Устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальный автомат
УЗО контролирует наличие тока утечки (называемого также разностным или дифференциальным). Последний чаще всего появляется из-за нарушения изоляции фазового провода. В результате под напряжением оказываются внешние, нетоковедущие части электроприбора – это называется утечкой тока на корпус. Прикоснувшись к ним либо по неосмотрительности взяв в руки оголенный фазовый провод, человек подвергает свою жизнь и здоровье большой опасности. И здесь на выручку приходит УЗО, которое мгновенно обесточивает подконтрольный участок сети.
Принцип работы УЗО основан на том, что при нормальном режиме защищаемой цепи ток, протекающий по нулевому проводу, должен быть равным току в фазном проводе. Как только возникает утечка тока на землю из-за пробоя изоляции или прикосновения к частям, находящимся под напряжением, ток через фазный провод увеличится на величину тока утечки. Это рассогласование токов и вызывает срабатывание УЗО.
Именно из этого принципа следует, что устанавливать УЗО для защиты групповых линий в случае отсутствия заземляющего или защитного нулевого проводника (например, для системы TN-C) нет смысла, так как будет отсутствовать путь для тока утечки.
Следует отметить, что УЗО, так же как и остальные электроприборы в доме, должно находиться под защитой автоматического выключателя. Последний не допустит воздействия токов большой силы (токов короткого замыкания) на силовые контакты УЗО, сохраняя тем самым его работоспособность. Поэтому УЗО всегда устанавливается строго после автоматического выключателя.
Как вариант, вместо УЗО и автоматического выключателя может использоваться комбинированное устройство – дифференциальный автомат. Он содержит и УЗО для защиты от косвенного или прямого прикосновения, и защиту от токов перегрузки и короткого замыкания.
Что же лучше – пара УЗО + автоматический выключатель или дифференциальный автомат? Есть несколько критериев, определяющих выбор той или иной защиты в каждом конкретном случае.
1) Свободное место в щитке: При прочих равных пара УЗО + автоматический выключатель занимает больше места на DIN-рейке, чем дифференциальный автомат
2) Цель: Если вам необходима защита от поражения электрическим током конкретного электрического прибора (стиральная машина, водонагреватель и т.п.), то Вам достаточно установить дифференциальный автомат с требуемыми техническими характеристиками (номинальный ток нагрузки, ток утечки) именно того электрического прибора, который вы выбрали. Если же вам необходима защита от поражения электрическим током какой-нибудь группы (линии) розеток, то в этом случае целесообразно применить УЗО, нежели дифференциальный автомат. Почему? По очень простой причине – в случае подключения более мощной нагрузки поменять дифференциальный автомат на больший ток выйдет дороже, чем поменять автоматический выключатель
3) Ремонт и замена: В случае выхода из строя УЗО или автоматического выключателя, замене подлежит либо УЗО, либо автомат. А если же из строя вышел дифференциальный автомат, независимо по каким причинам, его придется менять полностью. С финансовой стороны это абсолютно разные расходы.
4) Электропитание: В случае неисправности УЗО и его замены, электропитание можно временно восстановить путем установки перемычки между автоматическим выключателем и нагрузкой. При аналогичной ситуации с дифференциальным автоматом временное питание можно сделать, только если в запасе есть другой дифференциальный автомат или автоматический выключатель.
5) Причина отключения: Если по каким-либо причинам отключилось УЗО, то причина отключения налицо – в электропроводке появился ток утечки. Если по каким-либо причинам отключился автоматический выключатель, защищающий УЗО, то причина отключения налицо – в электропроводке имеется короткое замыкание или перегрузка по току. А вот если по каким-либо причинам отключился дифференциальный автомат, то причина отключения НЕИЗВЕСТНА – это либо ток утечки, либо короткое замыкание.
16. Заземление – устройство, назначение. Главная заземляющая шина. Системы заземлений в электроустановках. Повторное заземление PEN-проводника – где выполняется, для чего необходимо.
Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Заземление может быть защитным (в целях электробезопасности) и рабочим (для нужд электропитания электроустановки). Заземление электроустановки производится при помощи заземлителя и заземляющих проводников. Совокупность заземляющих проводников и заземлителя образуют заземляющее устройство.
Главная заземляющая шина – это шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов. Главная заземляющая шина должна быть медной, также допускается использование в качестве материала сталь. Не допускается использование алюминия.
Системы заземлений:
Система TN-C
Самая старая и распространенная система заземления, которая существовала в нашей стране очень долгое время и, к сожалению, продолжает существовать — это система TN-C.
Заземление в такой системе выполнено следующим образом: контур заземления выполнен на трансформаторной подстанции ТП, питающей потребителей. Нулевой проводник соединен с контуром заземления и приходит к потребителю одним проводом (PEN) в качестве защитного и рабочего проводника. Нулевой проводник в данной системе так и называется — совмещенный (PEN) нулевой проводник.
Электропроводка в таком случае выполняется кабелями с двумя жилами (фаза и PEN-проводник) при использовании однофазных нагрузок, и кабелями с четырьмя жилами (три фазы и PEN-проводник) при использовании трехфазных нагрузок.
В розетках отсутствуют контакты защитного заземления. Если корпус электрооборудования (электрический прибор, корпус щитка или сборки) соединить с PEN-проводником, то такая защита будет называться занулением.
У такой системы только одно очевидное преимущество – монтаж такой системы дешевле и проще за счет использования кабеля с меньшим числом жил.
Отрицательная сторона этой системы заземления – это полное отсутствие защиты человека от поражения электрическим током, аппараты защиты на отходящих линиях защищают их только от короткого замыкания. УЗО при такой системе заземления не в полной мере защищает от поражения током. Его срабатывание случится лишь после прикосновения к попавшему под напряжение корпусу прибора, что будет опасным для жизни, хоть и ограниченным по времени воздействием.
В этой связи в нынешних вновь возводимых зданиях, а также при реконструкции старых запрещено монтировать проводку по системе TN-C, а существующие электроустановки рекомендуется переводить на систему TN-C-S.
Система TN-C-S
Принцип системы TN-C-S основан на том, что PEN проводник разделяется в определенном месте и приходит к потребителю двумя отдельными проводниками:
· нулевой рабочий проводник N
· защитный проводник PE
Разделение PEN-проводника чаще всего выполняется на вводе в здание, в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Там же организуется повторное заземление, предназначенное для гарантированного срабатывания устройств автоматического отключения электроустановок, в том числе при обрыве PEN-проводника.
В данном случае электроснабжение потребителей осуществляется либо 3-жильным кабелем (фаза, N, PE) при однофазной нагрузке, либо 5-жильным кабелем (три фазы, N, PE) при трехфазной нагрузке. Защитный проводник РЕ должен быть соединен с корпусом электрооборудования.
Система TN-C-S — это самая перспективная система заземления для нашего государства. С помощью нее обеспечивается достаточно высокий уровень безопасности от поражения электрическим током в связи возможностью использования устройств защитного отключения (УЗО).
Самый главный недостаток системы TN-C-S возникает в случае обрыва PEN проводника. При нарушении изоляции, корпус электрических приборов может оказаться под напряжением относительно земли, что приведет к электрической травме человека.
Система TN-S
Принцип системы заземления TN-S основан на том, что нулевой рабочий проводник N и защитный проводник PE приходят к потребителю отдельными жилами с питающей трансформаторной подстанции (ТП), в отличии от системы TN-C-S, где эти проводники разделялись в определенном месте, например, в ВРУ на вводе в здание.
В данной системе повторного заземления не требуется, т.к. на трансформаторной подстанции имеется основной заземлитель.
Система TN-S — самая надежная и безопасная система заземления, которая максимально осуществляет защиту электрооборудования, и самое главное, человека от поражения электрическим током с помощью применения в схемах УЗО и диффавтоматов, а также системы уравнивания потенциалов.
Еще один плюс этой системы — это отсутствие высокочастотных наводок (от электроприборов таких как, электрическая бритва, пылесос, перфоратор) и других помех на силовые линии потребителей.
Система TN-S не требует контроля за состоянием контура заземления, потому как нет в этом необходимости.
Единственным и не слишком значимым недостатком этой системы является дорогостоящий монтаж электропроводки по причине наличия силовых кабелей (проводов) с большим числом жил.
Система ТТ
Система заземления TT применяется по особым указаниям, в первую очередь там, где условия электробезопасности в системах TN-C, TN-C-S и TN-S не могут быть полностью обеспечены.
Принцип системы заземления TT основан на том, что защитный проводник PE заземляется независимо от нулевого рабочего проводника N и запрещена какая-либо связь между ними.
Даже если рядом расположен контур заземления рабочего проводника N, то все равно защитный проводник PE должен заземляться через свой контур заземления, и эти два контура НЕ ДОЛЖНЫ сообщаться между собой.
Это осуществляется простым способом — по всему периметру временного здания (строения) проводится защитный проводник PE в виде пластины или прутка, которые соединяется со своим отдельным контуром заземления.
Абсолютно на все групповые линии электропроводки должны быть установлены УЗО. Это необходимо для защиты от случайного прямого или косвенного прикосновения к токоведущим частям электрооборудования, или при появлении неисправностей в электропроводке здания (появление токов утечки).
Пожалуй, единственным, но маловероятным недостатком системы ТТ является возможность одновременного отказа устройства защитного заземления (УЗО) и пробое фазы на заземленный корпус электрического прибора.
Повторное заземление – это преднамеренное присоединение в электроустановках до 1 кВ нулевого защитного проводника (РЕ) цепи к заземляющему устройству, которое связано или не связано электрически с заземляющим устройством источника питания.
При применении системы TN повторное заземление РЕ- и PEN-проводников рекомендуется выполнять на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется. Внутри больших и многоэтажных зданий аналогичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством присоединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине (п.1.7.61 ПУЭ-7).
Повторное заземление устанавливают для того, чтобы предотвратить занос в электроустановку здания наведенных потенциалов по внешним коммуникациям, входящим в здание и для понижения потенциала, вынесенного на зануленные корпуса электроприемников при обрыве нулевого рабочего проводника питающей линии.
Если установлено повторное заземление, то при замыкании на корпус отдельно стоящего электроприёмника, ток замыкания проходит не только по нулевому защитному проводнику, но и частично также по земле через сопротивления заземлителей источника питания и повторного заземления. Вследствие чего, напряжение относительно земли на корпусе поврежденного электроприёмника понижается, а напряжение нейтрали источника питания повышается.