Изолированная нейтраль подключение светильника

Обновлено: 01.05.2024

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» - комбинированный и раздельный.

T — заземление.
N — подключение к нейтрали.
I — изолирование.
C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

N — функциональный «ноль»;
PE — защитный «ноль»;
PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» - ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное - жизнь человека.

Зачем светодиодному светильнику заземление

А знаете ли вы, что значительная часть светодиодных светильников подключается к электрической сети тремя проводами? Насчет двух из них – фазного и нулевого проводов – у большинства людей сомнений не возникает: не подключишь – работать не будет. А вот с заземлением до сих пор связано множество мифов и странных идей. Причём встретить здесь можно диаметрально противоположные мнения: «с заземлением будет только хуже» и «без заземления вас непременно убьёт током… когда-нибудь». Поэтому призовём на помощь здравый смысл, возьмём нормативные документы и попробуем разобраться – нужно ли заземлять светодиодные светильники, и как это правильно делать.

Что такое заземление и зачем оно нужно

Согласно п. 1.7.28 Правил Устройства Электроустановок (ПУЭ), заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Заземление разделятся на защитное – выполняемое в целях электробезопасности, и рабочее (функциональное) – выполняемое для обеспечения работы электроустановки. С рабочим заземлением большинство из нас сталкивается редко. Оно используется в сетях электроснабжения – на электростанциях, трансформаторных подстанциях и т.п. А вот защитное заземление мы встречаем повсеместно. К нему относится и третий контакт в современных розетках «европейского» образца, и тот самый третий провод при подключении светодиодных светильников. Получается, чтобы светить прибору достаточно фазы и нуля, но, чтобы оставаться при этом безопасным, нужен и заземляющий проводник.

Трёхпроводной кабель для подключения светильника

ПУЭ определяет два основных класса систем организации электроустановок – с заземлённой и изолированной нейтралью, разделённых на 3 основных системы: TN, IT и TT. TN в свою очередь в зависимости от реализации, разделяется на TN-C, TN-S и TN-C-S. Описание их выходит за рамки данной статьи, интересующиеся могут посмотреть Википедию. Для нас сейчас важно то, что любая из них предусматривает наличие на стороне потребителя защитного заземления. Получается, что возможность заземлить светильник есть всегда. Давайте разбираться, когда это нужно, а когда нет. И это подводит нас к понятию классов защиты от поражения электрическим током.

Классы защиты от поражения электрическим током

Изоляция токоведущих деталей, обеспечивающая основную защиту от поражения электрическим током. Т.е. это изоляция самих проводников, по которым протекает электрический ток.

Самостоятельная изоляция, предназначенная для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения основной изоляции. В качестве неё может выступать, например, прочный корпус, полностью выполненный из изоляционного материала, который закрывает практически все металлические детали.

Изоляция, состоящая из основной и дополнительной.

Единая система изоляции токоведущих деталей, обеспечивающая защиту от поражения электрическим током, эквивалентную двойной изоляции. Может состоять из нескольких слоёв, которые, однако, не рассматриваются отдельно друг от друга.

Светильник класса защиты 0 (применяется только для обычных светильников)

В данном светильнике защита от поражения электрическим током обеспечивается основной изоляцией. Присоединение доступных для прикосновения токопроводящих деталей, если они имеются, к защитному заземляющему проводу стационарной проводки не предусмотрено. Функцию защиты при повреждении основной изоляции выполняет внешняя оболочка.

Т.е. если внутри светильника по каким-либо причинам окажется повреждена изоляция провода, находящегося под напряжением (например, вследствие старения, механического повреждения и т.п.), то безопасным он останется только благодаря внешней оболочке.

Настольная лампа - пример электроприбора с классом защиты 0

Пример светильника с классом защиты 0 – это обычная настольная лампа, включаемая в розетку двухконтактной вилкой. Никакого дополнительного заземления у неё не предусмотрено, а вся защита от поражения током включает корпус из изоляционного материала (пластика, например) или металла, отделённого от напряжения изоляцией самих проводов.

Кстати, в нашем каталоге светильники с классом защиты 0 отсутствуют.

Светильник класса защиты I

Светильник, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается не только основной изоляцией, но и путём присоединения доступных для прикосновения проводящих деталей к защитному (заземлённому) проводу стационарной проводки таким образом, чтобы доступные для прикосновения детали не могли стать токоведущими даже в случае повреждения основной изоляции. Причём проводящими деталями будут считаться не только участки металла без покрытия, но и окрашенные части. И если сразу после выхода с конвейера красочный слой и обладает изоляционными свойствами, то далеко не факт, что он останется таким уже через месяц после начала эксплуатации.

Подвесной промышленный светильник с классом защиты I

Большинство промышленных, уличных, взрывозащищённых светильников, да и любых других приборов в металлических корпусах (за исключением низковольтных), относятся как раз к I классу защиты. Наш каталог – не исключение, большая часть приборов как раз из этой категории.

Светильник класса защиты II

Светильник, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается не только основной изоляцией, но и путём применения двойной или усиленной изоляции и который не имеет устройства для защитного заземления или специальных средств защиты в электрической установке.

К данному типу относятся многие офисные светильники в пластиковых корпусах, которые сами по себе являются изоляторами для тока. Могут встречаться и металлические решения – при условии использования двойной изоляции.

Светильник класса защиты II - обратите внимание на двухпроводное подключение

Как правило, светильники класса защиты II контакта заземления не имеют. Бывают и исключения, но в таких случаях заземление не предназначено для защиты самого прибора, а служит каким-то иным целям. Например, чтобы обеспечить непрерывность заземляющего проводника при подключении светильников шлейфом.

Светильник класса защиты III

Светильник, в котором защита от поражения электрическим током обеспечивается применением безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН). БСНН подразумевает напряжение не более 50 вольт переменного тока или 120 вольт постоянного тока, причём сама цепь должна быть изолирована от основной сети питания с помощью безопасного разделительного трансформатора или его эквивалента.

Здесь всё понятно из названия – к таким светильникам относятся низковольтные модели светодиодных светильников. Хотя и не все – некоторые такие приборы производители относят к классу I. Светильники III класса не предусматривают использование заземления, и вся их защита состоит в низком напряжении, которое более безопасно само по себе.

Как заземлить светильник

Итоги предыдущего раздела:

Светильники классов защиты 0 и III не используют заземление;
Светильники класса защиты I должны подключаться к защитному заземлению для исключения поражения электрическим током;
Светильники класса защиты II могут использовать (редко, и к тому же не для обеспечения собственной защиты), а могут и не использовать (значительно чаще) заземление.

Теперь, когда появилась ясность, кого подключать, а кого нет – остановимся подробнее на подключении светильников класса I к заземлению. Если прибор подключается к электрической сети посредством кабеля, то, как правило, провод или клемма для подключения уже имеют заземляющую жилу или контакт и достаточно просто соединить их с соответствующими проводниками подводного кабеля.

Гермоввод и терминал заземления на светодиодном светильнике

В некоторых случаях светильники имеют дополнительные контакты для подключения заземления на корпусе – обычно это специальные винтовые терминалы, обозначенные буквами PE или значками заземления. В отдельных случаях, когда прибор состоит из нескольких соединённых между собой частей (например, кронштейны у некоторых консольных светильников), все эти части также соединяются между собой проводниками для уравнивания потенциала и затем все вместе – к заземлению.

Обратите внимание, что безопасность светильника даже при подключенном заземлении обеспечивается только при правильной его установке, поэтому следуйте в этом вопросе инструкциям производителя.

Что делать, если заземления нет?

В целях экономии к светильникам зачастую подводят двухпроводные кабели, не имеющие защитного проводника вовсе, или трёхпроводные, где он используется для группового включения. Особенно часто такая ситуация встречается в старых домах. Все современные жилые и общественные здания строятся с учётом требований, приведённых в главе 7.1 ПУЭ, пункт 7.1.36 которой явно указывает на необходимость использования как минимум трёхпроводных кабелей:

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).

Ну а если заземления всё-таки нет, то для жилых и общественных зданий в подавляющем большинстве случаев вполне допустимо использовать светильники, которые к заземлению не подключаются, о чём указано в пункте 7.1.70 ПУЭ:

7.1.70. В помещениях без повышенной опасности допускается применение подвесных светильников, не оснащенных зажимами для подключения защитных проводников, при условии, что крюк для их подвески изолирован. Требования данного пункта не отменяют требований п. 7.1.36 и не являются основанием для выполнения электропроводок двухпроводными.

То есть если заземления нет, то в таких помещениях нужно использовать светильник, которому оно и не требуется, что не будет противоречить ПУЭ.

Чем грозит отсутствие или неправильное выполнение заземления

Есть мнение, что значительная часть правил в государственных стандартах избыточны. В ряде случаев с таким утверждением можно согласиться. Как правило, оправданные послабления требуют колоссального опыта и досконального знания используемого оборудования. А это в нынешнюю эпоху разнообразия далеко не всегда возможно. К тому же, последствия несоблюдения правил, оказываются весьма плачевными – как в таких случаях принято говорить: «написаны кровью». И возникает резонный вопрос – а стоит ли рисковать, если можно просто следовать ПУЭ и ГОСТам? Каждый мастер принимает решение самостоятельно. Но стоит придерживаться правила: профессионалы не имеют права рисковать жизнью и здоровьем других людей!

Случается, что при обучении технике безопасности при работе с электрическими установками, опытные преподаватели акцентируют внимание слушателей на том, что будет если не следовать правилам. Кстати, приводимые ими примеры действуют на будущих электриков гораздо эффективнее, чем зубрежка правил.

Что же будет, если не заземлить светодиодный светильник, который, согласно классификации, должен быть заземлён? В большинстве случаев он будет работать в штатном режиме, но при аварийной ситуации рискует стать источником повышенной опасности.

Приведём пример. В уличном светильнике со временем из-за перепадов температур и влажности происходит повреждение изоляции питающего кабеля, находящегося под напряжением. Согласно закону подлости, между корпусом прибора и повреждённым проводником образуется электрическая проводимость. Если бы прибор был заземлён, то в результате образовавшейся утечки тока цепь была бы обесточена – либо защитным автоматическим выключателем вследствие короткого замыкания, либо дифференциальным устройством защитного отключения. И дальше осталось бы только найти причину и заменить светильник.

Ну а если заземление отсутствует? Тогда корпус прибора оказывается под опасным напряжением. И если при проведении работ до него кто-то дотронется, то последствия могут быть плачевными.

Как видно из примера, само по себе заземление – это не панацея. Как и любое средство защиты, оно эффективно только в случае системного использования вместе с другими методами – теми же автоматическими выключателями. Нельзя говорить, что одно только заземление или, например, одни только УЗО обеспечат надлежащий уровень защиты. Но вкупе они позволяют сделать освещение безопасным для людей.

И последнее. Не верьте тем, кто говорит, что вместо заземления к соответствующему контакту светильника можно подключить ещё один нулевой проводник или перемычку от уже имеющегося – в данном случае это будет грубым нарушением ПУЭ и также может привести к печальным последствиям. Даже в том случае, когда для подачи электропитания в распределительные щиты используются PEN-проводники, объединяющие в себе рабочий ноль и защитное заземление, любые соединения между ними после точки разделения на два независимых проводника не допускаются. Явное указание на это также содержится в уже упоминавшемся пункте 7.1.36 ПУЭ.

Инструкция по устройству сетей заземления и молниезащите

4.3.1. При заземлении частей электроосветительной установки в сетях с изолированной нейтралью в качестве заземляющих проводников допускается использовать трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, металлические конструкции, заземляющие жилы кабелей, специально проложенные провода, а в сетях с заземленной нейтралью — нулевые рабочие и специально проложенные проводники.¶

4.3.2. В нулевом рабочем проводе не следует устанавливать предохранители, выключатели и другие разъединяющие устройства.¶

В цепи нулевых рабочих проводников, если они одновременно служат для целей зануления, допускается применять выключатели, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников отключают все провода, находящиеся под напряжением.¶

4.3.3. Заземление или зануление корпусов светильников общего освещения с лампами накаливания и лампами ДРЛ, ДРИ, натриевыми и люминесцентными со встроенными внутрь светильника пускорегулирующими аппаратами необходимо осуществлять следующим образом:¶

1) в сетях с заземленной нейтралью: при вводе в светильник кабеля, защищенного провода, незащищенных проводов в трубе, металлорукаве или скрыто без труб — ответвлением от нулевого рабочего проводника внутри светильника (рис.19); а при вводе в светильник открытых незащищенных проводов — гибким изолированным проводом, присоединяемым к заземляющему винту корпуса светильника и к нулевому рабочему проводу у ближайшей к светильнику неподвижной опоры или коробки (рис.20).¶

Эти требования распространяются также на подводку нулевого защитного проводника к нулевым защитным контактам двухполюсных штепсельных розеток, за исключением розеток, устанавливаемых в медицинских лечебных заведениях для электромедицинских аппаратов, а также в кухнях квартир, гостиниц, общежитий для электробытовых приборов, к защитным контактам которых от группового щитка должен быть проложен самостоятельный нулевой защитный проводник.¶

Рис. 19. Зануленние корпусов светильников при заземленной нейтрали в случае ввода в светильник кабеля или провода в трубе (а) и при вводе в светильник открытых незащищенных проводов (б): 1 – светильник; 2 – винт заземления; 3 – нулевой рабочий проводник; 4 – фазный проводник; 5 – нулевой защитный проводник¶

2) в сетях с изолированной нейтралью — гибким проводом, присоединенным к заземляющему винту корпуса светильника и заземляющему проводнику. При вводе в светильник открытых незащищенных проводов заземляющий провод должен быть гибким.¶

4.3.4. Зануление нескольких светильников одной группы может быть выполнено нулевым проводом, проложенным вдоль ряда светильников, который необходимо ввести без разрыва в каждый светильник или от которого нужно сделать ответвление в каждый светильник отдельным проводом, присоединяемым к нулевому проводу болтовым зажимом. Последовательное зануленне группы светильников не допускается.¶

Светильники с вынесенными ПРА допускается заземлять (занулять) при помощи перемычки между заземляющим винтом заземленного (зануленного) пускорегулирующего аппарата и заземляющим винтом светильника.¶

4.3.5. Металлические отражатели светильников, укрепленные на корпусах из изолирующих материалов, заземлять (занулять) не требуется.¶

4.3.6. Заземление или зануление корпусов светильника местного освещения на напряжение выше 42 В должно удовлетворять следующим требованиям:¶

1) если между кронштейном и корпусом светильника нет надежного электрического соединения, то оно должно быть осуществлено при помощи специально предназначенного для этой цели защитного проводника;¶

2) если заземляющие провода присоединяются не к корпусу светильника, а к металлической конструкции, на которой светильник установлен, то между этой конструкцией, кронштейном и корпусом светильника должно быть надежное электрическое соединение.¶

Рис. 20. Заземление корпусов светильников при изолированной нейтрали при любых способах ввода проводов и кабелей в светильник: 1 – светильник; 2 – винт заземления; 3 – нулевой рабочий проводник; 4 – фазный проводник; 5 – нулевой защитный проводник; 6 – магистраль заземления¶

4.3.7. Заземление (зануление) корпусов переносных светильников на напряжение выше 42 В следует осуществлять посредством специальной защитной жилы гибкого кабеля, которая не должна одновременно служить для подвода рабочего тока. При подключении переносных светильников через штепсельные разъемы указанная жила должна быть присоединена к защитному контакту штепсельной вилки.¶

4.3.8. Светильники наружного освещения, установленные на железобетонных и металлических опорах, должны быть заземлены в сетях с изолированной нейтралью и занулены в сетях с заземленной нейтралью. Светильники наружного освещения, установленные на деревянных опорах, не имеющих заземляющих спусков или кабельных муфт, заземлению и занулению не подлежат.¶

4.3.9. Железобетонные и металлические опоры наружного освещения, в том числе опоры электрифицированного городского транспорта, используемые для установки светильников наружного освещения, должны быть заземлены (занулены).¶

Эксплуатация трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью

Электрические сети 6–35 кВ — это сети с изолированной, либо с компенсированной нейтралью. Такой режим нейтрали позволяет при однофазных (ОЗЗ) или дуговых замыканиях на землю (ОДЗ) не проводить немедленное отключение сети. Надо отметить, что в сетях этих классов напряжений, замыкание на землю не является аварийным режимом, и случаются они достаточно часто. Нормативные документы допускают работу линии, с изолированной нейтралью, при ОЗЗ — до восьми часов, но при этом необходимо немедленно приступить к отысканию места замыкания и его устранению, так как в этом режиме есть большая опасность попадания людей под высокое напряжение.

Также, возможно повреждение электрооборудования из-за повышения фазного напряжения до уровня линейного. ОЗЗ — это, как правило, металлическое постоянное замыкание, а ОДЗ носит переменный характер. Например, раскачивающаяся на ветру ветка, касаясь высоковольтной линии (ВЛ), замыкает ее на землю, при этом зажигается дуга. ОДЗ это наиболее опасный вид замыканий на землю, так как при нем могут возникать перенапряжения 2,3–3,0 наибольшего фазного напряжения. Они наблюдаются уже при первом зажигании дуги и сопровождаются ее многократными зажиганиями. В этих режимах создаются все условия для появления феррорезонанса в сети.

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза. В таких режимах возможно насыщение магнитопровода и, как следствие, возникновение феррорезонанса в сети. По данным служб энергоснабжения, ежегодно в эксплуатации повреждается 7–9% трансформаторов напряжения по причине феррорезонанса.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
применение специальных компенсационных обмоток и т.д.;
применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые ТН

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная. Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск.

Это связано с тем, что:

заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые ТН

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Трехфазная группа

Также, при однофазных замыканиях на землю, изоляция незаземляемого трансформатора не находится под повышенным напряжением, так как трансформаторы НОЛ включаются на линейное напряжение.

Источник: Е.В. Игнатенко, главный конструктор отдела измерительных трансформаторов ОАО «СЗТТ»

Что такое изолированная нейтраль и где она используется

Сети с изолированной нейтралью используются для повышения надёжности высоковольтных линий и в опасных электроустановках. Что такое изолированная нейтраль, читайте в статье.

В настоящее время изолированную нейтраль сложно встретить в быту, вы никогда с ней не столкнетесь, если делаете проводку в квартирах. В то время как высоковольтных линиях она активно используется, а также в некоторых случаях и в сетях 380В. Подробнее о том, что такое сеть с изолированной нейтралью и какие у нее особенности, мы расскажем простыми словами в этой статье.

Что это такое

Определение понятия «изолированная нейтраль» приведено в главе 1.7. ПУЭ, в пункте 1.7.6. и ГОСТ Р 12.1.009-2009. Где сказано, что изолированной называется нейтраль у трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству вообще, или, когда она присоединена через приборы защиты, измерения, сигнализации.

Нейтралью называется точка, в которой соединены обмотки у трансформаторов или генераторов при включении по схеме «звезда».

Среди электриков есть заблуждение о том, что сокращенное название изолированной нейтрали – это система IT, по классификации п. 1.7.3. Что не совсем верно. В этом же пункте сказано, что обозначения TN-C/C-S/S, TT и IT приняты для сетей и электроустановок напряжением до 1 кВ.

В той же главе 1.7 ПУЭ есть пункт 1.7.2. где сказано, что в отношении мер электробезопасности электроустановки делятся на 4 типа — изолированную или глухо заземленную до 1 кВ и выше 1 кВ.

Таким образом есть некоторые отличия в безопасности и применении такой сети в разных классах напряжения и называть линию 10 кВ с изолированной нейтралью «система IT» по меньше мере неправильно. Хотя схематически – почти тоже самое.

В сетях до 1 кВ

В сетях выше 1000 В

В настоящее время изолированная нейтраль чаще всего используется в сетях со средним классом напряжения (1-35 кВ). Для сети 110 кВ и выше – глухозаземленная. В связи с тем, что при КЗ на землю напряжение, как было сказано, возрастает до линейного, так в ЛЭП 110 кВ фазное напряжение (между землёй и фазным проводом) – 63,5 кВ. При КЗ на землю это особенно важно, и позволяет снизить расходы на изоляционные материалы.

Кстати в КТП с высшим напряжением до 35 кВ первичные обмотки трансформаторов соединяются в треугольник, где нейтрали нет как таковой.

Низкие токи КЗ и возможность работать при однофазных КЗ на ВЛ – в распределительных сетях особенно важны и позволяют организовать бесперебойное электроснабжение. При этом угол сдвига между оставшимися в работе фазами остаётся неизменным — в 120˚.

При напряжениях в тысячи вольт емкостной проводимостью фаз пренебречь нельзя. Поэтому касание проводов ВЛЭП опасно для жизни человека. В нормальном режиме токи в фазах источника определяются суммой нагрузок и емкостных токов относительно земли, при этом сумма емкостных токов равна нулю и ток в земле не проходит.

Если опустить некоторые подробности, чтобы изложить языком, понятным для начинающих, то при КЗ на землю напряжение относительно земли поврежденной фазы приближается к нулю. Так как напряжения двух других фаз увеличиваются до линейных значений их емкостные токи увеличиваются в √3 (1,73) раз. В результате емкостный ток однофазного КЗ оказывается в 3 раза большим нормального. Например, для ВЛЭП 10 кВ длиной 10 км емкостный ток равен примерно 0,3 А. При замыкании фазы на землю через дугу в результате различных явлений возникают опасные перенапряжения до 2-4U_ф, что приводит к пробою изоляции и междуфазному КЗ.

Для исключения возможности возникновения дуг и устранения возможных последствий нейтраль соединяют с землёй через дугогасящих реактор. Его индуктивность при этом подбирают согласно ёмкости в месте КЗ на землю, а также чтобы он обеспечивал работу релейной защиты.

Таким образом благодаря реактору:

Намного уменьшается I_кз.
Дуга становится неустойчивой и быстро гаснет.
Замедляется нарастание напряжения после гашения дуги, в результате уменьшается вероятность повторного возникновение дуги и коммутационного тока.
Токи обратной последовательности малы, следовательно, их действие на вращающейся ротор генератора не оказывает существенного влияния.

Перечислим плюсы и минусы высоковольтных сетей с изолированной нейтралью.

Какое-то время может работать в аварийном режиме (при КЗ на землю)
В местах неисправности появляется незначительный ток, при условии малой емкости тока.

Усложнено обнаружение неисправностей.
Необходимость изоляции установок на линейное напряжение.
Если замыкание продолжается длительное время, то возможно поражение человека электрическим током, если он попадёт под шаговое напряжение.
При 1-фазных КЗ не обеспечивается нормальное функционирование релейной защиты. Величина тока замыкания напрямую зависит от разветвленности цепи.
Из-за накапливания дефектов изоляции от воздействия на нее дуговых перенапряжений снижается срок её службы.
Повреждения могут возникнуть в нескольких местах из-за пробоя изоляции, как в кабелях, так и в электродвигателях и других частях электроустановки.

На этом обзор принципа действия и особенностей сетей с изолированной нейтралью заканчивается. Если вы хотите дополнить статью или поделится опытом – пишите в комментариях, мы обязательно опубликуем!

Читайте также: