Глухозаземленная нейтраль: принцип действия, устройство, схемы

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» – комбинированный и раздельный.

• T — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• I — изолирование.
• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» – ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное – жизнь человека.

Принцип действия электросетей с глухозаземленной нейтралью и их устройство: объясняем понятие простым языком

Система электрообеспечения состоит из многих элементов. Каждый из них отвечает за определенные функции и работу. Одним из таких элементов является глухозаземленная нейтраль.

Она представляет собой точку соединения обмоток, находящихся в непосредственной близости от главных источников электрической энергии. Если коммутировать такого рода конструкцию с землей, то получится глухозаземленная нейтраль.

Данный принцип очень удобен тем, что выравнивание числа потенциалов происходит в нулевой точке. Это гарантирует получение электричества как для источников с одной, так и с тремя фазами.

В общем, глухозаземленная нейтраль выполняет защитную роль в сетях с напряжением до 1000 Вольт. Проходя через элемент, напряжение приобретает привычные для повседневной техники и устройств напряжение в 220 или 380 Вольт.

Особенности конструкции и принцип работы глухозаземленной нейтрали

Как известно, основную роль в обеспечении работы источников электрического тока играют такие понятия из физики, как закон взаимоиндукции и передача электрической энергии по сердечнику магнитного типа.

При этом важно понимать, что наличие нулевого проводника на первичной обмотке трансформатора не обязательно. А вот на вторичной обмотке наличие нулевого провода гарантирует недопустимость выхода тока наружу.

Таким образом, снижается вероятность получить поражение электричеством.

Основное отличие глухозаземленного типа нейтрали от ней подобных состоит в наличии двух видов напряжения: линейного и фазного.

Фазный тип напряжения создается в виде потенциала между линией или одним из ее элементов и точкой нуля, относящейся к заземленной. Линейный тип напряжения проще фазного. Он возникает как следствие разности потенциалов между двумя линиями.

В некоторой литературе оно имеет иное значение — межфазное. Для бытовых потребностей имеются стандартные значения данных видов напряжений. Так, для линейного это значение равно 380 Вольт, а вот фазное немного меньше – 220 Вольт. Как видим, линейное числовое значение больше фазного в 1,72.

Как видно из написанного выше, основная задача нейтрали глухозаземленного типа состоит в передаче электричества от источника к потребителю. Кроме этого, в функции модели входит обеспечение безопасности человека.

Так, в момент неисправности изоляционного слоя в местах пробоев возникает разница потенциалов в местах, не рассчитанных на такое явление. К таковым местам относятся.

1. Внешние оболочки электроприборов бытового использования, материал которых способен стать проводником элестрического тока.
2. Металлические элементы распределительных щитков.
3. Поверхность проводников.

Таким образом, глухозаземленная нейтраль играет важную роль в сфер электропередачи. На бытовом уровне стоит убедиться в заземлении всех необходимых приборов.

Говоря о глухозаземленной нейтрали простыми словами

Сама по себе станция понижения напряжения, или же трансформаторная будка, оснащена системой кругового заземления. Все компоненты ее соединяются в один общий заземлитель. Кабель, идущий от преобразователя к домам, содержит четыре токопроводящие жилы.

В зависимости необходимого напряжения на выходе, делается выбор к каким проводникам подключаться. Так, при необходимости иметь в сети 380 Вольт, соединение идет со всеми жилами. В случае необходимости в 220 Вольт, достаточно подключить нулевой провод и одну фазу.

При отсутствии системы заземления, необходимо иметь в качестве защитного компонента прибор, который называется устройство защитного отключения. Такие устройства реагируют на утечки тока и обеспечивают своевременное прекращение подачи электричества.

Классификация сетей

В современном мире электроники системы электрообеспечения имеют стандартную маркировку.

1. L означает фазный проводник.
2. N – нулевой провод.
3. PE говорит о защитном нуле.
4. PEN означает провод, соединяющий в себе как рабочий так и нулевой проводники.

Рассмотрим подробнее имеющиеся системы с глухозаземленной нейтралью.

• TN-С модель в своей основе имеет проводник стандарта PEN. То есть в ней соединены проводник с нулем и фазой. В системе такого типа имеет место такое понятие, как зануление. В современных офисах или квартирах такая модель не используется со времен СССР. Это объясняется ее небезопасность для потребителей. Так, при сбое в работе главного проводника на поверхности его возникает разница потенциалов, небезопасная для человека. TN-C можно встретить лишь на больших предприятиях.

• TN-S в основе своей конструкции имеет полное разделение один от одного проводников защитного и рабочего назначений. Благодаря такому подходу обеспечивается полная безопасность для потребителя. Причиной редкого использования такого типа системы является относительно большая стоимость прокладки кабелей.
• TN-C-S можно по праву считать наиболее распространенным вариантом глухозаземленной нейтрали. Конструкция его представляет собой кабель с соединениями PEN типа. При подходе к входному щитку, он преобразуется и создает отдельные два проводника с нулевым и рабочим типом. Такой подход позволяет оградить от опасности потребителя при неполадках со стороны основной проводки. Для повышения безопасности можно использовать дополнительное заземление.
• TT система приходит на замену к предыдущему типу. Так, при неспособности TN-C-S обеспечить необходимый уровень защиты или при выходе из строя, электрики монтируют модель нейтрали ТТ. Она предусматривает индивидуальное заземление для каждого потребителя.

Важные факты

Рассмотри подробнее такое понятие, как зануление. Оно предусматривает прекращение подачи электрического тока по контуру в момент небезопасного короткого замыкания или иных аварийных случаях. Происходит это за счет выключения всей системы электроподачи или ее компонента.

В случае с глухозаземленным типом нейтрали зануление создают путем коммутации всех металлосодержащих компонентов сети с нулевым проводом.

Плюсами зануления можно отметить относительно недорогую стоимость монтажа, ведь не нужно тратиться на дополнительное заземление. Благодаря возможности подсоединять приемники электричества как с одной, так и с тремя фазами, система с занулением является более универсальной.

Что касается недостатков, то в случае с глухозаземленной нейтралью, это недостаточная гарантия защиты потребителя. Так, при пробое на участке, ток может вырваться наружу и нанести повреждения.

По причине небезопасности в домашних условиях зануление никогда не используется.

Для гарантирования защиты человека, глухозаземленный тип нейтрали дополнительно снабжают такими приборами, как устройство защитного отключения, которое реагирует на заданные значения утечки тока.

Глухозаземленная нейтраль: принцип работы, схема, применение

Глухозаземленная нейтраль лежит в основе системы электроснабжения потребителей, она направлена на безопасное использование сетей до 1000 Вольт, которые чаще всего применяются в быту и на производстве в качестве источника стандартного низковольтного напряжения. Нейтраль, в свою очередь, это общая точка соединения обмоток звездой у источников электроэнергии, которыми являются трансформаторы или же генераторы. Если эту точку соединить с землёй, то и получится сеть с глухозаземлённой нейтралью. В нулевой точке происходит выравнивание потенциалов, что очень удобно для обеспечения электроэнергией и однофазных, и трехфазных источников.

Устройство и принцип действия сетей с глухозаземлённой нейтралью

Принцип работы источников электроэнергии, в частности, понижающих трансформаторов основан на законе взаимоиндукции и передаче энергии по магнитному сердечнику. Первичная обмотка при этом может и не иметь нулевого провода, в отличие от вторичной, где соединение его с нулём через проводник с низким сопротивлением, который можно приравнять с нулевым значением, будет являться эффективным средством защиты от поражения человека опасным для его жизни и здоровья напряжением.

Главной особенностью сетей с глухозаземлённой нейтралью является появление не только линейного, но и фазного напряжения. Что это такое и чем оно отличается друг от друга, рассмотрим на примере простой принципиальной схемы.

Фазное напряжение — это потенциал между одним из проводов линии и нулевой точкой, присоединенной к земле, то есть наглухо заземлённой. Линейное напржение — разница потенциалов между двумя выводами линий, то есть L1 и L2, L1-L3, или же L2-L3, называется оно также межфазное. Такие источники электрической энергии в бытовых условиях имеют распространенное значение напряжения в виде 380 В — линейного, и 220 — фазного. Линейное напряжение больше фазного на √3, то есть на 1,72.

Но основная задача такой системы это не только транспортировка к потребителю двух систем электроснабжения с разными номиналами и разными количеством фаз, но и защита человека при пробое изоляции и появлении напряжения в точках, которые в нормальном состоянии не имеют опасного потенциала. В жилых зданиях это:

• корпуса всех бытовых приборов, которые проводят электрический ток, то есть сделаны из стали или другого токопроводящего металла;
• металлоконструкции щитовых и распределительных устройств;
• защитная оболочка кабелей.

Также для обеспечения безопасности все перечисленные выше элементы должны быть заземлены, именно в этом случае опасность от использования напряжения и применения бытовых приборов в сетях с глухозаземлённой нейтралью будет минимальна. При этом для таких цепей обязательна равномерность распределения однофазных нагрузок.

Объяснение для чайников

Понижающая подстанция, в которой установлен трансформатор, имеет свой контур заземления. Он соединен между собой стальными шинами и прутами, в один заземляющий контур. К потребителям в электрический щиток от подстанции прокладывается кабель который содержит четыре жилы:

• три из них фазы;
• одна заземление, соединённое возле трансформатора с заземляющим контуром.

Если потребителю необходимо питание от трёхфазной цепи 380 Вольт, то подключаться необходимо к этим трём жилам. В однофазное сети 220 В питание будет осуществляется от нулевого провода и от одной из фаз. Защита людей в однофазных и трехфазных цепях, если нет системы заземления, должна осуществляется за счёт специальных устройств защитного отключения ( УЗО), которые срабатывают при небольшой утечке на ноль, при этом отключают надёжно потребителя от сети.

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.

• L — фазный проводник;
• N — рабочий ноль;
• РЕ — защитный нулевой проводник;
• РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

• TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника однофазной цепи его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).
• TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.
• TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.
• ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

Важно знать

Для электроснабжения однофазных и трёхфазных потребителей в промышленности и в бытовых условиях используют так называемое зануление, которое «якобы» является действенным методом, обеспечивающим автоматическое отключение электроустановки или части её, в которой произошло короткое замыкание. При занулении в цепях с глухозаземлённой нейтралью к нулевому проводу подключаются все металлические части и корпуса электрооборудования. Как работает данная защита? Дело в том что при любом коротком замыкании на корпус цепь переходит в режим короткого замыкания, ток в цепи автоматического выключателя сильно увеличивается и аварийный участок отключается от сети.

Преимуществом такой системы являются экономия расходов на проводку защитного заземления, а также снижение стоимости кабельной продукции, так как к одной и той же цепи можно подключить и однофазные и трёхфазные электроприёмники.

Однако недостатком глухозаземлённой нейтрали, организованной по принципу защитного зануления, можно назвать недостаточность обеспечения защиты человека при пробое изоляции на корпус электроприбора и одновременном обрыве нулевого провода, который является и защитным. И это очень важный момент — зануление является опасной мерой защиты, поэтому оно запрещено и организовываться в домашних условиях ни в коем случае не должно!

Современное электроснабжение всё-таки направлено больше на безопасность, поэтому требует установки УЗО и отдельного защитного заземляющего контура, через который даже самые незначительные токи утечки будут уходить в землю, при этом не подвергая человека опасности.

Теперь вы знаете, что такое глухозаземленная нейтраль, какой у нее принцип работы и в каких сетях она применяется. Если остались вопросы, можете задавать их в комментариях под статьей!

Глухозаземленная нейтраль: принцип действия и особенности эксплуатации

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

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

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

Механизм действия

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

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

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

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

Схема глухозаземленной нейтрали

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

Требования ПУЭ

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

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

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

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

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

При расчете электрических параметров обязательно учитывают соответствующее сопротивление.

Подключать заземление разрешается к металлическому каркасу здания

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

Другие ограничения, отмеченные в Правилах:

1. Если в шине PEN (общие нулевые проводники, рабочий и защитный) стоит токовый трансформатор, то проводник заземлителя крепится непосредственно за этим устройством, к нейтрали.
2. Электрическое сопротивление устройства заземления в однофазной сети 220V ограничено максимальным значением 4 Ом (п. 1.7.104. Правил). Исключением являются особые характеристики земли, создающие высокое сопротивление (удельная величина, более 100 Ом на 1 м.).
3. Если имеются воздушные линии электропередач, то на вводных и концевых частях устанавливаются дублирующие заземлители. Это позволяет защитной системе работать эффективно. Но такое правило применяют только тогда, когда нет необходимости в установке большего количества устройств, способных устранить чрезмерные напряжения в сети при ударах молний.
4. Чтобы не ошибиться, надо использовать нормативы по минимально допустимым размерам и материалам проводников, использующихся для систем заземления (повторного типа), проложенных в земле. Так, например, если применяется уголок из черной стали, толщина стенки должна составлять 4 мм или более. Регламентируется общая площадь поперечного сечения для заземляющих проводников, которые подсоединяются к главной шине (п. 1.7.117 Правил):
   

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

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

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

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

Автоматы выбирают с учетом параметров сети

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

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

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

Плюсы и минусы схем

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

Другие меры защиты

Чтобы предотвратить поражение током, применяют не только заземление нейтрали. Части оборудования, проводники, покрываются дополнительными слоями изоляции. Специальными оболочками не допускается прикосновение непосредственно к ним. Используют низкие напряжения, не способные причинить вреда. Промышленные установки ограждаются специальными барьерами, размещаются вне зоны свободного доступа посторонних лиц.

В быту используют отдельные и комплексные методики, можно рассмотреть их на примере стиральной машины:

• корпус и металлический каркас соединяются с третьим проводом, подключаются через розетку к заземленной нейтрали.
• изолированная толстым слоем краски поверхность не проводит ток.
• На рисунке ниже видно, что непосредственно сама стиральная машина не оснащается особым образом. В шнуре питания есть проводник, который при включении в розетку соединяется с линией заземления. При возникновении короткого замыкания сработают защитные устройства и отключат подачу напряжения.

Правильное подключение к сети стиральной машины

• чтобы уменьшить вероятность поражения электричеством, из пластика создают ручки управления, угловые части конструкции, на которых могут быть видны оголенные металлические элементы.

Видео про системы заземления

В данном видео доступно описание систем заземления, установленных Правилами устройства электроустановок.

Если упомянутые выше Правила соблюдать, то созданная система защиты будет выполнять свои функции эффективно и достаточно быстро.

При эксплуатации электроустановок должны соблюдаться правила безопасности. Система мероприятий по электробезопасности распространяется на весь персонал, занятый в обслуживании данных устройств (монтажники.

Важнейшей функцией заземления является электробезопасность. Перед его установкой в частном доме, на подстанции и в других местах необходимо произвести расчёт заземления.

Дифференциальная защита – подтип релейной защиты. Характеризуется быстротой действия и абсолютной селективностью. Область применения – безопасная работа двигателей, ЛЭП, сборных шин, трансформаторов.

В августе 2014 г. было отменено действие устаревших нормативных документов («Межотраслевые правила», ПОТ Р М-016-2001). С этого срока безопасность деятельности в соответствующей сфере регулируется.

При подаче электричества в квартиру на этажном электрощите могут быть установлены следующие аппараты коммутации ввода: автоматический выключатель; предохранители; пакетный.

Бытовые электроприборы работают с большими нагрузками и часто выходят из строя. Одной из неисправностей вполне может быть повреждение изоляции на сетевом шнуре. При этом появляется потенциал сети на.

Изолированная и глухозаземленная нейтраль

В процессе производства, преобразования, транспортировки, распределения и потребления электроэнергии используется трехфазная симметричная система проводов. Достичь такой симметричности стало возможно путем приведения фазных и линейных напряжений в одинаковое состояние. В результате, на всех фазах образуется равномерная токовая загрузка, а также одинаковый сдвиг фаз токов и напряжений.

Во время функционирования всей этой системы рано или поздно возникают аварийные ситуации в виде обрыва провода, пробоя изоляции и прочих специфических неисправностей, приводящих к нарушениям симметрии трехфазной системы. Последствия таких нарушений должны быть устранены как можно скорее. Большую роль в этом играет степень быстродействия релейной защиты, на работу которой влияет изолированная и глухозаземленная нейтраль. Каждый из этих режимов имеет свои достоинства и недостатки и применяется в наиболее подходящих условиях. В любом случае от их состояния во многом зависит нормальное функционирование релейной защиты.

Изолированная нейтраль

Изолированная нейтраль нашла достаточно широкое применение в отечественных энергетических системах. Данный способ заземления применяется для генераторов или трансформаторов. В этом случае их нейтральные точки не соединяются с заземляющим контуром. В распределительных сетях на 6-10 киловольт нейтральной точки может не быть вообще, поскольку соединение трансформаторных обмоток выполняется методом треугольника.

В соответствии с ПУЭ, режим изолированной нейтрали может быть ограничен емкостным током, представляющим собой ток однофазного замыкания на землю сети. Его компенсация с помощью дугогасящих реакторах предусматривается при следующих значениях:

• Ток свыше 30 ампер, напряжение 3-6 киловольт;
• Ток свыше 20 ампер, напряжение 10 киловольт;
• Ток свыше 15 ампер, напряжение 15-20 киловольт;
• Ток свыше 10 ампер, напряжение 3-20 киловольт, с металлическими и железобетонными опорами воздушных ЛЭП
• Все электрические сети с напряжением 35 киловольт.
• В блоках «генератор-трансформатор» при токе 5 ампер и генераторном напряжении 6-20 киловольт.

Компенсация тока замыкания на землю может быть заменена резистивным заземлением нейтрали с помощью резистора. В этом случае алгоритм действия релейной защиты будет изменен. Впервые заземление в режиме изолированной нейтрали было применено в электроустановках со средним значением напряжения.

Достоинства и недостатки изолированной нейтрали

Несомненным достоинством режима изолированной нейтрали является отсутствие необходимости быстрого отключения первого однофазного замыкания на землю. Кроме того, в местах повреждений образуется малый ток, при условии малой токовой емкости на землю.

Однако этот режим имеет ряд существенных недостатков, из-за которых его использование существенно ограничено.

Основные недостатки изолированной нейтрали:

• Возможные дуговые перенапряжения перемежающегося характера дуги малого тока в месте однофазного замыкания на землю.
• Повреждения могут возникнуть во многих местах по причине пробоя изоляции на других соединениях, где возникают дуговые перенапряжения. По этой причине выходят из строя сразу многие кабели, электродвигатели и другое оборудование.
• Дуговые перенапряжения воздействуют на изоляцию в течение продолжительного времени. В результате, в ней постепенно накапливаются дефекты, что приводит к снижению срока эксплуатации.
• Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли.
• Места повреждений довольно сложно обнаружить.
• Реальная опасность поражения людей электротоком в случае продолжительного замыкания на землю.
• При однофазных замыканиях не всегда может быть обеспечена правильная работа релейной защиты, поскольку значение реального тока замыкания полностью связано с режимом работы сети, в частности, с количеством включенных присоединений.

Таким образом, большое количество недостатков перекрывает все достоинства данного режима заземления. Однако в определенных условиях этот метод считается достаточно эффективным и не противоречит требованиям ПУЭ.

Глухозаземленная нейтраль

Более прогрессивным способом считается режим глухозаземленной нейтрали. В этом случае нейтраль генератора или трансформатора непосредственно соединяется с заземляющим устройством. В некоторых случаях соединение осуществляется с использованием малого сопротивления, например, трансформатора тока. В отличие от защитного, такое заземление нейтрали называется рабочим. Значение сопротивления заземляющих устройств, соединенных с нейтралью, не должно превышать 4 Ом в электроустановках с напряжением 380/220 вольт.

В электроустановках, где используется глухозаземленная нейтраль, поврежденный участок должен быстро и надежно отключаться в автоматическом режиме в случае возникновения замыкания между фазой и заземляющим проводником. С связи с этим, при напряжении до 1000 вольт, корпуса оборудования должны обязательно соединяться с заземленной нейтралью установок. Таким образом, обеспечивается быстрое отключение поврежденного участка в случае короткого замыкания с помощью реле максимального тока или предохранителя.

Особенности глухого заземления

Заземление нейтрали в глухом режиме предусмотрено для четырехпроводных сетей переменного тока. В таких случаях выполняется глухое заземление нулевых выводов силовых трансформаторов. Соединяются все части, подлежащие заземлению и нулевой заземленный вывод. Нулевой провод должен быть цельным, без предохранителей и каких-либо разъединяющих приспособлений.

В качестве глухозаземленной нейтрали воздушных линий с напряжением до 1 киловольта используется нулевой провод, прокладываемый вместе с фазными линиями на тех же опорах.

Все ответвления или концы воздушных линий, длиной свыше 200 метров подлежат повторному заземлению нулевого провода. То же самое касается вводов в здания, где имеются установки, подлежащие заземлению. В качестве естественных заземлителей могут использоваться железобетонные опоры, а также заземляющие устройства, защищающие от грозовых перенапряжений.

Таким образом, изолированная и глухозаземленная нейтраль обеспечивает нормальную работу релейной защиты генераторов и трансформаторов. Кроме того, они надежно защищают людей от поражения электрическим током.

Нейтраль: что это такое, определение, примеры

В этой статье мы рассмотрим, что такое нейтраль, что она из себя представляет и какое электрооборудование её имеет. Также мы рассмотрим, почему термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограни­ченное применение и их следует исключить из нормативной документации.

Что такое нейтраль?

Согласно определения из ГОСТ 30331.1-2013 [1]:

Нейтраль (neutral) — это общая часть многофазной системы переменного тока, соединённой звездой, находящаяся под напряжением, или средняя часть однофазной системы переменного тока, находящаяся под напряжением.

Какое электрооборудование имеет нейтрали?

Чтобы ответить на данный вопрос обратимся к книге [2] Ю.В. Харечко, который пишет:

« Некоторые виды электрооборудования переменного тока имеют нейтрали, например: трехфазные трансформаторы, генераторы и электродвигатели, обмотки которых соединены звездой, трехфазные электронагреватели, нагревательные элементы которых также соединены звездой. В составе трехфазной электрической системы могут быть десятки, сотни и тысячи электротехнических изделий, имеющих нейтрали. »

[2]

Что представляет собой нейтраль?

Ю.В. Харечко в своей книге [2] вполне однозначно описал нейтраль:

« Нейтраль представляет собой общую токоведущую часть многофазного источника питания переменного тока. Нейтралью, например, является общий вывод обмоток трёхфазного электрогенератора или трансформатора, соединённых в звезду. У однофазного источника питания нейтралью является средняя токоведущая часть, например, средний вывод обмотки однофазного трансформатора или электрогенератора. Указанная токоведущая часть может быть заземлена или изолирована от земли. В нормативной документации (особенно в ПУЭ) ее соответственно называют глухозаземленной или изолированной нейтралью. »

[2]

Найти нейтраль вы можете на рисунке 1 ниже (в качестве примера).

Рис. 1. Система TT трехфазная четырехпроводная (показана нейтраль) (на основе рисунка 31F1 ГОСТ 30331.1-2013)

Термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» корректны, если их правильно употребляют.

Если обратиться к книгам Ю.В. Харечко [2] и [3], то можно в них найти анализ действовавшей ранее и действующей в настоящее время нормативной документации в которой некорректно трактуются и употребляются данные термины. В частности Ю.В. Харечко вполне справедливо делает заключение:

« В нормативных требованиях термин «изолированная нейтраль» иногда используют недостаточно корректно. При соединении обмоток трехфазного электрогенератора или трансформатора треугольником у источника питания нет нейтрали. Токоведущие части однофазного источника питания, имеющего одну обмотку, например выводы однофазного электрогенератора, также не являются нейтралью. Поэтому в низковольтных электрических системах переменного тока с так называемой «изолированной нейтралью» нейтрали, как таковой, может и не быть вовсе. В указанных случаях более правильно говорить об изолированных от земли токоведущих частях источника питания. »

[2]

« Поэтому термины «глухозаземленная нейтраль» и «изолированная нейтраль» имеют ограни­ченное применение. Их можно исключить из нормативных требо­ваний к низковольтным электроустановкам. Низковольтные элек­трические системы правильнее классифицировать по типам за­земления системы. В противном случае требования нормативных документов больше напоминают собой нагромождение понятий, повторяющих друг друга. »

[3]