"Рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации электроустановок зданий при применении устройств защитного отключения" (стр. 10 из 21)
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.
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 = < 50 В,
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.
7. РАСЧЕТНАЯ ПРОВЕРКА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
7.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Электроустановка должна быть защищена одним или несколькими устройствами автоматического отключения в случае появления сверхтоков (перегрузки, короткие замыкания) или недопустимых токов утечки.
Устройства защиты должны выбираться с учетом параметров электроустановки, ожидаемых токов короткого замыкания, характеристик нагрузки, условий прокладки и тепловых характеристик проводников.
Нормами МЭК 364-5-53, положенными в основу ГОСТ Р 50571.ХХ, находящегося на стадии утверждения, определены требования к выбору аппаратов защиты от сверхтоков и УЗО.
Кривая времятоковой характеристики, соответствующая допустимой тепловой нагрузке защищаемой электропроводки, должна лежать выше зоны времятоковой характеристики устройства защиты для всех возможных токов КЗ между минимальным и максимальным значениями.
Для времени срабатывания аппарата не более 0,1 с кривая допустимых значений I2t (интеграла Джоуля) электропроводки должна лежать выше кривой I2t защитного устройства, так как кривая характеристики I2t устройства защиты характеризует максимальные рабочие значения I2t как функцию ожидаемого тока КЗ при установленных условиях эксплуатации.
Время отключения полного тока КЗ в любой точке цепи не должно превышать времени, в течение которого температура проводников достигает допустимого предела.
Для короткого замыкания не более 5 с время t, в течение которого превышение температуры проводников от наибольшего значения допускаемой температуры в нормальном режиме до предельно допустимой температуры в режиме КЗ, может быть приблизительно вычислено по формуле:
Öt = K(S/I)
где t - продолжительность, с; S - сечение проводника, мм2; I - действующее значение тока КЗ, А; K = 115 - для медных проводников с поливинилхлоридной изоляцией; K = 135 - для медных проводников с резиновой изоляцией (в том числе с изоляцией из бутиловой резины и этиленпропиленовой резины), с изоляцией из сшитого полиэтилена; K = 74 - для алюминиевых проводников с поливинилхлоридной изоляцией; K = 87 - для алюминиевых проводников с резиновой изоляцией (в том числе с изоляцией из бутиловой резины и этиленпропиленовой резины), с изоляцией из сшитого полиэтилена; K = 115 - для соединений медных проводников, выполняемых пайкой, что соответствует температуре 1600С.
Значения предельно допустимых температур нагрева проводников при КЗ приведены в ПУЭ.
Вышеуказанная формула может быть представлена в виде:
I2t = K2S2.
Значение I2t должно указываться предприятиями-изготовителями как технический параметр изделия.
На практике проверка рассмотренных условий требует только расчета максимальных и минимальных ожидаемых токов короткого замыкания.
Рассмотренный принцип выбора защиты от КЗ проиллюстрирован рис. 7.1 и 7.2.