АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Необходимость применения УЗО определяется проектной организацией по условиям обеспечения электро- и пожаробезопасности с учетом требований заказчика и в соответствии с действующими стандартами и нормативными документами.

Применение УЗО нормируется нормативными документами - в первую очередь новыми разделами ПУЭ 7-го изд. - разд. 6 "Электрическое освещение" и разд. 7 "Электрооборудование специальных установок" (гл. 7.1 и гл. 7.2). Пункты этих разделов, касающиеся применения УЗО, приведены в Приложении 2. Кроме того, действуют стандарты, определяющие правила применения УЗО.

Применение УЗО обязательно:

для групповых линий, питающих электроприемники наружной установки (ГОСТ Р 50571.8-94);
для мобильных (инвентарных зданий из металла или с металлическим каркасом) (ГОСТ Р 50669-94);
для защиты штепсельных розеток ванных и душевых помещений (ГОСТ Р 50571.11-96).

Согласно Временным указаниям, действующим до выхода новой редакции ПУЭ, (п. 1.10) использование УЗО для объектов действующего жилого фонда с двухпроводными сетями, где электроприемники не имеют защитного заземления, является эффективным средством для повышения электробезопасности. Срабатывание УЗО при замыкании на корпус в таких сетях происходит только при появлении дифференциального тока, т.е. при непосредственном прикосновении к корпусу (соединении с "землей"). В соответствии с п. 1.7.42. ПУЭ установка УЗО может быть рекомендована как временная мера повышения безопасности до проведения полной реконструкции. Решение об установке УЗО должно приниматься в каждом конкретном случае после получения объективных данных о состоянии электропроводок и приведения оборудования в исправное состояние.

В особо опасных помещениях, для ответственных и конечных потребителей дополнительно применяются УЗО, встроенные в розеточные блоки. Для переносных электроприборов и электроинструмента рекомендуется использовать УЗО-розетки и УЗО-вилки, входящие в комплект электроприборов, или в виде шнура-удлинителя.

Не допускается применение УЗО в группах электроустановок, питающих части электроустановки, внезапное отключение которых может привести по технологическим причинам к возникновению ситуаций, опасных для пользователей и обслуживающего персонала, к отключению пожарной сигнализации и т.п.

В помещениях с повышенной опасностью УЗО должно быть размещено в щитках со степенью защиты не ниже IP 44, при наружной установке не ниже IP 54.

<<< Назад || Дальше >>>

6.2. МЕСТО УСТАНОВКИ И НАЗНАЧЕНИЕ УЗО
Установка УЗО должна предусматриваться во ВРУ, расположенных в помещениях без повышенной опасности поражения током, в местах, доступных для обслуживания.

Выбор места установки УЗО в групповых цепях электроустановки зданий должен выполняться с учетом включения в зону действия УЗО прежде всего участков электрической групповой цепи с наибольшей вероятностью электропоражения людей при прикосновении к токоведущим или открытым проводящим частям электрооборудования, которые могут вследствие повреждения изоляции оказаться под напряжением (розеточные группы, ванные, душевые комнаты, стиральные машины, помещения с повышенной опасностью поражения током и т.п.).

УЗО, предназначенные для осуществления противопожарной защиты, должны устанавливаться на главном вводе объекта.

В многоквартирных жилых домах УЗО рекомендуется устанавливать в групповых, в том числе квартирных щитках, допускается их установка в этажных распределительных щитках, в индивидуальных домах - во ВРУ и этажных распредщитках.

В схемах электроснабжения радиального типа со значительным количеством отходящих групп рекомендуется установка общего на вводе и отдельного УЗО на каждую группу (потребитель) при условии соответствующего выбора параметров УЗО, обеспечивающих селективность их действия.

При выборе места установки УЗО в здании следует учитывать: способ монтажа электропроводки, материал строений, назначение УЗО, условия эксплуатации по электробезопасности, параметры УЗО, класс помещений, схемы подключения электроприборов и т.п.

<<< Назад || Дальше >>>

6.4. ПРИМЕНЕНИЕ УЗО В СИСТЕМЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN
До настоящего времени бo'льшая часть электроустановок в нашей стране работает с системой заземления подобной TN-C.

Необходимо подробнее рассмотреть функционирование УЗО в таких электроустановках.

В такой электроустановке, при пробое изоляции на корпус электроприемника в случае, если этот корпус не заземлен (например, холодильник или стиральная машина на изолирующем основании), УЗО, включенное в цепь питания электроприемника, не сработает, поскольку нет цепи протекания тока утечки - отсутствует разностный (дифференциальный) ток. При этом на корпусе электроприемника окажется опасный потенциал относительно земли.

В этом случае при прикосновении человека к корпусу электроприемника и протекании через его тело тока на землю, превышающего номинальный отключающий дифференциальный ток УЗО (ток уставки) - IDn, УЗО среагирует и отключит электроустановку от сети, в результате жизнь человека будет спасена.

Это означает, что в рассмотренном случае с момента нарушения изоляции и возникновения на корпусе электроприемника электрического потенциала до момента отключения дефектной цепи от сети существует период потенциальной опасности поражения.

Из вышеизложенного следует, что и в электроустановках с системой заземления TN-C применение УЗО также оправдано, поскольку это устройство и в таких электроустановках обеспечивает эффективную защиту от электропоражения.

Электроустановки с системами заземления TN-S, TN-C-S, ТТ в данном аспекте обладают значительным преимуществом: в аналогичной ситуации - при пробое изоляции на корпус, УЗО мгновенно отключит электропитание, поскольку все корпуса имеют надежное соединение с защитным проводником.

<<< Назад || Дальше >>>

6.5. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ПРОВОДНИКОВ РЕ. УРАВНИВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ
Следует особо пояснить правила подключения защитного проводника РЕ. Совмещенный нулевой и рабочий проводник PEN разделяется на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники во вводном устройстве (рис. 6.6).

Рис 6.6. Выполнение системы заземления TN-C-S
В ПУЭ (7-е изд. п. 7.1.36) указывается "...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.

На рис. 6.7 показаны примеры выполнения этого подключения в этажном или квартирном щитках.

Рис 6.7. Примеры выполнения подключения проводников PE и N к PEN
Важное значение для обеспечения условий электробезопасности в конкретной электроустановке имеет выполнение системы уравнивания потенциалов.

Правила выполнения системы уравнивания потенциалов определены стандартом МЭК 364-4-41 и пп. 7.1.87 и 7.1.88 ПУЭ 7-го изд. Эти правила предусматривают подсоединение всех подлежащих заземлению проводников к общей шине (рис. 6.8).

Рис 6.8. Пример выполнения системы уравнивания потенциалов
Такое решение позволяет избежать протекания различных непредсказуемых циркулирующих токов в системе заземления, вызывающих возникновение разности потенциалов на отдельных элементах электроустановки.

На рис. 6.9 приведен пример выполнения системы уравнивания потенциалов в электроустановки жилого дома.

Рис 6.9. Пример выполнения системы уравнивания потенциалов электроустновки здания
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.

<<< Назад || Дальше >>>

6.3. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УЗО ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
В настоящее время в нашей стране специалисты ведут активную работу по повышению уровня электробезопасности в электроустановках жилых и общественных зданий. Важнейшим аспектом этой работы является усовершенствование и упорядочивание требований нормативных документов, особенно в области стандартизации устройства электроустановок.

С целью расширения области применения электрооборудования класса защиты I по электробезопасности и с учетом решения "О развитии нормативной базы для безопасного применения электрооборудования класса защиты I по электробезопасности в электроустановках зданий", утвержденного Госстроем России, Госстандартом России и Минтопэнерго России (09.08.93), Департамент электроэнергетики и Главгосэнергонадзор Минтопэнерго России приняли решение о внесении изменений в гл. 7.1 Правил устройства электроустановок (ПУЭ, 6-е изд., 1986 г.) "Электрооборудование жилых и общественных зданий".

В п. 2 этого решения указывалось:

Ввести дополнительный абзац в п. 7.1.33:

"В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, должны выполняться трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники). Питание стационарных однофазных электроприемников следует выполнять трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим".

Таким образом, был сделан первый шаг по внедрению в России для электроустановок жилых и общественных зданий системы заземления TN-C-S.

В ПУЭ 7-го издания требования к выполнению групповых сетей сформулированы следующим образом (пп. 7.1.36, 7.1.45):

7.1.36. 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.

Сечения проводников должны отвечать требованиям п. 7.1.45.

7.1.45. 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 РЕN 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 бoльших 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.

В январе 1995 г. был введен в действие комплекс стандартов ГОСТ Р 50571 "Электроустановки зданий", разработанный на основе стандартов Международной электротехнической комиссии. Данный комплекс стандартов содержит требования по проектированию, монтажу, наладке и испытанию электроустановок, выбору электрооборудования.

Одним из существенных отличий комплекса ГОСТ Р 50571 от ПУЭ и ранее действовавших стандартов является классификация систем заземления.

Классификация систем заземления представлена в п. 312.2 ГОСТ Р 50571.2-94. Система заземления является общей характеристикой питающей электрической сети и электроустановки здания.

В новое издание ПУЭ 2001 г. новые требования войдут в окончательной формулировке.

Существуют следующие системы заземления: ТN-С, ТN-S, ТN-С-S, ТТ, IТ (рис. 6.1-6.5).

Рис 6.1. Система TN-C

Рис 6.2. Система TN-S

Рис 6.3. Система TN-C-S

Рис 6.4. Система TT

Рис 6.5. Система IT
Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

Т - непосредственное соединение нейтрали источника питания c землей;

I - все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:

Т - непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;

N - непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.

Буквы, следующие через черточку за N, определяют характер этой связи - функциональный способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:

S - функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками;

С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются одним общим проводником РЕN.

В России до настоящего времени применяется система подобная ТN-С (рис. 6.1), в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником РЕN, т.е. "занулены". Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

Системы ТN-S (рис. 6.2), и ТN-С-S (рис. 6.3) широко применяются в европейских странах - Германии, Австрии, Франции и др. В системе ТN-S все открытые проводящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземляющим устройством источника питания.

При монтаже электроустановок правила предписывают применять для нулевого защитного проводника РЕ провод с желто-зеленой маркировкой изоляции.

В системе ТN-С-S (рис. 6.3) во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник РЕN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники.

В системе ТN-С-S нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, в то время как нулевой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.

Наиболее перспективной для нашей страны является система ТN-С-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

Важное примечание!

В электроустановках с системами заземления ТN-S и ТN-С-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а устройствами защитного отключения (УЗО), действующими более эффективно в комплексе с этими системами заземления и системой уравнивания потенциалов.

Собственно сами системы заземления - без УЗО, не обеспечивают необходимой безопасности. Например, при пробое изоляции на корпус электроприбора или какого-либо аппарата, при отсутствии УЗО отключение этого потребителя от сети осуществляется устройствами защиты от сверхтоков - автоматическими выключателями или плавкими вставками.

Быстродействие устройств защиты от сверхтоков, во-первых, уступает быстродействию УЗО, а, во-вторых, зависит от многих факторов - кратности тока короткого замыкания, которая в свою очередь зависит от сопротивления проводников, переходного сопротивления в месте повреждения изоляции, длины линий, точности калибровки автоматических выключателей, и др.

Наличие на объекте металлических корпусов, арматуры и пр., соединенных с РЕ-проводником, повышает опасность электропоражения, поскольку в этом случае вероятность образования цепи: "токоведущий проводник - тело человека - земля" гораздо выше. Только УЗО осуществляет защиту от прямого прикосновения.

Внедрение систем ТN-S и ТN-С-S в европейских странах, к опыту которых мы вынуждены постоянно обращаться, поскольку там рассматриваемые проблемы решались на два десятилетия раньше, также проходило с большими трудностями. Например, в литературе описан случай, когда электромонтер при подключении одного объекта ошибочно подключил фазу на защитный проводник, что повлекло за собой смертельное поражение нескольких человек.

В плане обеспечения условий электробезопасности при эксплуатации электроустановки серьезной альтернативой вышерассмотренным системам заземления является сравнительно новое, но все более широко применяемое эффективное электрозащитное средство - двойная изоляция.

Достижения химической промышленности в области производства пластиков и керамик, имеющих великолепные механические и электроизоляционные характеристики, позволили значительно расширить ассортимент электробезопасных электроприборов и электроинструментов в исполнении "двойная изоляция", при применении которых тип системы заземления в плане обеспечения условий электробезопасности не имеет значения.

Изделия в исполнении "двойная изоляция" маркируются знаком

.

<<< Назад || Дальше >>>

6.6. СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ УЗО В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ЗДАНИЙ
Согласно ГОСТ Р 50571.3-94 (п. 413.1.3.2.) необходимым условием нормального функционирования УЗО в электроустановке здания является отсутствие в зоне действия УЗО любых соединений нулевого рабочего проводника N с заземленными элементами электроустановки и нулевым защитным проводником РЕ. В распределительных щитах электроустановок с системой заземления TN-C-S в точках разделения PEN-проводника необходимо предусмотреть раздельные зажимы или шины нулевого рабочего N и нулевого защитного РЕ проводников. Поскольку повреждение и старение изоляции возможны и в фазных, и в нулевом рабочем проводниках, а УЗО реагирует на утечку на землю с любого из них, в схемах TN-C-S на отходящих линиях следует устанавливать двух- и четырехполюсные автоматические выключатели. Только в этом случае возможно методом поочередного включения линий найти неисправную цепь, в том числе и цепь с утечкой с нулевого проводника без демонтажа вводно-распределительного устройства, а также возможно отключить неисправную цепь для обеспечения работы остальной части электроустановки.

В ГОСТ Р 50571.9-94 "Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Применение мер защиты от сверхтоков" содержатся указания по выполнению и защите нулевого рабочего и защитного проводников.

В п. 473.3.2 "Защита нулевого рабочего проводника" регламентируется порядок выполнения защиты нулевого рабочего проводника от тока короткого замыкания.

473.3.2.1. Системы TT и TN

а) В случаях, когда сечение нулевого рабочего проводника, по крайней мере, равно или эквивалентно сечению фазных проводников, не требуется предусматривать устройства обнаружения тока короткого замыкания в этом проводнике или устройства его отключения.

б) В случаях, когда сечение нулевого рабочего проводника меньше сечения фазных проводников, должно быть предусмотрено обнаружение тока короткого замыкания в нулевом рабочем проводнике, соответствующего его сечению, с воздействием на отключение фазных проводников. При этом отключение нулевого рабочего проводника является обязательным. Однако не требуется обнаружения тока короткого замыкания в нулевом рабочем проводнике, если одновременно выполняются следующие условия:

нулевой рабочий проводник защищен от короткого замыкания с помощью защитного устройства фазных проводников цепи;
максимально ожидаемый ток, который может протекать по нулевому рабочему проводнику в нормальном режиме, значительно меньше значения длительно допустимого тока этого проводника.

Примечание.
Второе условие выполняется, если передаваемая мощность как можно более равномерно распределяется между рабочими фазами. Например, если сумма мощностей электроприемников, подключенных между фазой и нулевым рабочим проводником (освещение, штепсельные розетки) намного меньше суммарной мощности рассматриваемой цепи. Сечение нулевого рабочего проводника должно быть не меньше 50 % сечения фазного проводника.
473.3.2.2. Система IT

Системы IT, как правило, не должны иметь нулевого рабочего проводника. Однако в случаях применения системы IT с нулевым рабочим проводником необходимо предусматривать устройства обнаружения сверхтока в нулевом проводнике каждой цепи с воздействием на отключение всех проводников соответствующей цепи, находящихся под напряжением, включая нулевой рабочий проводник.

Не требуется выполнения таких мер, если:

нулевой рабочий проводник надежно защищен от коротких замыканий с помощью устройства, установленного со стороны питания, например на вводе в установку, в соответствии с правилами указанными в п. 434.3. ГОСТ 50571.5;
рассматриваемая цепь защищена с помощью устройства защитного отключения, реагирующего на дифференциальный остаточный ток с током уставки не более 0,15 максимально допустимого тока нулевого рабочего проводника. Такое устройство должно отключать все находящиеся под напряжением проводники соответствующей цепи, в том числе нулевой рабочий проводник.

Если требуется отключение нулевого рабочего проводника, то он должен отключаться после отключения фазных проводников, а включаться одновременно с фазными проводниками или ранее.

В ГОСТ Р 50571.3-94 в п. 413 "Защита от косвенного прикосновения" сформулированы требования к выполнению защитного заземления в системе ТТ:

413.1.4. Система ТТ

413.1.4.1. Все открытые проводящие части, защищенные одним защитным устройством, должны присоединяться защитным проводником к одному заземляющему устройству. Если несколько защитных устройств установлены последовательно, то это требование применяется отдельно к каждой группе открытых проводящих частей, защищаемой каждым устройством.

Нейтральная точка или, если таковой не существует, фаза питающего генератора или трансформатора должны быть заземлены.

413.1.4.2. Должно выполняться следующее условие:

RАIa =
где RА - суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника; Ia - ток срабатывания защитного устройства.

Если защитное устройство является устройством защитного отключения и реагирует на дифференциальный ток, то под Ia подразумевается уставка защитного устройства по дифференциальному току IDn.

Если защитное устройство - устройство защиты от сверхтока, то оно должно быть:

либо устройством с обратно зависимой времятоковой характеристикой и Ia - значение тока, обеспечивающее время срабатывания устройства не более 5 с;
либо устройством с отсечкой тока и тогда Ia - уставка по току отсечки.

Примеры схем электроустановок зданий, отвечающих требованиям современных нормативов, с применением УЗО (для примера взят номенклатурный ряд АСТРО*УЗО) приведены в Приложении 3 на рис. П. 3.1 - П. 3.11.

<<< Назад || Дальше >>>

Содержание раздела