Деякі аспекти електробезпеки не цілком зрозумілі обивателю, але ж саме це відрізняє його від професіонала, який має допуск до монтажу електричних мереж. Сьогодні поговоримо про найважливіші складові будь-якої системи електрифікації - заземлення та зануленні.
- Роль занулення в трифазній мережі
- Як працює заземлюючий контур
- Відмінність заземлення від занулення
- Типи систем заземлення
- Ключові моменти електромонтажу
Будь-яка електрична система побудована на трифазної мережі змінного струму або є її частиною. Аби не заглиблюватися в теорію занадто сильно, нагадаємо базові визначення роботи будь-якої трифазної системи.
Між будь-якими двома взятими фазами 50 раз в секунду виникає напруга 380 В. Саме в цей момент часу один з провідників перетворюється в землю - джерело вільних електронів, а інший провідник ці електрони приймає.
Таке ж явища виникає і в двох інших парах фаз, але різниця в часі між тим, як фази «перемикаються», становить приблизно третину від періоду коливання в одній з них. Така схема роботи зобов'язана своєю появою найбільш популярному типу електричних машин. Якщо розташувати фази по колу в потрібному порядку, то виникнення струму в них так само слід було б по колу і було б здатне штовхати круглий сердечник двигуна. У найпростішому варіанті електричних з'єднань все три фази повинні бути з'єднані в одній точці, при цьому в конкретний момент часу в піку потужності будуть знаходитися тільки дві з них.
Основна проблема в тому, що опір робочих елементів (обмоток двигуна або нагрівальних спіралей), включених в кожну з фаз, не можуть бути абсолютно рівними. Тому струм в кожній з трьох ланцюгів завжди буде різним, і це явище потрібно якимось чином компенсувати. Тому точку сходження всіх трьох фаз приєднують до землі, щоб відводити в неї залишковий електричний потенціал.
Як працює заземлюючий контурБудь під'їзд багатоповерхового будинку можна змоделювати за тією ж схемою. Але квартири, розподілені по трьом наявним фазами, споживають електрику як попало, при чому це споживання постійно змінюється. Звичайно, всередньому в точці підключення будинкового кабелю в розподільчому пункті (РП) різниця в токах на фазах становить не більше 5% від номінального навантаження. Однак в окремих випадках це відхилення може бути вище 20%, і таке явище обіцяє серйозні проблеми.
Якщо на мить уявити, що електричний стояк, а точніше, його рамна частина, на яку прикручені всі нульові дроти, виявився ізольованим від землі, настільки висока різниця між споживанням квартир на різних фазах виливається в таку закономірність:
Нульовий провід, з'єднаний з контуром заземлення, служить запасним джерелом електронів якраз на такий випадок. Він допомагає усунути асиметрію навантажень і уникнути появи перенапруг на суміжних гілках трифазного ланцюга.
Відмінність заземлення від зануленняЯкщо під час роботи окремо взятої пари фаз навантаження на них не буде однаковою, в точці сходження неодмінно виникне позитивний електричний потенціал. Тобто, якщо при обриві заземлюючого контуру людина візьметься за корпус під'їзної щитка, його вдарить струмом, і сила цього удару буде залежати від ступеня асиметрії навантажень.
Більшість електричних машин сконструйовані таким чином, щоб навантаження розподілялося по всіх трьох фазах рівномірно, адже інакше одні провідники будуть нагріватися і зношуватися швидше за інших. Тому точку з'єднання фаз в деяких пристроях виводять в окремий четвертий контакт, до якого приєднується нульовий провідник.
І ось тут питання: де взяти цей самий нульовий провідник? Якщо ви звернете увагу на стовпи високовольтних ЛЕП, на них присутній тільки три дроти, тобто три фази. І для транспортування електроенергії цього цілком достатньо, адже все трансформатори на понижуючих підстанціях мають симетричну навантаження на обмотках і заземлюються кожен незалежно від інших.
А з'являється цей четвертий провідник на найостанніших трансформаторних підстанціях (ТП) в ланцюжку перетворень, там, де 6 або 10 кВ перетворюються в звичні нам 220/380 В, і виникає неіллюзорно ймовірність асинхронної навантаження. У цьому місці почала трьох обмоток трансформатора з'єднуються і підключаються до загальної системи заземлення і від цієї точки бере свій початок четвертий, нульовий провід.
І тепер ми розуміємо, що заземлення - це система стрижнів, занурених в грунт, а занулення - це вимушене приєднання середньої точки до заземлення для усунення небезпечного потенціалу та асиметрії. Відповідно, нульовий провідник - приєднаний до точки занулення або ближче, а провід захисного заземлення - підключений безпосередньо до самого захисного заземлення та.
Ви помічали, що нульовий провід втрёхфазном кабелі має менший перетин, ніж інші? Це цілком зрозуміло, адже на нього лягає не все навантаження, а тільки різниця струмів між фазами. Хоча б один контур заземлення в мережі повинен бути, і зазвичай він знаходиться поруч з джерелом струму: трансформатор на підстанції. Тут система вимагає обов'язкового занулення, але при цьому нульовий провідник перестає бути захисним: що буває, якщо в ТП «отгорел нуль», знайоме багатьом. З цієї причини заземлюючих контурів по всій протяжності ЛЕП може бути кілька, і зазвичай так воно і є.
Звичайно, повторне занулення, на відміну від заземлення, зовсім не обов'язково, але часто вкрай корисно. По тому, в якому місці виконується загальне і повторні занулення трифазної мережі, розрізняють кілька типів систем.
У системах під назвою I-T або T-T захисний провідник завжди береться незалежно від джерела, для цього у споживача влаштовується власний контур. Навіть якщо джерело має свою точку заземлення, до якої підключений нульовий провідник, захисної функції останній не має, і з захисним контуром споживача ніяк не контактує.
Системи без заземлення на стороні споживача більш поширені. У них захисний провідник передається від джерела споживачеві, у тому числі і за допомогою нульового проводу. Позначаються такі схеми приставкою TN і одним з трьох постфіксів:
Отже, чим вся ця інформація може бути корисна на практиці? Схеми з власним заземленням споживача, природно, кращі, але іноді їх технічно неможливо реалізувати, наприклад, в квартирах висоток або на скельному грунті. Ви повинні знати, що при поєднанні нульового і захисного провідника в одному дроті (званому PEN) безпеку людей не ставиться в пріоритет, а тому обладнання, з яким контактують люди, повинно мати диференціальну захист.
І тут початківці монтажники допускають цілу купу помилок, неправильно визначаючи тип системи заземлення / занулення і, відповідно, не так підключають УЗО. У системах з поєднаним провідником УЗО може встановлюватися в будь-якій точці, але обов'язково після місця сполучення. Ця помилка часто виникає в роботі з системами TN-C і TN-C-S, а особливо часто, якщо в таких системах нульовий і захисний провідники не мають відповідного маркування.
Тому ніколи не використовуйте жовто-зелені дроти там, де в цьому немає необхідності. Завжди заземлюючих металеві шафи і корпусу обладнання, але тільки не поєднаним PEN-провідником, на якому при обриві нуля виникає небезпечний потенціал, а захисним проводом PE, який підключається до власного контуру.
До речі, при наявності власного контуру на нього виконувати незахищене занулення дуже і дуже не рекомендується, якщо тільки це не контур вашої власної підстанції або генератора. Справа в тому, що при обриві нуля вся різниця асинхронної навантаження в загальноміської мережі (а це може бути кілька сотень ампер) пройде в землю через ваш контур, розжарити з'єднує провід до білого.
