Схема защитного зануления: принцип действия, расчет, отличие от заземления

Защитное зануление

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с глухозаземлённой нейтралью обмотки источника тока в 3-х фазных сетях с глухозаземлённой нейтралью, которые могут оказаться под напряжением в результате пробоя изоляции фазного провода на корпус.

Проводник, обеспечивающий указанные соединения зануляемых частей с глухозаземлённой нейтралью источника называется нулевым защитным проводником.

Нулевой защитный проводник отличается от нулевого рабочего проводника, который также соединён с глухозаземлённой нейцтральной точкой источника. Он предназначен для питания рабочим током электроприёмника.

Нулевой рабочий проводник, как правило, имеет изоляцию, равноценную изоляции фазных проводников, а сечение его рассчитывается на длительное прохождение рабочего тока.

Защитное зануление применяют в 3

^х фазных сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Принципиальная схема зануления представлена на рис. 4.5.

Рис.4.5. Принципиальная схема защитного зануления в сети с глухозаземлённой нейтралью.

1 – корпус потребителя электроэнергии;

R_о – сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_т – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

ВА – автоматический выключатель с защитой.

Основное назначение защитного зануления – устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшейся под напряжением вследствие замыкания на корпус за счёт быстрого отключения электроустановки от сети действием защиты.

Однако, поскольку корпус оказывается заземленным через нулевой защитный проводник, в аварийный период (с момента возникновения замыкания на корпус до отключения электроустановки от сети защитой) будет проявляться защитное свойство заземления.

Принцип действия защитного зануления основан на превращении замыкания на корпус в однофазное к.з. с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить поврежденную электроустановку от сети.

Нулевой защитный проводник в схеме защитного заземления предназначен для создания тока однофазного к.з. цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты (т.е. быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети).

Учитывая, что занулённые корпуса заземлены через нулевой защитный проводник, в аварийный период проявляются защитные свойства этого заземления — снижается напряжение на корпусе относительно земли.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия: быстрое автоматическое отключение повреждённой электроустановки от питающей сети и снижение напряжения занулённых металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.

Рассмотрим на рис. 4.6 схему без нулевого защитного провода, роль которого выполняет земля (т.е. схема защитного заземления в сети с глухозаземленной нейтралью).

Рис. 4.6. К вопросу о необходимости нулевого защитного проводника в 3-х фазной сети до 1 кВ с заземлённой нейтралью.

При замыкании фазы на корпус в цепи, образовавшейся через землю будет проходить ток:

(4.3)

благодаря которому на корпусе относительно земли возникает напряжение:

(4.4)

где:	Uф
	R0, Rз

Сопротивление обмотки трансформатора источника питания и проводов сети малы по сравнению с R₀ и R_зи их в расчёт можно не принимать.

Ток I_з может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание защиты и электроустановка может не отключиться.

Например, при U_ф=220 В и R₀ = R_з=4 Ом, ток, проходящий через землю, будет равен:

,

а напряжение корпуса относительно земли:

Если ток срабатывания защиты больше 27,5А, то отключения не произойдет и корпус будет находиться под напряжением 110В до тех пор, пока установку не отключат вручную.

Безусловно, при этом возникает угроза поражения людей электрическим током в случае прикосновения к повреждённому оборудованию. Ток через тело человека в этом случае будет равен:

Чтобы устранить эту опасность необходимо обеспечить автоматическое отключение электроустановки, т.е. увеличить ток до величины I_з>I_c.

з._, что достигается уменьшением сопротивления цепи за счёт введения в схему защитного нулевого провода с малым сопротивлением.

Согласно ПУЭ нулевой защитный проводник должен иметь проводимость не меньше половины проводимости фазного провода. В этом случае ток однофазного к.з. будет достаточным для быстрого отключения поврежденной электроустановки.

Таким образом, в 3^х фазной сети до 1 кВ с заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании на корпус, поэтому такую сеть применять запрещается.

Заземление нейтрали предназначено для снижения до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого защитного проводника (и всех присоединенных к нему корпусов электрооборудования) при случайном замыкании фазы на землю.

В 4^х проводной сети с изолированной нейтралью при случайном замыкании фазы на землю между нулевым защитным проводом и землёй (рис.

4.7), а следовательно, между каждым зануленным корпусом и землей, возникает напряжение U_к, близкое к значению U_ф. Например, при U_ф=220В, U_к220В. Что является весьма опасным.

Рис. 4.7. Замыкание фазы на землю в 3-х фазной четырёхпроводной сети до1 кВ с изолированной нейтралью.

В сети с заземленной нейтралью (рис. 4.8) при таком повреждении будет обеспечиваться безопасность, так как при замыкании фазы на землю фазное напряжение U_фразделится пропорционально сопротивлениям R_зм (сопротивления замыкания фазы на землю) и

R_о (сопротивление заземления нейтрали), благодаря чему напряжение между зануленным оборудованием и землей U_к снизится и будет равно:

(4.5)

где:

Iз

Рис. 4.8. Замыкание фазы на землю в 3-х фазной четырёхпроводной сети до 1 кВ с заземлённой нейтралью.

Как правило, сопротивление, которое оказывает грунт току замыкания фазы на землю R_зм, во много раз больше сопротивления заземления нейтрали R₀. Поэтому U_к

оказывается незначительным.

Например, при U_ф=220В, R₀ =4 Ом, R_зм=100 Ом

При таком напряжении прикосновение к корпусу неопасно.

Очевидно 3^х фазная четырехпроводная сеть с изолированной нетралью имеет опасность поражения электрическим током и применяться не должна.

Для уменьшения опасности поражения людей электрическим током в случаях обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазного проводника на корпус применяют повторное заземление нулевого защитного проводника.

При случайном обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус (за местом обрыва) отсутствие повторного заземления приведёт к тому, что напряжение относительно земли оборванного участка нулевого защитного провода и всех присоединенных к нему корпусов окажется равным фазному напряжению сети (

U_ф) (рис. 4.9, а).

Рис. 4.9. Замыкание фазы на корпус при обрыве нулевого защитного проводника:

а) в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника;

б) в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника.

Это напряжение опасное для человека будет существовать длительно, поскольку поврежденная электроустановка не будет отключаться от защиты, а обрыв нулевого проводника трудно обнаружить, чтобы отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при его обрыве сохранится цепь тока I_з через землю (рис.

4.9, б), а напряжение прикосновения на корпусе относительно земли за местом обрыва снизится до назначения:

(4.6)

где:	Iз
	Rn

Корпуса электрооборудования, присоединенные к нулевому защитному проводнику до места обрыва также окажутся под напряжением относительно земли:

Сумма U_к и U₀ равны фазному напряжению:

U_к + U₀= U_ф

Если R_о= R_n, то корпуса, присоединенные к нулевому защитному проводу, как до, так и после обрыва, будут иметь одинаковый потенциал:

U_к = U₀= 0,5U_ф

Этот случай является наименее опасным, так как при других соотношениях R₀ и R_nчасть корпусов будет находиться под напряжением большим 0,5U_ф, а другая часть корпусов под напряжением меньшим 0,5U_ф.

Поэтому повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения электрическим током, возникающую при обрыве нулевого защитного проводника, но не может обеспечить условий безопасности, которые существовали до обрыва.

В сети, где применяется защитное зануление, запрещается заземлять корпус электроприемника, не присоединив его к нулевому защитному проводу.

Объясняется это тем, что в случае замыкания фазы на заземленный, но не присоединенный к нулевому защитному проводнику корпус электрооборудования (рис. 4.14), образуется цепь тока I_з через сопротивление заземления этого корпуса R_з и сопротивление нейтрали источника тока R₀.

Рис. 4.10. Схема, поясняющая недопустимость заземления и зануления разных корпусов электрооборудования в одной сети.

В результате между этим корпусом и землей возникает напряжение:

U_к = I_зR_з

Одновременно возникает напряжение между нулевым защитным проводником и землей (между всеми корпусами присоединенными к нулевому защитному проводнику и землей):

U₀= I_зR₀

При R_з= R_о, U_к и U₀ будут одинаковыми и равными половине фазного напряжения.

Например, в сети с U_ф=220В напряжение между каждым корпусом и землёй будет равно 110В.

Указанные напряжения могут существовать длительно, пока электроустановка не будет отключена от сети вручную, т.к. защита из‑за малого значения тока I_з может не сработать.

Следует отметить, что одновременное заземление и зануление одного и того же корпуса наоборот улучшает условия безопасности, т.к. создаёт дополнительное заземление нулевого проводника.

При замыканиях на корпус зануление создает цепь однофазного короткого замыкания. В результате срабатывает максимально-токовая защита (МТЗ) и аварийный участок цепи отключается от сети. Кроме того, до срабатывания ток к.з. вызывает перераспределение напряжений в сети и, как следствие, снижение напряжения аварийного корпуса относительно цепи (снижается напряжение прикосновения). Быстродействием МТЗ определяется время воздействия поражающего фактора опасности. (Чем меньше время срабатывания защиты, тем меньше опасность поражения человека при прикосновении к зануленному аварийному корпусу).

При замыкании на зануленный корпус в цепи одного из фазных проводов возникает ток короткого замыкания (I_к). Этот ток определяется фазным напряжением источника питания (U), сопротивлением цепи фазного (Z_ф) и нулеваго (Z_н) проводов:

Сопротивление цепи «фаза-нуль» Z_ф+Z_н выражается комплексными величинами. Это объясняется тем, что при протекании больших токов при надлежащем выполнении зануления I_к должен превышать I_ср и тем самым обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты и, следовательно, безопасность людей имеющих контакт с зануленным электрооборудованием.

Зануление как и защитное заземление, необходимо выполнять в следующих случаях:

• в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных в отношении поражения электрическим током, а также вне помещений при напряжении электроустановок выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока;

• в помещениях без повышенной опасности при напряжении электроустановок 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока;

• во взрывоопасных зонах независимо от напряжения электроустановок (в том числе до 42 В переменного и до 110 В постоянного тока).

Зануление корпусов переносных электроприёмников осуществляется специальной жилой, находящейся в одной оболочке с фазными жилами питающего кабеля и соединяющей корпус электроприёмника с нулевым защитным проводником питающей линии.

Присоединять корпуса переносных электроприёмников к нулевому рабочему проводу линии недопустимо, так как в случае его обрыва все корпуса, присоединённые окажутся под фазным напряжением относительно земли.

Рис. 4.11. Зануление переносного однофазного электроприёмника, включенного между фазами и нулевым рабочим проводами.

а – правильно; б — неправильно

Если нулевой рабочий провод линии является одновременно нулевым защитным, то присоединение к нему корпусов электрооборудования должно выполняться отдельным проводником. Запрещается использовать для жтой цели нулевой рабочий проводник, идущий в электроприёмник, т.к. при случайном его обрыве корпус окажется под фазным напряжением.

Рис. 4.12. Зануление переносного однофазного электроприёмника, включенного между фазами проводом и нулевым рабочим, являющимся одновременно нулевым защитным проводником:

а – правильно; б — неправильно

ПУЭ нормируют максимальные значения сопротивлений заземляющих устройств:

• в электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройствав любое время года должно быть не более 0,5 Ом.

• в электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью должно быть R 250/I, Ом, но не более 10 Ом, где I –расчетный ток замыкания на землю, А.

• в электроустановках напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, к которым присоединены нейтрали генератора или трансформатора в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника 3-х фазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

• В электроустановках напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе IT должно быть

R  U_пр /I, Ом

где:	Uпр
	I

устройство, назначение, принцип действия — Ремонт и Строительство

17. 08.2020 Ремонтостроитель Все статьи, Электрика

Защитное зануление – это объединение частей электроустановок, которые располагаются не под напряжением, с заземленным проводом источника питания или с заземленной нейтралью генератора или обмотки трехфазного трансформатора. То есть — это соединение металлической части электроприбора с нейтралью трансформатора. Так как в этом случае нейтраль заземляется, то зануление может считаться разновидностью заземления. Принцип действия отличается от заземления тем, что в этом случае возникает короткое замыкание. Применение такого метода позволяет снизить сопротивление на петле «фаза-ноль». Если напряжение одной из фаз поступает на корпус двигателя, то возникает короткое замыкание. А это, в свою очередь, приводит предохранитель или другой прибор защиты к срабатыванию. Если защитное зануление отсутствует, то силы тока, за счет того, что сопротивление большое, может быть мало для срабатывания устройства защиты. Таким образом, поврежденный бытовой электроприбор, может долгое время находиться под напряжением, опасным для человека. В этой статье мы рассмотрим устройство, назначение и принцип действия защитного зануления.

Принцип действия

В чем заключается принцип работы системы? При попадании фазы на корпус прибора, который выполнен из металла и соединен с нулевым проводником, происходит короткое замыкание. Сила тока при этом увеличивается и срабатывают аппараты защиты. Благодаря этому отключаются электрические линии, что питают электроприбор.

Согласно ПУЭ, поврежденная электролиния в автоматическом режиме должна отключаться за время 0,4 секунды и не более (в сети 380/220 В). Для этого действия, как правило, применяются специальные проводники, назначение которых заключается в защите. Например, если проводка однофазная, то это может быть третья жила провода или кабеля.

При этом петля «фаза-ноль» должна быть с небольшим сопротивлением. Это необходимо для того чтобы защитное устройство сработало за определенное время. Поэтому защитное зануление будет эффективным только в том случае, когда монтаж сети и соединения будут правильные и сделаны при высоком качестве.

Схема ниже показывает принцип действия и применение системы:

Назначение такого устройства дает возможность быстро отключить неисправную линию от электричества, и при этом обеспечить на корпусе электроприбора низкое напряжение. За счет этого поражения электрическим током организма человека невозможно.

Исходя из этого, вытекает, что принцип работы зануления имеет в основе срабатывание защитного автомата за счет короткого замыкания на корпус прибора и как результат, отключение пораженного электроприбора от электрической сети. Схема того как работает система, когда произошел пробой изоляции изображена ниже:

Узнать, в чем разница между занулением и заземлением, вы можете из нашей статьи!

Область применения

Применяется защитное зануление в электрических приборах и установках с четырехпроводными электрическими сетями и с напряжением до 1 кВ:

• в электросетях с переменным током и с одной фазой, у которых вывод заземлен;
• в электросетях с постоянным током, у которых средняя точка источника заземлена;
• в электросетях с переменным током и с тремя фазами, у которых заземлен ноль (TN – S), это сети, как правило, следующие: 220/127, 660/380, 380/220 В.

Применение электросети, у которой напряжение 380/220, возможно во всех сооружениях, у которых защитное зануление электрических приборов обязательное. Если это жилые помещения, у которых сухие полы, то такую защиту делать нет необходимости.

Электроустановки с напряжением 220/127 В и их защитное зануление получило применение в специальных помещениях, где возможно поражение электрическим током. В наружных электроустановках, которые находятся в опасных помещениях, зануляются металлические части к которым рабочий персонал может прикоснуться во время рабочего процесса.

Назначение

Такое устройство необходимо для того чтобы защититься от поражения электрическим током. Одним словом, в осуществление электробезопасности дома защитное зануление играет важную роль.

Но такое устройство может быть опасным в домашних условиях. Согласно ПУЭ его использовать в быту не безопасно. Например, если выполнить такую защиту в розетке, то это приведет к серьезным последствиям. Назначение розетки состоит в быстром подключении бытовых приборов к электричеству. Но если назначение для человека не играет роли и цепь, где есть коммутационное устройство, использовать, как защитный проводник, запрещено. А опасность заключается в том, что если целостность нуля в электрических приборах будет нарушена, то они будут находиться под высоким напряжением.

Если же в такой розетке произойдет обрыв нулевого провода, то при включении в него, например, бойлера, человека прошибет током. Если происходит обрыв нуля в многоэтажном доме, то на одну часть квартир пойдет пониженное напряжение, а на вторую – повышенное. Такое распределение чревато для бытовой техники в квартирах.

Также следует помнить, что зануление крайне опасно в двухпроводной системе. Например, при ремонтных работах, электрик может поменять нулевой провод на фазный. Ведь в электрических щитках такие жилы часто не имеют никакой отличительной окраски. Поэтому если поменять местами фазу и ноль, то электроприборы окажутся под напряжением.

Рекомендуем напоследок просмотреть полезное видео по теме:

Вот мы и рассмотрели устройство, принцип действия и назначение защитного зануления. Надеемся, теперь вам понятно как работает данная система и для чего она нужна.

C уважением, Источник: http://samelectrik.ru

заземлениеремонтЭлектричество

Размер и защита нейтрального проводника

Нейтральный проводник

Площадь поперечного сечения (c.s.a.) и защита нейтрального проводника, помимо его требования к несущей способности, зависят от нескольких факторов, а именно:

• Тип система заземления, ТТ, ТН и т.д.
• Гармонические токи
• Способ защиты от опасностей косвенного прикосновения по нижеописанным методам

Цвет нейтрального проводника законодательно синий. PEN-проводник в изолированном состоянии должен быть маркирован одним из следующих способов: 92 в алюминии

Схема TN-C

Теоретически применяются те же условия, что и упомянутые выше, но на практике нейтральный провод ни при каких обстоятельствах не должен быть разомкнут, поскольку он представляет собой PE, а также нейтральный проводник

Минимальное сечение защитных проводников

Приведенная выше таблица основана на IEC 60364-5-54. В этой таблице представлены два метода определения подходящего c.s.a. как для PE, так и для PEN-проводников.

Схема IT

В общем случае не рекомендуется распределять нейтральный проводник, т.е. предпочтительна 3-х фазная 3-х проводная схема. Однако когда необходима 3-фазная 4-проводная установка, применимы условия, описанные выше для схем TT и TN-S.

Влияние гармонических токов

Влияние тройных гармоник

Гармоники генерируются нелинейными нагрузками установки (компьютеры, флуоресцентное освещение, выпрямители, силовые электронные прерыватели) и могут создавать большие токи в нейтрали. В частности, тройные гармоники трех фаз имеют тенденцию накапливаться в Нейтрали как:

• Основные токи сдвинуты по фазе на 2π/3, так что их сумма равна нулю
• в фазе друг с другом

показывает коэффициент нагрузки нейтрального проводника в зависимости от процента 3-й гармоники.

На практике этот максимальный коэффициент нагрузки не может превышать 1,732

Коэффициент нагрузки нейтрального проводника в зависимости от процента 3-й гармоники

Понижающие коэффициенты гармонических токов в четырехжильных и пятижильных кабелях с четырьмя жилами, по которым течет ток

Основной расчет кабеля касается только кабелей с тремя нагруженными жилами, т. е. в нейтральной жиле ток отсутствует. Из-за тока третьей гармоники в нейтрали есть ток. В результате этот нейтральный ток создает горячую среду для 3 фазных проводов, и по этой причине необходим понижающий коэффициент для фазных проводов (см. рисунок ниже).

Понижающие коэффициенты гармонических токов в четырехжильных и пятижильных кабелях (согласно IEC 60364-5-52)

Если ток нейтрали составляет более 135 % фазного тока и сечение кабеля выбирается исходя из тока нейтрали, тогда три фазных провода не будут полностью нагружены. Уменьшение тепла, выделяемого фазными проводниками, компенсирует тепло, выделяемое нейтральным проводником, до такой степени, что нет необходимости применять какой-либо понижающий коэффициент к допустимой нагрузке по току для трех нагруженных проводников.

Понижающие коэффициенты, применяемые к допустимой нагрузке по току кабеля с тремя нагруженными жилами, дают допустимую нагрузку по току кабеля с четырьмя нагруженными жилами, где ток в четвертой жиле обусловлен гармониками. Понижающие коэффициенты также учитывают нагревательный эффект гармонического тока в фазных проводах.

• Если ожидается, что ток нейтрали будет выше фазного тока, размер кабеля следует выбирать на основе тока нейтрали
• Если размер кабеля основан на токе нейтрали, который не намного превышает фазный ток, необходимо уменьшить табличную допустимую нагрузку по току для трех нагруженных проводников
• Если ток нейтрали превышает 135 % фазный ток и размер кабеля выбирается на основе тока нейтрали, тогда три фазных проводника не будут полностью нагружены. Уменьшение тепла, выделяемого фазными проводниками, компенсирует тепло, выделяемое нейтральным проводником, до такой степени, что нет необходимости применять какой-либо понижающий коэффициент к допустимой нагрузке по току для трех нагруженных проводников.
• Для защиты кабелей размер предохранителя или автоматического выключателя должен быть рассчитан с учетом наибольшего из значений линейных токов (фазных или нейтральных). Однако существуют специальные устройства (например, автоматический выключатель Compact NSX с расцепителем OSN), которые позволяют фазных проводов меньше, чем c.s.a. нейтрального проводника. Таким образом, можно получить большую экономическую выгоду.

Примеры

Рассмотрим трехфазную цепь с расчетной нагрузкой 37 А, прокладываемую с помощью четырехжильного кабеля с ПВХ изоляцией, закрепленного на стене, кабель сечением 6 мм2 с медными жилами имеет допустимую нагрузку по току 40 А. и, следовательно, подходит, если в цепи отсутствуют гармоники.

• Если присутствует 20 % третьей гармоники, то применяется понижающий коэффициент 0,86, и расчетная нагрузка становится следующей: 37/0,86 = 43 А.

Для этой нагрузки необходим кабель сечением 10 мм2.

В этом случае использование специального защитного устройства (например, Compact NSX с расцепителем OSN) позволит использовать кабель сечением 6 мм2 для фаз и 10 мм2 для нейтрали.

• Если присутствует третья гармоника 40 %, выбор размера кабеля основывается на токе нейтрали, который составляет: 37 x 0,4 x 3 = 44,4 A, и применяется понижающий коэффициент 0,86, что приводит к расчетная нагрузка: 44,4/0,86 = 51,6 А. 9нужен 2 кабель.

В этом случае использование специального защитного устройства (например, Compact NSX с расцепителем OSN) позволит использовать кабель сечением 6 мм2 для фаз и 10 мм2 для нейтрали.

Защита нейтрального провода

Защита от перегрузки

Если размер нейтрального провода правильный (включая гармоники), никакой специальной защиты нейтрального провода не требуется, поскольку он защищен фазовой защитой.

Однако на практике, если c.s.a. нейтрального проводника ниже сечения фазы, необходимо установить защиту от перегрузки нейтрали.

Защита от короткого замыкания

Если c.s.a. нейтрального проводника ниже, чем c.s.a. фазного провода нулевой провод должен быть защищен от короткого замыкания.

Если c.s.a. нейтрального проводника равно или больше, чем c.s.a. фазного проводника, никакой специальной защиты нейтрального проводника не требуется, так как он защищен фазовой защитой.

Размыкание нулевого провода

Необходимость размыкания нулевого провода связана с защитой от непрямого прикосновения (защита от замыканий).

В схеме TN-C

Нейтральный провод ни при каких обстоятельствах не должен быть разомкнут, так как он представляет собой защитное заземление, а также нейтральный проводник.

В схемах ТТ, TN-S и IT

В случае неисправности автоматический выключатель размыкает все полюса, включая нейтральный, т.е. автоматический выключатель является многополярным.

Действие может быть достигнуто только с предохранителями непрямым способом, при котором срабатывание одного или нескольких предохранителей вызывает механическое отключение всех полюсов соответствующего последовательно включенного выключателя нагрузки.

Примечания

В некоторых странах правила, применяемые для TN-S, совпадают с правилами для TN-C

Ссылка: Руководство по электромонтажу Schneider electric.

Что такое нейтральный проводник (N)? Определение, значение, требования

Нейтральный проводник (обозначение: N): проводник, электрически соединенный с нейтралью или средней точкой электрической системы переменного тока и используемый для передачи электроэнергии (этот термин определен в IEC 60445:2021 [6]).

ПРИМЕЧАНИЕ. Нейтраль: часть под общим напряжением многофазной системы переменного тока, соединенной звездой, или часть средней части однофазной системы переменного тока.

В Соединенных Штатах, хотя используется термин «нейтральный проводник», этот проводник часто также или альтернативно обозначается как «заземленный проводник».

В книге [2] Харечко Ю.В. назначение нулевого провода и его признаки еще более подробно:

Нулевые провода совместно с фазными применяют в цепях переменного тока низковольтных электроустановок для обеспечения электроэнергией используемого в них электрооборудования. Нейтральный проводник электрически соединен с общей токоведущей частью многофазного источника переменного тока, обмотки которого соединены звездой, или со средней токоведущей частью однофазного источника переменного тока. Не распространяется на линейные проводники.

Нейтральный проводник называется токоведущей частью. Однако в нормальных условиях, в отличие от фазных проводов, он обычно находится под незначительным напряжением по отношению к земле. Нейтральный проводник – это проводник с током, который учитывается в общем числе проводников, используемых в электрической цепи, сети или системе.

Нейтральные проводники в основном используются в трехфазных четырехпроводных электрических системах переменного тока, которые имеют источники питания с нейтралью. На рисунке 31A1 показан пример системы TN-S, на рисунках 20.1 и 31B1 — система TN-C-S, а на рисунке 3 — система TT с нейтральными проводниками.

Рисунок 31A1 – Система TN-S 3-фазная, 4-проводная с отдельными нейтральным проводником и защитным проводником по всей распределительной системе

В некоторых случаях и при определенных условиях функции нейтрального и защитного проводников могут быть совмещены в одном ПЭН-проводник.

Вот пример распределительной системы, имеющей тип заземления системы TN-C-S:

Рисунок 20.1 – Общая схема распределительной системы (TN-C-S)

Из этой системы TN-C-S мы видим, что PEN-проводник на ввод установки повторно заземляется и разделяется на защитный проводник PE и нулевой проводник N. На этом рисунке показан пример, показывающий, где нулевой проводник N в электроустановке здания.

Рисунок 31B1 [1] – Система TN-C-S 3-фазная, 4-проводная, где PEN-проводник разделен на защитный проводник и нулевой проводник в другом месте электроустановки Рисунок 31F1 [1] – Система TT 3-фазная, 4-проводная провод с нейтральным проводником по всей системе распределения

Нейтральные проводники также могут использоваться в однофазных электрических системах переменного тока, имеющих источники питания со средними точками (нейтралью). На рис. 31B3 показана одна из версий системы TN-C-S.

Рисунок 31B3 – Система TN-C-S однофазная, 2-проводная, в которой PEN-проводник разделен на защитный проводник и нейтральный проводник в начале электроустановки

Важно: В установках, где нагрузки переключаются между фазами, нулевой провод может не понадобиться.

Требования к поперечному сечению

IEC 60364-5-52:2009 [3] определяет требования к нейтральным проводникам. В [3] указано, что площадь поперечного сечения нейтрального проводника, если таковой имеется, должна быть не менее площади поперечного сечения линейных проводников:

• в однофазных цепях с двумя проводниками, любыми площадь поперечного сечения проводников;
• в многофазных цепях, где площадь поперечного сечения линейных проводников меньше или равна 16 мм ² меди или 25 мм ² алюминия;
• в трехфазных цепях, которые могут пропускать токи третьей гармоники и нечетные кратные токи третьей гармоники, а общее гармоническое искажение составляет от 15 % до 33 %.

ПРИМЕЧАНИЕ. Такие уровни гармоник должны соблюдаться, например, в цепях питания светильников, в том числе газоразрядных ламп,
, например флуоресцентное освещение.

Для многофазных цепей, где площадь поперечного сечения линейных проводников больше 16 мм ² меди или 25 мм ² алюминия, площадь поперечного сечения нейтрального проводника может быть меньше площади поперечного сечения линейные проводники при одновременном выполнении следующих условий:

• нулевой провод защищен от сверхтоков согласно 431. 2 [3];
• площадь поперечного сечения нулевой жилы не менее 16 мм ² медь или 25 мм ² алюминий.
• нагрузка, которую несет цепь в нормальном режиме работы, сбалансирована между фазами, а третья гармоника и нечетные кратные токи третьей гармоники не превышают 15 % тока линейного проводника;

ПРИМЕЧАНИЕ. Обычно приведенная площадь поперечного сечения нейтрали составляет не менее 50 % площади поперечного сечения линейного провода.

В [3] (на основании табл. 52.2) установлены минимальные сечения нулевого провода:

• в кабелях и изолированных проводах стационарной электропроводки – 1,5 мм ² для меди и 10 мм ² для алюминия;
• в неизолированных проводах стационарной электропроводки – 10 мм ² в медных и 16 мм ² в алюминиевых;
• в соединительных гибких кабелях – 0,75 мм ² медь.

Харечко Ю. В. в книге [2] дополнены:

« В действующем стандарте [3] указанные требования дополнены требованиями по увеличению площади нейтральных проводников при протекании в электрических цепях токов третьей гармоники и кратных гармоник. Приложение Д «Влияние гармонических токов на симметричные трехфазные системы» содержит требования к применению поправочных коэффициентов гармонических токов в четырехжильных и пятижильных кабелях с четырьмя токоведущими жилами, а также примеры применения этих факторы. »

Требования к защите от перегрузки по току

IEC 60364-4-43:2008 (статья 431.2) [4] содержит требования по защите нейтральных проводников от перегрузки по току.

Системы TT или TN.

Если площадь поперечного сечения нейтрального проводника, по крайней мере, эквивалентна площади поперечного сечения линейных проводников, и предполагается, что ток в нейтрали не превышает значения в линейных проводниках, нет необходимости обеспечивать обнаружение перегрузки по току для нейтрального проводника или отключающее устройство для этого проводника.

Если площадь поперечного сечения нейтрального проводника меньше площади поперечного сечения линейных проводников, необходимо обеспечить обнаружение перегрузки по току для нейтрального проводника в соответствии с площадью поперечного сечения этого проводника; это обнаружение должно привести к отключению линейных проводников, но не обязательно нейтрального проводника.

В обоих случаях нейтральный проводник должен быть защищен от тока короткого замыкания.

ПРИМЕЧАНИЕ. Эта защита может быть обеспечена устройствами защиты от перегрузки по току в линейных проводах. В этом случае нет необходимости обеспечивать защиту от перегрузки по току для нейтрального проводника или отключающее устройство для этого проводника.

Если ожидается, что ток в нейтральном проводнике превысит значение тока в линейных проводниках, см. 431.2.3 [4].

За исключением отключения, к PEN-проводнику применяются требования для нейтрального проводника.

ИТ-системы.

Там, где нейтральный провод распределен, необходимо обеспечить обнаружение перегрузки по току для нейтрального проводника каждой цепи. Обнаружение перегрузки по току должно вызывать отключение всех токоведущих проводников соответствующей цепи, включая нейтральный проводник. В этой мере нет необходимости, если

• конкретный нейтральный проводник эффективно защищен от перегрузки по току защитным устройством, размещенным на стороне питания, например, в начале установки, или если
• , конкретная цепь защищена устройством защиты от токов утечки с номинальным током утечки, не превышающим 0,20-кратной допустимой нагрузки по току соответствующего нейтрального проводника. Это устройство должно отключать все токоведущие проводники соответствующей цепи, включая нейтральный проводник. Устройство должно иметь достаточную отключающую способность для всех полюсов.

ПРИМЕЧАНИЕ. В IT-системах настоятельно рекомендуется не распределять нейтральный проводник.

Гармонические токи.

Обнаружение перегрузки должно быть предусмотрено для нейтрального проводника в многофазной цепи, где содержание гармоник линейных токов таково, что ожидается, что ток в нейтральном проводнике превысит допустимую токовую нагрузку этого проводника. Обнаружение перегрузки должно быть совместимо с характером тока через нейтраль и должно вызывать отключение линейных проводников, но не обязательно нейтрального проводника. Если нейтраль отключена, применяются требования 431.3 [4].

ПРИМЕЧАНИЕ. Дополнительные требования к защите нейтральных проводников приведены в IEC 60364-5-52.

Требования IEC 60364-4-44:2015 444.4.7 [5] также предписывают, что в системах TN переключение с одного источника питания на другой должно осуществляться с помощью коммутационного устройства, которое переключает как линейные, так и нейтральные проводники. проводник, если он присутствует в установке НН. Такая коммутация, показанная на рис. 44.R9A, предотвращает создание электромагнитных полей блуждающими токами в основной системе питания низковольтной установки. Поскольку сумма токов в одном кабеле должна быть равна нулю, коммутация гарантирует, что нейтральные токи протекают только в нейтральном проводнике подключенной цепи. Токи третьей гармоники (150 Гц) линейных проводников суммируются с током нулевого проводника с тем же фазовым углом.

Рисунок 44.R9A − Трехфазное альтернативное питание с 4-полюсным выключателем

ВНИМАНИЕ! На рисунке 44.R9A проводники PEN обоих источников питания подключены к нейтральному проводнику. Однако стандарт IEC 60364-5-54:2011 требует, чтобы PEN-проводник был подключен к шине или зажиму, используемому для подключения защитных проводников.

Цветовая идентификация и буквенно-цифровая маркировка

Нейтральный проводник должен обозначаться СИНИМ цветом. Во избежание путаницы с другими цветами рекомендуется использовать ненасыщенный СИНИЙ цвет, часто называемый «голубым».

При наличии нейтрального проводника СИНИЙ цвет не должен использоваться для обозначения любого другого проводника. При отсутствии нейтрального проводника во всей системе электропроводки СИНИЙ цвет может использоваться для обозначения проводника любого другого назначения, кроме защитного.

Неизолированные проводники, используемые в качестве нейтральных проводников, должны быть либо окрашены СИНЕЙ полосой шириной от 15 до 100 мм в каждом блоке или корпусе и в каждом доступном месте, либо окрашены СИНИМ цветом по всей их длине [Статья 6.2.2, 6].

ПРИМЕЧАНИЕ 1. В IEC 60079-11 СИНИЙ цвет используется для цветовой маркировки клемм, клеммных коробок, вилок и розеток искробезопасных цепей.

ПРИМЕЧАНИЕ 2. В Канаде цветовая маркировка БЕЛАЯ или ЕСТЕСТВЕННО-СЕРАЯ для нейтрального проводника используется вместо цветовой маркировки СИНИЙ [Приложение B, 6].

ПРИМЕЧАНИЕ 3. В Российской Федерации СИНИЙ цвет должен использоваться только для обозначения нулевых, средних и заземленных линейных жил [Приложение Б, 6].

ПРИМЕЧАНИЕ 4. В Соединенных Штатах обозначение цвета БЕЛЫЙ или ЕСТЕСТВЕННО-СЕРЫЙ для нейтрального проводника используется в качестве замены обозначения цвета СИНИЙ [Приложение B, 6].

ПРИМЕЧАНИЕ 5 . В США разрешено использование СИНЕГО цвета для фазных проводов. Нейтральные проводники могут быть БЕЛЫМИ, СЕРЫМИ или с тремя БЕЛЫМИ полосами на изоляции, отличной от ЗЕЛЕНОЙ [Приложение B, 6].

ПРИМЕЧАНИЕ 6. В Соединенных Штатах клемма заземления определяется по цвету. В США клемма для подключения заземляющего проводника обозначается белым цветом, словом «белый» или буквой «W» рядом с клеммой [Приложение B, 6].

Буквенно-цифровой идентификатор нейтрального проводника должен быть «N» [пункт 7.3.2, 6].

Нейтральный проводник также называется _____

заземленным проводником. [В США]

Нейтральный проводник должен быть помещен в _____

того же кабелепровода.

Каталожные номера

1. МЭК 60364-1
2. Харечко Ю.