Защитное зануление

В этой статье я постараюсь максимально доступно и кратко рассказать о таком виде защиты, как зануление.
Термины и определения
Глухозаземлённой нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока) (ПУЭ 1.7.4)
Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью генератора или трансформатора в сетях трёхфазного тока, с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока, с глухозаземлённой средней точкой источника в сетях постоянного тока (ПУЭ 1.7.9).
Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1 кВ называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземлённой нейтралью генератора или трансформатора в сетях трёхфазного тока, с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока, с глухозаземлённой средней точкой источника в сетях постоянного тока (ПУЭ 1.7.17).
Нулевым рабочим проводником в электроустановках напряжением до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприёмников, соединённый с глухозаземлённой нейтралью генератора или трансформатора в сетях трёхфазного тока, с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока, с глухозаземлённой средней точкой источника в трёхпроводных сетях постоянного тока. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью нулевой рабочий проводник может выполнять функции нулевого защитного проводника (ПУЭ 1.7.18).
Принцип действия защитного зануления. Автоматические выключатели.
Принцип действия защитного зануления основан на срабатывании аппарата защиты при КЗ в защищаемой аппаратом линии вследствие возросшего через аппарат защиты (АЗ) тока.
Аппаратом защиты называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах (ПУЭ 3.1.2)
В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели (АВ) или предохранители (ПУЭ 3.1.5).
Т.к. с предохранителями всё более-менее ясно, кратко остановимся на АВ.
Прежде чем говорить об АВ, укажем его основную характеристику — номинальный ток выключателя (In) — ток, который может пропускать через себя АВ длительное время в нормальном режиме без нагрева контактов. Например: 6.3 или 63 А.
Несмотря на то, что это основная характеристика АВ, она указывается на АВ не всегда, или может быть закодирована в маркировке АВ.
Если в маркировке АВ не обозначен номинальный ток АВ, то этот ток равен току нерегулируемого ТMP (см. ниже).
АВ может иметь:
— только тепловой максимальный расцепитель (ТMP — устройство, отключающее АВ при температурах ТМР, на которые ТМР откалиброван (обычно это 30-40 градусов Цельсия).
ТМР может быть нерегулируемым или регулируемым. Характеризуется номинальным током максимального теплового расцепителя Iтмр (его могут также называть ток уставки) — это наибольший ток расцепителя, при котором ТМР НЕ срабатывает.
Обычно не превышает номинальный ток АВ. На АВ с ТМР указывается именно номинальный ток ТМР, а не номинальный ток АВ. Чаще всего его обозначают так: 63А, или Iн = 63А, или In = 63А.
ТМР имеет обратнозависимую время-токовую характеристику.
— только электромагнитный максимальный расцепитель (МMP — устройство, МГНОВЕННО отключающее АВ при токах, многократно превышающих ток ТМР, далее я буду называть его ММР).
ММР может быть нерегулируемым или регулируемым. Характеризуется номинальным током максимального магнитного расцепителя (его могут также называть ток уставки или ток отсечки) Io — это наименьший ток, при котором срабатывает расцепитель.
На АВ, имеющих только ММР, ток ММР указывается примерно так: Io=500 A,
комбинированный расцепитель. MT, или K. На таких АВ указывается номинальный ток (уставка) Iтмр и номинальный ток (уставка) ММР Io (ток отсечки). Ток отсечки ММР в АВ с К обычно составляет Iо = (3-100)*Iтмр.
Каждый из этих расцепителей может быть регулируемым или нерегулируемым. Для М в таких АВ значение уставки (отсечки) обычно указывается коэффициентом I/Iн (например: I/Iн = 10, или Io=10Iн — означает, что АВ сработает при токе, превышающем Iтмр в 10 раз).

На АВ с К ном.ток ММР должен быть указан как Io = (3-100)*In, либо явно, например Io=500 A, Io=10In (здесь In — ток ТМР)
Все АВ можно условно разделить на две группы:
1. АВ, соответствующие ГОСТ Р 50345-99. Их можно узнать по наличию отдельно стоящей буквы B, C, или D на лицевой панели АВ.
ГОСТ-ом Р 50345-99 предъявлены следующие требования к T с B, C, D:
— АВ НЕ должен расцепляться в течение времени, не меньшего чем 1(2 — для Iн < 63А) час. при токе I = 1.13*Iтмр - АВ ДОЛЖЕН расцепляться в течение времени, меньшего чем 1(2 - для Iном > 63А) час. при токе I = 1.45*Iн
— АВ ДОЛЖЕН расцепляться в течение времени 1c < t < 60 (120 - для Iном ≥ 32А) cек. при I = 2.55*Iтмр ГОСТ-ом Р 50345-99 предъявлены следующие требования к ММР с B, C, D: - АВ НЕ ДОЛЖЕН расцепляться в течение времени, меньшего чем 0.1 сек при токе 3Iтмр (для B), 5Iтмр (для C), 10Iтмр (для D): - АВ ДОЛЖЕН расцепляться в течение времени, МЕНЬШЕГО чем 0.1 сек при токе 5Iтмр (для B), 10Iтмр (для C), 20Iтмр (для D) 2. АВ, соответствующие ГОСТ 9098 (все остальные). Этим ГОСТ-ом определяются требования к ТМР (я их здесь цитировать не буду), а требование к ММР определено как соответствие время-токовым характеристикам производителя (паспортные данные). Таким образом, I ~ 3*Iн является верхней границей зоны действия ТМР и нижней границей зоны действия ММР. Итак, на АВ, имеющем ТМР или К, ВСЕГДА указывается Iтмр, а на АВ, имеющих ММР или К, всегда указывается ток отсечки Io.
В дальнейшем во избежание недоразумений для ММР я буду использовать только термин тока отсечки Io, а для ТМР — только термин номинального тока Iн.
АВ разных серий маркируются по-разному. Поэтому в протокол нужно правильно записать маркировку АВ, чтобы при необходимости была возможность воспользоваться специальным справочником для АВ. Так, например, маркируются АВ серии АЕ20:
AE2046ХХР:
4 — указывает на номинальный ток AB (63A)
6 — указывает на наличие комбинированного расцепителя
P — указывает на наличие регулировки Т
Теперь, когда мы немного разобрались с характеристиками АВ, обратимся к пункту ПУЭ, регламентирующему требования к току КЗ в исследуемой линии:
Нормированные значения цепи фаза-нуль по ПУЭ
ПУЭ 1.7.79: В электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:
-в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайщего предохранителя; (т.е. I/Iн должен быть ≥ 3 — моё примечание)
-в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику; (т.е. I/Iн д.б. ≥ 3)
При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент учитывающий разброс (по заводским данным) Кр, и на коэффициент запаса 1.1. (т.е. I/Io д. б. ≥ 1.1*Kp — моё примечание). При отсутствии заводских данных для АВ с номинальным током до 100А кратность тока КЗ относительно уставки следует принимать не менее 1.4 (т.е. I/Iн д.б. ≥ 1.4), а для АВ с номинальным током более 100 А — не менее 1.25 (т.е. I/Iн д.б. ≥ 1.25).

ПУЭ 7.3.139: Для ЭУ до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью во взрывоопасных зонах проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя (т.е. I/In д.б. ≥ 4) и не менее чем в 6 раз ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно-зависимую от тока характеристику (т.е. I/Iн д.б. ≥ 6).

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (без выдержки времени) (АВ с ММР — моё примечание), следует руководствоваться требованиями, касающимися кратности тока КЗ и приведенными в ПУЭ п. 1.7.79
То есть для определения того, правильно ли выбран автомат защиты для данной линии, необходимо измерить её сопротивление (включая сопротивление источника тока и исключая сопротивление нагрузки), рассчитать ток КЗ и сравнить его с током расцепителя АЗ.
Периодичность испытания цепи фаза-нуль:
— испытание производится при приёмке линий в эксплуатацию и после подключения новых потребителей, но не реже одного раза в 6 лет (ТКП 181 — 2009)
Методика выполнения измерений петли фаза-нуль
Для измерения сопротивления цепи фаза-нуль используют специальные приборы, например ЕР-180 или М-417. Принцип их действия основан на измерении падения напряжения на известном сопротивлении эквивалента нагрузки испытуемой линии U.

Зная это напряжение, можно определить сопротивление цепи:
Rцепи = (230 — U)/(U/Rэ).
А зная сопротивление цепи, можно определить соответствие АЗ в этой цепи её сопротивлению. Занесём исходные данные в протокол измерений и обработаем результаты расчёта.
Как определять сопротивление цепи фаза-нуль расчётным (программным) методом, оформлять протоколы измерений цепи специальными приборами, указано ЗДЕСЬ.

2 thoughts on “Защитное зануление

  1. Добрый день. На предприятии открываем лабораторию, но БелГИМ выставил замечание в методике фаза-нуль из каких источников взяты формулы при расчёте сопротивления петли, когда проводники равны по сечению и когда защитный равен 50%, т.е коэффициент 0,67 и 0,5. Если можете подскажите пожалуйста источник. Белпромналадка не хочет давать эту информацию. Спасибо.

Добавить комментарий