Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники (PEN-проводники) / ПУЭ 7

Применение

О применении защитных проводников, наиболее ёмко, на мой взгляд, написал Харечко Ю.В. в своей книге [2]:

« Защитные проводники применяют в низковольтных электрических системах и переменного, и постоянного тока, а также в электроустановках зданий, которые входят в состав этих систем. »

Далее приводятся конкретные примеры использования защитных проводников в различных системах.

В системах TN-S переменного и постоянного тока, как, например, показано на рисунках 1А и 1Б соответственно, защитные проводники «начинаются» от заземленных токоведущих частей источников питания.

В системах TN-C-S переменного тока, как, например, показано на рисунке 2А защитные проводники «начинаются» от точек разделения РЕN-проводников на защитные и нейтральные проводники. В системах TN-C-S переменного тока защитные проводники могут также «начинаться» от точек разделения РЕL-проводников на защитные и фазные проводники (см. рисунок 2Б.

В системах TN-C-S постоянного тока, как показано на рисунке 2В, защитные проводники «начинаются» от точек разделения РЕL-проводника на защитный и полюсный проводники и РЕM-проводника на защитный и средний проводники.

В системах TT (рисунки 3А и 3Б) и IT переменного и постоянного тока (рисунок 4) защитные проводники «начинаются» от заземляющих устройств низковольтных электроустановок.

Примеры защитных проводников и их назначение

Примеры защитных проводников, согласно ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3], включают в себя: защитный проводник уравнивания потенциалов, используемый для выполнения защитного уравнивания потенциалов, защитный заземляющий проводник, который применяют для выполнения защитного заземления. Защитными проводниками также являются РЕN-, РЕM- и РЕL-проводники, которые, во-первых, выполняют функции защитных заземляющих проводников и, во-вторых, нейтральных, средних и линейных проводников.

Обратимся к книге [2], автор которой Ю.В. Харечко более подробно описывает назначение различных защитных проводников:

« Посредством защитных проводников, РЕN-, РЕM- и РЕL-проводников в системах TN-C, TN-S и TN-C-S осуществляют соединение открытых проводящих частей электрооборудования класса I, применяемого в электроустановках зданий, с заземленными токоведущими частями источников питания. Поскольку любой из указанных проводников должен быть заземлен на вводе в электроустановку здания, с помощью защитных проводников, РЕN-, РЕM- и PEL-проводников открытые проводящие части электрооборудования класса I присоединяют к заземляющим устройствам электроустановок зданий. Посредством защитных проводников в электроустановках зданий, соответствующих типам заземления системы TT и IT, открытые проводящие части электрооборудования класса I соединяют с заземляющими устройствами электроустановок зданий. »

« Посредством защитных проводников уравнивания потенциалов в зданиях осуществляют электрическое соединение между собой сторонних проводящих частей и их присоединение к заземляющим устройствам электроустановок зданий. При выполнении дополнительного уравнивания потенциалов защитными проводниками уравнивания потенциалов соединяют открытые проводящие части электрооборудования класса I со сторонними проводящими частями в помещениях здания, которые характеризуются повышенной опасностью, например, имеют проводящие полы. »

На рисунке 5 представлена схематическая иллюстрация видов защитных проводников, применяемых в электроустановке здания, и основные виды проводящих частей, к которым присоединяют защитные проводники.

На рисунке 5 следующие обозначения:

• 1 – защитный проводник;
• 2 – главный проводник уравнивания потенциалов;
• 3 – заземляющий проводник;
• 4 – проводник дополнительного уравнивания потенциалов;
• B – главный заземляющий зажим;
• M – открытая проводящая часть;
• C – сторонняя проводящая часть;
• P – металлическая труба водопровода;
• T – заземлитель

На рисунке 6 устройство защитных проводников показано более подробно (эта схема взята из ГОСТ Р 50571.5.54-2013).

На рисунке 6 следующие обозначения:

• C – сторонняя проводящая часть;
• C1 – водопроводная труба, металлическая снаружи;
• C2 – канализационная труба, металлическая снаружи;
• C3 – газопроводная труба с изолирующей вставкой, металлическая снаружи;
• C4 – кондиционирование воздуха;
• C5 – система отопления;
• C6 – металлическая водопроводная труба (например, в ванной комнате);
• C7 – металлическая канализационная труба (например, в ванной комнате);
• D – изолирующая вставка;
• НРУ – низковольтное распределительное устройство;
• ГЗЗ – главный заземляющий зажим;
• SEBT – зажим дополнительного уравнивания потенциалов;
• T1 – заземляющий электрод фундамента, заделанный в бетон или грунт;
• T2 – заземляющий электрод для системы молниезащиты, если необходимо;
• LPS – система молниезащиты, при ее наличии;
• PE – защитный зажим (зажимы) в низковольтном распределительном устройстве;
• PE/PEN – защитный или PEN зажим (зажимы) в главном низковольтном распределительном устройстве;
• M – открытая проводящая часть;
• 1 – защитный заземляющий проводник (PE);
• 1а – защитный проводник или PEN-проводник от питающей сети, при его наличии;
• 2 – защитный проводник уравнивания потенциалов для присоединения к главному заземляющему зажиму;
• 3 – защитный проводник дополнительного уравнивания потенциалов;
• 4 – проводник токоотвода системы молниезащиты (LPS), при его наличии;
• 5 – заземляющий проводник.

Требования

Поскольку защитные проводники применяют в составе мер защиты от поражения электрическим током, к их характеристикам, исполнению и техническому состоянию нормативные и правовые документы предъявляют специальные требования.

Об основных требованиях, которые предъявляются к защитным проводникам пишет Харечко Ю.В. в своей книге [2]:

« Одним из основных требований, предъявляемых к защитным проводникам, является обеспечение непрерывности их электрических цепей. ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (п. 543.3.3) запретил включение коммутационных устройств в электрические цепи защитных проводников. Исключение – штепсельные розетки и вилки, посредством которых осуществляют присоединение переносного, передвижного и другого электрооборудования класса I с разъемным подключением к стационарным электропроводкам. Электрические цепи защитных проводников в разъемных соединениях разрывают вместе с электрическими цепями фазных проводников и нейтрального проводника, полюсных проводников и среднего проводника. »

Однако требования ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3] допускают наличие в цепях защитных проводников разъемных соединений, которые могут быть разобраны при помощи инструмента для проведения необходимых испытаний. Соединения защитных проводников должны быть доступны для осмотра и испытания, за исключением соединений, заполненных компаундом или герметизированных.

« Защитные проводники должны быть надлежащим образом защищены от механических, химических и электрохимических повреждений, а также от электродинамических усилий, которые появляются при протекании сверхтоков в электрических цепях. »

Особое внимание следует уделять правильному соединению шлейфом штепсельных розеток, поскольку при этом возможно последовательное включение их защитных контактов в электрическую цепь защитного проводника.

Харечко Ю.В. в своем словаре [2] разъясняет этот «случай» более детально:

« Современные двухполюсные штепсельные розетки, применяемые в однофазных электрических цепях, обычно имеют по два пружинных зажима, предназначенных для подключения фазного, нейтрального и защитного проводников. При подключении защитного проводника электропроводки к первому зажиму защитного контакта первой штепсельной розетки, соединении проводником первого зажима защитного контакта второй штепсельной розетки со вторым зажимом защитного контакта первой, первого зажима защитного контакта третьей штепсельной розетки со вторым зажимом защитного контакта второй и т. д. будет иметь место последовательное включение защитных контактов штепсельных розеток в защитный проводник. В случае соединения штепсельных розеток шлейфом подключение их защитных контактов необходимо производить к ответвлениям от защитного проводника стационарной электропроводки, которые обычно выполняют в установочных коробках. »

• В электрических установках запрещено использовать защитный проводник для передачи сигналов (ГОСТ Р 58698—2019).
• Не требуется непосредственно подключать каждый отдельный защитный проводник к главному заземляющему зажиму (шине), если они электрически связаны с ним через другие защитные проводники.
• Открытые проводящие части электрооборудования должны быть присоединены к зажиму, предназначенному для защитного проводника.
• Если для защиты от поражения электрическим током в составе автоматического отключения питания используют устройства защиты от сверхтока, защитные проводники, выполненные одножильными проводами, следует прокладывать в общей оболочке с линейными проводниками или в непосредственной близости от них.

В качестве защитных проводников можно использовать следующие проводящие части [2]:

• жилы многожильных проводов и кабелей;
• изолированные или неизолированные одножильные провода;
• металлические оболочки кабелей;
• металлические трубы, оболочки и электротехнические короба, в которых размещены проводники некоторых электропроводок, если они имеют достаточную проводимость и обеспечена непрерывность их электрических цепей;
• некоторые сторонние проводящие части, если они имеют достаточную проводимость, обеспечена непрерывность их электрических цепей и защита от демонтажа;
• оболочки и рамы низковольтных распределительных устройств класса I и шинопроводов, если они имеют достаточную проводимость, обеспечена непрерывность их электрических цепей, а также возможность подключения других защитных проводников в любом предусмотренном для этого месте.

В п. 543.2.3 действующего стандарта ГОСТ Р 50571.5.54-2013 [3] перечислены проводящие части, которые запрещено использовать в качестве защитных проводников и защитных проводников уравнивания потенциалов:

– металлические водопроводные трубы;– металлические трубы, содержащие потенциально огнеопасные вещества такие, как газы, жидкости, пыль;– конструкции, подверженные механическим нагрузкам при нормальной эксплуатации;– гибкие или мягкие металлические трубы, за исключением специально предназначенных для этих целей;– гибкие металлические части;– поддерживающие конструкции проводов, горизонтальные и вертикальные кабельные лотки.

Харечко Ю.В. в своей книге [2] дополняет:

Цветовая и буквенная идентификация

Защитные проводники должны быть идентифицированы посредством двухцветной желто-зеленой комбинации, согласно ГОСТ 33542-2015 [5]. Буквенно-цифровая идентификация защитного проводника должна быть «PE». Эту идентификацию применяют также для защитного заземляющего проводника.

Комбинация желтого и зеленого цветов предназначена только для идентификации защитного проводника.

Источник

Какие бывают виды изоляции проводов и как правильно изолировать провода

Содержание

1. Изоляция проводов — какие бывают материалы
2. ПВХ изолента
3. ХБ изолента
4. Термоусадочная трубка (ТУТ)
5. Колпачки СИЗ
6. Термоусадочные трубки
7. Жидкая изоляция проводов
8. Изоляция проводов. Виды и способы
9. Процесс использования изоленты для формирования защитного покрытия
10. Порядок формирования изоляционного покрытия посредством термоусадки
11. Общее представление о сопротивлении изоляции
12. Причины повреждений провода
13. Изоляция проводов, заключение

Изоляция проводов – это важный процесс, с которым можно столкнуться не только в быту, но и на работе. Решение этой проблемы должно быть эффективным и качественным. Либо же можно столкнуться с замыканием, ставя под угрозу не только ваше жилье, но и здоровье вас и ваших близких. Поэтому, чтобы не допустить ошибку при выполнении изоляционного покрытия токопроводящих жил, в данной статье мы рассмотрим несколько основных способов и видов, легко применимых для каждого человека.

Изоляция проводов — какие бывают материалы

Прежде, чем преступить к процессу изоляции проводов, нужно подготовить все необходимые инструменты. Перед тем, как преступить к работе, требуется отключить напряжение в квартире (доме) автоматическими выключателями.

На сегодняшний день можно отметить следующие материалы для изоляции проводов и кабелей:

ПВХ изолента

ПВХ изолента. (На фото выше) Она хорошо устойчива к повреждениям внешней среды. Во влажном помещении не раскисает и даже не отклеивается со временем. Однако, лучше ее применять только в сухих помещениях, так срок службы этого изолирующего материала будет длиннее и надежнее.

ХБ изолента

ХБ изолента. Ее считают достаточно хорошим материалом, даже лучше предыдущий вариант. Поскольку она гораздо более устойчива к влаге и другим нагрузкам. Использовать ее можно в более обширных зонах применения, например для подключения проводов в машине. Да и качество ХБ превосходит ПВХ.

Термоусадочная трубка (ТУТ)

Термоусадочная трубка (ТУТ). Самый оптимальный вариант, мы рекомендовали бы использовать именно его повсеместно. Самая надежная степень изоляции под водой, под землей и наконец в машине. Она легко устанавливается и имеет большой срок службы. ТУТ считается лучшим материалом на данный момент.

Колпачки СИЗ

Колпачки СИЗ. Они используются крайне редко, зачастую в тех случаях, когда нужно заизолировать скрутку. По свойствам напоминают термоусадочную трубку.

Термоусадочные трубки

Термоусадочные трубки. Этот способ является современным и более надежным способом изоляции проводников. Термоусадочные трубки изготавливают различного диаметра и длины (до одного метра). Так, как они идут универсального размера, то должны подбираться под конкретный диаметр проводника. В процессе монтажа происходит сужение исходного сечения практически в два раза. Благодаря этому происходит надежная фиксация с защищаемой поверхностью.

Материалы, из которых производятся термотрубки — специальные полимеры: полиэтилен, силикон и прочее. Для улучшения показателей сцепки с токопроводящими жилами дополнительно используется термоклей во внутренней полости трубки. К тому же они легко эксплуатируются в различных климатических условиях, без проблем выдерживают воздействие агрессивных сред.

• термостойкая;
• с повышенной прочностью;
• полупроводниковые;
• гофрированные;
• флуоресцентные.

Жидкая изоляция проводов

Жидкая изоляция проводов. Еще один вариант материалов для правильной изоляции проводов. Его используют в качестве восстановления защитного слоя токопроводящих жил, эксплуатация которых проходит в условиях повышенной влажности или в непосредственном соприкосновении с водой. В качестве изоляционного материала применяется полиуретановый компаунд. Его заливают в заранее подготовленную муфту через специальный бандаж. По обоим концам муфты устанавливаются резиновые уплотнители.

Положительные свойства покрытия:

1. Имеет высокую стойкость к внешним неблагоприятно влияющим факторам;
2. способность к диалектному покрытию;
3. устойчивость к вибрации;
4. может переносить воздействие ультрафиолетовых излучений;
5. легкость в применении ремонтных работ;
6. пластичность и тщательное покрытие провода в труднодоступных местах и сгибах.

Отрицательные свойства покрытия:

1. токсичность;
2. высокая стоимость;
3. летучесть жидкости. Не экономично расходуется при открытии герметичной банки.

Характеристики жидкой электроизоляции:

1. имеет вид вязкой субстанции, тянущееся вещество;
2. выпускается в трех видах — в тюбике, банке и в виде спрея;
3. нанесение производится кистью, за исключением распылителя.

Тип изоляции кабелей применяется на основании конструктивных особенностей кабеля и сетевого напряжения, при котором он будет эксплуатироваться:

• для оболочных кабельных изделий при показателях постоянного напряжения не более 700 Вольт, и номинального переменного тока не более 220 Вольт для однофазных сетей (380 Вольт в случае с трёхфазными);
• для безоболочных кабелей с показателями постоянного напряжения не выше 700 Вольт, и номинального переменного тока до 220 Вольт (380 вольт для трёхфазных сетей);
• а для оболочных и безоболочных кабелей с показателями постоянного тока не более 700 — 1000 Вольт, и переменного от 220 до 400 Вольт (для трёхфазных сетей на 380 и однофазных на 220 Вольт);
• для кабелей с постоянным напряжением до 3600 Вольт и показателями переменного тока от 400 до 1800 Вольт;
• для кабелей, эксплуатируемых в условиях постоянного напряжения в 1000 — 6000 Вольт при показателях переменного тока в 400 — 1800 Вольт.

Изоляция проводов. Виды и способы

Первый этап — это подготовка обрабатываемой поверхности. От того, насколько качественно пройдет подготовительная работа в том месте, куда будет наносится изоляционный слой, будет зависеть срок службы и безопасность эксплуатации. Для удаления поврежденной изоляции лучше использовать специализированный инструмент. Чтобы не повредить защитный лак и непосредственно поверхность токопроводящей жилы, однако его стоимость достаточно велика. Так, что если это единоразовая работа — приобретать такой инструмент нецелесообразно.

Представляем вам наиболее доступные способы зачистки изоляции в домашних условиях:

• Если у вас старая проводка, то рекомендуется воспользоваться паяльником. Сначала нагревается инструмент, а после этого осуществляется нагрев требуемой поверхности до оплавления изоляционной оболочки. В дальнейшем она снимается с использованием перчаток.

Источник

Защитные проводники (PE-проводники)

1.7.121. В качестве PE-проводников в электроустановках напряжением до 1 кВ могут использоваться:

1) специально предусмотренные проводники:

• жилы многожильных кабелей;
• изолированные или неизолированные провода в общей оболочке с фазными проводами;
• стационарно проложенные изолированные или неизолированные проводники;

2) открытые проводящие части электроустановок:

• алюминиевые оболочки кабелей;
• стальные трубы электропроводок;
• металлические оболочки и опорные конструкции шинопроводов и комплектных устройств заводского изготовления.

Металлические короба и лотки электропроводок можно использовать в качестве защитных проводников при условии, что конструкцией коробов и лотков предусмотрено такое использование, о чем имеется указание в документации изготовителя, а их расположение исключает возможность механического повреждения;

3) некоторые сторонние проводящие части:

• металлические строительные конструкции зданий и сооружений (фермы, колонны и т.п.);
• арматура железобетонных строительных конструкций зданий при условии выполнения требований 1.7.122;
• металлические конструкции производственного назначения (подкрановые рельсы, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрамления каналов и т.п.).

1.7.122. Использование открытых и сторонних проводящих частей в качестве PE-проводников допускается, если они отвечают требованиям настоящей главы к проводимости и непрерывности электрической цепи.

Сторонние проводящие части могут быть использованы в качестве PE-проводников, если они, кроме того, одновременно отвечают следующим требованиям:

1) непрерывность электрической цепи обеспечивается либо их конструкцией, либо соответствующими соединениями, защищенными от механических, химических и других повреждений;

2) их демонтаж невозможен, если не предусмотрены меры по сохранению непрерывности цепи и ее проводимости.

1.7.123. Не допускается использовать в качестве PE-проводников:

• металлические оболочки изоляционных трубок и трубчатых проводов, несущие тросы при тросовой электропроводке, металлорукава, а также свинцовые оболочки проводов и кабелей;
• трубопроводы газоснабжения и другие трубопроводы горючих и взрывоопасных веществ и смесей, трубы канализации и центрального отопления;
• водопроводные трубы при наличии в них изолирующих вставок.

1.7.124. Нулевые защитные проводники цепей не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников электрооборудования, питающегося по другим цепям, а также использовать открытые проводящие части электрооборудования в качестве нулевых защитных проводников для другого электрооборудования, за исключением оболочек и опорных конструкций шинопроводов и комплектных устройств заводского изготовления, обеспечивающих возможность подключения к ним защитных проводников в нужном месте.

1.7.125. Использование специально предусмотренных защитных проводников для иных целей не допускается.

1.7.126. Наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников должны соответствовать табл.1.7.5.

Таблица 1.7.5. Наименьшие сечения защитных проводников.

Сечение фазных проводников, мм2	Наименьшее сечение защитных проводников, мм2
S 16
16 35

Площади сечений приведены для случая, когда защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.

Допускается, при необходимости, принимать сечение защитного проводника менее требуемых, если оно рассчитано по формуле (только для времени отключения ≥ 5 с):

где S — площадь поперечного сечения защитного проводника, мм2

I — ток короткого замыкания, обеспечивающий время отключения поврежденной цепи защитным аппаратом в соответствии с табл.1.7.1 и 1.7.2 или за время не более 5 с в соответствии с 1.7.79, А;

t — время срабатывания защитного аппарата, с;

k — коэффициент, значение которого зависит от материала защитного проводника, его изоляции, начальной и конечной температур. Значение k для защитных проводников в различных условиях приведены в табл.1.7.6-1.7.9.

Таблица 1.7.6.Значение коэффициента k для изолированных защитных проводников, не входящих в кабель, и для неизолированных проводников, касающихся оболочки кабелей(начальная температура проводника принята равной 30 °С)

	Поливинил хлорид (ПВХ)	Поливинил хлорид (ПВХ)
Конечная температура, °С

Таблица 1.7.7 Значение коэффициента k для защитного проводника, входящего в многожильный кабель.

	Поливинил хлорид (ПВХ)	Сшитый полиэтилен, этиленпропиленовая резина
Начальная температура, °С
Конечная температура, °С

Таблица 1.7.8.Значение коэффициента k при использовании в качестве защитного проводника алюминиевой оболочки кабеля.

	Поливинил хлорид (ПВХ)	Сшитый полиэтилен, этиленпропиленовая резина
Начальная температура, °С
Конечная температура, °С

Таблица 1.7.9 Значение коэффициента k для неизолированных проводников, когда указанные температуры не создают опасности повреждения находящихся вблизи материалов (начальная температура проводника принята равной 30 °С).

		Проложенные открыто и в специально отведенных местах
			в нормальной среде	в пожароопасной среде
	Максимальная температура, °С
	Максимальная температура, °С
	Максимальная температура, °С

* Указанные температуры допускаются, если они не ухудшают качество соединений.

Если при расчете получается сечение, отличное от приведенного в табл.1.7.5, то следует выбирать ближайшее большее значение, а при получении нестандартного сечения применять проводники ближайшего большего стандартного сечения.

Значения максимальной температуры при определении сечения защитного проводника не должны превышать предельно допустимых температур нагрева проводников при КЗ в соответствии с гл.1.4, а для электроустановок во взрывоопасных зонах должны соответствовать ГОСТ 22782.0 «Электрооборудование взрывозащищенное. Общие технические требования и методы испытаний».

1.7.127. Во всех случаях сечение медных защитных проводников, не входящих в состав кабеля или проложенных не в общей оболочке (трубе, коробе, на одном лотке) с фазными проводниками, должно быть не менее:

2,5 мм2 — при наличии механической защиты;

4 мм2 — при отсутствии механической защиты.

Сечение отдельно проложенных защитных алюминиевых проводников должно быть не менее 16 мм2.

1.7.128. В системе TN для обеспечения требований 1.7.88 нулевые защитные проводники рекомендуется прокладывать совместно или в непосредственной близости с фазными проводниками.

1.7.129. В местах, где возможно повреждение изоляции фазных проводников в результате искрения между неизолированным нулевым защитным проводником и металлической оболочкой или конструкцией (например, при прокладке проводов в трубах, коробах, лотках), нулевые защитные проводники должны иметь изоляцию, равноценную изоляции фазных проводников.

1.7.130. Неизолированные PE-проводники должны быть защищены от коррозии. В местах пересечения PE-проводников с кабелями, трубопроводами, железнодорожными путями, в местах их ввода в здания и в других местах, где возможны механические повреждения PE-проводников, эти проводники должны быть защищены.

В местах пересечения температурных и осадочных швов должна быть предусмотрена компенсация длины PE-проводников.

Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный — РЕ проводники).

Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий.

Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим.
Выбор сечения проводников следует проводить согласно требованиям соответствующих глав ПУЭ.

Однофазные двух- и трехпроводные линии, а также трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании однофаз­ных нагрузок, должны иметь сечение нулевых рабочих N проводников, равное сечению фазных проводников.

Трехфазные четырех- и пятипроводные линии при питании трехфазных симметричных нагрузок должны иметь сечение нулевых рабочих N провод­ников, равное сечению фазных проводников, если фазные проводники имеют сечение до 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию, а при больших сечениях — не менее 50% сечения фазных проводников, но не менее 16 мм2 по меди и 25 мм2 по алюминию.

Сечение PEN проводников должно быть не менее сечения N проводников и не менее 10 мм2 по меди и 16 мм2 по алюминию независимо от сечения фазных проводников.

Сечение РЕ проводников должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2, 16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2 и 50% сечения фазных проводников при больших сечениях. Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм2 — при наличии механической защиты и 4 мм2 — при ее отсутствии.

Cхемы подключения защитных проводников РЕ

Совмещенный нулевой и рабочий проводник PEN разделяется на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники во вводном устройстве.

Выполнение системы заземления TN-C-S

Используемые на рисунках буквенные обозначения имеют следующий смысл.

Первая буква – характер заземления источника питания:
Т – непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле; N – непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания (обычно заземляется нейтраль в системах переменного тока).

Последующие буквы определяют устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников: S – функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) обеспечиваются раздельными проводниками;
С – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (РЕN-проводник).

Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим. Смысл этого требования заключается в необходимости, в целях обеспечения условий электробезопасности, сохранения соединения защитного проводника с заземлением в случае разрушения (выгорания) контактного зажима.

Примеры выполнения подключения проводников РЕ и N к PEN в этажном или
квартирном щитках

Примеры выполнения подключения проводников РЕ и N к PEN

Правила выполнения системы уравнивания потенциалов

Для обеспечения условий электробезопасности в конкретной электроустановке важное значение имеет система уравнивания потенциалов. Правила выполнения системы уравнивания потенциалов определены стандартом МЭК 364-4-41 и ПУЭ (7-е изд.). Эти правила предусматривают подсоединение всех подлежащих заземлению проводников к общей шине.

Пример выполнения системы уравнивания потенциалов

Такое решение позволяет избежать протеканию различных непредсказуемых циркулирующих токов в системе заземления, вызывающих возникновение разности потенциалов на отдельных элементах электроустановки.

Пример выполнения системы уравнивания потенциалов в электроустановки жилого дома

В последнее время, с повышением оснащенности современных жилых домов и производственных зданий различными электроприборами и постоянным развитием их электроустановок, все чаще стали наблюдаться явления ускоренной коррозии трубопроводов систем водоснабжения и отопления. За короткое время — от полугода до двух лет — на трубах как подземной, так и воздушной прокладки образуются точечные свищи, быстро увеличивающиеся в размерах. Причиной ускоренной точечной (питтинговой) коррозии труб в 98% случаев является протекание по ним блуждающих токов.

Применение УЗО в комплексе с правильно выполненной системой уравнивания потенциалов позволяет ограничить и даже исключить протекание токов утечки, блуждающих токов по проводящим элементам конструкции здания, в том числе и по трубопроводам.

Отличие рабочего заземления от защитного

Рабочее заземление. Принцип работы – это выполнение соединения с землей несколько отдельно стоящих объектов электросхемы здания. Это могут быть нейтраль обмотки генератора, и других различных устройств. Оно предназначено для обеспечения правильной работы электроустановки, независимо от условий его применения. Осуществление этого вида защиты происходит, непосредственно соединяя заземляемые корпуса электроустановок с заземлителями.

Достаточно редко, рабочее заземление может проводиться с помощью специализированных приспособлений – это могут быть пробивные предохранители, резисторы.

Защитное зануление и заземление, как указывалось выше, выполнение работ по электрическому соединению с металлическими нетоковедущими частями устройств. При этом основной работой защитного контура, является предохранение нанесения электротравм при касании человеком корпуса оборудования, потому, что ток с него отводится на заземляющий контур, сопротивление которого меньше чем сопротивление человеческого тела.

Поэтому отличием этих двух защитных устройств, является принцип их работы. Если рабочее уравнивает потенциалы, то защитное отводит ток на заземляющий контур, как правило, по глухозаземленной нейтрали. Но при оснащении своего помещения любым из видов защиты, наибольшая эффективность работы, будет достигаться при условии, что токи короткого замыкания не будут увеличиваться в связи с уменьшением уровня сопротивления заземлителя.

Еще о чем следует помнить. Ни один заземляющий контур не сможет выполнить работу автоматов отключения тока и устройства защитного отключения при утечках тока. А также эти приборы, не смогут выполнить свою работу надежно, без защитного заземления.

Требования к защитному заземлению

Защитное заземление – это наиболее жесткое устройство, чем зануление цепи. Здесь предусмотрена прокладка отдельной шины, довольно небольшого уровня сопротивления, которая идет к системе заземлителей, забитых в землю в виде треугольника. Расчет защитного заземления, требует знания множества формул и наличия множества исходных данных. Поэтому принято для жилого фонда применять типовые проекты контура заземления для каждого региона.

Установка зануления предусматривает прокладку шины нейтрали или любого другого способа отвода тока в однофазной цепи. При этом, значения сопротивлений каждого проводника зануления до подстанции или питающего трансформатора, складываясь, образуют значение сопротивления защитного устройства. Эта величина может изменяться, но требования к защитному заземлению и занулению, предусматриваю общее значение максимально возможного уровня сопротивления цепи.

Бытовое заземление

Как правило, системы электроснабжения, должны иметь сопротивление защитного заземления, должно быть от 4 Ом, до 30 Ом. Для обустройства, как правило, применяют стальные уголки и полоса шириной 40 мм. Предусматривают использование медной шины, достаточного сечения, согласно ГОСТу. Это обязательное требование. При использовании защитного проводника с медным проводом 0,5 мм2 нам не хватит и 100 метров провода для достижения критического значения. Наиболее строгие требования предъявляются при обслуживании участков:

1. Установки, с напряжением цепи до 1000. В, оснащаются устройством, сопротивление которого, не должно превышать 0,5 Ома. Значение заземленного контура измеряют при помощи специального измерительного прибора – измерителем сопротивления. Это измерение проводится двумя дополнительными заземлителями. Разведя их на определенное расстояние, выполняем замер, затем сдвигая электрод, проводим несколько замеров. Самый худший результат принимается за номинальное значение.
2. Для обслуживания цепи трансформатора, других источников питания, при величинах напряжения от 220 В до 660 В – величина сопротивления заземления должна быть от 2 Ом до 8 Ом.

Производственное защитное заземление

Использование дополнительных мер для выравнивания величин потенциала – это основная «обязанность» применения защитного обустройства производственных мощностей. Для достижения надежной защиты, все металлические детали конструкций и устройств, а коммуникационные трубопроводы подсоединяются на заземляющий проводник. В жилых помещениях, так следует оборудовать ванные комнаты и стальной водопровод, канализацию, и трубы отопления. В наше время пускай и редко, но они встречаются. На промышленных объектах заземляют:

• приводы электрических машин;
• корпуса каждой электроустановки, находящейся в помещении;
• коммуникации металлических труб, металлоконструкции;
• защитные оплетки электрокабелей , с напряжением постоянного тока до 120 В;
• электрощитовые, различные корпуса системы электропроводки.

Детали, не требующие защиты:

• металлические корпуса приборов и оборудования, установленных на стальной платформе, главное – обеспечение надежного контакта между ними;
• разнообразные участки с металлической арматурой, установленная на деревянных конструкциях, исключение составляют объекты, где защита распространяется и на эти объекты;
• корпуса электрооборудования, имеющие 2, 3 классы безопасности;
• при вводе в здание электропроводки, с напряжением не выше 25 В, и прохода их сквозь стену из диэлектриков.

В заключение необходимо отметить.

Защитное заземление применяется в сетях переменного тока до 1кВ с глухозаземленной нейтралью, свыше этого значения напряжения со всеми видами проведения нейтрального провода.

После монтажа каждого из видов защиты, необходимо выполнить проверку величины сопротивления защиты. После этого составляется акт проверки. Замеры, проводят летом и зимой, в это время грунт имеет наибольшее сопротивление.

Проверку жилого фонда рекомендуется проводить раз в год. Помните о необходимости оснащения щитовой автоматами размыкателями цепи и защитным устройством от утечек тока.

evosnab.ru

Лабораторная работа №3

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Цель работы

Оценка эффективности защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтралью и в трехфазной четырех­проводной сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

Содержание работы

1. Оценить эффективность защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В (система IT).

2. Оценить эффективность защитного заземления в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В при двойном замыкании на корпуса электроустановок, имеющие раздельные заземляющие устройства.

3. Оценить эффективность защитного заземления в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В (система TT).

Описание электрических сетей и систем заземления приведены в Приложении I к лабораторному практикуму.

Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством открытых проводящих частей электроустановок (например, корпусов электрооборудования), которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние со­седних токоведущих частей, вынос потенциала и т.п.) в целях электробезопасности.

Замыкание на корпус — случайный электрический контакт между токоведущими частями и открытыми проводящими частями электроустановки, происходящий в результате повреждения изоляции.

Назначение защитного заземления — устранение опасности пора­жения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и дру­гим открытым проводящим частям электроустановки, оказав­шимся под напряжением.

Область применения защитного заземления — трехфазные трехпро­водные сети до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Принцип действия защитного заземления — снижение напряжения между корпусом электроустановки, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения. Защитное заземление выполняется путем подсоединения корпуса электроустановки к заземляющему устройству, состоящему из искусственного или естественного заземлителей, выполненныхиз металла или других токопроводящих материалов и имеющим электрический контакт с грун­том.

Поясним это на примере сети до 1000 В с изолированной нейтра­лью. Если корпус электроустановки не заземлен и он оказался в контакте с фазным проводником, то прикосновение человека к такому корпусу равносильно прикосновению к фазному проводнику (рис.1). В этом случае ток, проходящий через человека, будет определяться по формуле (в комплексной форме):

, (1)

гдеUф— фазное напряжение сети, В; Rh, — сопротивление тела человека, Ом; z — комплекс полного сопротивления проводника относительно земли, Ом;

(2)

Здесь r и С — сопротивление изоляции и емкость проводников относи­тельно земли соответственно; w — угловая частота, с-1 .

Рис.1. Прикосновение человека к изолированному от земли корпусу при замыкании на него фазного проводника

При малых значениях С уравнение (1) принимает вид:

, (3)

где Ih — ток в действительной форме, проходящий через человека, А.

Напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся к корпусу (напряжение прикосновения), определяется формулой

Uпр = Ih×Rh.

Если же корпус электроустановки заземлен, то при замыкании на него фазного проводника (рис.2) через заземление пойдет ток Iз, значение которого зависит от r и сопротивления заземления кор­пуса rз и определяется выражением, подобным (3):

(4)

Рис.2. Принципиальная схема защитного заземления

в сети с изолированной нейтралью (система IT)

Напряжение корпуса относительно земли в этом случае будет равно

Uкорп = Uз = Iз×rз , (5)

а напряжение прикосновения

Uкорп = Uз×a1×a2,

где a1 — коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой и расстояние до заземлителя; a2 — коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий паде­ние напряжения на сопротивлении основания, на котором стоит чело­век.

Ток через человека, касающегося корпуса при самых неблагоприятных условиях(a1 = a2 = 1), будет

(6)

Сопротивление заземляющего устройства выбирается таким, что­бы напряжение прикосновения не превышало допустимых значений. Для электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью наибольшие допустимые значенияrз составляют 10 Ом при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих дан­ную сеть не более 100 кВ×А; а в остальных случаях rз не должно превышать 4 Ом.

При двойном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, то есть замыкании двух фаз на два корпуса, имеющие раздельные заземлители (рис.3), эти и другие корпуса, присоединенные к указанным заземлителям, окажутся под напряжением относительно земли, равным: в установке 1 — Uз1= Iзrз1, в установке 2 — Uз2 = Iзrз2.

Рис.3. Двухфазное замыкание на корпуса электроустановок, имеющие раздельные заземлители

Сопротивление изоляции и емкости фазных проводников относитель­но земли в данном случае практически не влияют на значение тока замыкания на землю, цепь которого устанавливается через сопротив­ления заземленийrз1 и rз2. При этом Uз1 + Uз2 = Uл (Uл — ли­нейное напряжение сети). При равенстве rз1 и rз2, Uз1=Uз2= 0,5Uл. Наличие таких напряжений на заземленных элементах установок явля­ется опасным для человека, тем более, что замыкание в сетях до 1000 В может существовать длительно.

Если же заземлители, или корпуса электроустановок 1 и 2 соединить провод­ником достаточного сечения или эти заземлители выполнить как од­но целое, то двойное замыкание на заземленные корпуса превратится в ко­роткое замыкание между фазными проводниками, что вызовет быстрое от­ключение установок максимально токовой защитой (предохранители, автоматические выключатели), т.е. обеспечит кратковременность опасного режима.

В сети с глухозаземленной нейтралью (рис.4) при замыкании фазно­го проводника на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток

,

гдеr0 — сопротивление заземления нейтрали, Ом.

При этом фазное напряжение распределится между rз иr0, т.е. Uз= Iзrз; U0= Iзr0; Uз + U0 = Uф.

Рис.4. Защитное заземление в сети с глухозаземленной нейтралью

(система ТТ)

Таким образом, напряжение корпуса относительно земли зависит от соотношения сопротивлений r0 и rз. При равенстве r0 и rз на­пряжение на заземленном корпусе будет

Uз = U0 = 0,5×Uф

Это напряжение является опасным для человека, поэтому в сети на­пряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью и системой TN защитное заземление не применяется. Вместо этого применяется защитное зануление.

В сетях с глухозаземленной нейтралью и корпусами, имеющими отдельное заземление (система TT) обязательным согласно ПУЭ является применение устройств защитного отключения на дифференциальном токе (см. Приложение к сборнику лабораторных работ)

studopedia.ru

Назначение

Рассмотрим, для каких целей применяется защитное заземление. На сегодняшний день, к основным сферам применения традиционной системы защитного заземления относятся:

• использование электрических установок с напряжением не выше 1 тыс. V, внутри сети с заизолированной централью токового источника;
• использование электрических установок с напряжением свыше 1 тыс. V, внутри сетей с заизолированной или глухо-заземленной централью токового источника.

Согласно установленным нормативам ГОСТ-12.1.030-8, защитным заземлением должны обладать все электрические установки в условиях:

• номинальных показателей напряжения, равного 380 V или больше;
• переменных токовых величин, равных показателям 440 V или больше;
• любого постоянного тока.

Обязательным является эффективное защитное заземление всех металлических элементов электрической установки или оборудования, которые доступны для людей, а также не обладают другими видами надежной защиты.

Особое внимание уделяется защитному заземлению при номинальном напряжении в пределах 42-380 V, переменных показателей — в диапазоне 110-440 V и при постоянном токе, если работы осуществляются в зоне повышенной опасности.

Принцип действия

Главным действием является снижение показателей напряжения при прикосновении к корпусу электрических приборов до безопасных для жизни и здоровья величин, что обуславливается малым сопротивлением заземлителя.

Таким образом, основное защитное воздействие системы заземления базируется на паре принципов, представленных:

• Снижением до безопасных показателей разности потенциалов, которые возникают между подлежащим заземлению токопроводящим прибором и токопроводящими предметами, обладающими естественным типом заземления.
• Токоотводом утечки в результате контакта токопроводящего предмета, подлежащего заземлению и фазной жилы кабеля. Грамотно спроектированная система при проявлении токовой утечки вызывает немедленное срабатывание устройств защиты или УЗО.

Системы, имеющие глухо-заземлённую нейтраль, характеризуются стандартным срабатыванием предохранителя в результате попадания фазного потенциала на поверхность с заземлением.

Как показывает практика, наибольшую эффективность система заземления показывает исключительно в комплексе с установкой УЗО-приборов. При таких условиях значительные нарушения в изоляции потенциала на заземлённом предмете не превышают безопасные величины.

Устройство защитного заземления

Главный элемент представлен заземляющим контуром, состоящим из электродов металлического типа, которые размещаются внутри земли.

Чаще всего электроды являются стержнями, уголками, трубами или листами, которые рассеивают токовые величины, а показатели эффективности такого процесса напрямую зависят от качественных характеристик грунта и климатических особенностей.

Прежде чем приступить к самостоятельному обустройству эффективной системы заземления, требуется правильно определиться с параметрами электрической проводимости грунта и уровнем сопротивления:

• для глинистых грунтов — 20 Ом х М;
• для песчаных грунтов — 10-60 Ом х М;
• для садового грунта — 40 Ом х М;
• для гравийного грунта — 300 Ом х М.

Правильное устройство заземления является необходимым условием при использовании сетей электрического снабжения, включая частные домовладения и квартиры.

Такая не слишком сложная система безопасного пользования электричеством позволяет предотвратить поражение током.

Подсоединение корпуса к заземлителю может осуществляться при помощи стального провода с сечением в 2,4 см. Внутри грунта элементы соединяются стальной шиной с сечением 5,0-12,0 см, а также медным проводом с сечением в 2,5 см.

Монтаж защитного заземления

В процессе самостоятельного монтажа системы защитного заземления, на треугольном контуре надежно фиксируется проводник заземляющего типа.

Особенностью установки электродов является отсутствие покрытия в виде диэлектрических антикоррозионных составов.

В этом случае допускается только нанесение лака на свариваемые участки.

Особые требования предъявляются также к проводнику, который протягивается от контура до электрической установки:

• высокие показатели прочности;
• гарантированная долговечность;
• устойчивость к коррозийным изменениям.

В качестве проводников рекомендуется применять стальные ленты размерами 0,5х3,0 см или металлические стержни диаметром не менее 1,0 см. При незначительных нагрузках может также применяться традиционная катанка.

В соответствии с современными требованиями и стандартами, электрическая проводка внутри жилых зданий производится трёхжильными кабелями, в которых один из проводов является заземляющим. Защиту требуется подключать на участках от контура до корпуса эксплуатируемого электрического прибора.

Все электрические розетки и вилки приборов должны в обязательном порядке иметь специальные заземляющие контакты, подсоединяемые с корпусу.

Попадание фазы на прибор в условиях нарушения изолирующего слоя, сопровождается возникновением токовой утечки, в результате чего срабатывает УЗО или защитные автоматы.

proprovoda.ru

Принцип работы

Обычно его устанавливают для защиты при возникновении короткого замыкания. Если фазный проводник отсоединится и прикоснется к металлическому шасси установки, то корпус окажется под напряжением.

Правильно созданное защитное заземление образует электрическую цепь, имеющую низкое сопротивление. Именно этот путь является наиболее благоприятным для электрического тока, поэтому случайное прикосновение человека к корпусу не будет опасным (рис. выше).

Надо отметить, что такое устройство одновременно будет выполнять несколько важных функций:

1. Оно обеспечит защиту и в том случае, когда потенциально опасное напряжение на корпусе образовано не коротким замыканием, а индукционными токами. Такие ситуации возможны в установках с высоким напряжением и там, где допустимо воздействие излучения СВЧ.
2. При использовании глухозаземленной нейтрали и некоторых других схем подключения в цепи питания при коротком замыкании возникнут продолжительные и большие по амплитуде импульсы, достаточные для срабатывания автоматов, отключающих напряжение.
3. Если заземленное оборудование подвергнется удару молнии, то такой проводник обеспечит определенную защиту от повреждений.

Чтобы не ошибаться с терминологией, надо понимать действительное значение следующих названий:

• Рабочим называют заземление, которое выполняет функции второго проводника. Его используют для электрического питания установок, решения иных задач.
• Упомянутая выше защита от молнии не является целевым предназначением. Для обеспечения безопасности при грозах применяют специально предназначенные для этого устройства. Они рассчитываются на относительно большие величины токов и напряжений.

Схемы подключения

Чтобы выбрать оптимальный вариант необходимо знать, для каких целей применяется защитное заземление в конкретном случае. Ниже рассмотрены разные системы, их особенности, преимущества и недостатки.

Тип TN, с глухозаземленной нейтралью. По этой схеме подключается промышленное и бытовое оборудование, работающее в сетях с напряжением до и выше 1000 V. Нейтраль генератора (трансформатора) источника питания подключается к заземлителю. Устройства потребителей, а точнее корпуса, экраны, шасси, подсоединяют к общему проводнику.

Если электрическая схема создана в соответствии с международными стандартами, то по надписям можно понять следующее. Латинской буквой «N» обозначают «нулевой» проводник, который используется для работы оборудования. Его так и называют, функциональным. «PE» – проводник, использующийся для создания защитной цепи.  Буквами «PEN» обозначают проводник, предназначенный для решения функциональных и защитных задач.

Чаще всего используют следующие схемы. Их наименования отличаются буквой, которую через дефис добавляют к «TN».

Схемы подключения

Система	Принцип работы	Преимущества, недостатки, особенности
C	В системе «С» проводник выполняет рабочие и защитные функции одновременно. В качестве примера можно вспомнить типовое трехфазное электропитание с глухозаземленной нейтралью, являющейся нулевым проводом.	Эта схема относительно проста и экономична. Корпуса устройств потребителей подключают непосредственно к нейтрали. Недостатком является утеря защитных свойств, если электрическая цепь разорвана. Такое повреждение нельзя исключить при аварийном повышении тока, нагреве и разрушении проводника. В такой ситуации на корпусе появится опасное напряжение. При использовании таких систем особо тщательно подбирают автоматы, которые должны быстро и надежно отключать питающее напряжение.
S	В этой схеме используются два раздельных нулевых проводника, рабочий и защитный.	Несколько проводников увеличивают стоимость системы, но существенно повышают надежность защиты.
C-S	Это – комбинированная система. Генерирующий источник подсоединяется к глухозаземленной нейтрали. К потребителю идут только четыре проводника (трехфазное питание). В объекте недвижимости добавляется защитный проводник «PE».	Низкая по сравнению с предыдущим вариантом стоимость сопровождается меньшей надежностью. При повреждении проводника на участке до объекта (или к «PE») защитные функции будут утрачены. В соответствии с действующими нормами при использовании таких систем требуется предотвратить механическое повреждение соответствующих проводников.

Достаточно высокие риски возникают при использовании воздушных линий электропередач. Они могут быть повреждены ураганом, иными негативными внешними воздействиями. Для обеспечения высокого уровня безопасности применяют схему TT.

Глухозаземленную нейтраль подсоединяют к генератору. Передача энергии осуществляется по четырем проводам. У потребителя устанавливают автономную систему заземления, к которой подключаются корпуса оборудования.

IT – последняя схема на рисунке. Здесь нейтральный провод генератора (другого источника) изолирован. Корпуса электрических установок заземлены. Подобные решения применяются часто в исследовательских центрах, чтобы паразитные наводки не искажали показания чувствительной аппаратуры.

Виды

Чтобы сопротивление было минимальным, желательно сократить длину защитного проводника. Это обеспечивают с помощью создания заземляющего контура по периметру объекта.

Заземлители разделяют также на искусственные и естественные. Это распределение по группам условно, так как в обоих случаях используются металлические части конструкций, находящиеся в земле:

• В первом – их создают специально, для системы заземления. Такой подход позволяет точно рассчитать сопротивление, размеры отдельных частей, иные важные параметры.

• Второй вариант предусматривает подсоединение к металлическим частям конструкции здания, арматуре фундаментных блоков. Он экономичнее, так как для защиты применяются некоторые готовые детали. Однако надо учитывать, что для подключения оборудования понадобится прокладка соответствующих линий, которые будут иметь определенное нормативами сопротивление. Недостатком является относительная доступность обычному персоналу.

В частности, имеет значение уровень влажности.  При расчете проверяют удельное сопротивление и другие особенности грунтов.

elquanta.ru