6 Защитный заземляющий проводник (РЕ)
6.1 Схема соединений и выбор провода
Защитные заземляющие провода (PE-провода) обеспечивают непрерывное соединение между всеми открытыми и внешними токопроводящими частями установки, с целью создать главную непрерывную эквипотенциальную систему. Такие провода проводят ток повреждения, возникший из-за пробоя в изоляции (между фазовым проводом и открытой токопроводящей частью) к заземленному нейтрали источника. PE-провода подсоединяются к главной шине заземления установки.
Главная шина заземления подсоединена к заземляющему электроду (см. главу E) заземляющим проводником (в США - проводник заземляющего электрода). Заземляющие проводники (РЕ) должны быть:
Покрыты изоляционным материалом и окрашены в желтый и зеленый цвет (полоски)
Защищены от механических и химических повреждений.
Для схем заземления IT и TN настоятельно рекомендуется, чтобы заземляющие РЕ проводники прокладывались в непосредственной близости от токоведущих кабелей цепи (то есть, в одной трубе, кабельном канале, кабельном лотке и т.д.). Это условие обеспечивает минимальное возможное индуктивное сопротивление цепи, проводящей ток замыкания на землю. Необходимо отметить, что это условие изначально выполняется в шинопроводах.
Схема соединений
Заземляющие провода должны:
Не включать в себя никаких устройств нарушающих непрерывность цепи (например, выключатель, удаляемые вставки, и т.д.)
Индивидуально подсоединять открытые токопроводящие части к главному заземляющему проводнику, то есть, параллельно, а не последовательно.
Иметь отдельный зажим на общих заземляющих шинах в распределительных щитах.
Схема TT
Не требуется обязательного прокладывания заземляющего провода в непосредственной близости от токоведущего провода соответствующей цепи, так как не требуется высоких значений тока замыкания на землю, чтобы работала защита типа УЗО, которая используется в установках типа TT.
Схемы IT и TN
Заземляющий провод (PE) или заземляющий нейтральный провод (PEN), как отмечалось ранее, должен прокладываться как можно ближе к соответствующим токоведущим проводникам цепи и между ними не должно быть ферромагнитного материала. PEN - проводник всегда должен подсоединяться непосредственно к заземлительному зажиму устройства, с перемычкой между клеммами нейтрали и заземления на самом устройстве (см. Рис. G57).
Схема TN-C (нейтральный и заземляющий провода объединены в один заземляющий нейтральный провод (PEN))
Защитная функция PEN-проводника имеет более высокий приоритет, и поэтому все правила, применяемые к заземляющим проводникам, также строго применяются к защитным заземляющим проводникам.
*Или для алюминия в соответствии с материалом провода.
Рис. G5t: Плохая схема соединений, в которой не защищены все устройства, расположенные ниже по цепи.
Рис. G5, : Прямое подключение PEN-провода к заземлительному зажиму устройства
Переход от схемы TN-C к схеме TN-S
Заземляющий проводник установки подсоединяется к зажиму или шине PEN (см Рис. G58), обычно на входе установки. Вниз по сети от точки разделения, заземляющий проводник не может быть подсоединен к нейтральному проводнику.
Рис. G5 : Схема TN-C-S
Типы материалов
Все материалы, перечисленные ниже на Рис G59, можно использовать для заземляющих проводников, при условии, что выполняются условия, указанные в последней колонке.
Тип защитного заземляющего проводника (PE) | Схема IT | Схема TN | Схема TT | Условия, которые должны выполняться |
Дополнительный провод В том же кабеле,что и | Настоятельно рекомендуется | Настоятельно рекомендуется | Правильно | Заземляющий провод должен иметь изоляцию того же уровня, что и фазные провода |
Независимо от фазовых проводников | Возможно (1) | Возможно (1) (2) | Правильно | Заземляющий провод может быть неизолированным и изолированным (2) |
Металлический кожух шинной магистрали или других готовых кабельных каналов (5) | Возможно (3) | PE Возможно (3) PEN (8) | Правильно | |
Внешнее покрытие открытых проводников с минеральной изоляцией (например, кабели типа Pyrotenax) | Возможно (3) | PE Возможно (3) | Возможно | |
Определенные внешние токопроводящие элементы (6), например: Стальные строительные конструкции Рамы станков ■ Трубы водопровода (7) | Возможно (4) | PE Возможно (4) PEN Запрещено | Возможно | |
Металлические кабелепроводы такие как трубы(9), короба,лотки, шинопроводы | Возможно (4) | PE Возможно (4) | Возможно |
Запрещается использовать в качестве заземляющих проводников: металлические кабелепроводы (9), газовые трубы, трубы для горячей воды, броню кабеля в виде лент (9) или оплетки (9).
В схемах TN и IT, отключение по току повреждения обычно осуществляется устройствами максимальной токовой защиты (плавкий предохранитель или выключатель), поэтому сопротивление петли тока повреждения должно быть достаточно низким, чтобы обеспечить правильную работу реле защиты. Самым надежным средством обеспечить низкое сопротивление токовой петли является использование дополнительной жилы в кабеле, который используется для проводов цепи (или проложенной в том же кабельном пути).
Этот прием минимизирует индуктивное сопротивление, и таким образом, полное сопротивление контура.
PEN-провод - это нейтральный провод, который также используется как защитный заземляющий провод. Это означает, что ток может течь по нему в любое время (при отсутствии замыкания на землю). По этой причине в качестве PEN-провода рекомендуется применять изолированный провод.
Производитель предоставляет необходимые значения для элементов сопротивления R и X (фаза/PE, фаза/PEN), которые включаются в вычисление полного сопротивления петли короткого замыкания на землю.
Возможно, но не рекомендуется, так как полное сопротивление петли короткого замыкания на землю неизвестно на стадии проектирования. Выполнение измерений на уже законченной установке является единственным практическим средством обеспечения адекватной защиты людей от поражения электрическим током.
Должны позволять подключение других заземляющих проводников. Примечание: такие элементы должны иметь цветовую индикацию в виде желтых и зеленых полос, длиной от 15 до 100 мм (или буквы PE на расстоянии менее 15 см от каждого конца).
Эти элементы можно демонтировать, только если были установлены другие элементы, обеспечивающие непрерывность защиты.
С согласия соответствующих органов, отвечающих за воду.
В готовых шинопроводах и подобных элементах, металлический кожух можно использовать как PEN-провод, подключенный параллельно с соответствующей шиной, или другим заземляющим проводом в данном кожухе.
Запрещено только в некоторых странах, обычно же разрешено использовать как дополнительный эквипотенциальный провод. Рис.65^: Выбор заземляющих проводов (PE)
6.2 Выбор сечения провода
Данные на Рис. G60 ниже основаны на французском национальном стандарте NF С 15-100 для низковольтных установок. В этой таблице даны два метода определения подходящего сечения, как для заземляющих проводов (PE), так и для заземляющих нейтральных проводников (PEN), а также для проводника заземляющего электрода.
Данные действительны если предлагаемый проводник выполнен из того же материала, что и линейный проводник, если нет, то необходимо применить корректирующий коэффициент.
Когда РЕ-провод отделен от фазовых проводов цепи, необходимо соблюдать следующие минимальные значения:
2.5 мм2 если PE механически защищен
4 мм2 если PE не является механически защищенным
Из условия механической прочности PEN проводник должен иметь сечение не менее 10 мм2 для меди или 16 мм2 для алюминия.
Применение данной формулы показано в таблице G55.
Рис. G6I: Минимальное сечение для РЕ- проводов и заземляющих проводов (к заземляющему электроду установки)
Описание двух методов:
Адиабатический (совпадает с описанным в МЭК 60724)
Данный метод, достаточно экономичный и обеспечивающий защиту проводника от перегрева, дает в результате меньшие значения сечения, по сравнению с сечением фазных проводников цепи. Результат иногда бывает несовместим с необходимостью в схемах IT и TN минимизировать полное сопротивление петли короткого замыкания на землю, чтобы обеспечить правильную работу быстродействующих реле максимальной защиты. Таким образом, на практике этот метод используется для установок типа TT, и для определения размеров заземляющего проводника (1).
Упрощенный
Этот метод основан на связи сечений заземляющих проводников с сечениями фазных
проводников соответствующей цепи, предполагая, что в каждом случае используется один и
тот же материaл провода.
Таким образом, на Рис G60 для:
Sph У 16 мм2 Spe = Sph
16 < Sph У 35 мм2 Spe = 16 мм2
о о Sph Sph > 35 мм2 Spe = -2-
Примечание: Когда в схеме TT заземляющий электрод установки находится вне зоны влияния заземляющего электрода источника, сечение заземляющего провода можно ограничить до 25 мм2 (для меди) или 35 мм2 (для алюминия).
Нейтральный проводник можно использовать как PEN-провод только тогда, когда его сечение равно или более чем: 10 мм2 (медь) или 16 мм2 (алюминий). Более того, использование PEN-провода в гибком кабеле не разрешается. Так как PEN- провод также действует в качестве нейтрального провода, его сечение в любом случае не может быть меньше, чем сечение, необходимое для нейтрального провода, согласно подразделу 7.1 данной главы.
Это сечение не может быть меньше, чем сечение фазных проводников, кроме случаев:
Номинальная мощность в КВА однофазных нагрузок меньше, чем 10% от общей величины нагрузки в кВА, и
Ток Imax, который, как ожидается, будет проходить через нейтраль при нормальных обстоятельствах, меньше, чем ток, допустимый для выбранного сечения кабеля.
Более того, должна быть обеспечена защита нейтрального провода защитными устройствами, установленными для защиты фазных проводников (см. подраздел 7.2 данной главы).
Значения коэффициента К для использования в формуле
(1) Grounding electrode conductor
Эти значения одинаковы для нескольких национальных стандартов, а диапазоны превышения температуры, взятые вместе со значениями коэффициента К и верхними пределами температуры для различных классов изоляции, соответствуют значениям, опубликованным в МЭК 60724 (1984). Данные, представленные на Рис. G61, наиболее часто используются для проектирования низковольтной установки.
Значения К | Тип изоляции | |
Поливинилхлорид (ПВХ) Сшитый полиэтилен (XLPE) | ||
Конечная температура (°C) | 160 | 250 |
Начальная температура (°C) | 30 | 30 |
Изолированный провод Медь | 143 | 176 |
не встроенный к кабели Алюминий | 95 | 116 |
или неизолированный Сталь | 52 | 64 |
Провода многожильного Медь | 115 | 143 |
кабеля Алюминий | 76 | 94 |
Рис. G6 : Значения коэффициента К для низковольтных PE-проводов, обычно используемые в национальных стандартах и удовлетворяющих стандарту МЭК 60724
Проводники таких проводов должны соответствовать принятым национальным стандартам
6.3 Защитный провод между понижающим трансформатором и главным распределительным щитом
Все фазовые и нейтральные проводники, расположенные выше по цепи от главного вводного автоматического выключателя, который контролирует и защищает главный распределительный щит (MGDB), защищены устройствами, расположенными на высоковольтной стороне трансформатора. Эти проводники, включая заземляющий проводник, должны иметь соответствующие проводники. Определение размеров фазных и нейтральных проводов, идущих от трансформатора, объяснено на примерах в подразделе 1.6 данной главы (для цепи C1 системы, показанной на Рис. G8).
Рекомендуемые размеры проводников для неизолированных и изолированных заземляющих проводников, идущих от нулевой точки трансформатора (Рис. G62), перечислены ниже на Рис. G63 . Учитываемая номинальная мощность в КВА является суммой всех (если их несколько) мощностей трансформаторов, подключенных к общему распределительному щиту.
Рис. G61: PE- проводник к главной шине заземления главного распределительного щита
Таблица показывает сечение проводов в мм2 в зависимости от:
Номинальной мощности понижающего трансформатора(ов) в кВА;
Время устранения повреждения высоковольтным реле защиты, в секундах
Типы изоляции и материалов провода;
Если высоковольтная защита осуществляется плавким предохранителем, то используйте колонки «0.2 сек».
В схемах IT, если устанавливается реле защиты от увеличения напряжения (между нулевой точкой трансформатора и землей), то размеры проводников для соединения с устройством должны определяться так же, как описано выше для заземляющих проводников.
Мощность | Материал | Неизолированные | Провода |
| Проводники |
| ||||
(кВА) | провода | провода |
| с изоляцией ПВХ | из СПЭ |
| ||||
(230/400 В | Медь t(s) | 0.2 | 0.5 | - | 0.2 | 0.5 | - | 0.2 | 0.5 | - |
output) | Алюминий t(s) | - | 0.2 | 0.5 | - | 0.2 | 0.5 | - | 0.2 | 0.5 |
У 100 | Сечение | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
160 | провода PE | 25 | 25 | З5 | 25 | 25 | 50 | 25 | 25 | З5 |
200 | SPE (мм2) | 25 | З5 | 50 | 25 | З5 | 50 | 25 | 25 | 50 |
250 |
| 25 | З5 | 70 | З5 | 50 | 70 | 25 | З5 | 50 |
З15 |
| З5 | 50 | 70 | З5 | 50 | 95 | З5 | 50 | 70 |
400 |
| 50 | 70 | 95 | 50 | 70 | 95 | З5 | 50 | 95 |
500 |
| 50 | 70 | 120 | 70 | 95 | 120 | 50 | 70 | 95 |
6З0 |
| 70 | 95 | 150 | 70 | 95 | 150 | 70 | 95 | 120 |
800 |
| 70 | 120 | 150 | 95 | 120 | 185 | 70 | 95 | 150 |
1,000 |
| 95 | 120 | 185 | 95 | 120 | 185 | 70 | 120 | 150 |
1,250 |
| 95 | 150 | 185 | 120 | 150 | 240 | 95 | 120 | 185 |
Рис. G6.: Сечение PE- проводника между понижающим трансформатором и главным распределительным щитом, в зависимости от номинальной мощности трансформатора и времени устранения повреждения.
6.4 Эквипотенциальный проводник Главный эквипотенциальный проводник
Обычно этот проводник должен иметь сечение, равное, как минимум, половине сечения самого большого PE-проводника, но в любой случае оно не должно превышать 25 мм2 (медь) или 35 мм2 (алюминий); а минимальное сечение проводника равно 6 мм2 (медь) или 10 мм2 (алюминий).
Дополнительный эквипотенциальный проводника
Этот проводник позволяет подсоединить открытые токопроводящие части, которые удалены от главного эквипотенциального проводника (PE-проводника), к местному защитному проводнику. Его сечение должно быть равно, как минимум, половине сечения защитного проводника, к которому он подсоединен.
Если он соединяет две открытые токопроводящие части (М1 и М2 на Рис. G64), его сечение должно быть, по крайней мере, равно или меньше, чем сечение двух PE-проводников (для М1и М2). Эквипотенциальные проводники, которые не встроены в кабель, должны быть защищены от механических повреждений (прокладка в трубах, коробах и т.п.), там, где это возможно.
Другой важной целью использования дополнительных эквипотенциальных проводов является снижение полного сопротивления петли тока КЗ на землю, особенно для схем защиты от косвенного прикосновения в установках заземления типа TN или IT, и в специальных местах с повышенным риском поражения током (согласно МЭК 60364-4-41).
Рис. G6': Дополнительные эквипотенциальные проводники
