uп.з —падение напряжения на сопротивления повторного заземления; а — коэффициент прикосновения; φκ — потенциал на корпусах зануленного электрооборудования; φз — потенциал земли в точке прикосновения.

Рис. 4-16. Распределение напряжений прикосновения при повторном заземлении нулевого провода.

Выражение (4-58) хорошо иллюстрируется рис. 4-16, б. Составляющая Uн в условиях производственного помещения — небольшая величина, поскольку расстояние от поврежденного оборудования до повторных заземлений значительно меньше расстояния до нейтрали источника. Поэтому напряжение распределяется пропорционально сопротивлению заземления нейтрали и повторного заземления нулевого провода и при их равенстве (R0=Rп.з=4 Ом) уменьшается вдвое по сравнению со случаем зануления без повторных заземлений, т. е не будет превышать 73 В по формуле (4-57). Это в свою очередь позволяет снизить требования к времени срабатывания защитных аппаратов и принять его равным 1 с. 

Рис. 4-17. Схема токораспределения между параллельными участками магистралей зануления.
Однако следует иметь в виду, что для принятия такого решения необходимо изменить существующие нормы повторных заземлений нулевого провода, уменьшая величину их сопротивления до 4 Ом и предусматривая небольшие расстояния до основных групп нагрузок.

В производственных помещениях напряжения прикосновения еще более уменьшаются за счет выравнивания потенциалов, обусловленного металлоконструкциями цеха, связанными с повторными заземлениями. Это уменьшение напряжения прикосновения учитывается в выражении (4-58) коэффициентом прикосновения, который как показывают измерения (табл. 4-6), может достигать значений порядка сотых и десятых долей единицы.
На предприятиях со значительными подземными коммуникациями и большой насыщенностью электрооборудованием зона нулевого потенциала может быть вообще вынесена за пределы производственных помещений. Это характерно для производственных помещений, в которых полы представляют железобетонные перекрытия. Известно, что железобетонные плиты состоят из стального арматурного каркаса, покрытого бетоном. Арматурные каркасы изготовляются из металлической сетки и свариваются контактной точечной сваркой. Между собой и с железобетонными опорами здания каркасы плит связываются металлическими стяжками из круглой стали сечением 10 мм². При такой конструкции пола создаются идеальные условия для выравнивания потенциалов и коэффициент прикосновения составляет примерно одну сотую, т. е. напряжения прикосновения не превышают 1—2,5 В (табл. 4-6).
Для расчета напряжений прикосновения по формуле (4-58) необходимо знать величину тока, проходящего через повторное заземление. 

Задача расчета токораспределения через параллельные участки магистралей зануления возникает и в некоторых других схемах (при параллельной работе трансформаторов, при совмещении нескольких магистралей питания и т. п.). Проведение подобных расчетов осложняется необходимостью учета внешних индуктивных сопротивлений, которые при значительных расстояниях между проводниками могут достигать существенных величин. Рассмотрим методику таких расчетов на примере схемы, представленной на рис. 4-17.
На схеме фазный провод представлен сопротивлением R, а проводники, связывающие корпуса электрооборудования с нейтралью источника, сопротивлениями R1, R2, R3, R4 и R5. Внутренним сопротивлением источника питания условно пренебрегаем с целью упрощения дальнейшего изложения. Часть приведенных связей может располагаться в земле (повторные заземления нулевого провода и т.д.). Для такой системы проводников невозможно установить плоскость симметрии, поэтому задача определения индуктивностей отдельных ветвей схемы неопределенна. Однако решение возможно, если для составления уравнений по 2-му закону Кирхгофа учитывать магнитные потоки контуров, образованные двумя соседними ветвями (положительные направления потоков показаны на схеме стрелками).
Поток, пронизывающий 1-й контур, Ф1, будет определяться выражением

Аналогично определяется поток, пронизывающий 2-й контур;

Полученная система уравнений позволяет определить токи в ветвях схемы.
Для оценки полученных выводов проводилась экспериментальная проверка величины напряжений прикосновения методом осциллографирования токов и напряжений при создании искусственного однофазного к. з. Напряжения прикосновения определялись как разность потенциалов между корпусами электрооборудования и поверхностью пола на различном расстоянии от места однофазного замыкания на корпус. Контакт с полом создавался медной пластиной площадью 20X50 мм, нагруженной массой 80 кг [Л. 34]. Некоторые результаты измерений приведены в табл. 4-6.

Таблица 4-6
Результаты измерения параметров электробезопасности в схемах зануления

Анализируя данные таблицы 4-6, можно сделать следующие заключения:

1. на предприятии, где проводились измерения, номинальные данные защитных аппаратов не соответствуют, как правило, требованиям ПУЭ в отношении краткости к току однофазного к. з.;
2. время срабатывания защитных аппаратов удовлетворяет требованиям безопасности;
3. величина напряжений прикосновения ограничена высокими значениями коэффициента прикосновения. Измерения, проведенные на втором этаже производственного здания с железобетонными перекрытиями, дали минимальные значения напряжений прикосновения.

Измерения проводились в производственных подразделениях давно сложившегося предприятиях, в которых насыщенность металлом очень высокая. В практике эксплуатации зануления возможны более неблагоприятные случаи, когда напряжение прикосновения будет выше. Несмотря на это, снижение напряжений прикосновения посредством повторных заземлений нулевого провода является важным фактором повышения эффективности защиты занулением. Можно считать, что зануление осуществляет защиту человека при однофазных замыканиях на корпус путем снижения напряжений прикосновения и ограничения длительности их воздействия. Если обеспечить величину напряжений прикосновения и время их воздействия, отвечающими критериям электробезопасности, зануление будет вполне эффективной мерой защиты, отличающейся простотой устройства и высокой надежностью.

Повторное заземление на вводе в здание — советы электрика

Повторное заземление – для чего оно нужно и как оно устроено?

Повторное заземление — неотъемлемая часть общей системы заземления. Его используют для заземления нулевого защитного провода РЕ и РЕN электрических сетей до 1000 Вольт в системе ТN с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

Для устройства повторного заземления используют естественные заземлители. Сопротивление естественных заземлителей ничем не определяется и в любое время его значение может измениться, поэтому применяют искусственное заземление с заранее определенными параметрами.

Монтаж такого устройства нужен для снижения опасности поражения электрическим током людей, находящихся в непосредственной близости от электроустановок. Повторное заземление монтируют на вводе в здание, где находится электроустановка.

При наличии такого устройства в аварийных ситуациях напряжение на корпусах электроустановок и электроприборах уменьшается. Разность потенциалов между землей и корпусом электроустановки снижается, а человек, касающийся корпуса электроприбора, становится защищенным от поражения электрическим током.

к содержанию ↑

Применение системы TN

Для электроснабжения основной части промышленных электроустановок до 1000 Вольт, жилых домов и квартир используется система ТN. Для надежного срабатывания аппаратов защиты и повышения электробезопасности необходимо выполнять заземление нулевого провода.

Система ТN подразделяется на следующие типы:

1. ТN-C, когда нулевой рабочий проводник N объединен с нулевым защитным проводником РЕ.
2. TN-S, когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводник на подстанции разделены.
3. TN-C-S, когда нулевой рабочий и нулевой защитный проводники на подстанции объединены, а при вводе в здание электроустановки разделяются на два проводника.

к содержанию ↑

Применение системы TN-С

Эта система заземления была и остается самой распространенной в стране. При такой системе на подстанции заземляется нейтраль трансформатора. Нулевой проводник присоединяется к заземленной нейтрали на подстанции. В этом случае нулевой проводник выполняет функции рабочего и защитного проводников и называется РЕN-проводником.

Электропитание электроустановок осуществляется двумя жилами при однофазном питании или четырьмя жилами при трехфазном питании. При применении системы TN-С в электророзетках отсутствует заземляющий контакт, а корпуса всех промышленных электроприборов и электроустановок на производстве зануляются.

к содержанию ↑

Применение системы TN-C-S

Система TN-C-S — основная для применения в соответствии с ПУЭ. В ней от трансформаторной подстанции до ввода в здание используется объединенный проводник РЕN, который на вводе в здание присоединяется к повторному заземлению и разделяется на рабочий проводник N и на защитный проводник РЕ.

Такое разделение осуществляется, как правило, в главном электрощите промышленного объекта или жилого здания. Далее, после главного электрощита, по зданию проводники N и РЕ разделены. В этом случае электророзетки имеют заземленный контакт, к которому присоединяется РЕ-проводник.

Система TN-C-S наиболее оптимальна с точки зрения цены и электробезопасности. Применяется в проектируемых жилых и промышленных зданиях.

к содержанию ↑

Применение системы TN-S

Система ТN-S наилучшая с точки зрения электробезопасности, но самая дорогостоящая. При ее обустройстве необходимо прокладывать от трансформаторной подстанции пять жил при трехфазном и три жилы — при однофазном электропитании. Это увеличивает финансовые затраты по сравнению с системами TN-C и TN-C-S. Повторному заземлению подлежит РЕ проводник.

к содержанию ↑

Воздушные линии электропередач

На опорах воздушных линий электропередач необходимо повторно заземлять PEN-проводник, идущий от трансформаторной подстанции. Это нужно делать, чтобы повысить электробезопасность участков ВЛ и для надежной работы автоматических выключателей. Количество повторных заземлений на трассе воздушной линии определяется проектом электроснабжения.

Такое устройство обязательно применяется на опорах в конце воздушных линий электропередач, на опорах перед вводом в промышленное здание или частный дом, перед ответвлением от трассы ВЛ протяженностью более 200 м. Для монтажа используется подземная часть опоры. Если ее недостаточно, применяется дополнительный контур заземления, обычно состоящий из одного или двух заземлителей.

На опорах уличного освещения должно быть организовано заземление корпусов светильников и всех металлических частей опоры. Для этого используются специальные заземлители и заземляющие проводники. В городской черте не всегда имеется возможность установки стандартных вертикальных заземлителей, поэтому часто используются в качестве заземлителей горизонтальные полосы, заглубленные в землю.

После установки заземлителей обязательно контролируют сопротивление заземляющего устройства специальными приборами. Наличие такого заземления делает безопасным эксплуатацию опор уличного освещения.

к содержанию ↑

Совместимость с устройствами отключения

Чтобы сделать работу человека максимально безопасной, ПУЭ рекомендует применять УЗО или дифавтоматы. Такие устройства можно применять в системе ТN-C-S, когда PEN-провод разделен на PE и N-проводники.

Это разделение происходит в вводном электрощите на главной заземляющей шине. Причем подключение главной заземляющей шины производится к повторному заземлению или к заземленному на вводе в здание PEN-проводнику.

УЗО или дифавтомат реагирует на токи утечки в нагрузке. При появлении утечки в изоляции или при повышении влажности появляются токи утечки. При превышении определенного значения тока утечки УЗО обесточивает защищаемую цепь. Дифференциальный автомат обесточивает цепь при появлении в нагрузке короткого замыкания.

Применение устройства вторичного заземления нулевого провода влияет на время срабатывания автоматических выключателей. Чем ниже показатель сопротивления заземления, тем быстрее и надежнее сработает автоматический выключатель, а значит, выше безопасность человека при аварийных ситуациях в электрических сетях.

к содержанию ↑

Нормы сопротивления заземляющих устройств

Сопротивление контура этого типа заземления — характеристика растекания тока при аварийных ситуациях в электрооборудовании. В соответствии с правилами устройства электроустановок сопротивление системы заземления должно быть нормированным.

Для опор воздушных линий электропередач и опор уличного освещения сопротивление заземления нулевого провода должно быть не более 30 Ом.

Источник: https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/kontur-povtornogo-zazemleniya.html

Как устроено повторное заземление

В современном мире трудно представить жизнь человека без электроприборов. Количество их в домах велико, и чтобы обеспечить необходимую безопасность их использования, требуется осуществить защитные меры от случайного поражения электрическим током. Одна из таких мер состоит в устройстве повторного заземления.

Основные виды

Защитное заземление позволяет защитить человека от удара током, если на корпусе прибора или установки случайно возникает напряжение. Опасный потенциал снимается либо обеспечивается срабатывание электрических защитных устройств с минимальным запаздыванием.

Естественными заземлителями считаются любые металлические предметы, которые находятся в земле. Устанавливающими норму документами не рекомендуется использование естественных проводников, потому что невозможно учесть такую величину, как сопротивление растеканию тока в грунте от них.

Искусственными заземлителями считаются устройства с заранее рассчитанными параметрами, специально созданные для сооружения заземления.

Глухое погружение нейтрали

Системы заземления разделяют на две большие группы: с глухо заземленной нейтралью и с изолированной. В схеме первого типа нейтральный проводник (обозначается N) всегда заземлен и может быть независимым от защитного PE-проводника, а может соединяться с ним, образуя PEN-проводник.

Если нейтральный провод объединен с защитным проводником, он образует систему TN-C, если проводиться отдельно − систему TN-S, в случае, когда объединен на подстанции с защитным проводником, а при входе в здание разделяется на два проводника – защитный PE и функциональный N, образуется система TN-C-S. Еще одним видом является система, при которой нейтральный проводник заземляется на подстанции и к потребителю трехфазный ток поступает по четырем проводам, одним из которых является ноль N. Это − система TT.

Применение системы TN-C

Система TN-C широко использовалась ранее при так называемой двухпроводной сети. В этом случае в розетках отсутствовал заземленный контакт.

В сетях, сконструированных по этой системе, заземлялся нулевой провод, но при обрыве его, все приборы оставались под напряжением. Это вынуждало заземлять корпуса каждого отдельного электроприбора.

В современных строящихся зданиях эта система не проектируется. Используется только в старых зданиях.

Применение системы TN-S

Система TN-S более совершенна, обладает высокой степенью электробезопасности, так как имеет отдельный заземленный проводник, но стоимость ее неоправданно высока. При трехфазном питании приходится прокладывать от источника пять проводов – три фазы, нейтраль и защитный проводник PE.

Для устранения недостатка системы TN-S была создана TN-C-S. Она предусматривает один проводник PEN, который представляет собой общий провод, заземленный по всей длине от источника питания до ввода в здание, а перед вводом разделяется на нейтраль N и защитный проводник PE. Эта система тоже имеет весомый недостаток.

При повреждении проводника PEN на протяжении участка от подстанции до здания, все подключенные внутри здания приборы остаются под опасным напряжением. Для этой системы ПУЭ (Правила устройства электроустановок) требуют проведения мероприятий по устройству дополнительной защиты проводника PEN от механических повреждений.

Тип заземления ТТ

Система ТТ используется для подачи электричества за городом и в сельской местности по линиям электропередач, устанавливаемым на опорах.

Подключение электроустановок по этой системе разрешается лишь в том случае, если невозможно обеспечить все условия электробезопасности в системе TN и избежать при этом неоправданных материальных затрат.

При контакте с электроприборами защита от тока должна осуществляться путем отключения питания в цепи. Для этого правилами предписываются специальные изделия – устройства защитного отключения – УЗО.

Изолированный нейтральный проводник

Во втором варианте нейтральный провод совершенно не заземлен, или может быть связан с землей через установочные устройства, имеющие очень большое сопротивление.

Такие системы применяют для ответственных объектов, например в медучреждениях для питания оборудования, используемого при поддержании жизнеобеспечения, на энергетических и нефтеперерабатывающих предприятиях.

Нейтраль, изолированная от заземляющего провода, защищена от возникновения наведенных токов. Заземление идет по отдельной шине, к которой подключены все заземляющие контакты в розетках.

Назначение и устройство

При изготовлении заземления по принципам вышеописанных систем, при обрыве заземленных проводников на корпусах электроприборов всегда существует возможность возникновения опасного напряжения, поэтому в таких системах ПУЭ регламентируют обязательное наличие повторного заземления в сетях.

Главной задачей, которая стоит при монтаже повторного заземления, является понижение напряжения, возникающего при касании открытых токопроводящих элементов электроприборов. Вследствие этого при замыкании на землю или на токопроводящие элементы корпуса, уменьшается вероятность получить травму от действия электрического тока.

Если смонтировано повторное заземление, то происходит следующее. При замыкании на корпусе отдельного электроприбора ток частично проходит в земле. В результате разность потенциалов между корпусом и землей уменьшается, и пользователь становится защищенным от удара током.

При реализации системы TN-C выполняется повторное заземление нулевого провода. Оно производится путем связывания проводника с землей через определенные интервалы и применяется вместе с основным контуром заземления.

Обратите внимание

В системе TN-C-S оно представляет собой повторное заземление нулевого защитного проводника PEN перед вводом в здание. Получается, что при обрыве проводника на участке «источник-здание» эффект заземления осуществляется через заземленный PE провод.

Повторное заземление на вводе в здание, независимо от его устройства, устанавливают еще и для того, чтобы исключить занос в цепи электротехники дома наведенных токов через внешние коммуникации. К тому же оно уменьшает потенциал на корпусе электроприборов, если вдруг оборвался N-проводник.

Линии электропередач

При использовании системы ТТ принцип повторного заземления реализуется путем соединения нулевого провода, расположенного на опоре линии электропередач с землей. Осуществляется заземление всех опор. Одновременно заземляются все стальные кронштейны, на которых закреплены изоляторы фазных проводов.

Необходимо устраивать повторное заземление на концах линий электропередач или на ответвлениях длиною 200 и больше метров. Для создания контура в первую очередь применяют естественные заземлители.

Совместимость с устройствами отключения

Все сказанное выше о повторном заземлении, как об одной из мер для повышения уровня безопасности при эксплуатации электроустановок, будет справедливо в том случае, если цепи в электроустановках защищены автоматами и предохранителями. При этом характеристики устройств отключения должны выбираться в соответствии с параметрами сети, полезной нагрузки.

Нулевой провод делают непрерывным по всей длине от каждого корпуса до нейтрали источника питания. Для соединения всех деталей этом участке применяют сварку. Присоединение к нейтрали допускается при помощи сварки или на болтах.

Важная характеристика – сопротивление

Контур повторного заземления обеспечивает в морозы и жару, в сухую и дождливую погоду сопротивление растеканию тока. Данное сопротивление не должно превышать 30 Ом при межфазном напряжении 380 В. Если напряжение 220 В, то сопротивление увеличивается до 60 Ом. Противодействие растекающемуся току должно быть максимум 10 Ом и 20 Ом соответственно для трехфазной и двухфазной сети.

При вводе в строение сопротивление у повторного заземления должно быть максимум 30 Ом.

Конструкция и материалы, используемые для контура повторного заземления одинаковы с применяемыми материалами для устройства основного заземляющего контура.

Качественное, выполненное с учетом всех норм и правил, повторное заземление обеспечит не только безопасность использования электроустановок, но и нормальный режим работы электроприборов, что позволит эксплуатировать их в соответствии с заявленными техническими характеристиками, повысить их функциональность и увеличить срок службы.

Источник: https://EvoSnab.ru/ustanovka/zemlja/povtornoe-zazemlenie

Повторное заземление нулевого провода

Повторное заземление нулевого защитного проводника — это заземление, выполненное через определенные промежутки по всей длине нулевого провода. Повторное заземление позволяет снизить напряжение нулевого провода и зануленного оборудования относительно земли при замыкании фазы на корпус как при нормальном режиме, так и при обрыве нулевого провода.

При занулении фазные и нулевые защитные проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, обеспечивающий отключение автомата или плавление плавкой вставки ближайшего предохранителя.

Согласно ПУЭ, проводники зануления должны выбираться так, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой провод возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или номинальный ток расцепителя автоматического теплового выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.
и защите сети автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями кратность тока принимается равной 1,1; при отсутствии заводских данных — 1,4 для автоматов с номинальным током до 100 А, а для прочих автоматов 1,25. Во взрывоопасных установках кратность тока должна быть не менее 4 при защите предохранителями, не менее 6 при защите автоматами с обратнозависимой от тока характеристикой и аналогично предыдущему при автоматах, имеющих только электромагнитный расцепитель. Полная проводимость нулевого провода во всех случаях должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода.

Должна обеспечиваться непрерывность нулевого провода от каждого корпуса до нейтрали источника питания. Поэтому все соединения нулевого провода выполняются сварными. Присоединение нулевого провода к корпусам электроприемников осуществляется сваркой или с помощью болтов.

В цепи нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей.
При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторного заземления нулевого защитного проводника (см. рис.), участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли Uк, равным:

где Iк – ток КЗ, проходящий по петле фаза-нуль, А; zPEN– полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током Iк, Ом (т. е. участка АВ).

Напряжение Uк будет существовать в течение аварийного периода, т. е. с момента замыкания фазы на корпус до автоматического отключения поврежденной установки от сети.

Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток источника тока и индуктивным сопротивлением петли фаза-нуль, а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь активными сопротивлениями RL1 и RPE, то (4.3) примет вид:
Если нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление с сопротивлением rП (на рис. 4.9 это заземление показано пунктиром), то Uк снизится до значения, определяемого формулой:

где Iз – ток, стекающий в землю через сопротивление rп, А; Uав – падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке АВ; r0– сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника снижает напряжение на зануленных корпусах в период замыкания фазы на корпус.

При случайном обрыве нулевого защитного проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва (при отсутствии повторного заземления) напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединенных к нему корпусов, в том числе корпусов исправных установок, окажется близким по значению фазному напряжению сети (рис. 10, а). Это напряжение будет существовать длительно, поскольку поврежденная установка автоматически не отключится, и ее будет трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при обрыве его сохранится цепь тока Iз, А, через землю (рис 4.

10, б), благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до значений, определяемых формулойПри этом корпуса установок, присоединенных к нулевому защитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли:
где r0 – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, но не может устранить ее полностью, т. е. не может обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва.

elektrikdom.com

Источник: https://otoplenie.site/elektrika/elektroprovodka/povtornoe-zazemlenie-nulevogo-provoda.html

Защитное заземление

За время существования советской электроэнергетики построено немало электроустановок, заводов, фабрик, электрифицировано жилых и общественных зданий.

Для их питания используется система, называемая TN-C, в которой, помимо трех фаз, используется проводник, называемый ранее «нулевым». Теперь, по новым ПУЭ, он именуется PEN. В нем совмещаются функции защитного и рабочего проводника.

На трансформаторных распределительных подстанциях, на вводах в здания и на опорах ВЛ к нему присоединяются контура заземления.

Система заземления TN-C

Основным контуром для заземления проводника PEN является контур на подстанции, остальные же называются «повторными». Требование к ним мягче: если на ТП при напряжении 380 В сопротивление контура заземления не превышает 4 Ом, то на опорах – 30 Ом, а сопротивление контура повторного заземления на вводе в здание не нормируется.

Важно

В производственных цехах предприятий без контура заземления работать нельзя. С ним требуется соединить корпуса всех электроаппаратов: распределительных щитов, электродвигателей, а также металлоконструкции, поддерживающие и механически защищающие кабельные линии.

Для этого по периметру здания по стене крепится стальная полоса, к которой такими же полосами или гибкими связями подключалось заземляемое оборудование.

Полоса эта соединяется с контуром заземления, к нему же подключена нулевая (а ныне – PEN) шина распределительного устройства на входе в здание.

Полоса заземления в здании

По сути, это получается очень похоже на систему TN-S, в которой разделены функции защитных и рабочих проводников. Нулевые жилы кабелей, питающих электрооборудование, используются для проведения рабочего тока, а в случае замыкания фазных рабочих проводников на корпус в дело вступает стальная полоса, отводя опасный для жизни потенциал в землю.

Но так получается не всегда. Полосу эту нельзя протянуть по всем помещениям.

С ней невозможно соединить все корпуса светильников и металлические части, которые могут в случае аварии оказаться под напряжением.

С появлением бытового электрооборудования, требующего подключения к контуру заземления через вилку питания, появились и розетки с заземляющим контактом. А для них понадобился дополнительный проводник.

Защитное зануление и его недостатки

Корпуса светильников и некоторых других электроаппаратов раньше заземлялись путем зануления: преднамеренного соединения в месте подключения с нулевым проводником. Чем это опасно? Сети питания здания или производственного цеха очень разветвленные и протяженные.

Нагрузка распределяется по фазам несимметрично, а посему потенциал нулевого провода относительно земли равен нулю только рядом с вводным электрощитом, где выполнено его соединение с контуром заземления. Чем дальше от РУ, тем большая вероятность возникновения опасного потенциала.

А при обрыве нулевого проводника на его участке, оставшемся без связи с РУ, напряжение достигает 380 В.

Отличие зануления от заземления

К тому же никто не застрахован от ошибок в результате ремонта или обслуживания электроустановок. Существует вероятность того, что электрик перепутает фазный провод с нулевым. До момента обнаружения ошибки зануленные корпуса будут представлять опасность для жизни окружающих.

Разделение PEN-проводника на рабочий и защитный

Итак, основным недостатком системы TN-C является невозможность соединения всех корпусов электрооборудования с контуром заземления. Ведь в жилых зданиях его не выполнить совсем, а в производственных – только частично.

Выход из положения один – для заземления корпусов использовать дополнительный проводник, соединенный с контуром заземления и использующийся только для защиты.

Рабочий проводник изолируется от потенциала земли на всех участках сети и выполняет только функцию коммутации нулевого рабочего потенциала.

Система защитного заземления с разделением с какого-то участка функций нулевых проводников называется TN-C-S, а система с уже разделенными проводниками – TN-S.

Отличие зануления от заземления

Разделение PEN-проводника на рабочий (N) и защитный (РЕ) выполняется во вводном распределительном устройстве или на щитке ввода в здание или квартиру.

При этом в точке разделения шина РЕ подключается к контуру повторного заземления.

В частном или дачном доме выполнить контур повторного заземления труда не представляет, но как быть в квартире многоэтажного дома? Однозначного решения этого вопроса нет, споры на форумах не утихают до сих пор.

Опасности при разделении совмещенного защитного проводника на входе в квартиру:

• появление на шине РЕ опасного для жизни потенциала при обрыве PEN-проводника за пределами квартиры;
• появление потенциала фазы на РЕ-проводнике в квартире в случае ошибочной коммутации в распределительной сети в ходе выполнения ремонтных работ;
• так как нагрузка многоквартирного дома несимметрично распределена по фазам (не все абоненты потребляют одинаковый ток при равном количестве квартир на фазу), то потенциал на PEN-проводнике относительно земли присутствует всегда;
• связь с контуром заземления точки подключения квартиры к сети обеспечить невозможно.

Последний пункт стоит обговорить отдельно. Множество советов в интернете связано с обустройством собственного контура заземления: в подвале дома или на улице перед ним.

Выполнение этого совета невозможно: земляные работы частным лицам в подвале многоэтажек запрещены, а на территории города – и подавно. Под землей находятся все городские коммуникации: газовые и водопроводные трубы, силовые кабельные линии и линии связи.

Совет

Повреждение их при строительстве собственного контура заземление повлечет за собой административную ответственность.

Чтобы закопать свой контур, нужен проект, согласованный со всеми городскими службами. Это дорого и себя не оправдывает. А создание контура в подвале (если он есть) – ненадежно, так как:

• связь с ним вводного щитка потребует длинного проводника, проложенного до требуемого этажа либо по стене здания, либо по существующим коммуникациям;
• не исключено повреждение контура или хищение РЕ-проводника посторонними лицами.

Использование для связи с землей водопроводных или отопительных трубопроводов запрещено категорически. Часть трубопроводов может содержать пластиковые вставки, а наведение на них потенциала в случае аварийной работы сети приведет к гибели людей. Ответственность уже будет уголовной, а не административной.

Многоквартирные дома имеют молниезащиту. На крыше выполнена сетка из проволоки, а по углам здания к земле идут проволочные спуски. На высоте порядка двух метров от земли они механически защищены трубой. Использовать этот контур для заземления электрооборудования нельзя: при ударе молнии в крышу ее потенциал придет прямо в квартиру и наделает там бед.

Дополнительные меры безопасности при разделении PEN-проводника

Что же делать, ведь ближайший к квартире контур заземления, скорее всего, находится на питающей дом подстанции? А без разделения PEN-проводника на защитный и рабочий в современной квартире не обойтись, иначе будет бить током и стиральная машина, и компьютеры, и люминесцентные светильники с полупроводниковой ПРА.

Разделять нулевые проводники надо. Но этого мало – дополнительно выполняются ряд мер, усиливающих вашу безопасность.

• Для обнаружения и исключения последствий обрывов PEN-проводников на входе в квартиру устанавливают реле напряжения, отключающее нагрузку при повышении его величины.
• Для исключения последствий ошибочных действий обслуживающего персонала, и попадания в результате «фазы» на PEN-проводник квартиры, все отходящие линии защищают УЗО.

Мнение, что УЗО не защитит абонента, если нет прямой связи электрооборудования с контуром заземления – не более, чем миф. Ведь при прикосновении к проводнику фазы вас бьет током, а значит – он идет через тело в пол. УЗО в такой ситуации сработает.

Щиток с реле напряжения и УЗО

В частном доме все проще: место для обустройства собственного контура заземления предостаточно, вы можете его вкопать где хотите, и как хотите. Сопротивление его не нормируется, но ориентируйтесь на цифру, не более 30 Ом. Если грунт песчаный, штырей потребуется больше. Правда, для измерения сопротивления контура потребуется вызывать специалистов с приборами.

Источник: http://electric-tolk.ru/zashhitnoe-zazemlenie/

Нейтральная система — с одним или несколькими заземлениями?

Система нейтрали

В системе распределения трехфазная нагрузка несимметрична и нелинейна, поэтому нейтраль играет очень важную роль в системе распределения. Как правило, распределительные сети эксплуатируются в несбалансированной конфигурации и также обслуживают потребителей.

Нейтраль — одинарное или многозаземленное? (Фото: WM Dyer Electrical Contractors)

Это вызывает протекание тока через нейтральный провод и падение напряжения на нейтральном проводе.Неуравновешенная нагрузка и чрезмерный ток в нейтральном проводе являются одной из проблем в трехфазных четырехпроводных распределительных системах, которые вызывают падение напряжения в нейтральном проводе и создают проблемы для клиентов.

Наличие напряжения заземления нейтрали приводит к разбалансировке трехфазных напряжений для трехфазных потребителей и снижению фазного напряжения на нейтральное для однофазных потребителей.

Трехфазное четырехпроводное соединение с заземлением широко используется в современных системах распределения электроэнергии из-за более низких затрат на установку и более высокой чувствительности защиты от короткого замыкания, чем трехфазное трехпроводное соединение.

Нейтрали играют важную роль в обеспечении качества электроэнергии и безопасности. Система с несколькими заземленными нейтралью является преобладающей системой распределения электроэнергии, используемой в Соединенных Штатах.

Он позволяет бесконтрольно протекать электрическому току по земле без ограничений, создавая потенциальный вред для населения и животных, вызывая поражение электрическим током, и считается ответственным за необнаруженные поражения электрическим током.

Защитное заземление, используемое в приложениях низкого напряжения, 600 В и ниже, будет описано и использовано для объяснения опасностей, связанных с современной распределительной системой с несколькими заземленными нейтралью, используемой в Соединенных Штатах.Это позволит читателю увидеть параллели между безопасной распределительной системой низкого напряжения и опасной распределительной системой с заземленной нейтралью среднего напряжения.

Причины разработки трехфазных, четырехпроводных, многозаземленных систем связаны с сочетанием соображений безопасности и экономических соображений. Трехфазная, четырехпроводная конструкция с несколькими заземлениями успешно используется в течение многих лет и хорошо задокументирована в стандартах, включая Национальный электротехнический кодекс (NEC).Крайне важно принять решение о внедрении системы заземленной нейтрали, чтобы «сэкономить деньги» за счет внедрения системы распределения электроэнергии с заземленной нейтралью в ущерб общественной безопасности.

Система многозаземленной нейтрали (MEN)

Трехфазная четырехпроводная многозаземленная нейтраль

На рисунке слева показаны системы многозаземленной нейтрали, обычно используемые электроэнергетическими компаниями в Северной Америке. Реактор заземления нейтрали используется некоторыми коммунальными предприятиями для уменьшения доступного тока замыкания на землю, в то же время поддерживая эффективно заземленную систему.

Система заземления с несколькими заземленными нейтралью (MEN) — это система, в которой нейтральный провод низкого напряжения используется в качестве обратного пути с низким сопротивлением для токов короткого замыкания, и где повышение его потенциала поддерживается низким за счет подключения к земле с локации по всей длине. Нейтральный проводник подсоединяется к земле на распределительном трансформаторе, на каждой установке потребителя и на определенных опорах или подземных столбах. Сопротивление между нейтральным проводом распределительной системы и землей не должно превышать 10 Ом в любом месте.

NEC, статья 250, часть X Заземление систем и цепей 1 кВ и выше (высокое напряжение)

1. Многократное заземление: Нейтраль системы с глухозаземленной нейтралью разрешается заземлять более чем в одной точке.
2. Заземленный нейтральный проводник: заземляйте каждый трансформатор, заземляйте с интервалом 400 м или меньше, заземляйте экранированные кабели в местах, где возможен контакт с персоналом.

Одиночная заземленная нейтраль

Трехфазная четырехпроводная одиночная нейтраль с заземлением

На рисунке слева показана одиночная заземленная нейтраль, которая отличается от системы с несколькими заземлениями.На рисунке показано, что нейтраль также подключена к земле, но нейтральный провод проходит вместе с фазными проводниками. Конфигурация, показанная на рисунке, позволяет размещать электрические нагрузки и трансформаторы между любыми из трех фазных проводников, между фазой и / или фазой с нейтралью.

Это соединение между фазой и нейтралью заставит электрический ток течь через нейтраль обратно к трансформатору. Пока это электрическое соединение приемлемо, если нейтраль изолирована или рассматривается как потенциально находящаяся под напряжением, но в будущем будут внесены изменения, которые сведут на нет безопасность людей и животных.

Заземление обычно находится на распределительной подстанции. Это может показаться незначительным, но различия значительны.

Преимущества систем с несколькими заземленными нейтралью

(1) Оптимизация размера разрядника для защиты от перенапряжений:

• Ограничители перенапряжения применяются в энергосистеме на основе межфазного тока. напряжение заземления при нормальных и ненормальных условиях. В условиях замыкания на землю линейное напряжение может увеличиваться до 1.73 на блок на двух, в исправном состоянии.
• Применение ограничителей перенапряжения в энергосистеме зависит от эффективности заземления системы. Состояние перенапряжения, которое может возникнуть во время замыкания на землю, можно минимизировать, поддерживая низкий импеданс нулевой последовательности. Следовательно, оптимизация размеров ограничителей перенапряжения в системе зависит от заземления системы.
• Эффективно заземленная система питания позволяет использовать ограничитель перенапряжения с более низким номиналом. Ограничитель перенапряжения с более низким номиналом обеспечивает лучшую защиту от перенапряжения при меньших затратах.Эффективно заземленная система может быть создана только при использовании нейтрали системы с несколькими заземлениями надлежащего размера.
• С системой с одной заземленной нейтралью требует использования разрядников на полное линейное напряжение. Это увеличивает стоимость ОПН и в то же время снижает защиту, обеспечиваемую ОПН. Кроме того, если нейтраль четвертого провода не заземлена, рекомендуется разместить разрядники для защиты от перенапряжений в соответствующих местах на этом проводе.

(2) Полное сопротивление нулевой последовательности ниже для системы с несколькими заземлениями, чем для системы с одноточечной заземленной нейтралью.

(3) Морозные и арктические условия отрицательно влияют на полное сопротивление нулевой последовательности. Нейтраль системы с несколькими заземлениями по-прежнему будет понижать импеданс нулевой последовательности по сравнению с одной точкой заземления. Фактически, без многозаземленной системы более вероятно, что ток короткого замыкания будет недостаточным для правильной работы защиты от замыкания на землю.

(4) Стоимость оборудования для многозаземленной системы ниже.

(5) Вопросы безопасности на экранах кабелей.

• Кабели среднего и высокого напряжения обычно имеют кабельные экраны (требования NEC выше 5 кВ), которые необходимо заземлить. Для этого экрана есть несколько причин:
  • Для ограничения электрических полей внутри кабеля
  • Для получения равномерного радиального распределения электрического поля
  • Для защиты от индуцированных напряжений
  • Для уменьшения опасности поражения электрическим током

  Если экран не заземлен, опасность поражения электрическим током может быть увеличена.Если экран заземлен в одной точке, индуцированное напряжение на экране может быть значительным и создать опасность поражения электрическим током. Поэтому на экране обычно используется несколько заземлений, чтобы ограничить напряжение до 25 вольт.

  Эта практика экранирования кабелей с несколькими заземлениями включает в себя заземление концентрических нейтралей на силовых кабелях, тем самым увеличивая потребность в заземлении нескольких нейтралей в энергосистеме.

Недостатки многократного заземления нейтрали

(1) Меньшая электробезопасность в общественной и частной собственности.

• В распределительной системе с несколькими заземленными нейтралью необходимо электрическое соединение с землей не менее 4 раз на милю, чтобы напряжение на многозаземленной нейтрали не превышало примерно 25 вольт, что делает его безопасным для линейных монтажников в случае их прихода. контактирует с нейтралью и землей.
• В соответствии с Правилом NESC 096 C на участке с заземленным нейтральным проводником, подключенным к земле не менее 4 раз на милю, и на каждом трансформаторе и молниеотводе теперь есть несколько путей над и через землю, по которым может течь опасный электрический ток. непрерывно, неконтролируемо.
• Путь, по которому этот ток проходит через землю, не может быть определен. Мы не можем нанести изотоп на каждый электрон и проследить его путь, когда он бесконтрольно течет через Землю. Безответственно допускать протекание блуждающего неконтролируемого электрического тока в частную собственность и через нее.
• Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы нейтраль в сервисном разъединителе и плате защиты от перегрузки по току также была заземлена. Теперь вторичная нейтраль подключена к земле второй раз.Теперь существует параллельное соединение нейтрали с землей, позволяющее опасному электрическому току непрерывно бесконтрольно протекать по земле.

(2) Установка реле защиты от замыкания на землю усложнена.

Преимущества системы с одной заземленной нейтралью

(1) Более надежная и безопасная система.

(2) Настройка реле защиты более проста в случае одиночной заземленной нейтрали:

• Трансформатор тока в месте, где заземлена нейтраль, можно использовать для определения тока замыкания на землю (нулевой последовательности).
• ТТ нулевой последовательности, охватывающий три фазных и нейтральный проводники.

  Остаточный контур ТТ

• Остаточный контур с четырьмя ТТ (Остаточный контур с тремя ТТ с нейтрализацией ТТ).

• Защита от замыканий на землю в системе с несколькими заземленными нейтралью сложнее, чем в системе с одноточечным заземлением, поскольку необходимо учитывать как токи замыкания в нейтрали, так и токи замыкания на землю.
• Нейтральный ток и аналогичный ток замыкания на землю могут протекать как по нейтрали, так и по земле.Итак, мы должны рассчитать как ток как величину тока нейтрали, который может протекать в цепи, так и уставка замыкания на землю должна быть выше этого тока нейтрали. Это очевидно из рисунка

(3) Определение тока замыкания на землю:

• Хотя определение тока замыкания на землю в одноточечной заземленной системе менее сложно, чем в многозаземленной системе, ток замыкания на землю в одноточечной заземленной системе может быть значительно ограничен из-за того, что весь ток замыкания на землю должен возвращаться через землю.Это особенно верно, когда удельное сопротивление земли высокое, почва промерзшая или почва очень сухая.

ССЫЛКИ:

• John P. Nelson Fellow, IEEE ANSI / IEEE Std 142-1991
• Westinghouse Electric Corporation, Справочник по передаче и распределению электроэнергии NFPA 70
• Джеффри Лейб, Число аварий поездов и вагонов на подъеме, газета Denver Post , 7 ноября 2002 г.
• RT Бек и Люк Ю, Рекомендации по проектированию систем заземления

Почему нейтраль главной цепи заземлена?

Мой отец — электрик, а я — инженер-конструктор электроники, и до сих пор он все еще не может назвать мне вескую причину для этого.

Рассмотрим два следующих изображения / ситуации — оба одинаковых случая, но с нейтралью, не привязанной к земле во втором. Приносим извинения за плохие диаграммы, но представьте, что они воткнут вилку в вилку / нож в тостер и т. Д. для того, чтобы прикоснуться к активному.

На первом снимке человек получает удар электрическим током. Классический чехол. Это потому, что разница в 240 В переменного тока между рукой человека и землей у его ног. Ключевым моментом здесь является то, что причиной шока была разница в 240 В переменного тока и .

На втором изображении человек снова касается активного провода — однако, поскольку земля не привязана к нейтрали, нет гарантированной разницы в 240 В переменного тока. Никто. Подобно подключению к свету только одного конца батареи, в этой ситуации нет замкнутой цепи. Таким образом, единственный способ получить шок — это если человек будет одновременно оставаться активным и нейтральным — для чего вам нужно будет попытаться убить себя, если вы каким-то образом это сделаете (то есть я хочу сказать, что большинство электрических разрядов вызываются активным -> потенциалом земли, не активным -> нейтральным — и , привязка нейтрали к земле ничего не делает для предотвращения ударов активного -> нейтрального потенциала).

Да, земля может быть плавающей и иметь «любой» потенциал по отношению к активному, и приятно привязать ее к нейтрали на электростанциях, розетках трансформаторов и за пределами нашего дома с помощью заземляющего стержня, чтобы «мы знали», какой у нее потенциал. сидит на. Но вы можете привести этот аргумент, что он может возрасти до некоторого опасного потенциала около любого изолированного источника питания . Так что я не думаю, что это веский аргумент и единственная причина. Вдобавок ко всему, изолированные трансформаторы / источники питания иногда используются с единственной целью защиты от ударов — так почему бы нам просто не изолировать всю землю от нашей электросети? Ха-ха.

Очевидно, что заземление шасси больше не потребуется, если нейтраль не будет привязана к земле — потому что прикосновение к металлическому корпусу не будет опасным, если по какой-либо причине устройство окажется под напряжением (то есть так же, как в ситуации 2).

TL; DR: только причина, по которой мы привязываем землю к нейтрали, чтобы мы знали, что земля под нами составляет 0 В по отношению к активному? Или есть какая-то другая причина?

энергетика — Почему бы нам не использовать нейтральный провод для заземления устройств и заземляющий провод для замыкания цепи?

^{смоделировать эту схему — Схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рисунок 1 и 2.показывая опасность заземления через нейтраль.

В первом примере Lunatic ‘Lectrician’ заземлил ‘корпус лампы, подключив его к нейтральному проводу. Кажется, все в порядке, хотя покупатель замечает легкое покалывание при прикосновении к включенной лампе. Это потому, что есть небольшое падение напряжения, вызванное током через обратный провод. Заказчик на этот раз жив.

Во второй ситуации один из проводов Лектрициана Лунатика оборвался. К сожалению, это был обратный провод, и теперь металлическая лампа находится под напряжением.(Сопротивление лампы недостаточно велико, чтобы защитить покупателя.) Лекториан-сумасшедший может потерять этого покупателя.

^{смоделировать эту схему}

Рисунок 3. Опасность чередования фаз при подключении «нейтрали» к корпусу лампы.

Сейчас не все страны используют поляризованные вилки, и, к сожалению, Lunatic ‘Lectrician работает в одной из этих стран. Вероятность того, что вилка сработает «безопасным» способом, составляет 50/50. Вероятность того, что это произойдет таким образом, составляет 50%.

Вам нужно больше убедительности?

^{смоделировать эту схему}

Рисунок 4. Правильно подключенная лампа.

Рассмотрим, что происходит в правильно подключенной системе. Если токоведущий провод упадет с лампы и коснется металлического корпуса, на землю потечет большой ток. Если предохранитель настроен правильно, он быстро перегорит, отключив питание. Если нейтраль замыкается на корпус, неисправность может не быть обнаружена, и ток может разделиться между нейтралью и заземлением.УЗО / ELCB защитят от этого типа неисправности, но это уже другой вопрос.

---

Обновление после обновления вопроса.

^{смоделировать эту схему}

Рисунок 5. Обрыв заземляющего провода.

Нет. Использование заземляющего провода в качестве нейтрали никогда не является безопасным. Рассмотрим рисунок 5: заземляющий провод оборван, и все, что к нему подключено, станет живым после включения S1. Это слишком опасно. Это приведет к потенциально фатальной путанице для следующего человека, который внесет изменения в систему.Придерживайтесь передовой практики, местных правил и наслаждайтесь долгой жизнью.

Защита

— В моей стране нет системы заземления, как я могу защитить себя?

Правила электропроводки Египта соответствуют стандартам IEC.
Вполне вероятно, что то, что вы описываете, — это то, что обычно делается, а не то, что требуется сделать. т.е. вполне вероятно, что установка технически незаконна. Это не означает, что кто-то из авторитетов достаточно заботится о том, чтобы что-то с этим поделать.

Настоящий документ International Electrical «Стандарты и правила» — это стандарты электропроводки, применимые во всем мире. На странице 2 показано, что Египет использует стандарты IEC. Розетки соответствуют немецкому стандарту IEC — стр. 16 — двухконтактные, без поляризации, с боковым заземляющим контактом.

Говорят

• ОБЩИЕ ЦЕПИ Эти цепи питают оба точки освещения и розетки. Рейтинг защитного устройства обычно составляет 16 А. Нет ограничений по количеству розеток в цепи.Этот предел рассчитывается согласно ожидаемому / вероятное использование схемы. Разъем розетки обычно 2P + E типа «Немецкий». Эти штекеры неполяризованный. Все немецкие розетки заземлен. В целом защитный проводник распределен по всей все схемы. Для устройств класса II <2,5 А, используется евровилка. Сечение провода фиксированные установленные кабели обычно 1,5 мм² (защищен цепью 16 А Выключатель).

и

• ЗАЗЕМЛЕНИЕ Заземление местное, обычно сквозное. устройство заземления фундамента.Все металлические услуги должны быть клееный (газопровод и водопровод, отопление, канализационные системы и т. д.) с 10 мм2. В ванных комнатах местные уравнивание потенциалов могло иметь площадь поперечного сечения 4 мм2. Нейтраль в системе управления повторно заземлена. панель. Защитный проводник распространяется на все розетки.

Связанный:

Членство в МЭК

Электрические розетки

Мировые стандарты электроэнергии

__________________________

Как сказал Джон Д. — GFI / ELCB (прерыватель замыкания на землю / автоматический выключатель утечки на землю может отключать цепь, когда вы чувствуете удары током (в зависимости от того, насколько велика утечка, но с системой, которую вы описываете, это может быть серьезным неудобством).

---

Я не утверждаю, что следующее является разумным, практичным или даже безопасным — но это система, которая ДОЛЖНА работать, но является нестандартной и может нарушать местные нормативные стандарты:

Обеспечьте местный грунт водопроводом или чем-то подобным.

• Это МОЖЕТ уже существовать и МОЖЕТ быть уже подключено к нейтрали на вашем распределительном щите. @Alephzero отметил, что подключение с по к «водопроводу» в случайных местах в доме может быть опасным, а также незаконным в некоторых странах.Я согласен, что это неразумно. Я хотел сказать, что точка, где основная металлическая водопроводная труба для дома входит в землю, обычно является хорошей точкой либо для заземляющего стержня, либо для подключения к металлической водопроводной трубе. В некоторых нормативных системах требуется, чтобы была создана система заземления соответствующей конструкции И , которая должна быть связана с водопроводной трубой в точке входа в землю (почву). Это гарантирует, что соединение с землей хорошее (по конструкции) и что формальные соединения заземления и заземления водопровода не создают разности потенциалов во время серьезного повреждения из-за того, что тот или другой имеет более низкое сопротивление относительно истинного заземления.

Обеспечьте 3-х контактные розетки с заземлением.

Продлите заземление, как указано выше, до заземления розетки.

Установите на устройство 3-контактный штекер и шнур и подсоедините корпус к проводу заземления.

Сейф ?: Возможно, но не определенно. ЕСЛИ ваша локальная система подает высокое напряжение на корпус устройства, подключение заземления может быть, а может и не быть «хорошей идеей».

________________________

Правила и практика в Новой Зеландии, например:

Вот соответствующие правила Новой Зеландии по заземлению.Совершенно очевидно, что в Египте имеются эквивалентные документы по стандартам.

NZECP: 25 1995 г. НОВОЙ ЗЕЛАНДИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРАКТИКИ ДЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Правила электробезопасности

Новой Зеландии и как DF здесь
Старые

Связанный:

Википедия Системы заземления

Вот полезный 76-страничный pdf-файл от AVO по тестированию сопротивления заземления
Вводная страница PDF Практическое руководство по тестированию сопротивления заземления

Заземление нейтрали подстанции — EE Publishers

28 февраля 2018 г., Опубликовано в статьях: Energize

Майка Райкрофта, EE Publishers

Распределительные системы заземлены для создания эталонной точки для напряжения системы, для облегчения обнаружения и отличительной изоляции неисправностей, связанных с контактом с землей, и для ограничения перенапряжений в переходных условиях.Система заземления нейтрали — это система, в которой нейтраль соединена с землей либо жестко, либо через сопротивление или реактивное сопротивление, величина которого достаточна для существенного уменьшения переходных процессов и обеспечения достаточного тока для работы устройств селективной защиты от замыканий на землю. Чувствительные детекторы повреждений позволяют снизить токи повреждения до очень низких значений.

Незаземленные нейтрали использовались в прошлом, потому что первое замыкание на землю не требовало отключения системы.Незапланированный останов при первом замыкании на землю был особенно нежелателен для отраслей, основанных на непрерывных процессах и где было необходимо продолжение подачи даже в условиях единичного замыкания. Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроля переходных перенапряжений.

Системы заземления нейтрали похожи на предохранители в том, что они ничего не делают, пока что-то в системе не выйдет из строя. Затем они, как предохранители, защищают персонал и оборудование от повреждений.Повреждение возникает из-за двух факторов: как долго длится короткое замыкание и насколько велик ток замыкания. Реле защиты от замыканий на землю отключают выключатели и ограничивают продолжительность замыкания, а резисторы заземления нейтрали ограничивают величину тока замыкания.

Существует пять методов заземления нейтрали:

• Незаземленная нейтраль
• Система с твердым заземлением нейтрали
• Система заземления нейтрали через сопротивление
  o Заземление с низким сопротивлением
  o Заземление с высоким сопротивлением
• Система резонансного заземления нейтрали
• Система заземления трансформатора

Незаземленные системы

В системе с незаземленной нейтралью нет внутреннего соединения между проводниками и землей.Однако существует емкостная связь между проводниками системы и прилегающими заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система» в действительности является «емкостной заземленной системой» благодаря распределенной емкости. В результате эта последовательная резонансная цепь L-C может создавать перенапряжения, значительно превышающие линейное напряжение, когда подвергается повторяющимся повторным ударам одной фазы на землю. Это, в свою очередь, сокращает срок службы изоляции, что может привести к выходу оборудования из строя (рис.1).

Рис.1: Емкостная связь незаземленной распределительной системы [5].

В нормальных рабочих условиях эта распределенная емкость не вызывает проблем. Фактически, это выгодно, потому что фактически устанавливает нейтральную точку для системы. В результате фазные проводники испытывают напряжение только при напряжении между фазой и нейтралью, превышающем потенциал земли. Но проблемы могут возникнуть в условиях замыкания на землю. Замыкание на землю в одной линии приводит к появлению полного линейного напряжения во всей системе между проводниками и заземленными поверхностями.Таким образом, на всей изоляции системы присутствует напряжение в 1,73 раза превышающее нормальное. Эта ситуация часто может вызвать отказ трансформаторов из-за пробоя изоляции.

Системы с глухим заземлением

В системе с глухозаземленной нейтралью нейтральная точка подключается непосредственно к земле, либо напрямую, либо через трансформатор виртуальной нейтрали. Обычно все низковольтные системы надежно заземлены. Для систем среднего и высокого напряжения сплошное заземление является самым дешевым методом, но имеет ряд серьезных недостатков.

• Высокие токи короткого замыкания с последующим повреждением оборудования
• Высокий ток вызовет отключение всех фаз

Резисторы заземления нейтрали используются для ограничения тока короткого замыкания в трансформаторах. При возникновении фазы замыкания на землю ток замыкания ограничивается только сопротивлением почвы. Этот ток, который может быть очень большим, может повредить обмотки. Сети низкого напряжения обычно имеют глухое заземление, а резистивное заземление нейтрали обычно применяется только к линиям среднего и высокого напряжения.

Рис. 2: Система с глухим заземлением [4].

Системы с резистивной заземлением

Основными причинами ограничения тока фазы на землю путем заземления сопротивления являются:

• Для уменьшения эффектов горения и плавления неисправного электрического оборудования, такого как распределительное устройство, трансформаторы, кабели.
• Для снижения механических напряжений в цепях / оборудовании, несущем токи короткого замыкания.
• Для снижения опасности поражения персонала электрическим током из-за случайного замыкания на землю.
• Для уменьшения опасности возникновения дуги или вспышки.
• Для уменьшения кратковременного провала сетевого напряжения.
• Для одновременного контроля переходных перенапряжений.
• Для улучшения обнаружения замыкания на землю в энергосистеме.

Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов подстанции (рис. 3), чтобы ограничить максимальный ток короткого замыкания до значения, которое не приведет к повреждению оборудования, в то же время обеспечивая достаточный ток замыкания для срабатывания реле защиты от замыканий на землю.Хотя можно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с высоким сопротивлением, токи короткого замыкания на землю могут быть значительно уменьшены, и устройства защиты могут не распознавать замыкание.

Рис. 3: Резистивное заземление нейтрали [4].

Обычно ограничивают токи однофазного замыкания с помощью низкоомных заземляющих резисторов нейтрали приблизительно до номинального тока трансформатора. Кроме того, ограничение токов короткого замыкания до заранее определенных максимальных значений позволяет выборочно согласовывать защитные устройства, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро обнаруживать повреждения.

Сопротивление заземления можно разделить на типы с высоким и низким значением. Сопротивление также классифицируется в зависимости от времени, в течение которого они могут выдерживать ток короткого замыкания. Типичная продолжительность составляет 1 с, 10 с, 1 мин и 10 мин. Резистор с увеличенным номинальным сроком службы используется в системах, где надежность системы имеет решающее значение. В этих ситуациях используется высокое сопротивление, которое может выдерживать короткое замыкание в течение длительного периода. Когда происходит замыкание на землю одной фазы, генерируется аварийный сигнал. Однако система продолжает работать до следующего запланированного выключения.

Ток замыкания на землю, протекающий через резистор любого типа при замыкании одной фазы на землю, увеличивает межфазное напряжение двух оставшихся фаз. В результате характеристики изоляции проводов и разрядника должны быть основаны на линейном напряжении. Это временное увеличение напряжения между фазой и землей также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, установленных в заземленных через сопротивление системах низкого напряжения

.

Системы заземления нейтрали с высоким сопротивлением

Системы заземления с высоким сопротивлением предназначены для ограничения токов замыкания фазы на землю в распределительных сетях с помощью заземленного резистора между нейтралью трансформатора или генератора и землей.При таком типе системного заземления нет необходимости отключать соответствующий автоматический выключатель в случае замыкания фазы на землю. Система подает сигнал тревоги только тогда, когда неисправный фидер остается в рабочем состоянии, пока неисправность не будет обнаружена и устранена. Эта функциональность требуется в определенных электрических приложениях, где риски, связанные с прерыванием подачи электроэнергии, выше, чем риск позволить системе работать с замыканием фазы на землю, ограниченным резистором.

Рис.4: Заземление трансформатора звездой треугольником [4].

Помимо предотвращения отключения фидера за счет ограничения тока короткого замыкания, система заземления с высоким сопротивлением имеет следующие преимущества:

• Переходные перенапряжения уменьшены
• Снижение риска вспышки дуги
• Выявление неисправности легко

Недостаток заключается в том, что в случае одиночного замыкания на землю напряжение на двух других исправных фазах имеет тенденцию достигать значения линейного напряжения, в зависимости от соотношения между нулевым сопротивлением и импедансом прямой последовательности, наблюдаемым при КЗ. .Это повышение фазного напряжения увеличивает вероятность второго замыкания на землю в другой фазе и другом фидере. В этом случае ток короткого замыкания между фазой и землей будет протекать с величиной, ограниченной:

• Полное сопротивление земного тракта
• Возможное возникновение дугового разряда

Резистор заземления нейтрали не может ограничить величину этого повреждения, потому что резистор находится за пределами своей траектории. Неисправность будет развиваться до тех пор, пока не будет окончательно отключена максимальной токовой защитой задействованных фидеров, и риски, связанные с внезапным отключением, не будут устранены.Вторая система защиты от замыкания на землю была разработана для предотвращения этой ситуации путем отключения только одного из фидеров, имеющего самый низкий приоритет, в случае второго замыкания фазы на землю, оставляя остальную часть системы работающей только с одним замыкание фазы на землю ограничивается по величине резистором заземления нейтрали.

Согласование с максимальной токовой защитой автоматических выключателей и уставками приоритета являются важными соображениями. Если второе замыкание фазы на землю в другой фазе происходит в том же фидере, в котором произошло исходное короткое замыкание, вторая система защиты от замыкания на землю не сработает, оставляя ответственность за отключение или отключение фидера на максимальную токовую защиту автоматического выключателя или предохранители. .

Рис. 5: Заземление нейтрали трансформатора зигзагом [4].

Системы заземления нейтрали с низким сопротивлением

Заземление с низким сопротивлением используется в крупных электрических сетях среднего и высокого напряжения, где имеется большое количество капитального оборудования, а перебои в работе сети имеют значительный экономический эффект. Эти NER обычно имеют размер, чтобы ограничить ток повреждения до уровня, достаточного для срабатывания защитных устройств, но недостаточного для создания серьезного повреждения в точке повреждения.

Заземление через трансформатор или нейтральный электромагнитный соединитель (NEC)

Если нейтральная точка недоступна, можно создать искусственное заземление с помощью трансформатора.Трансформатор заземления используется для обеспечения пути к незаземленной системе или когда нейтраль системы недоступна по какой-либо причине, например, когда система соединена треугольником. Он обеспечивает путь к нейтрали с низким импедансом, а также ограничивает переходное перенапряжение при замыкании на землю в системе. Заземление системы может быть выполнено следующим образом:

Трансформатор заземления Delta-Star

В случае трансформатора заземления треугольником-звездой сторона треугольника замкнута, чтобы обеспечить путь для тока нулевой последовательности.Обмотка звездой должна иметь то же номинальное напряжение, что и цепь, которая должна быть заземлена, тогда как номинальное напряжение треугольника может быть любым стандартным уровнем напряжения.

Рис. 6: Система катушек Петерсена [4].

Трансформатор зигзагообразный

Зигзагообразный трансформатор может использоваться для заземления трансформатора. Он обеспечивает изоляцию между землей и компонентом, так что на компонент системы не могут повлиять токи короткого замыкания. Зигзагообразный трансформатор подавляет гармоники энергосистемы.Он также защищает энергосистему, снижая напряжение, возникающее при возникновении неисправности. Трансформатор зигзагообразный не имеет вторичной обмотки. Это трехлепестковый (разветвленный) трансформатор, в котором каждая конечность имеет две одинаковые обмотки. Один набор обмоток соединен звездой для обеспечения нейтральной точки. Другие концы этого набора обмоток подключены ко второму набору обмоток, как показано на рисунке ниже. Направление тока в двух обмотках на каждом плече противоположно друг другу.

При нормальных условиях эксплуатации общий поток в каждом плече пренебрежимо мал. Следовательно, трансформатор потребляет очень небольшой ток намагничивания. В условиях повреждения полное сопротивление заземляющего трансформатора очень низкое.

Чтобы ограничить ток короткого замыкания, резистор подключается последовательно к точке заземления нейтрали. Он рассчитан на кратковременную номинальную мощность в кВА и выдерживает номинальный ток в течение очень короткого времени.

Резонансная заземленная нейтраль

Токи повреждения можно также уменьшить, заземлив нейтраль через индуктивный импеданс.Добавление индуктивного реактивного сопротивления от нейтральной точки системы к земле — это простой метод ограничения доступного замыкания на землю от значения, близкого к максимальной емкости трехфазного короткого замыкания, до относительно низкого значения. Для ограничения реактивной части тока замыкания на землю в энергосистеме реактор с нейтралью может быть подключен между нейтралью трансформатора и системой заземления станции.

Рис. 7: Плунжерный тип NERC (траншейный).

Заземление катушки Петерсена

Катушка Петерсона

A — это регулируемый реактор с железным сердечником, используемый для нейтрализации емкостного тока замыкания на землю в энергосистеме.Когда в незаземленных трехфазных системах происходит замыкание фазы на землю, фазное напряжение неисправной фазы снижается до потенциала земли, поскольку емкость неисправной линии разряжается в месте повреждения, фазное напряжение двух других фаз возрастает в √3 раза. Между этими емкостями между фазой и землей возникает зарядный ток, который будет продолжать протекать через путь короткого замыкания, пока остается.

Современная плавно регулируемая катушка Петерсена состоит из реактора с железным сердечником, подключенного между нейтралью трансформатора подстанции и землей в трехфазной системе.В случае короткого замыкания емкостный ток замыкания на землю (I _r + I _y ) теперь нейтрализуется током в реакторе (Ir), поскольку он равен по величине, но сдвинут по фазе на 180 °. . Катушки Петерсена автоматически регулируются для компенсации тока замыкания на землю. На рис. 7 показана регулируемая катушка Петерсена плунжерного типа.

Значение индуктивности в катушке Петерсена должно соответствовать значению емкости сети, которая может изменяться, когда и когда выполняется переключение в сети.Современные контроллеры катушек постоянно контролируют напряжение нулевой последовательности и обнаруживают любые возникающие изменения. Когда происходит изменение емкости сети, контроллер автоматически настраивает катушку Петерсена на этот новый уровень, чтобы гарантировать, что она настроена на правильную точку, чтобы немедленно нейтрализовать любое замыкание на землю, которое может произойти. Это быстрое ограничение тока замыкания на землю происходит автоматически без какого-либо дальнейшего вмешательства со стороны системы [2].

Катушка Петерсена также может называться дугогасящей катушкой (ASC).

Рис. 8: Жидкий резистор заземления нейтрали (Powertech).

Технология и дизайн

Жидкостные резисторы заземления нейтрали (LNER)

Жидкостный нейтральный резистор заземления представляет собой большой резервуар, содержащий раствор электролита (дистиллированная вода с небольшим количеством электролитического порошка). (Рис.8) Внешний корпус резервуара жестко соединен с точкой заземления. Внутренний электрод, изолированный от бака, обеспечивает соединение с нейтралью трансформатора.При вводе в эксплуатацию в воду добавляется небольшое количество электролита для увеличения проводимости раствора до достижения калиброванного уровня сопротивления. Конечным результатом является жидкость с высокой пропускной способностью по току и высоким сопротивлением в очень прочном и низком техническом обслуживании.

LNER имеет фиксированную конструкцию, в отличие от более привычных резисторов или реостатов для жидкого стартера, и поэтому его проще сконструировать и откалибровать. Количество жидкости в баке обеспечивает высокую способность поглощения тепла.Проблемы с LNER включают широкий допуск по значениям сопротивления и необходимость регулярной калибровки.

Рис. 9: Твердотельный заземляющий резистор (Postglover).

Жесткие резисторы заземления

Резисторы заземления с твердой нейтралью состоят из катушек из резистивного материала, намотанных на изоляторы. В резисторе используется не принудительное воздушное охлаждение, и требуется тщательная конструкция, чтобы не допускать превышения температурных пределов. Резистивным материалом обычно является нержавеющая сталь или другой сплав.

Твердый заземляющий резистор может включать в себя трансформатор тока для управления устройством защиты. Трансформатор тока должен выдерживать ток короткого замыкания. Однако в случае резистивного заземления ток короткого замыкания значительно снижается, и конструкция ТТ не такая уж серьезная.

Список литературы

[1] Дж. Пармар: «Типы заземления нейтрали в распределительной сети (часть 1)», Портал электротехники.
[2] HV Power: «Катушки Петерсена — основные принципы и применение», www.hvpower.co.nz
[3] Trench: «Системы защиты от замыканий на землю: катушки для подавления дуги», брошюра Trench, www.trenchgroup.com
[4] Mytech: «Методы электрического заземления», www.mytech-info.com/ 2016/07 / electric-earthing-methods.html
[5] Eqbal: «Обзор системы заземления (незаземленной)», Портал электротехники.

Отправляйте свои комментарии на адрес [email protected]

Статьи по теме

Портал ресурсов правительства ЮАР по коронавирусу COVID-19

Постановлениями министерства предлагается 13813 МВт нового строительства на ГЭС, без Eskom

Настало время для южноафриканской национальной ядерной компании Necsa

Разбираясь со слоном в комнате, это Эском…

Интервью с министром полезных ископаемых и энергетики Гведе Манташе

Система заземления

— Что такое системы заземления

Системы заземления или системы заземления используются для соединения определенных частей энергосистемы с землей или землей.Эти системы используются для защиты персонала и электрических систем от ударов или повреждений, обеспечивая прямой путь для электрического тока, протекающего к земле.

Что такое заземление?

Заземление — это процесс передачи электроэнергии. С помощью провода с низким сопротивлением электрическая энергия спускается в землю. Это называется электрическим заземлением. Электрическое заземление достигается путем подключения нейтрали к земле.Ток, протекающий через систему в землю, в свою очередь, имеет нулевой потенциал, что означает, что он не может вызвать повреждение электрической системы.

Типы электрического заземления

Есть два типа электрического заземления; ОБОРУДОВАНИЕ и НЕЙТРАЛЬ. Все электрические системы состоят из двух частей, которые не пропускают ток и служат каркасом системы.

• Заземление оборудования используется для самого оборудования.Каркас прикреплен к земле с помощью проводящего провода, который направляет токи к земле, вдали от системы в случае возникновения неисправности.

• Заземление нейтрали используется путем прямого соединения земли с помощью проводника, соответствующего нормам. Этот тип заземления используется в большинстве систем заземления, защищающих трансформаторы, генераторы и т. Д.

Соединение систем заземления

В системах заземления будет использоваться соединение, чтобы уменьшить любые опасности, связанные с системой, в случае неисправности.Проще говоря, связывание — это соединение двух металлических проводников вместе, чтобы подвести их к одному и тому же электрическому потенциалу. Если они не имеют одинаковый электрический потенциал, электрический заряд накапливается, создавая неисправность. В случае неисправности может возникнуть электрический ток. Связывание проводов с последующим направлением этих скрепленных проводов на безопасный разряд на землю является ключом к успешной системе заземления. Соединительные проводники уменьшают напряжение, протекающее между двумя частями.

Неисправности в системах заземления

Неисправности внутри систем заземления могут проявляться по-разному.Одна из заметных неисправностей в установке — это поражение электрическим током при прикосновении к металлической части, находящейся под напряжением. Это происходит потому, что ваше тело используется как путь от системы к Земле. Неисправности в системе также могут вызвать срабатывание защитных устройств, таких как автоматический выключатель или предохранитель; при выключении устройство отключает подачу электроэнергии. Неисправности могут быть опасными и могут привести к повреждению и травмам.

Почему важно заземление?

Заземление необходимо для электрических систем по многим причинам.Заземление защищает системы от скачков высокого напряжения, а также от любого грозового разряда, полученного во время сильного шторма. Заземление направляет электрический ток к земле, а электрические системы защищены от дорогостоящих и опасных повреждений. Заземление также служит для защиты тех, кто работает с оборудованием и рядом с ним. Сбои в системе всегда возможны и могут вызвать короткое замыкание устройства. Когда это происходит, металл находится под напряжением, и электрический ток может легко уйти от него через проводник любого типа, например, через тело человека.Система заземления обеспечивает быстрый обратный путь к земле даже при возникновении неисправностей в другом месте.

Проверка системы заземления

Системы заземления соответствуют определенным стандартам. При внесении изменений или дополнений необходимо проверить системы. Это означает не только вашу систему заземления, но и соединительные элементы. . Любая работа, выполняемая с электрической системой, может открыть дверь для многих неисправностей, что сделает вашу систему потенциально опасной.Каждый раз, когда в систему заземления вносятся изменения, лучше всего, чтобы лицензированный электрик проверил все выполненные работы, чтобы убедиться, что они были выполнены правильно и безопасно

Для чего на самом деле нужен этот белый провод — Руководство по эффективности дома

Мне всегда было труднее всего понять, зачем мне и нейтральный, и заземляющий провод, когда в конечном итоге они оба подключаются к одной и той же шине в коробке выключателя. И я не одинок. Многие люди борются с этим различием.Я надеюсь, что это руководство, любезно предоставленное исследованиями, поможет прояснить ситуацию.

Нейтральный провод служит обратным каналом для электрического тока, а заземляющий провод обеспечивает путь для электрического тока на землю. Поскольку электричество течет от источника к месту назначения и обратно, каждый провод служит определенной потребности, чтобы гарантировать поддержание петли.

Как вы увидите, нейтральный и заземляющий провода имеют некоторое сходство, но давайте развенчаем некоторые мифы и получим четкое представление о том, зачем нужен каждый из этих двух проводов и чем они отличаются.

Примечание. При возникновении проблем с электропроводкой рекомендуется всегда обращаться за помощью к квалифицированному электрику. Эта статья основана на исследованиях и цитировании источников.

Назначение заземляющих проводов и их подключение к нейтрали

Электричество всегда течет по цепи, то есть она должна идти по петле от источника через прибор и обратно к источнику. Замкнутая цепь необходима для протекания электричества — переключатели работают, разрывая эту непрерывную цепь.

Розетки и приборы в Америке стандартизированы для работы с 3-проводной системой .

Обычно мы думаем об этом так: «горячий» провод передает эффективное напряжение 120 вольт к прибору через розетку, а «нейтральный» провод служит обратным путем.

Третий провод, называемый «землей», подключается к металлическому корпусу прибора и буквально связан с землей (источником).

Заземляющий провод обеспечивает провод к земле.В нормальных условиях электричество не должно проходить через этот дополнительный провод.

Однако, если горячий провод закорачивается, напряжение будет подаваться с очень низким сопротивлением через этот «заземленный» провод, тем самым отключая автоматический выключатель и прерывая цепь.

Назначение заземляющего провода — защита от поражения электрическим током, которое может возникнуть при контакте оголенного горячего провода с металлической частью прибора.

Так как провод заземления соединен с металлическими частями прибора, если горячий провод касается металла, он создает цепь через провод заземления.

В автоматическом выключателе заземляющий провод и нулевой провод соединены. Однако низкое сопротивление заземляющего провода не может выдержать большой ток, который вызывает срабатывание автоматического выключателя, поскольку он предназначен для обнаружения сверхтоков как угрозы безопасности.

Одна из областей путаницы между проводом заземления и нулевым проводом возникает из-за соединения между двумя проводами в коробке выключателя. Хотя заземляющий провод соединен с землей с помощью металлического стержня, этого соединения недостаточно для отключения выключателя.

Вот почему статья 250 Национального электротехнического кодекса США требует, чтобы заземляющий провод также был привязан к нейтральному проводу на сервисной панели (источнике). Чтобы следовать по пути тока — ток течет через провод заземления устройства к коробке выключателя, где он присоединяется к нейтральному пути.

В этот момент ток становится слишком большим, и выключатель срабатывает. Это соединение между нулевым проводом и заземляющим проводом называется соединением и является важной частью электробезопасности.

Проблема полярности

Горячие провода красного, черного или другого цвета, а нейтральные провода белого цвета. В жилых кодексах нейтральный провод всегда должен быть заземлен (подключен к заземляющему проводу). Однако идея «нейтрального» провода на самом деле сложна и вводит в заблуждение. Давайте разберемся.

Как я уже говорил, электричество течет по цепи, поэтому удобно думать, что один провод является источником, а другой — обратным.Это верно для систем питания постоянного тока (постоянного тока, таких как батареи), но в бытовой электросети используется переменный ток.

В системах переменного тока поток энергии постоянно меняет направление, примерно 50-60 раз в секунду (источник).

Ни один прибор не может отличить провод от источника и от обратного провода, потому что на самом деле их не существует. Оба провода выполняют обе функции. В Америке мы различаем провода, у которых один контакт вилки, нейтральный провод, больше, чем другой провод под напряжением.Заземляющий провод круглый внизу.

Почему мы делаем это различие? Помните, что один провод, нейтральный провод, подключен к заземляющему проводу. По сути, 2 провода заземлены, поэтому этот «нейтральный» провод не опасен при контакте с металлическими частями, такими как «горячий» провод.

Итак, чтобы проверить, нейтральный и горячий провода на самом деле взаимозаменяемы в части прохождения электрического тока через прибор, но в Америке мы «поляризуем» вилки, чтобы различать нейтраль (подключенную к земле) и горячие провода.

Мы можем поблагодарить Томаса Эдисона за эту путаницу. В целях электробезопасности при вкручивании ламп накаливания с открытыми резьбовыми патронами были изобретены штыри разных размеров, чтобы гарантировать, что розетка всегда подключена к более безопасному, заземленному нейтральному проводу.

Что такое обратная полярность и почему это важно?

Поляризация вилок и розеток снижает вероятность поражения электрическим током. В нашей американской стандартизации невозможно изменить полярность с помощью вилок, так как вы можете вставить их только в одном направлении.

Примечание: Некоторые приборы имеют двойную изоляцию, поэтому вероятность поражения электрическим током настолько мала, что им не нужны поляризованные вилки — контакты одинакового размера.

Однако иногда розетка может быть перевернута, в результате чего горячий и нейтральный провода будут перевернуты до точки заземления.

В большинстве случаев это не имеет значения для безопасности, потому что современные приборы спроектированы таким образом, что никакие доступные пользователю части не контактируют ни с горячим, ни с нейтральным проводом.

Тем не менее, некоторые приборы и оборудование, такие как лампы накаливания (если вы все еще используете их), тостеры и другие приборы с открытой спиралью (когда-нибудь вставляли нож для масла в тостер, чтобы достать тост?), А также очень старые радиоприемники и телевизоры. которые не имеют двойной изоляции, могут вызвать сотрясение при прикосновении при обратной полярности (источник).

Если вы подозреваете обратную полярность в вашем доме, стоит изучить и исправить это просто для вашего спокойствия.

Вы можете приобрести тестер розеток (ссылка на Amazon) для быстрого определения обратной полярности.

Нужен ли вообще провод заземления?

Некоторые люди говорят, что заземляющий провод даже не нужен, потому что прибор может нормально работать без него, так как заземляющий провод не участвует в нормальном потоке электричества .

Теоретически вы даже не узнаете, сломан он или снят — если только металлический корпус прибора не соприкоснется с высоким напряжением горячей проволоки, и вы не дотронетесь до него.

Поскольку горячий провод замыкается на металлический корпус, но нейтральный провод, который должен быть подключен к заземляющему проводу, не перегружается из-за низкого сопротивления заземляющего провода, прерыватель не сработает, и прибор получит полные 120 вольт. , что может стать причиной поражения электрическим током.

Итак, заземляющий провод необходим для предотвращения поражения электрическим током и возгорания. Это может происходить разными способами (источник):

• Соприкосновение с горячим проводом при одновременном контакте с нейтральным проводом вызовет прохождение тока через ваше тело.
• Прикосновение к горячему проводу или чему-либо, находящемуся под напряжением, и заземленному предмету вызовет поражение электрическим током.
• Контакт с электрическими компонентами или неправильно заземленными приборами может привести к поражению электрическим током.
• Контакт с другим человеком, находящимся в состоянии шока, может шокировать вас.
• Вода — отличный проводник, поэтому, стоя в воде или даже будучи в поту, вы можете получить электрический ток, заземлив вас.

Правильное заземление и допустимая нагрузка вашей электрической системы

Согласно Справочному руководству CDC по здоровому жилищу, у вас должна быть пара ⅝-дюймовых медных заземляющих стержней, каждая длиной 8 футов. (источник).

Технические характеристики носят очень технический характер и выходят за рамки данной статьи.Честно говоря, некоторые задачи лучше всего выполняет лицензированный электрик, и обеспечение надлежащего заземления вашего дома определенно попадает в эту категорию.

Еще один балл:

Хотя эти методы используются при строительстве новых домов, многие старые дома не были построены для того, чтобы выдерживать нагрузку электричества, как мы используем сегодня. В 1970-х, например, электрические нормы требовали 100-амперной электрической панели, в то время как сегодня стандартная 200-амперная панель с автоматическими выключателями.

Если в вашем доме старая электрическая система, настоятельно рекомендуется обновить ее, чтобы она могла выдерживать нагрузку от современных приборов, не создавая опасности возгорания или постоянного срабатывания выключателей / перегорающих предохранителей.

Заключение

Надеюсь, эта статья объяснила некоторые сходства и различия между нейтралью и заземляющим проводом, а также объяснила важность заземляющего провода в безопасных электрических системах.