Захисне заземлення. Захисне занулення. Захисне вимикання.

Захисне заземлення. Принцип дії, конструкційні вимоги

Захисним заземленням називається навмисне електричне з’єднання із заземлювальним пристроєм металевих неструмовідних частин електроустановки, які у разі пошкодження (пробою) ізоляції можуть опинитися під напругою.

Заземлення застосовується в мережах з ізольованою нейтраллю до 1000 В і в мережах з ізольованою і глухозаземленою нейтраллю напругою понад 1000 В.

Заземлення влаштовують для обмеження до безпечної величини струму, що протікає через тіло людини внаслідок дотику до металевих неструмовідних частин електроустановки, які опинилися під напругою у разі пошкодження (пробою) ізоляції (рис.1).

Рис.1 – Принцип дії захисного заземлення

Згідно з Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ) опір заземлювального пристрою не повинен перевищувати таких значень:

• для електроустановок напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю –

• у разі потужності установки менше

• для електроустановок напругою понад 1000 В з ізольованою нейтраллю –

• для електроустановок напругою понад 1000 В з ізольованою нейтраллю за умовою використання заземлювального пристрою одночасно для електроустановок до 1000 В

• для електроустановок напругою понад 1000 В з глухозаземленою нейтраллю –

Для заземлення електроустановок у першу чергу мають використовуватися природні заземлювачі – металеві та залізобетонні конструкції будівель, споруд, що надійно з’єднані із землею, трубопроводи (крім газових і з горючими рідинами ) та інші комунікації, які прокладені в землі.

Якщо вказаних конструкцій немає, то використовують штучні заземлювачі, які спеціально зроблені для заземлення. Для штучних заземлювачів використовується сталь без фарбування у вигляді труб, кутової сталі, прута, штаби (рис. 2).

Рис. 2 – Схема побудови штучного захисного заземлення

Заземлювальні провідники приєднують до магістралі заземлення зварюванням, а до корпусів електрообладнання – зварюванням чи надійним болтовим з’єднанням. Усі об’єкти, які підлягають заземленню, приєднуються до магістралі тільки окремим заземлювальним провідником. Заборонено послідовне з’єднання заземлювальних провідників з декількома об’єктами.

Захисне занулення. Принцип дії, конструкційні вимоги

Захисне занулення – це навмисне електричне з’єднання з нульовим захисним проводом металевих неструмовідних частин електроустановки, які у разі пошкодження ізоляції можуть опинитися під напругою.

Занулення застосовується в мережах з глухозаземленою нейтраллю напругою до 1000 В. Принцип дії занулення базується на перетворенні замикання на корпус в однофазне коротке замикання, при якому спрацьовує захист (плавка вставка запобіжника, автоматичні вимикачі) і електроустановка вимикається. Таким чином, занулення обмежує час, протягом якого людина, торкаючись корпусу обладнання, може підпасти під напругу (рис. 3).

Час відключення в автоматичному режимі пошкодженої електролінії для фазної напруги мережі 380/220 В, відповідно до ПУЕ, не має перевищувати 0,4 с.

Рис. 3 – Принцип дії захисного занулення

У найбільш несприятливих випадках (обрив нульового проводу) зменшити небезпеку можна влаштуванням повторного заземлення нульового проводу. Повторне заземлення нульового проводу виконують на повітряних лініях через кожні 200 м, а також на вводах від повітряних ліній до електроустановок (перед вводом його до будівлі).

Висновок. Заземлення та занулення – це різні методи захисту від ураження електричним струмом. Заземлення відводить зайвий струм у землю, а занулення підключає обладнання до нульового проводу для миттєвого відключення при короткому замиканні

Захисне вимикання. Принцип дії, конструкційні вимоги

Захисне вимикання – це швидкодійний захист, який забезпечує автоматичне відключення електроустановки у випадку виникнення в ній небезпеки ураження людини струмом. Цей вид захисту спрацьовує за 0,1 – 0,05 с, а занулення за 0,2 с і більше.

При такому нетривалому проходженні струму через тіло людини безпечним є навіть струм 500 – 650 мА.

Захисне вимикання може застосовуватись як основний вид захисту або разом із заземленням і зануленням.

Захисне вимикання окремо чи сукупно з іншими засобами захисту виконує такі функції:

• захист при замиканні на землю або корпус обладнання;

• захист при появі небезпечних струмів витікання;

• захист при переході вищої напруги у бік нижчої;

• автоматичний контроль кола захисного заземлення і занулення.

Пристрій захисного відключення (ПЗВ) або як його ще називають диференціальний вимикач навантаження - це пристрій, призначений для захисту людини від випадкового дотику до оголених струмоведучих частин електричної мережі, а також від пожеж у разі короткого замикання.

Рис. 4 - Принцип дії захисного вимиканняПринцип роботи ПЗВ заснований на вимірюванні балансу струмів між провідниками, що входять до нього, за допомогою диференціального трансформатора струму. Під час нормальної роботи ця різниця становить 0. При витоку струму внаслідок дотику людини до оголених дротів або короткого замикання при пошкодженні ізоляції, ця різниця починає збільшуватися і при досягненні певного порога пристрій відключається, тим самим знеструмлююча частина мережі, яка знаходиться після нього.

Пристрої, що реагують на потенціал корпусу

Призначення пристроїв захисного вимикання даного типу – усунення небезпеки ураження людей струмом при виникненні на заземленому або зануленому корпусі підвищеного потенціалу. Звичайно ці пристрої є додатковим заходом захисту до заземлення або занулення.

Принцип дії – швидке відключення від мережі пошкодженого устаткування, якщо виниклий на його корпусі потенціал j_К виявиться вищим за потенціал j_Кдоп , при якому напруга дотику до корпусу має найбільше довгостроково припустиме значення U_{Т доп}.

Пристрої, що реагують на струм замикання на землю

Призначення – усунення небезпеки ураження струмом людей при дотику до заземленого корпусу в період замикання на нього фази.

Принцип дії – швидке відключення пошкодженого устаткування від мережі у випадку, якщо струм, який проходить через провідник, що заземлює корпус цього устаткування, перевищить деяку межу I_{З доп}, при якій напруга дотику має найбільше довгостроково припустиме значення U_{т доп} .

Пристрої, що реагують на напругу нульової послідовності

Призначення цих пристроїв захисного вимикання – усунення небезпеки ураження струмом, яка виникає при глухому замиканні однієї або двох фаз на землю, у тому числі при замиканні фази на заземлений корпус.

Ці схеми, як правило, не відключають мережі при замиканні фази на землю через великий опір, а отже, і при дотику людини до струмовідної частини.

Принцип дії – швидке відключення мережі від джерела живлення при виникненні напруги нульової послідовності, обумовленої несиметрією повних провідностей проводів мережі відносно землі вище деякої межі.

Пристрої, що реагують на струм нульової послідовності

Призначення пристроїв захисного вимикання цього типу – забезпечити безпеку людини у випадку дотику до заземленого (зануленого) корпусу при замиканні на нього фази або до струмовідної частини, що перебуває під напругою. Отже, цей пристрій може служити додатковим заходом захисту до захисного заземлення й занулення, а також як самостійний захист замість заземлення або занулення.

Принцип дії – швидке відключення ділянки мережі або споживача енергії, якщо струм нульової послідовності перевищує деяке значення, при якому напруга дотику до «пробитого» корпусу або струмовідної частини, яка перебуває під напругою, має найбільше довгостроково припустиме значення U_{Т доп.}

Пристрої, що реагують на оперативний струм

Про зміни опорів ізоляції проводів мережі відносно землі й заземлення устаткування, які найчастіше обумовлюють безпеку експлуатації електроустановки, можна судити за значенням струму, що проходить через ці опори й отримується від стороннього джерела. У цьому випадку опори є вимірюваними величинами, а струм, що характеризує їх значення, – вимірювальним струмом. Його прийнято називати також оперативним струмом.

Призначення. Пристрої захисного вимикання, що реагують на оперативний постійний струм, призначені для безперервного автоматичного контролю опору ізоляції мережі, а також для захисту людини, що торкнулася струмовідної частини, від ураження струмом. Отже, пристрої захисного вимикання цього типу можуть служити самостійним заходом захисту від ураження струмом при дотику до незаземленого корпусу в період замикання на нього фази або до струмовідної частини, що перебуває під напругою. Вони також можуть служити додатковим захистом до заземлення.

Принцип дії – швидке відключення мережі від джерела струму при зниженні опору її ізоляції відносно землі нижче деякої межі, при якій струм через людину, що торкнулася струмовідної частини (або напруга дотику), досягає найбільшого довгостроково припустимого значення.

З автоматичними вимикачами та їх функціями можна ознайомитися за посиланням

https://profosvita.online/courses/course-v1:Profosvita+CS-S011-SGM+2025/courseware/95c391ae39ba47c398eb014806b10794/2cf7d57b2fab457eae0f0ea83a9d2e54/?child=first

Дайте відповіді на питання

1. Що називають заземленням?

2. Для чого потрібне занулення?

3. Що краще: заземлення чи занулення?

4. Що таке захисне вимикання?

5. Як працює пристрій захисного відключення?