Заземление нулевого провода

Варианты соединения нейтрали

Электрическая сеть, которая предназначена для электроснабжения содержит источник электроэнергии, преобразователи этой энергии, а также потребителей. Поскольку используется три фазы при схеме соединения «звезда» появляется узел соединения общий для них. Если такой узел есть с каждой стороны электрической цепи, причем эти узлы соединяет провод, последний называется, либо «нейтралью», либо «нулевым проводом». Его режим работы весьма важен для функционирования сети электроснабжения. Существует несколько режимов для нулевого провода:

• Потенциал нейтрали равен потенциалу земли, в результате чего получается глухозаземленный нулевой провод.
• Нейтраль надежно изолирована, между ней и землей возможны небольшие по величине токи утечки. В результате получается изолированный нулевой провод.
• Нейтраль является частью электрической цепи, которая также включает сопротивление с некоторым достаточно малым импедансом и сопротивление земли.

От использования одного из перечисленных соединений нулевого провода с землей в сети электроснабжения зависят:

• аварийные токи и скачки напряжения в фазах при их повреждениях;
• система релейной защиты от замыкания фазы на землю;
• схема защиты от скачков напряжения;
• параметры заземления, используемого на подстанции;
• безопасность выполняемых работ;
• надежность функционирования всех электрических машин и прочего электрического оборудования в электрической сети, связанных с нейтралью.
• Нулевой провод с «глухим» заземлением используется главным образом в электросетях с напряжениями 380 Вольт и начиная с 110 киловольт и выше.
• Изолированный нулевой провод используется главным образом в электросетях с напряжениями 6, 10 и 35 киловольт.

Стоит отметить, что вы можете выполнять это своими руками или заказать электромонтажные работы у мастеров на сайте Kabanchik.ua. Но, тем не менее, разобраться в основах, изучив мат часть.

Нулевой провод в сети электроснабжения 380 Вольт

Документально для этих сетей заданы такие стандарты:

• МЭК 364 «Электрические установки зданий»;
• ГОСТ 30331.1-95 – ГОСТ 30331.9-95.

В соответствии с ГОСТ 30331.2-95 в электрических схемах используются такие обозначения:

Широко распространена система заземления с использованием нейтрального провода, которая именуется как TN-C (на изображении ниже).

В системе TN-C заземление сделано на трансформаторной подстанции. К нему присоединены фазные обмотки трансформаторов, обеспечивающих электропитание нагрузок фазным напряжением 220 Вольт. Подача напряжения к нагрузкам обеспечивают фазные провода и провод PEN, присоединенный к заземлению на подстанции. Система TN-C отличается от других подобных систем TN-S, TN-C-S, TT и IT дешевизной и простотой. Но по электрической безопасности она хуже.

Это объясняется ее появлением в те довольно-таки далекие времена, когда от замыканий на корпус спасали предохранители и автоматические выключатели. Время срабатывания этих защитных устройств, которое довольно велико, определяет и время воздействия на живой объект поражающего тока при тех или иных повреждениях и контактах этих объектов с поврежденными токоведущими частями оборудования или электросети. Большим по величине должен быть и ток срабатывания. Также при использовании провода PEN для заземления возможно появление высокого потенциала на всех устройствах, заземленных через него.

Например, при авариях на воздушных линиях электропередачи, когда провод одной из фаз обрывается и падает на землю. До срабатывания защиты на устройствах, заземленных через провод PEN, будет опасное для жизни напряжение. Еще более фатальными могут быть последствия при обрыве связи нулевого провода с заземлением на подстанции, например при его перегорании. Это обеспечит гарантированное появление фазного напряжения на всем оборудовании, заземленном через перегоревший провод. А устройства защитного отключения при этом не могут быть использованы.

Более дорогой, но и более безопасной является система TN-S (на изображении далее). Ее улучшенная безопасность обеспечена устройствами защитного отключения. Они будут гарантированно срабатывать по причине использования дополнительного провода, через который не текут аварийные токи.

В некоторых электросетях используется смешанная система заземления нулевого провода, в которой учтены признаки, а также достоинства и недостатки двух предыдущих систем заземления нейтрали. Это система заземления TN-C-S, пример которой на изображении далее:

По схеме TT применяется отдельное заземление без проводной связи с заземлением на питающей трансформаторной подстанции. В такой схеме необходимо применять устройства защитного отключения. Они будут надежно срабатывать, поскольку измеряют напряжение относительно отдельного заземления. Автоматические выключатели и предохранители будут малоэффективны в качестве защитных устройств.

К заземлению на подстанции в земле будет течь ток. Поэтому на отдельном заземлении появится довольно большой потенциал. Он, скорее всего, будет представлять опасность для жизни в случае прикосновения к электрооборудованию, присоединенному к этому отдельному заземлению. Схема TT приведена на изображении ниже.

В схеме IT на трансформаторной подстанции заземление присоединено к общему узлу фазных обмоток через резистор. Его сопротивление может быть от сотен Ом до единиц килоом. С целью защиты применяется провод не связанный с нейтралью. У однофазных потребителей при замыкании на корпус токи получаются небольшими по величине, потому что протекают по цепи с резистором, через который обмотки присоединены к заземлению. Использование устройств защитного отключения еще больше усиливает эту наиболее безопасную схему, показанную на изображении ниже.

Не существует такого решения с заземлением нулевого провода, который успешно решает все необходимые задачи. Поэтому для каждого случая лучше всего применять наиболее подходящую схему.

• Схемы TN-C и TN-C-S существуют, но только по причине того, что были первыми и привязаны к объектам давно построенным. Для новых решений не следует их применять. Они наиболее опасны при авариях как источник поражения током и как источник пожара. При авариях токи значительны по величине, сильно разветвляются и создают по этой причине значительные электромагнитные излучения.
• Для капитальных объектов, в которых со временем не будут вноситься какие-либо изменения, схема TN-S является наиболее подходящей.
• Если сеть электроснабжения подвержена частым переделкам или является временной, для нее рекомендуется схема TT.
• В том случае, когда надежность электроснабжения является наиболее значимым приоритетом надо использовать схему IT.
• Для увеличения надежности рекомендуется выполнять несколько заземлений разнесенных по направлению нулевого провода.

Как заземляется провод в сетях с высоким напряжением?

В сетях с напряжением 6-35 киловольт схема заземления нулевого провода выбирается исходя из тех аварийных ситуаций, которые могут возникать при замыканиях на землю. То же самое относится и к более высоковольтным сетям. Поскольку такие электросети в своем большинстве состоят из линий электропередачи, бесперебойность электроснабжения потребителей в них является приоритетной задачей. В общем, заземление нулевого провода в таких электрических сетях окажет влияние на:

• величину тока на месте аварии;
• аварийные скачки напряжения в двух работоспособных фазах при замыкании на землю в третьей фазе;
• характеристики изоляции электрических машин и прочего электрического оборудования;
• характеристики оборудования для защиты от перенапряжений;
• непрерывность подачи электроэнергии потребителям;
• параметры заземляющих контуров на подстанциях в пределах нейтрали;
• безопасность во время однофазных замыканий работников и функционирующего электрического оборудования.

При более подробном рассмотрении перечисленных пунктов потребуется несколько больших статей, или даже книга. По этой причине в рамках настоящей небольшой статьи более детально они не рассматриваются.