Заземление нулевого провода: Домен припаркован в Timeweb

Что такое заземление и нулевой провод

Зачем нужно заземление и нейтральный провод?

В процессе монтажа электрической сети в квартире или в доме вы неизбежно столкнётесь с вопросом что такое нулевой провод и заземление и в чем их отличие? Ведь без четкого понимания данного вопроса смонтировать электрическую сеть, полностью отвечающую нормам ПУЭ (Правила устройства электроустановок) достаточно сложно. Поэтому в нашей статье мы постараемся разобраться с данным вопросом и приведем основные правила монтажа этих цепей.

Что такое заземление и нейтральный провод

Прежде всего давайте разберемся, что такое нулевой и что такое защитный провод, в чем их отличия и в чем предназначение? Исходя из этого нам проще будет понимать правила их подключения и те требования которые к ним предъявляет ПУЭ.

Что такое нулевой провод

Прежде всего остановимся на нулевом или как его еще называют нейтральном проводе. Согласно п. 1.7.35 ПУЭ он предназначен для питания электроприемников и соединен с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

Что такое нулевой провод?

• Если же говорить простым языком и отбросить некоторые не столь важные для нас нюансы, то нулевой провод — это проводник, соединенный с заземленной частью трансформатора или генератора от которого вы получаете питание.
• В однофазной сети, которая используется у нас практически во всех частных домовладениях и квартирах, для работы электроустановок обязательно необходим фазный и нулевой провод. Нулевой провод по сути непосредственно соединен с землей и в идеале имеет нулевой потенциал. То есть напряжения на нем нет.

Обратите внимание! Напряжения на нулевом проводе нет если он соединен с землей. Если эта связь по какой-либо причине нарушена, то во время работы электроустановки он оказывается под напряжением равном фазному. То есть для однофазной сети равном 220В.

• На схемах нулевой провод обозначается символом «N». Старая советская инструкция рекомендовала применять обозначение «0» и его еще можно встретить на некоторых схемах.
  А сам провод согласно п.1.1.30 ПУЭ должен быть выполнен проводом синего цвета.

Что такое заземление?

Заземление или защитный проводник согласно п. 1.7.34 ПУЭ предназначен исключительно для целей электробезопасности. В нормальных условиях он не находится под напряжением и выполняет роль проводника только в случаях нарушения изоляции фазного или нулевого проводника. При этом на самой электроустановке он снижает потенциал до безлопастного.

Зачем нужно заземление?

• Если говорить простым языком, то заземление необходимо только на случай поломки. Например, у вас произошел пробой изоляции стиральной машинки. Если она не будет заземлена, то прикосновение к ней равноценно прикосновению к фазному проводу. Если же она будет заземлена, то нечего не произойдет, так как избыточный потенциал через заземление уйдет в землю.
• Заземление может выполняться по разным схемам в зависимости от ваших возможностей и схемы питающей сети. Данный вопрос мы рассмотрим ниже.
• Защитный проводник на схемах принято обозначать символами «PE». Сам же проводник должен быть выполнен из провода желто-зеленого цвета.
• На некоторых схемах вы можете встретить обозначение «PEN». Это обозначает совмещение нулевого и защитного проводов. О нем мы поговорим чуть ниже. Цвет такого провода согласно п.1.1.29 ПУЭ должен быть голубым с желто-зелеными полосами на концах.

Схемы подключения нейтрального провода и заземления

Теперь вы знаете как отличить нулевой провод от заземления и понимаете, что и то, и другое является соединением с землей. Теперь можно рассмотреть возможные схемы подключения нейтрального провода и заземления. Все они четко оговорены в п.1.7.3 ПУЭ. Мы рассмотрим только схемы с глухозаземленной нейтралью которые применяются в наших электрических сетях.

На фото представлена система ТТ

Итак:

• Прежде всего рассмотрим систему ТТ в которой нейтральный провод подключен к заземлению трансформатора, а заземление к независимому источнику. Этот метод применяется очень редко, да и цена монтажа такой системы является наиболее высокой.
• Значительно чаще используются системы типа ТN в которых используются PEN проводники. То есть на всем протяжении или на отдельных участках нулевой и защитный проводники проложены одним проводом, либо подключаются к одной точке заземления.

Система TN-S

• Наиболее оптимальной в данном случае в вопросах электробезопасности является система TN-S. В ней нулевой и защитный проводники подключены к единой точке заземления, но на всей протяженности выполнены отдельными проводниками.

Система TN-C

• Значительно чаще можно встретить систему TN-C, которую достаточно просто реализовать своими руками. В ней нейтральный провод и заземление выполнены одним проводом по всей длине. Но это наименее безопасный вариант с точки зрения электробезопасности.

Система TN-C-S

• И последним возможным вариантом является система TN-C-S. Как понятно из названия она совмещает в себе две предыдущие системы. То есть на одном участке выполнена совместная прокладка нейтрали и заземления, а на втором участке они разделены.

Правила подключения нейтрального провода и заземления

Зная возможные схемы подключения заземления и нулевого провода можно говорить о правилах и требованиях к их подключению. Ведь они хоть и не значительно, но разняться. Кроме того, мы надеемся, что объясним часто встречающийся вопрос зачем заземлять нулевой провод.

• Прежде всего поговорим о системе ТТ. Согласно п.1.7.59 ПУЭ данная система может применяться только в исключительных случаях, когда не одна из систем TN не может обеспечить должный уровень защиты.

Обратите внимание! При использовании системы ТТ обязательно применение автоматов УЗО. Причём нормы ПУЭ предъявляют к ним отдельные требования по току срабатывания.

• Но и для системы TN все не так просто. Согласно п.1.7.61 ПУЭ на вводе в здание или в электроустановку они должны иметь повторное заземление. Давайте разберемся зачем это необходимо.
• В системе TN как мы уже знаем, нулевой и защитный проводники монтируются одним проводом. В случае обрыва этого совместного провода получается, что нулевой и защитный провод образуют единое целое. Ведь они не соединены с землей.
• Если у нас нет соединения с землей, то как мы уже знаем при включении любого электроприбора или даже лампочки нулевой провод оказывается под фазным напряжением.
• Но для системы TN нулевой и фазный провод частично или полностью объединены. То есть провод заземления тоже оказывается под фазным напряжением. А фазный провод у нас подключен к корпусу нашей стиральной машины, фена, холодильника и другого электрооборудования. Выходит, и на их корпусе появится фазное напряжение. И при прикосновении к ним вы получите удар электрическим током.

Зачем выполнять повторное заземление?

• Именно исходя из этих соображений повторное заземление нулевого провода по ПУЭ для систем TN обязательно.
  Ведь такое повторное заземление снижает риск подобных случаев. А если оно выполнено у всех электропотребителей, то вероятность подобных случаев становится еще ниже.
• Кроме того, нормы ПУЭ в многоэтажных зданиях требуют присоединения PEN шины к шине уравнивания потенциалов, которая согласно п.1.7.82 ПУЭ должна соединяться со всеми заземленными проводниками в доме.
• Отдельные требования ПУЭ предъявляет к потребителям, которые подключены к электрической сети при помощи воздушной линии. Контур повторного заземления нулевого провода и заземления для таких потребителей должен быть оборудован согласно п.17.101 и 1.7.102 ПУЭ.
• Для таких потребителей нормируется не только сопротивление искусственного заземлителя, но и предъявляются требования к его материалу, а также сечению и толщине. Ведь на воздушных линиях обрыв одного провода значительно более вероятно.

Вывод

Как видите вопрос правильного выполнения заземления и монтажа нулевого провода достаточно многогранен.

Мы уделили внимание лишь основным аспектам и попытались разъяснить назначение данных проводников. Более детальную информацию по поводу монтажу заземления, зануления и контуров заземления вы можете получить в следующих статьях на нашем сайте, а также на видео.

Повторное заземление нулевого провода на вводе в здание, правила ПУЭ, защитное заземление опор

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.

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.

На вводе в электроустановку напряжением до 1 кВ обязательно монтируют повторное заземление, чтобы увеличить степень безопасности.

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.

Важно правильно выбрать материал и сечение проводников, как нулевого, так и заземляющего. Если в них возникнет ток короткого замыкания, то он должен минимум в 3 раза превышать порог срабатывания автоматики или других защитных приспособлений.

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.

Заземление и зануление в чем разница и как отличить проводники

Очень часто даже сами электрики путают два таких понятия как заземление и зануление. Как же их отличить рядовому потребителю?
По определению заземление — это принудительное соединение металлических частей оборудования с землей. Главное его назначение — понизить до минимума напряжение, которое может возникнуть на корпусе аппарата, если произойдет пробой изоляции.

Зануление — это соединение металлических частей эл.оборудования с нулевым проводом. Если произойдет пробой изоляции и фаза попадет на зануленный корпус — получится однофазное короткое замыкание. Оно то и вызовет отключение напряжение через защитный автомат.
Зануление и заземление выполняют по сути одну задачу, но немного разными способами.

Как на практике отличить проводник заземления от нулевого провода?
Допустим у вас не завершен до конца ремонт и из подрозетника торчит кабель с тремя жилами. Определить какая из них фазная не так сложно. Для этого нужно воспользоваться индикаторной отверткой или тестером.

Только поняв какой из проводников является фазным, можно приступать с методам поиска земли и нуля.

1-й способ отличия заземления от зануления

Чтобы выяснить, где заземление и зануление, необходимо в первую очередь обратить внимание на цветовою маркировку. Если проводку делал грамотный электрик, то как правило нулевой рабочий проводник имеет синий цвет, а заземляющий защитный желто-зеленый.

Но не стоит полагаться на это на 100% и всегда перепроверяйте другими способами:

2-й способ

• ⚡отключите все приборы в квартире и автоматы в эл.щите
• ⚡отсоедините заземляющий проводник в щите от шинки заземления (шина PE) или корпуса
• ⚡заново включите автоматы
• ⚡мультиметром в режиме переменного напряжения замерьте показания между жилами. При этом заранее индикаторной отверткой выясните где у вас фаза.
• ⚡там где относительно фазного проводника напряжение будет в пределах 220В — это и есть ноль. Другой проводник — защитная земля.

3-й способ отличия заземляющего проводника от нулевого

Данный метод применим, когда на вводе установлен двухполюсный автомат (то есть автомат одновременно отключает фазный и нулевой проводники):

• ⚡отключаете все приборы и вводной автомат
• ⚡мультиметром в режиме «прозвонки» соединяете предполагаемый заземляющий провод и металлические корпуса ближайшего борудования, которое должно быть заземлено — батареи, ванная и т. д.
• ⚡та жила, на которой тестер будет показывать близкое значение к нулевому или издавать звуковой сигнал — и будет землей. Там где сопротивление будет близко к бесконечности — рабочий ноль.

4-й способ как определить заземление и зануление

• ⚡отключаете все приборы в квартире, не только выключателем, но и из розеток тоже
• ⚡отключаете вводной двухполюсный автомат
• ⚡на выходе с автомата между нулевым и фазным проводом ставите перемычку — шунт
• ⚡с помощью тестера в режиме прозвонки диодов проводите замеры на проводниках в подрозетнике
• ⚡фазная и нулевая жила должны давать между собой полный ноль. Тестер будет пищать.
• ⚡оставшаяся жила и есть заземляющая

Данный способ наименее предпочтительный и несет за собой большие риски для неопытного пользователя эл.энергии. Поэтому используйте его в последнюю очередь, если имеете необходимые навыки и знания.

Статьи по теме

Повторное заземление нулевого защитного проводника

Просмотров 58 Опубликовано 13.06.2018 Обновлено 13.06.2018

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. При 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. 4.10, 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 формулой

При 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.

Назначение повторного заземления нулевого провода

Повторное заземление нулевого провода

Повторное заземление нулевого защитного проводника

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. При 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).

Используйте на своих сайтах и блогах или на YouTube кликер для adsense

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. 4.10, 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 формулой

При 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.

Источник: https://elektrikdom.com/index/povtornoe_zazemlenie/0-396

Нулевой провод и опасность его повреждения

Нулевой провод — это проводник электрической сети, имеющий нейтральное значение, в то время, когда фаза несет в себе напряжение 220 Вольт. На схемах нейтраль обозначается латинской буквой N, и имеет синюю либо голубую окраску, смотря какая маркировка кабеля. В старых системах заземления принято совмещать рабочий и защитный нули, и в этой ситуации они имеют желто-зеленую окраску и их обозначение записывается, как PEN.

Все линии электропередач для чего-то предназначены, следовательно, они могут характеризоваться наличием:

• глухозаземленной нейтрали;
• эффективно-заземленного нулевого проводника;
• изолированного ноля.

Современное обустройство жилых домов зачастую оборудовано системой электросети с глухим заземлением нулевого провода. Для правильной работы данного типа сети энергию доставляют от трехфазных генераторных установок по трем фазам с высоким напряжением. Кроме того, от этого же источника электроэнергии ведется четвертый кабель, именуемый рабочим нулем.

Определяем ноль по цветовой маркировке

Важно! В случае неравномерной нагрузки на три фазы электросети, наблюдается несбалансированный ток в нейтральном проводе.

Повторное заземление нулевого провода

Повторным заземлением нулевого проводника, является защита, установленная на определенных правилами ПУЭ промежутках на всей протяженности нейтрали. В задачи повторного заземления включается снижение силы напряжения в нулевом проводе и электроприборах, которые были занулены относительно грунта. Это свойство целесообразно в качестве защиты от обрыва нулевого провода и при пробое электрического напряжения на корпус электрических приборов.

Схема повторного заземления

При создании защиты в электросети старайтесь выбирать нулевой и защитный проводники таким образом, чтобы в случае произошедшего замыкания на металлический корпус оборудования, произошло короткое замыкание в сети или оплавление предохранителей. Обычно, при установленном автоматическом выключателе данный фактор вызывает его срабатывание.

Важно! При возникновении короткого замыкания в зануленной элекроцепи, полученное напряжение должно трижды превысить значение номинального тока.

Нейтраль должна быть непрерывной от каждого корпуса электроустановки до нулевых проводников источников электроэнергии.

Методика определения ноля и заземления

В ходе работы с зануленными электрическими частями, нередко возникает вопрос, как определить ноль и заземление. Для этого существует специальная методика, принцип которой, мы объясняем для читателей доступным языком. Сразу обращаем внимание новичков, если вам требуется установить прибор в домашних условиях, определять ноль, фазу и заземление необходимо в месте крепления.

Существует самая простейшая методика, по которой определяется заземление — это использование цветовой маркировки, однако и этот способ является не всегда надежным.

1. Начнем методику при помощи специальной лампы. Но для начала соберем ее в единое целое;
2. Берем обычный патрон и вкручиваем в него подходящую лампу накаливания;
3. На клемму гнезда крепим провода и избавляем их концы от изоляционного слоя при помощи стриппера;
4. Теперь поочередно соединяем провода лампы с поддающимися определению жилами, если лампочка загорится, значит, вы нашли фазу. В ситуации с двухжильными кабелями дело обстоит намного проще, вам важно найти лишь фазу, при находке которой лампочка загорается, следовательно, оставшийся проводник — это нейтраль.

Важно! В случае, если к вашей сети подключены УЗО или автоматы и при этом лампа не загорается во время проверки, значит вы нашли ноль и «землю».

Что бывает при обрыве нуля в поводке

Задачи и назначение нулевого провода

Нулевой защитный проводник — это жила, соединяющая зануленные части электроустановок с глухозаземленной нейтралью источника снабжения электроэнергии. Такой проводник предназначен, чтобы создавать короткое замыкание в сети с минимальным сопротивлением, в то время, когда рабочий ноль, является активным поставщиком электрического тока к потребительским приборам.

Прямыми задачами нейтрального проводника считаются:

• обеспечение равномерности токов в нагрузочных фазах, даже если наблюдается неравномерное снабжение током;
• нулевой проводник и его правильное обустройство полезно при риске аварийных ситуаций;

Мы с вами ответили на вопрос, какое назначение рабочего нулевого провода и нулевого защитного. Отсюда можно сделать вывод, что присутствие нейтрали в любой системе электросети, является обязательным условием. Кроме того, важно знать методы работы с ним для обеспечения безопасности работы электрической цепи.

Чем опасно повреждение нулевого провода?

Обрыв либо обгорание нулевых проводников признано электриками опасным явлением. Для наглядности рассмотрим, каким бывает, обрыв нейтрали:

• обрыв PEN-проводника в питающем кабеле. При подобном нарушении в электропроводке, человек не заметит случившегося, к тому же здесь остается один контур заземления, что делает произошедшее вполне безопасной ситуацией;
• обгорание нулевого проводника в распределителе. Здесь имеется высокий риск массового выхода из строя электрических приборов. Происходит перекос фазных проводников, то есть в одном проводе напряжение больше, чем в другом. Если в квартире не включено потребителей, возможно повышение напряжение в цепи до 380 Вольт;

Важно! Если в случае обрыва нулевого провода, у вас оставались подключенными много мощных потребителей, напряжение упадет ниже 220 В, и это приведет к нарушению работоспособности всех, на то время включенных приборов.

• обрыв в квартирном электрощитке. В такое ситуации, вероятнее всего в розетках будет наблюдаться вторая фаза, причем электроприборы не будут работать от таких источников.

Схема опасности при обрыве нулевого провода

Внимание! Ни в коем случае, не используйте нулевой провод для заземления. Для этого есть специальный PE-проводник.

Вас могут заинтересовать:

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/

Заземленный нейтральный проводник – Часть 3 из 3

NEC сообщает, что вы можете использовать заземленный нейтральный провод для заземления нетоковедущих металлических частей каркасов и корпусов, составляющих электрическую систему. Как мы обсуждали в частях 1 и 2 этой серии, вы должны выбрать размер заземленного проводника (при использовании в качестве проводника заземления оборудования и токоведущей нейтрали) достаточно большим, чтобы обеспечить путь с низким импедансом для возврата тока замыкания на землю. над ним и приведёт к срабатыванию автоматических выключателей или предохранителей и отключению питания фидерной цепи в случае неисправности.Однако, если в каждом из двух или более зданий есть заземленная сеть, питаемая от основной сети переменного тока, вы должны отдельно заземлить электропитание каждого здания.

Например, если вы подаете электричество к одному из зданий с фидером, используемым для обслуживания другого здания из главного здания, вы должны заземлить нейтральный провод фидера на электрод в другом здании, за исключением: 1) Когда есть только одна ответвленная цепь идет к “другому” зданию, и заземляющий провод оборудования проходит с этой цепью; и 2) Когда заземляющий провод оборудования проходит с фидерной цепью для заземления.

Заземленные нулевые провода, обслуживающие другое здание от главного здания: гл. 250-32 (б) (2). Когда обычная система заземления переменного тока питает одно или несколько зданий / сооружений, вы должны отдельно заземлить каждую щитовую панель в каждом здании или строении. Вы должны заземлить заземленный нейтральный провод на щитке во втором здании / сооружении и рассчитать его размер в соответствии с номиналом или настройкой автоматического устройства защиты от перегрузки по току (OCPD) в цепи фидера, как указано в таблице 250-122. Согласно п. 225-33 (а), средства отключения для каждого источника питания должны состоять не более чем из шести выключателей или шести автоматических выключателей, установленных в одном корпусе, группе отдельных корпусов или в распределительном щите или на нем. При необходимости разд. 225-32 и 250-32 (d) позволяют размещать отключающие средства в другом месте в помещении.

Заземленный провод, используемый как нейтраль и провод заземления оборудования: гл. 250-32 (б) (2). Когда вы используете фидерную цепь от вспомогательного оборудования в главном здании для обслуживания щитка в другом здании, к заземленному нейтральному проводнику применяются особые требования.Это верно, если вы используете заземленный провод в качестве нейтрали плюс провод заземления оборудования. Те же правила применяются ко второму / третьему зданию или любым зданиям, установленным на территории и обслуживаемым от одной общей службы по фидерной цепи.

Когда одна служба обслуживает два или более зданий или сооружений, относитесь к проводникам, покидающим первое здание, как к фидеру. Когда они прибудут во второе здание, относитесь к этим проводникам как к проводникам служебного входа и заканчивайте как к служебному оборудованию.

Поскольку питатель заземляется, когда он поступает во второе здание, вы можете рассматривать оборудование, которое он обслуживает, как услугу. Эта фидерная цепь должна иметь заземленный нейтральный провод, проходящий внутри того же кабельного канала или кабеля, содержащего незаземленные фазные проводники. Выбирайте размер этого проводника в соответствии с размером OCPD в главном здании перед проводниками фидерной цепи, питающими здание два. Если вы используете металлический кабелепровод, он не должен подключаться параллельно с заземленным нулевым проводом в одном здании, чтобы токи могли течь от здания к зданию.

Соединительные перемычки, используемые в качестве перемычек для соединения оборудования: разд. 250-32 (б) (2) и 250-102 (г). Размер перемычки подключения оборудования на стороне нагрузки устройств максимального тока обслуживания должен соответствовать требованиям, приведенным в Таблице 250-122. Соединительная перемычка оборудования не должна быть больше проводников цепи, питающих оборудование, и не должна быть меньше № 14. Обратите внимание, что одна общая непрерывная соединительная перемычка оборудования должна быть разрешена для соединения двух или более дорожек или кабелей, если такое соединение размер перемычки должен соответствовать положениям, перечисленным в Таблице 250-122.

Заземляющий провод для заземления оборудования: разд. 250-32 (ф). Выберите размер заземляющего проводника в соответствии с Таблицей 250-122 и установите в соответствии с разд. 250-92, 260-64 (а) и (б) и 250-120 (а). Если вы используете металлический кабелепровод для защиты заземляющего проводника, вы должны прикрепить его к проводнику на обоих концах. Часть проводника, которая является единственным соединением между электродом и заземленным или заземляющим проводником, или металлический корпус отключающего средства не должны быть больше, чем требуется в Таблице 250-122.

Заземление с заземленным нейтральным проводом – Часть 1 из 3

Ознакомьтесь с правилами NEC о том, как использовать заземленный нейтральный провод в качестве проводника заземления оборудования.

При определенных условиях вы можете заземлить все металлические части корпусов, используемых для установки сервисного оборудования, с помощью заземленного нейтрального проводника на стороне питания системы. Когда вы используете этот тип схемы заземления, это включает в себя монтажную головку для обслуживания, кабельный канал для обслуживания, основание счетчика обслуживания и кожух для служебного оборудования.

Использование заземленных нейтральных проводов на стороне питания: разд. 250 142 (а) (1) – (а) (3). Вы можете использовать заземленный нейтральный провод в качестве токоведущего проводника и средства заземления на стороне питания средств отключения обслуживания и стороне питания отдельно производной системы следующим образом:

(1) На стороне питания средств отключения сервисного оборудования.

(2) На стороне питания главных средств отключения для отдельных зданий и сооружений, по п.250-32 (б).

(3) На стороне линии устройств отключения или защиты от перегрузки по току отдельно выделенной системы в сек. 250-30 (а) (1).

Размер заземленного проводника по току нейтрали: разд. 220-22. Чтобы контролировать максимальную несбалансированную нагрузку, необходимо вычислить допустимую токовую нагрузку нейтрали. Учитывайте нагрузку нейтрали (в амперах), если вы используете нейтраль в сочетании с одним или несколькими незаземленными фазными проводниками. В однофазных цепях, использующих один незаземленный провод и нейтраль, нейтраль будет пропускать то же количество тока, что и незаземленный фазный провод.Однако, поскольку двухпроводная схема встречается редко, предположим, что имеется нейтраль с двумя или более незаземленными фазными проводниками. Если есть два незаземленных проводника с общей нейтралью, нейтраль должна пропускать полный ток в амперах от обоих фазных проводов; что не является общепринятой практикой.

Давайте рассмотрим пример для пояснения. Рассмотрим незаземленные фазные проводники, питающие главный сервисный щит в нашем примере, – это медные проводники THWN 600 тыс. См (клеммы 60 ° C / 75 ° C).Сечение нейтрального проводника можно определить по:

Шаг 1: Определите нагрузку на каждый фазный провод. L1 = 112A, L2 = 110A и L3 = 106A.

Шаг 2: Рассчитайте максимальную несбалансированную нагрузку. L1 = 112А.

Шаг 3: Выберите нейтральный проводник подходящего размера в соответствии с Таблицей 310-16. Здесь для 112A требуется провод № 2 AWG.

Расчет нейтрали для пропускания тока повреждения: гл. 250-24 (б) (1) и (б) (2). При заземлении системы переменного тока (работающей при напряжении менее 1000 В) необходимо провести заземленный нейтральный провод к каждому средству отключения обслуживания.Сечение заземленного нейтрального проводника не должно быть меньше требований, указанных в Таблице 250-66. Этот заземленный нейтральный провод необходимо проложить вместе с фазными проводниками. Если размер служебных проводов превышает 1100кмил (медь) или 1750кмил (алюминий), вы не можете использовать Таблицу 250-66. Если размер заземленного проводника превышает указанные выше значения, размер заземленного нейтрального проводника не может быть меньше 12,5% площади наибольшего фазного проводника. Если проводники проложены параллельно, размер заземленного нейтрального проводника должен основываться на общей площади в миллиметрах параллельных проводов в секунду.250-24 (б) (2) и п. 310-4.

Давайте рассмотрим пример, показывающий, как подобрать размер заземляющего провода оборудования для устранения замыканий на землю. Незаземленные фазные проводники, питающие главный сервисный щит в нашем примере, представляют собой медные проводники THWN 600 тыс. См (клеммы 60/75 ° C). Размер нейтрального проводника определяется по Таблице 250-66. Здесь был выбран медный провод № 1/0 AWG THWN, соответствующий нормам.

Нейтральный наконечник. сек. 310-15 (b) (4) (c) требует увеличения размера нейтрали, питаемой 3-фазной, 4-проводной системой, соединенной звездой, если основная часть нагрузки состоит из нелинейных нагрузок, насыщенных гармониками. токи.ФПН 2 ст. 220-сек. 22 предупреждает об этой проблеме. Здесь вам, возможно, придется удвоить размер нейтрали или установить фильтры гармоник, чтобы устранить проблему.

Нейтраль и заземление | Журнал для подрядчиков по электрооборудованию

Заземленный провод в сервисной службе выполняет две важные функции для системы электропроводки в помещении. Первый должен служить токопроводящим проводом для питаемой нагрузки. Во-вторых, он функционирует как специально сконструированный, низкоомный и эффективный путь тока замыкания на землю во время замыкания на землю, как описано в разделе 250.4 (А) (5). Это важный элемент эффективной работы устройства защиты от перегрузки по току при любом замыкании на землю, которое происходит в заземленных системах. Вот почему 250.24 (C) требует, чтобы заземленный провод был подведен к корпусу средств отключения и прикреплен к корпусу. Это требование применяется к заземленным системам, независимо от того, питает ли заземленный проводник нагрузку.

Заземленный провод службы обычно является нейтральным проводом, но он также может быть фазным проводом, в зависимости от типа поставляемой системы.Например, система треугольника с заземленной вершиной треугольника имеет заземленный фазный провод и не имеет заземленного нейтрального проводника. Заземленные нейтральные проводники обычно переносят максимальный несимметричный нейтральный ток в нейтральную точку системы.

Термин «нейтраль» может относиться как к проводнику, так и к точке подключения системы. «Нейтральный проводник» и «нейтральная точка» определены в Статье 100. Эти определения помогают определить, что составляет нейтраль системы и проводники, к которым они подключены.Нейтральные проводники системы обычно заземляются, но не все заземленные проводники являются нейтралью системы. В нейтральной точке системы векторная сумма номинальных напряжений от всех других фаз в системе, которые используют нейтраль, по отношению к нейтральной точке, является нулевым (заземляющим) потенциалом.

Во время нормальной работы заземленный (нейтральный) провод проводит несбалансированный ток нейтрали к обмоткам источника. Такая же характеристика нагрузки применяется к заземленным фазным проводам, за исключением того, что заземленный фазный провод обычно проводит тот же ток, что и незаземленные фазные проводники, как это было бы в случае трехфазного двигателя, питаемого от системы с заземленным углом.Раздел 250.24 (C) (3) требует, чтобы заземленный провод трехфазной, трехпроводной сети с подключением по схеме треугольника имел допустимую нагрузку не менее, чем у незаземленных проводов этой сети.

NEC обычно ограничивает заземляющие соединения только теми, которые требуются или разрешены на стороне линии и до корпуса средства отключения обслуживания. Это ограничение применяется на стороне нагрузки точки заземления в сервисном оборудовании или в точке, где в сервисном оборудовании выполняется основная перемычка.

Раздел 250.24 (A) (5) ограничивает заземляющие соединения со стороны нагрузки заземленным проводом. Подключения со стороны нагрузки средств отключения обслуживания не допускаются. Такое же ограничение включено для отдельно производных систем, как предусмотрено в 250.30 (A).

Информационные примечания, следующие за 250,24 (A) (5) и 250,30 (A), указывают на несколько других установок, в которых разрешено использование заземленного провода для заземления. Заземление заземленного проводника со стороны нагрузки, как правило, запрещено, чтобы минимизировать пути, по которым ток может разделиться, возвращаясь к обмоткам источника.После того, как заземленный провод (ы) покидает корпус сервисного оборудования, проложенный либо с фидерами, либо с ответвленными цепями, установщики не должны подключать заземленный провод к заземлению или к заземленным металлическим корпусам. Это создает несколько путей для возврата тока к источнику.

Это часто называют параллельными путями для тока нейтрали. Цель состоит в том, чтобы изолировать заземленные проводники, часто нейтральные проводники, от земли и заземленных частей везде, кроме тех мест, где служба или система изначально заземлены. Если это правило не соблюдается, ток будет подаваться на токопроводящие части, кабельные каналы и оборудование, которое не предназначено для протекания тока во время нормальной работы. Это состояние является частой причиной многих проблем с качеством электроэнергии, возникающих сегодня.

Допуск на подключение заземления со стороны нагрузки к заземленному проводу электропроводки бытовых и служебных помещений очень мало. Очевидно, это разрешено для отдельно производных систем, потому что у источника устанавливается новая точка заземления системы.Существуют также допуски на использование заземленного проводника для заземления оборудования, такого как существующие диапазоны и сушильные установки, как предусмотрено в ограничительных условиях в Разделе 250.140. Использование заземленного проводника для заземления в отдельных зданиях или сооружениях было признано в стандарте NEC до издания 2008 года. Однако в настоящее время наблюдается тенденция отказа от использования заземленного проводника для заземления оборудования на стороне нагрузки сервисного разъединителя или на стороне нагрузки точки заземления для отдельно выделенной системы.

Чтобы соответствовать минимальным требованиям NEC для соединений заземленных проводов, соблюдайте осторожность при заделке заземленных (нейтральных) проводов и соблюдайте концепции рабочих характеристик, обсужденные выше, сохраняя разделенные нейтрали и заземляющие соединения в установках проводки на стороне нагрузки вспомогательной магистрали. перемычка соединения или перемычка соединения системы для отдельно производной системы.

Разница между нейтралью и заземляющим проводом в электротехнике

Нейтральный и заземляющий провода часто путают вне электроснабжения, поскольку оба проводника работают с нулевым напряжением.На самом деле, если вы по ошибке подключите заземляющий провод как нейтральный, большинство устройств будет работать правильно. Однако такое соединение противоречит нормам, поскольку каждый проводник выполняет разные функции, необходимые в электрических установках.

Национальный электротехнический кодекс (NFPA 70 NEC) устанавливает цвета проводки для нейтрального и заземляющего проводов. Стандартные цвета упрощают монтаж проводки и повышают безопасность.

• Цвета нейтрального провода: белый или серый
• Цвета заземляющих проводов: зеленый, желто-зеленый или неизолированный

Эти цвета изоляции разрешены только для нейтрального и заземляющего проводов, и их использование в любом из токоведущих проводов противоречит нормам.Поскольку электрики работают с предположением, что вся проводка этих цветов находится под нулевым напряжением, использование их для токоведущих проводов очень опасно (и в первую очередь противоречит нормам).

---

Убедитесь, что ваши электрические установки разработаны профессионалами.

---

Роль нейтрального проводника в электрических цепях

Чтобы наглядно представить, как работает нейтральный проводник, представьте, что электроэнергия доставляется в виде тока через разность напряжений.Хотя напряжение передается по токоведущему проводнику, нейтральный провод требуется для двух важных функций:

• Служит точкой отсчета нулевого напряжения.
• Обеспечивает обратный путь для тока, проходящего через токоведущий провод.

Если к устройству подключен только токоведущий провод, он не сработает, потому что ток не может циркулировать и нет разницы напряжений. Это похоже на то, как гидроэлектрической турбине требуется выход для движения: если выход турбины заблокирован, вода не может течь и турбина не может вращаться, даже если вода под давлением подается на вход.

Когда в установке используются трехфазные цепи , могут быть случаи, когда нейтральный проводник не требуется.

• Например, трехфазная система с линейным напряжением 120 В обеспечивает выходное напряжение 208 В между фазами, и вы можете подключить нагрузку 208 В между двумя фазными проводниками без использования нейтрального провода. Оба токоведущих проводника несут напряжение, но ток может течь, потому что они имеют разное напряжение.
• Трехфазные нагрузки, такие как электродвигатели, часто рассчитаны на работу с тремя токоведущими проводниками и без нейтрального проводника. Здесь действует тот же принцип – ток может течь между токоведущими проводниками при разном напряжении.

Однако, даже если некоторые нагрузки не используют нейтральный провод в трехфазной установке, он необходим для однофазных нагрузок, которые используют только одно из линейных напряжений. Теоретически, если к трем фазным проводам подключены одинаковые нагрузки, их токи компенсируются, и нейтральный проводник проводит нулевой ток. Однако это невозможно в реальных установках, и нейтральный проводник несет дисбаланс тока между тремя фазами.

Роль заземляющего проводника в электрических цепях

Хотя заземляющий провод имеет нулевое напряжение, как и нейтральный провод, он выполняет совсем другую функцию. Как следует из названия, этот проводник обеспечивает заземленное соединение для всех приборов и оборудования.

• В нормальных условиях весь ток возвращается через нейтральный провод, а заземляющий провод не проводит тока.
• Однако, когда происходит короткое замыкание в линии, заземляющий провод обеспечивает путь для тока замыкания. Электрическая защита может обнаружить это состояние и отключить цепь от источника питания.

Без заземляющего провода приборы и оборудование могут оказаться под напряжением, если к ним случайно прикоснется токоведущий провод. Повреждение не отключается, поскольку устройства электрической защиты реагируют на ток короткого замыкания, который течет от живого провода к заземляющему проводу. В этом случае любой, кто прикоснется к поверхности под напряжением, получит удар электрическим током.

Поскольку замыкание на землю может повлиять на любую цепь, заземляющий провод необходим даже при отсутствии нейтрального проводника.Например, если в двигателе используются три токоведущих провода и нет нулевого провода, он, тем не менее, должен быть заземлен, потому что любой из токоведущих проводов может выйти из строя.

Правильный выбор размеров нейтрального и заземляющего проводов

Провода под напряжением подбираются в зависимости от тока, который они проводят, и то же самое применимо к нейтральным проводам в однофазных цепях, поскольку они проводят такой же ток, что и провод под напряжением. Для трехфазных цепей применяются разные правила: обычно используется тот же размер провода, что и для трехфазных проводов, но в некоторых случаях требуется больший размер провода для нейтрального проводника.

Заземляющие провода для параллельных цепей подбираются в зависимости от мощности устройства защиты от перегрузки по току. С другой стороны, размеры заземляющих проводов для главного служебного входа подбираются в зависимости от мощности служебных проводов. NEC предоставляет таблицы для обоих случаев.

Работая с квалифицированными инженерами-электриками с самого начала проекта, вы можете быть уверены, что все компоненты указаны в соответствии с NEC и местными нормами. Это не только обеспечивает безопасность, но и быстрое согласование проекта с местными властями.Инженеры-электротехники также могут предложить меры по повышению энергоэффективности, чтобы сэкономить на счетах за электроэнергию.

Проводники заземления и нейтрали – действительно ли имеет значение размер?

Время чтения: 10 минут

Тема подключения и заземления, пожалуй, больше всего сбивает с толку пользователей правил установки электрооборудования.

Фактически, я написал на эту тему в этой самой публикации, по крайней мере, две такие статьи за последние несколько лет. Тем не менее, я регулярно получаю электронные письма и телефонные звонки с вопросами о различиях между заземляющими, заземляющими и нейтральными проводниками, о различиях в использовании этих проводов в соответствии с Правилами Канадского электрического кодекса и о различиях в требованиях Кодекса для определения размеров таких проводов. .Итак, давайте еще раз проясним.

1. Соединительный провод

Соединительный и соединительный проводники определены в Кодексе CE следующим образом:

«Соединение – путь с низким импедансом, полученный путем постоянного соединения всех нетоковедущих металлических частей для обеспечения непрерывности электрической цепи и способности безопасно проводить любой ток, который может быть на них наложен.

Соединительный проводник – проводник, который соединяет нетоковедущие части электрооборудования, кабельные каналы или корпуса с сервисным оборудованием или заземляющим проводом системы. ”

Исходя из этих определений, совершенно очевидно, что соединение – это путь с низким сопротивлением, который преднамеренно создается между всеми нетоковедущими металлическими частями электрического оборудования, чтобы безопасно проводить любой нежелательный ток (ток утечки или короткого замыкания), который может случайно попасть на эти металлические части во время использования электрического оборудования.

Соединительный проводник – это такой проводник, который фактически соединяет эти (обычно нетоковедущие) металлические части электрического оборудования (включая броню и оболочку кабеля, а также металлические кабельные каналы) с вспомогательным оборудованием или с заземляющим проводом системы .Давайте возьмем на время объяснение, касающееся соединения заземляющего провода с вспомогательным оборудованием или с заземляющим проводом системы, и сконцентрируемся на выборе сечения заземляющего проводника.

Фото 1. Соответствует ли маркировка этого заземляющего провода Кодексу CE?

Соединительный проводник не считается проводником цепи, так как проводники цепи несут ток цепи при нормальных рабочих условиях, а допустимая нагрузка на проводники цепи выбирается в соответствии с Правилом 8-104 (или другими применимыми правилами Кодекса в зависимости от тип подключенных нагрузок, таких как двигатель, конденсатор или нагревательные нагрузки).Однако, поскольку соединительный провод предназначен для пропускания только тока короткого замыкания, его размер должен быть таким, чтобы он имел достаточную допустимую нагрузку, чтобы выдерживать максимальный ток замыкания, который может быть случайно наложен на нетоковедущие металлические части определенного электрического оборудования. (конкретной подключенной нагрузки).

Выбор сечения заземляющего проводника регулируется Правилом 10-814 (1).

Это Правило гласит следующее:

“10-814 (1) Размер заземляющего проводника не должен быть меньше указанного в таблице 16, но ни в коем случае не должен быть больше, чем самый большой незаземленный проводник в цепи . ”

Таблица 16 предлагает пользователям кода критерии для выбора сечения заземляющего проводника на основе допустимой токовой нагрузки самого большого незаземленного проводника в цепи.

Приложение B Примечание к этому Правилу дополнительно разъясняет это требование, поясняя, что кабельные каналы, разрешенные Кодексом для использования в качестве соединительных проводов, считаются имеющими достаточный размер для пропускания тока короткого замыкания. Это примечание к Приложению B также объясняет пользователям Кодекса, что заземляющий провод, предусмотренный как неотъемлемый компонент кабеля, спроектированного и изготовленного в соответствии с применимым стандартом безопасности (с одним из стандартов CSA Part II, перечисленных в Приложении A Кодекса), является также считается подходящим по размеру для целей Правила 10-814 (1), чтобы выдерживать максимальный ток короткого замыкания, который может быть наложен на нетоковедущие металлические части электрического оборудования, соединенные этим конкретным кабелем.

Приложение B Примечание к Правилу 10-814 (1) « Если кабельный канал или оболочка кабеля, охватывающая проводники цепи, разрешается использовать в качестве соединительного проводника для поставляемого оборудования, считается, что они имеют соответствующий размер для целей настоящего Правила. Соединительный проводник, включенный в кабельную сборку, имеет размер в соответствии с соответствующим стандартом части II. Обычно размер соединительного проводника в производимых кабелях соответствует требованиям этого Правила, но в некоторых случаях он может отличаться на один размер, обычно на большей стороне.В любом случае, соединительный проводник, включенный в кабельную сборку, считается подходящим по размеру для целей настоящего Правила ».

Так, например, если три медных проводника 3/0 AWG выбраны из 75 град. Столбец C таблицы 2 с допустимой токовой нагрузкой 200 А, и эти проводники установлены в ПВХ для подключения, скажем, к двигателю, тогда из таблицы 16 необходимо выбрать медные заземляющие проводники сечением не менее 6 AWG в зависимости от допустимой токовой нагрузки. проводников такой схемы.Если эти три проводника цепи установлены в жестком металлическом кабелепроводе, и этот жесткий металлический кабелепровод используется в качестве соединительного проводника в соответствии с Правилом 10-618 Кодекса СЕ, то считается, что жесткий металлический кабелепровод, выбранный в соответствии с Таблицей 6 Кодекса. должен быть соответствующего размера, чтобы выдерживать максимальный ток повреждения, который может быть наложен на металлический корпус двигателя, подключенного к цепи этими тремя медными проводниками 3/0 AWG.

Фото 2. Какого цвета должен быть изолированный заземлитель?

Сейчас хорошее время, чтобы вернуться к определению соединительного проводника в Кодексе « Соединительный проводник – проводник, который соединяет нетоковедущие части электрооборудования, кабельные каналы или корпуса с сервисным оборудованием или заземляющим проводом системы». и просмотрите часть этого определения, которая описывает подключение заземляющего проводника к сервисному оборудованию или к заземляющему проводнику системы.

Начнем с подключения заземляющего провода к заземляющему. Прежде чем мы проанализируем цель этой части определения, нам необходимо четко понять значение заземляющего проводника и заземляющего электрода.

2. Заземляющий провод

Кодекс CE определяет заземляющий провод и заземляющий электрод следующим образом:

“ Заземляющий провод – провод, используемый для подключения сервисного оборудования или системы к заземляющему электроду.

Заземляющий электрод – подземная металлическая водопроводная система или металлический предмет или устройство, закопанное в землю или вбитое в землю, с которым заземляющий провод электрически и механически соединен ».

На основе этих двух определений должно быть ясно, что заземляющий провод на сервисном оборудовании – это такой проводник, который соединяет корпус сервисного оборудования с заземляющим электродом и через заземляющий электрод с заземлением (заземлением). Это означает, что кожух служебного оборудования (к которому все другие нетоковедущие металлические части электрооборудования соединены заземляющим проводом) надежно соединен с землей (землей) с помощью заземляющего проводника и заземляющего электрода. Это также означает, что через это соединение с землей / землей все связанные нетоковедущие металлические части электрического оборудования не только соединяются вместе (т. Е. Они не только имеют одинаковый потенциал), но и фактически соединяются с землей ( я.е. надежно удерживаются под потенциалом земли). Это означает, что назначение заземляющего проводника между служебным корпусом и заземляющим электродом состоит в том, чтобы всегда поддерживать эквипотенциальную плоскость, установленную соединением оборудования – , под потенциалом земли.

А как насчет заземляющего провода системы? В типичной глухозаземленной системе, обычно получаемой от вторичной обмотки электросети, трансформатора, принадлежащего потребителю, или генератора, нейтральная точка системы соединена с землей через заземляющий проводник системы и заземляющий электрод. Эту нейтральную точку также разрешается подключать к корпусу трансформатора или генератора.

Фото 3. Соответствует ли обозначение нейтрального проводника требованиям Кодекса CE
?

Итак, как выбрать размер заземляющего проводника? Ответ на этот вопрос зависит от ответа на другой вопрос: проводит ли заземляющий провод ток короткого замыкания?

Давайте рассмотрим этот вопрос. Когда ток короткого замыкания подается на нетоковедущую металлическую часть электрооборудования, которая соединена заземляющим проводом, этот ток замыкания возвращается к сервисному оборудованию с помощью заземляющего проводника, размер которого соответствует таблице 16.Каков будет эффективный путь тока короткого замыкания обратно к источнику электропитания, чтобы облегчить работу устройства защиты от сверхтоков? Будет ли этот путь обеспечен заземленным рабочим проводом, который соединяет соединенный корпус вспомогательного оборудования с заземленной нейтральной точкой источника (с заземленной нейтральной точкой трансформатора или генератора), или он будет обеспечен заземляющим проводом и Земля обратно в нейтральную точку источника?

Конечно, эффективный путь тока замыкания на землю будет обеспечиваться только через заземленный рабочий провод, и с целью облегчения работы устройства защиты от сверхтоков ток короткого замыкания никогда не достигнет источника через заземляющий провод. Это означает, что заземляющий провод не пропускает ток короткого замыкания с целью облегчения работы устройства защиты от сверхтоков. Конечно, нет. Это причина того, что Таблица 17 была удалена из Кодекса CE, а Правило 10-812 устанавливает следующее требование к сечению заземляющего проводника:

10-812 Размер заземляющего проводника для систем переменного тока и для сервисного оборудования (см. Приложение B) « Размер заземляющего проводника, подключенного к заземляющему электроду в соответствии с Правилом 10-700, должен быть не меньше, чем No.6 AWG ».

Приложение B в примечании к Правилу 10-812 предлагает следующее разъяснение этого требования:

“Приложение B Примечание к Правилу 10-812“ Предполагается, что размер заземляющего проводника для жестко заземленной системы переменного тока, подключенной к заземляющему электроду, не должен превышать № 6 AWG. Большая часть тока короткого замыкания будет приниматься через рабочий заземленный провод системы обратно к источнику, а заземляющий провод сечением не менее No. 6 AWG будет достаточно, чтобы выдержать любую часть тока короткого замыкания, который пройдет через него ».

Давайте теперь подробнее рассмотрим «заземленный рабочий проводник», который будет проводить ток короткого замыкания обратно к источнику от подключенного обслуживающего оборудования. Обычно такой заземленный рабочий провод является нейтральным проводом.

3. Нейтральный провод

Нейтраль определяется в Кодексе CE следующим образом: « Нейтраль – провод (если таковой существует) многофазной цепи или однофазной трехпроводной цепи, который должен иметь такое напряжение, чтобы разница напряжений между ним и все остальные проводники примерно равны по величине и равномерно разнесены по фазе (см. Приложение B) .”

Приложение B дает следующие пояснения к этому определению:

“ Нейтраль – По определению, нейтральный проводник цепи требует как минимум трех проводов в этой цепи. Однако в торговле термин «нейтральный проводник» обычно применяется к проводнику двухпроводной схемы, который соединен с проводником, заземленным на стороне питания. Поэтому при применении Кодекса следует проявлять осторожность при использовании этого термина ».

Нейтраль – это провод цепи.Однако нейтраль – это идентифицированный (т. Е. Заземленный) провод цепи. В трехфазной четырехпроводной схеме или в однофазной трехпроводной схеме нейтральный провод несет только несимметричный ток. В типичной 2-проводной схеме нейтральный (идентифицированный) провод несет ток полной нагрузки.

Фактически, подправила (3) и (4) Правила 4-004 Кодекса CE помогают пользователям Кодекса понять функцию нейтрального проводника в цепи следующим образом:

«Правило 4-004 (3) Нейтральный проводник, по которому проходит только несимметричный ток от других проводников, как в случае нормально сбалансированных цепей из трех или более проводников, не должен учитываться при определении силы тока, как это предусмотрено в Подправилах. (1) и (2).

Правило 4-004 (4) Когда нагрузка подключена между однофазным проводом и нейтралью или между каждым из двух фазных проводов и нейтралью в трехфазной 4-проводной системе, общий провод несет ток, сравнимый с током в фазных проводниках, и должен учитываться при определении значений амплитуды тока, как предусмотрено в Подправилах (1) и (2 ).

Правило 4-022 содержит руководство для пользователей Кодекса относительно выбора минимально допустимого размера нейтрального проводника:

“Правило 4-024 Размер нейтрального проводника (1) Нейтральный проводник должен иметь достаточную допустимую силу тока, чтобы выдерживать несимметричную нагрузку.(2) Максимальная несимметричная нагрузка должна быть максимальной подключенной нагрузкой между нейтралью и любым одним незаземленным проводником, как определено в Разделе 8, но при соблюдении следующего: (a) не должно быть уменьшения размера нейтрали для этой части нагрузка, состоящая из (i) электроразрядного освещения; или (ii) нелинейные нагрузки, питаемые от 3-фазной 4-проводной системы; и (b) за исключением случаев, предусмотренных пунктом (а), коэффициент потребления 70% должен быть разрешен для применения к той части несбалансированной нагрузки, которая превышает 200 А. (3) Размер служебной нейтрали не должен быть меньше размера нейтрали, выбранной в соответствии с Субправилом (1), и должен (а) быть не меньше, чем медь № 10 AWG или алюминий № 8 AWG; и (b) иметь размер не меньше, чем заземленный провод, как требуется Правилом 10-204 (2), за исключением служебного входного кабеля или когда служебные проводники выполнены из меди № 10 AWG или алюминия № 8 AWG. (4) При определении допустимой токовой нагрузки неизолированного нейтрального проводника, проходящего в кабельном канале, он должен рассматриваться как изолированный с изоляцией, имеющей номинальную температуру не выше, чем у соседних проводников цепи .”

Но какое требование Кодекса признает нейтральный проводник в качестве заземляющего проводника, если нейтральный проводник установлен между нейтральной точкой жестко заземленной системы у источника питания и заземленным корпусом вспомогательного оборудования?

Ответ можно найти в Правиле 10-204 (2) Кодекса CE. Правило 10-204 (2) « Если система заземлена в любой точке, заземленный проводник должен: (а) подводиться к каждой отдельной службе; (b) иметь минимальный размер, указанный для заземляющих проводов в Таблице 16; (c) также соответствует Правилу 4-024, если он выступает в качестве нейтрального »;

В этом правиле Кодекса четко признается тот факт, что заземленный провод, установленный между источником надежно заземленной системы электроснабжения и службой, на самом деле является соединительным проводом, так как он будет проводить ток короткого замыкания между соединенным служебным корпусом и источником [см. Параграф (b ) над].Это правило также гласит, что этот заземленный рабочий провод, помимо того, что он является заземляющим проводом (и его размер соответствует таблице 16), должен иметь размер в соответствии с Правилом 4-024, когда он служит нейтральным проводником. Правило 10-624 (4) конкретно признает тот факт, что заземленный рабочий провод (независимо от того, используется ли он в качестве нейтрали или просто как соединительный провод между источником надежно заземленного источника питания и обслуживающим оборудованием) может соединять сеть. оборудования, таким образом усиливая свое назначение Кодексом проведения тока короткого замыкания между вспомогательным оборудованием и источником.Правило 10-624 (4) гласит:

“ Заземленный рабочий провод на стороне питания средств отключения обслуживания должен быть разрешен для подключения к металлическим установочным устройствам счетчика и обслуживающему оборудованию, и там, где заземленный рабочий проводник проходит через монтажное устройство счетчика, он должен быть подключен к устройство крепления счетчика ».

Надеюсь, что это упражнение по обзору функций заземляющих и нейтральных проводников и критериев выбора подходящих размеров этих уникальных проводников поможет дополнительно прояснить предмет подключения и заземления.Однако, как обычно, в каждом случае проектирования и установки следует консультироваться с соответствующим AHJ для обсуждения конкретных вопросов, связанных с этим предметом.

Neutral Conductor – обзор

3.2.6 Применение представленного метода

Ранее представленный метод компенсирует объективный недостаток необходимых данных об окружающих металлических объектах посредством полевого измерения их совокупного влияния на значение испытания токи в фазных проводниках и в одном из нейтральных проводов рассматриваемой ЛЭП.

Безусловно, применение представленного метода предполагает наличие уже существующей линии электропередачи. Однако данные, касающиеся фактического значения коэффициента снижения распределительной линии высокого напряжения или распределения тока замыкания на землю в питаемой подстанции, необходимы на этапе проектирования этой подстанции. Эту проблему можно преодолеть, используя тот факт, что, согласно эквивалентной схеме на рис. 3.7, каждый из проводов нейтральной линии вызывает кумулятивное индуктивное воздействие на все окружающие металлические установки.Это означает, что с учетом этого влияния полностью построенная линия не является обязательной. Вместо этого достаточно одного достаточно длинного одножильного кабеля. Это позволит проложить временную кабельную линию на поверхности почвы вдоль предполагаемой трассы планируемой линии питания ВН. Лучшим подходом для этой цели является использование одножильного кабеля низкого напряжения (с металлической оболочкой), достаточно гибкого для различных практически возможных городских условий и обстоятельств.Также для моделирования условий замыкания на землю и получения соответствующей электрической цепи с токами I _t и I ₁ (рис. 3.8) необходим вспомогательный источник напряжения. Кроме того, для реализации заземляющего электрода (фундамента здания) проектируемой подстанции, если они еще не существуют, можно использовать стальную арматуру в фундаменте одного из существующих зданий, ближайшего к проектируемой подстанции ВН.

Так как окружающие металлические сооружения постоянно обслуживаются и имеют неизменное пространственное расположение, электрическая цепь, образованная с помощью временной кабельной линии, практически такая же, как и представленная эквивалентной схемой, показанной на рис. 3.7. Единственное отличие состоит в том, что в этом случае используется только один нейтральный провод (оболочка кабеля). Заметив эту разницу, можно определить напряжение U _a , ток t I _t и все индуцированные токи согласно эквивалентной схеме на рис.3.7, связаны следующим уравнением:

(3.41) Ua = Z0It + Z01I1 + ∑n = 2n = NZ0nIn.

Согласно формуле. (3.41), значения токов I _t и I ₁ содержат совокупное воздействие всех известных и неизвестных окружающих металлических установок. Таким образом, когда соотношение между токами I _t и I ₁ получено соответствующими измерениями, все окружающие металлические установки могут быть заменены только одним эквивалентным нейтральным проводником.Затем можно определить фактический коэффициент уменьшения рассматриваемой линии высокого напряжения, рассматривая этот эквивалентный провод как дополнительный нейтральный проводник и используя процедуру расчета, аналогичную той, которая представлена ​​в разделе 3.1.4.

Поскольку металлические сооружения в городских районах размещаются в основном под поверхностью почвы, определяемое влияние окружающих металлических сооружений будет немного меньше в случае проектируемой кабельной (подземной) линии или несколько больше в случае проектируемой воздушной линии. .Поскольку проводники воздушной линии размещаются на большем расстоянии от окружающих металлических установок, значение радиуса эквивалентного цилиндрического проводника, представляющего окружающие металлические установки в случае этих линий, должно быть увеличено на среднюю высоту полюса. Из-за такого приближения точность представленного метода несколько ниже на этапе проектирования будущих распределительных линий высокого напряжения.

Несмотря на то, что существует несколько методов измерения удельного сопротивления почвы, ни один из них не может дать достаточно надежных результатов при применении в городских условиях.Причина заключается в том, что поверхности городских территорий уже покрыты / заняты зданиями, улицами, тротуарами и многими другими постоянно построенными объектами, в то время как под землей уже существует множество известных и неизвестных металлических сооружений. Таким образом, мы вынуждены принять приблизительное значение эквивалентного удельного сопротивления грунта, исходя из основных геологических характеристик рассматриваемой территории, и использовать его в необходимых расчетах. Здесь благоприятным обстоятельством является то, что собственные и взаимные импедансы согласно уравнениям(3.33) и (3.34), лишь незначительно зависящие от эквивалентного удельного сопротивления грунта, и полностью точные данные относительно этого фактора не имеют практического значения. Достаточно знать, что в рамках возможных значений удельного сопротивления грунта следует отдавать предпочтение самому низкому из них, поскольку он дает конечные результаты, которые несколько безопасны.

Принимая во внимание, что представленная аналитическая методика разработана на основе результатов измерений на месте, представленный метод учитывает влияние всех соответствующих факторов и параметров, в том числе тех, влияние которых очень мало.Таким образом, точность представленного метода зависит в основном от точности измерений испытательного тока в одном выбранном фазном проводе и тока, индуцированного в нейтральном проводе линии, который, в принципе, можно свободно выбирать, если рассматриваемая линия имеет больше нейтральных проводников ( Рис. 3.7). Это означает, что представленный метод дает правильную оценку для любой, с точки зрения сложности и количества неизвестных релевантных данных, практической ситуации. В случае существующей линии высокого напряжения и если взаимное расстояние между фазными проводниками слишком велико, необходимо выполнить необходимое измерение для каждого из фазных проводов с целью получения наибольшего (критического) значения фактического коэффициента уменьшения.

Некоторая неточность также может появиться из-за индуктивного влияния близлежащих распределительных линий. Этого влияния можно эффективно избежать, используя испытательный ток несколько более высокой частоты, который можно легко отличить от вездесущей частоты сети. Введенная ошибка невелика и дает конечные результаты, которые также несколько безопасны.

Наконец, описанный метод позволяет нам получить значение коэффициента уменьшения для любого практически возможного окружения, если замыкание на землю происходит в самой питаемой подстанции.Однако для оценки критического теплового напряжения, которое оболочка кабеля должна выдерживать без каких-либо повреждений, также необходимо определить распределение тока замыкания на землю в любой точке питающей кабельной линии высокого напряжения.

Консультации – Инженер по подбору | Электрическое заземление и соединение согласно NEC

Цели обучения

• Ознакомьтесь с правильной терминологией электрического заземления.
• Ознакомьтесь с требованиями Национального электрического кодекса по заземлению и заземлению для глухозаземленных низковольтных систем переменного тока (ниже 1000 вольт).
• Предотвратите общие ошибки проектирования и строительства при заземлении и подключении.

Электрическое заземление и соединение – одна из многих неправильно понимаемых тем для обсуждения в сфере проектирования и строительства. Есть две основные причины для понимания заземления и применения правильной конструкции для заземления и соединения: безопасность и правильная работа чувствительного электронного оборудования.

NFPA 70: Статья 250 Национального электротехнического кодекса охватывает минимальные требования к заземлению и заземлению, и, хотя NEC перечисляет требования, которые необходимо соблюдать, ее не следует воспринимать как руководство по проектированию.Некоторые обсуждаемые термины и требования могут быть верными для европейских стандартов, однако цель этой статьи – прояснить конструкцию заземления и соединения, применяемую в Соединенных Штатах.

Требования к заземлению

Статья 250 является сложной частью NEC и охватывает множество различных типов систем: заземленные системы (менее 50 вольт, от 50 до 1000 вольт и более 1000 вольт), незаземленные системы, системы более 1000 вольт, системы с заземленной нейтралью через полное сопротивление. , системы постоянного тока, отдельно производные системы и заземление приборов и счетчиков / реле.Цель этой статьи – обсудить требования к надежно заземленным электрическим системам переменного тока с напряжением менее 1000 вольт.

Рисунок 1: На рисунке систем заземления показано соединение от электросети к нагрузке. Предоставлено: CDM Smith

Практика заземления и соединения важна и требуется в соответствии с требованиями NEC, поскольку при правильном выполнении она защитит персонал от опасности поражения электрическим током и обеспечит работу электрической системы. Эти практики выполняют следующие функции:

• Обеспечивает устойчивость корпусов оборудования и других обычных металлических деталей и, следовательно, их безопасность при прикосновении.
• Ограничивает непреднамеренное напряжение в электрической системе, вызванное молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями высокого напряжения.
• Связывает электрическое оборудование вместе, чтобы установить путь с низким сопротивлением (эффективный путь тока замыкания на землю) от места повреждения до источника питания, чтобы облегчить работу устройств максимального тока.
• Устанавливает стабильное напряжение относительно земли во время работы, включая короткие замыкания.
• Не дает электромагнитным помехам вызывать неправильную работу.
• Предотвращает появление нежелательного тока.

Требования к заземлению и склеиванию начинаются со службы. NEC требует, чтобы заземленный провод (ы) был проложен вместе с незаземленными проводниками к оборудованию служебного входа, и он должен подключаться к клемме заземленного проводника (ов) или к шине. Заземленный рабочий провод необходимо подключать к заземляющему проводу электрода при каждом обслуживании. Основная перемычка заземления должна подключать заземленный провод к заземляющим проводам оборудования и корпусу служебного входа через клемму заземленного проводника или шину.

GEC должен использоваться для подключения EGC, корпусов сервисного оборудования и, если система заземлена, заземленного рабочего проводника к заземляющим электродам. На рисунке 1 показаны соединения системы заземления.

Рисунок 2: Расстояние между стержнями заземления показано на этих рисунках. Предоставлено: CDM Smith

Минимальные сечения заземленного проводника, EGC и GEC определяются на основе таблицы 250.102 (C) (1) NEC, таблицы 250.122 и таблицы 250.66 соответственно. Размеры основных соединительных перемычек, соединительных перемычек на стороне питания и системных соединительных перемычек также можно выбрать из Таблицы 250.102 (С) (1).

Хотя заземленный провод подключается на стороне питания, он не должен подключаться к EGC или повторно подключаться к заземлению на стороне нагрузки средств отключения службы, за исключением случаев, разрешенных в статье 250.142 (B) NEC 2017 года.

Распространенные ошибки

Есть несколько ошибок, которые обычно наблюдаются при проектировании или во время строительства из-за непонимания или неправильного представления о заземлении, соединении и Статье 250 NEC. Вот несколько наиболее часто встречающихся ошибок:

Ошибка 1: Использование неправильных таблиц для EGC, заземленного проводника или GEC.

Методы определения размеров, подробно описанные в NEC, являются минимальными требованиями и могут не соответствовать объему и размеру проекта. Большие доступные токи короткого замыкания могут потребовать большего сечения проводов, чем минимальные требования NEC.

Размер EGC должен соответствовать таблице 250.122. Полноразмерный EGC необходим для предотвращения перегрузки и возможного перегорания проводника в случае замыкания на землю вдоль одной из параллельных ветвей. Размеры EGC указаны в таблице 250.122 на основе номинала устройства защиты от сверхтоков на входе, которое защищает проводники, проложенные вместе с EGC.

Однако размеры EGC в таблице 250.122 не учитывают падение напряжения. Таким образом, размеры незаземленных проводов следует подбирать с учетом падения напряжения, и в соответствии с 250,122 (B) размер EGC должен увеличиваться пропорционально размерам незаземленных проводов большего размера. Например, для автоматического выключателя ответвления на 480 В с номиналом 150 ампер EGC должен иметь размер 6 AWG для меди или 4 AWG для алюминия для падения напряжения не более 3%.

Заземленный провод в рабочем состоянии должен иметь размер в соответствии с таблицей 250.102 (C) (1), исходя из размера самого большого незаземленного проводника или эквивалентной площади для параллельных проводов. Эту таблицу также можно использовать для определения размеров основной перемычки заземления, перемычки подключения системы и перемычки подключения на стороне питания для систем переменного тока. Как указано в примечаниях к таблице 250.102 (C) (1), для незаземленных проводников сечением более 1100 тыс. Куб. М меди или алюминия 1,750 тыс. Куб.5% площади самого большого незаземленного проводника питания или эквивалентная площадь для параллельных проводов питания. Если незаземленные проводники устанавливаются параллельно в двух или более наборах, заземленный провод также должен быть установлен параллельно.

Для параллельных комплектов эквивалентный размер самого большого незаземленного проводника (ов) питания должен определяться по наибольшей сумме площадей соответствующих проводов каждого комплекта. Например, с учетом того, что электрическая сеть обеспечивается пятью комплектами медных проводников по 500 тыс. Куб. М, заземленный провод, требуемый в каждом наборе, должен быть из расчета 350 тыс. Куб.Общая эквивалентная площадь параллельных проводов питания в каждом наборе составляет 2 500 тыс. Куб. М (пять раз по 500 тыс. Куб. М при пяти параллельных незаземленных проводниках). Поскольку эквивалентная площадь для меди превышает 1100 км / мил, заземленный провод (ы) должен иметь площадь не менее 12,5%. Это площадь около 312,5 тыс. Куб. М, что, согласно таблице 8 главы 9 NEC от 2017 года, составляет 350 тыс. Куб. М меди.

Рисунок 3: Здесь сравнивается отдельно производная система (справа) с неразделенно производной системой.Предоставлено: CDM Smith

Размер GEC должен соответствовать таблице 250.66. Примечания в нижней части таблицы 250.66 необходимо учитывать, если имеется несколько служебных входных проводников или нет служебных входных проводников. Учитывая количество служебных входных проводников, размер определяется либо по самому большому незаземленному служебному входному проводнику, либо по эквивалентной площади для параллельных проводов. Размер GEC также зависит от материала проводника и его подключения к электродам, указанным в статье 250.66 (А) – (С). Допустимые материалы: медь, алюминий, алюминий с медным покрытием и предметы, разрешенные статьей 250.68 (C).

Например, учитывая, что электрическая сеть обеспечивается одним комплектом медных проводов 500 тыс. Куб. М, GEC в соответствии с таблицей 250.66 должен быть из меди 1/0 AWG. Место для установки GEC находится в служебных помещениях, в каждом здании или строении, где питание обеспечивается фидером (ами) или ответвленной цепью (ами), или отдельной производной системой.

Повторюсь, GEC – это соединение заземленного проводника системы или оборудования с заземляющим электродом или точкой в ​​системе заземляющих электродов.Это приводит к ошибке № 2, ошибкам в системе заземляющих электродов, что обычно наблюдается при проектировании и строительстве.

Ошибка 2: Удовлетворение только минимальным требованиям NEC для системы заземляющих электродов, которые могут не соответствовать объему проекта.

Система заземляющих электродов состоит из заземляющих электродов, которые имеются в каждом обслуживаемом здании или сооружении, которые соединены вместе. Элементы, которые квалифицируются как заземляющий электрод, подробно описаны в статье 250.52, который включает в себя электрод в бетонном корпусе, заземляющее кольцо, окружающее здание или конструкцию, стержневые и трубчатые электроды, пластинчатые электроды и другие перечисленные электроды. NEC детализирует минимальные требования, но не обязательно требования к проектированию или строительству, которые допускают функциональную систему в зависимости от объема проекта.

Это часто встречающиеся проблемы в системе заземляющих электродов, которая соответствует требованиям NEC, но не соответствует объему проекта:

• Не устанавливается третий заземляющий электрод.Для NEC требуется как минимум два заземляющих электрода, если только один электрод не имеет сопротивления земли менее 25 Ом. Однако обычно в строительстве сопротивление заземления не измеряется повторно после установки дополнительного заземляющего электрода. Следовательно, сопротивление заземления 25 Ом не подтверждено как соблюденное. Согласно NEC, два электрода будут соответствовать нормам, но это не гарантирует низкого сопротивления электрода относительно земли. Использование заземляющего кольца с несколькими заземляющими электродами считается лучшей практикой для обеспечения низкого сопротивления.Кроме того, спецификации должны также требовать, чтобы измерения сопротивления заземления проводились после установки системы заземляющих электродов, чтобы определить, требуются ли дополнительные электроды.
• Допускается сопротивление заземления 25 Ом, потому что это разрешено правилами.
• Установка заземляющих электродов (в частности, стержней) на расстоянии 6 футов друг от друга, потому что это минимальное расстояние, требуемое правилами.
  • Каждый стержень заземления имеет свою собственную зону воздействия, как показано на рисунке 2. Оптимальное расстояние между стержнями должно быть в два раза больше длины стержня заземления.Когда зоны перекрываются, общее сопротивление каждого стержня увеличивается, что снижает эффективность системы заземления.

При проектировании и установке систем заземляющих электродов необходимо учитывать множество факторов. Это:

• Размер услуги.
• Типы подключаемых нагрузок.
• Почвы: на удельное сопротивление влияют соль, влажность, температура и глубина.

Принимая во внимание все вышеперечисленные факторы, некоторые из передовых практик, применяемых в отрасли, включают использование заземляющих колец вокруг зданий, заземляющих треугольников для небольших служб, экзотермических сварных швов для скрытых или скрытых соединений и заземляющих стержней, а также установку наземных испытательных / инспекционных колодцев, которые обеспечить легкий доступ для проверки сопротивления заземления.

Рисунок 4: Главный выключатель служебного входа с четырехпроводной нагрузкой. Сторона линии находится вверху с белыми нейтральными проводниками, а сторона нагрузки – внизу с серыми нейтральными проводниками. Предоставлено: CDM Smith

Ошибка 3: Подключение заземленного проводника (нейтрали) к шине заземления в нескольких местах.

Согласно Статье 250.142, соединение нейтрали с землей допускается на стороне питания или внутри корпуса средства отключения сети переменного тока.Это соединение также разрешено в отдельно производных системах. Если заземленный провод снова заземляется на стороне нагрузки службы, соединение между заземленным проводом и EGC на стороне нагрузки службы помещает EGC в путь параллельной цепи с заземленным проводом.

Другая проблема, которая может возникнуть из-за нескольких мест подключения, – это риск отключения заземленного проводника на линии обслуживания. Это может привести к тому, что EGC и все подключенные к нему токопроводящие части будут находиться под напряжением, потому что токопроводящий путь обратно к источнику, который обычно позволяет сработать устройству максимального тока, не подключен.В этом случае потенциал заземления любых открытых металлических частей может быть повышен до линейного напряжения, что может привести к возникновению дуги и серьезному поражению электрическим током.

Ошибка 4: Заземление и схема соединения для отдельно производных систем.

Одной из распространенных ошибок при проектировании заземления и соединения является заземление генераторов и определение того, используется ли трех- или четырехполюсный автоматический переключатель резерва с четырехпроводной системой питания. Заземление отдельно выделенной системы подробно описано в статье 250.30. Ошибка в конструкции заземления и соединения для отдельно производных систем проистекает из понимания определения отдельно производной системы. Как показано на рисунке 3, система считается отдельно производной, если система не имеет прямого электрического соединения с заземленным проводом (нейтралью) другой системы питания, кроме как через провод заземления и заземления оборудования.

Генератор также требует прямого заземления, если он считается отдельно производной системой, как показано ниже.Если используется четырехполюсный АВР и переключается нейтраль, генератор или вторичный резервный источник становится отдельно производной системой. Следует отметить, что трехполюсный АВР может использоваться с четырехпроводным генератором, а также считаться отдельно производной системой, если система распределения электроэнергии является трехпроводной. В этой ситуации нейтраль генератора будет подключена к земле, но заземленный (нейтральный) провод не будет подключен к АВР.

Рис. 5: Это трансформатор, соединенный треугольником, со стороной высокого напряжения, входящей снизу, и вторичной обмотки, выходящей сверху.Как показано, заземленный провод (нейтраль) заземлен на трансформаторе. Предоставлено: CDM Smith

Определения заземления и соединения

NFPA 70 содержит множество требований: Статья 250 Национального электротехнического кодекса. Распространенная причина путаницы в основном связана с непониманием правильных определений. Следовательно, первым шагом к пониманию статьи 250 является понимание терминологии в рамках NEC. Ниже приведены некоторые термины, взятые из статьи 100 NEC издания 2017 г., и пояснения к упомянутым терминам.

Соединение (соединение): Соединяется для обеспечения непрерывности и электропроводности. Не следует путать соединение с заземлением. Два элемента оборудования, соединенные вместе, не обязательно означают, что оба элемента оборудования заземлены. Тем не менее, это гарантирует, что металлические части подключенного оборудования могут образовывать токопроводящий путь для непрерывности электрической цепи.

Связывающая перемычка, сторона питания: Проводник, установленный на стороне питания службы или внутри корпуса (ей) служебного оборудования или для отдельно выделенной системы, которая обеспечивает требуемую электрическую проводимость между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Соединительная перемычка, система: Соединение между заземляющим проводом цепи и соединительной перемычкой на стороне питания или заземляющим проводом оборудования или обоими в отдельно выделенной системе.

Соединительный провод или перемычка: Надежный проводник, обеспечивающий необходимую электрическую проводимость между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Соединительная перемычка, основная: Соединение между заземленным проводом цепи и заземляющим проводом оборудования при обслуживании.

Эффективная цепь тока замыкания на землю: Специально сконструированная электрически проводящая цепь с низким импедансом, спроектированная и предназначенная для передачи тока в условиях замыкания на землю от точки замыкания на землю в системе электропроводки до источника электропитания, что облегчает срабатывание устройства защиты от сверхтоков или датчиков замыкания на землю. Земля не считается эффективной цепью тока замыкания на землю.

Заземляющий провод оборудования: Проводящий путь (и), который обеспечивает путь тока замыкания на землю и соединяет обычно не токоведущие металлические части оборудования вместе и с заземленным проводом системы или с проводником заземляющего электрода, или с обоими.

Земля: Земля.

Заземленный провод: Проводник системы или цепи, который намеренно заземлен (т.е. нейтральный провод).

Заземляющий электрод: Проводящий объект, через который устанавливается прямое соединение с землей. Обычные заземляющие электроды включают стержни, пластины, трубы, заземляющие кольца, металлические опорные конструкции в земле и электроды в бетонном корпусе. Все заземляющие электроды в каждом здании или сооружении должны быть соединены вместе, чтобы сформировать систему заземляющих электродов.

Провод заземляющего электрода: Проводник, используемый для подключения заземляющего проводника системы или оборудования к заземляющему электроду или к точке в системе заземляющих электродов.

Путь тока замыкания на землю: Токопроводящий путь от точки замыкания на землю в системе электропроводки через обычно нетоковедущие проводники, оборудование или землю до источника электропитания. Примерами путей тока замыкания на землю являются любые комбинации заземляющих проводов оборудования, металлических кабельных каналов и электрического оборудования.

Заземление (заземление): Подключено (подключается) к заземлению или к проводящему телу, расширяющему заземление. Заземление не следует путать с заземлением. Оборудование может быть соединено вместе, но оно не считается заземленным, если оно не подключено обратно к земле.

Заземлен, прочно: Заземлен без подключения резистора или устройства импеданса.

Нейтральный проводник: Проводник, подключенный к нейтральной точке системы, которая предназначена для проведения тока в нормальных условиях.

Нейтральная точка: Общая точка соединения звезды в многофазной системе или средняя точка в однофазной, трехпроводной системе или средняя точка однофазной части трехфазной системы треугольником или средняя точка трехпроводная система постоянного тока.