Содержание:
- Введение
- Устройство и принцип работы
- Требования к автоматическому отключению питания в системах TN
- Требования к автоматическому отключению питания в системах TT
- Требования к автоматическому отключению питания в системах IT
В статье: «Меры защиты от поражения электрическим током» мы говорили, в том числе, про защитное автоматическое отключение питания, которое, на сегодняшний день, является самой широко применяемой мерой защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении. В данной статье мы подробнее поговорим о данной мере защиты, рассмотрим требования правил к её устройству, а также условия обеспечения безопасности при различных типах заземления систем.
Примечание: с определением используемых в статье терминов, при необходимости, можно ознакомиться в разделе «Термины и определения«.
Согласно определению защитное автоматическое отключение питания — это автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности (Правила устройства электроустановок 7-е изд. (далее – ПУЭ), п.1.7.38).
Чтобы понять, как этот работает на практике, обратимся к рисунку ниже.

На рисунке 1 представлено подключение к однофазной трехпроводной электрической цепи электроприемника, имеющего металлический корпус (открытую проводящую часть). Вследствие повреждения изоляции токоведущей части произошло ее замыкание на открытую проводящую часть электроприемника, в результате чего на нем возникает опасный электрический потенциал.
При этом корпус электроприемника присоединен к защитному проводнику, что приводит к протеканию по цепи: «фаза – защитный проводник» электрического тока, на который реагирует аппарат защиты и отключает электрическую цепь, предотвращая тем самым опасность поражения электрическим.
Требования ПУЭ к устройству данной меры в различных системах (IT, TT, TN) имеют некоторые отличия, однако в общем их можно свети к трем основным пунктам (п. 1.7.78, ПУЭ):
- Все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания (т.е. занулены), если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ;
- Для обеспечения автоматического отключения поврежденной цепи должны быть установлены аппараты защиты, характеристики которых согласованы с параметрами электроустановки, в том числе ее защитных проводников, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения;
- Должна быть выполнена система уравнивания потенциалов – основная, а при необходимости также и дополнительная (п. 1.7.60, ПУЭ).
ВАЖНО! При применении защитного автоматического отключения питания невыполнение любого из трех приведенных выше требований ведет к невозможности обеспечения электробезопасности в электроустановке.
Теперь разберем особенности выполнения автоматического отключения питания в различных типах заземления систем.
3. Требования к автоматическому отключению питания в системах TN
В соответствии с пунктом 1.7.57 ПУЭ электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN.
При этом, согласно этому же пункту, для защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания.
Разберем, как работает автоматическое отключение питания в системах TN на примере подсистемы TN-C-S (как наиболее распространенной).

Как видно из рисунка 2 выше при повреждении в системах ТN возникает однофазное короткое замыкание. Величина тока, данного короткого замыкания, должна быть достаточной для надежного срабатывания устройства защиты за нормируемое время.
В качестве устройства защиты в системах TN могут быть: устройства защиты от сверхтока (автоматический выключатель, предохранитель), а также устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток (УЗО).
Как было отмечено выше, в момент замыкания токоведущей части на открытую проводящую часть, на ней, а также на присоединенном к ней защитном проводнике, вследствие протекания тока однофазного короткого замыкания, возникает электрический потенциал, который может представлять угрозу для жизни и здоровья. Именно поэтому правилами строго регламентируется время, за которое аппарат защиты должен отключить аварийный участок цепи, а также некоторые другие дополнительные условия.
В частности, в условия обеспечения безопасности автоматическим отключением питания в системах TN приведены в пункте 1.7.79 ПУЭ:
- В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в табл. 1.7.1.
Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1.
2) В цепях, питающих только стационарные электроприемники допускаются значения времени отключения более приведенных в вышеуказанной таблице, но не более 5 с при выполнении одного из следующих условий:
2.1) полное сопротивление защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения: ZРЩ-PE < 50 ⋅ Zц/U0 (для цепей 220/380: 0,22⋅Zц)*;
*где: Zц − полное сопротивление цепи фаза-нуль, Ом;
U0 − номинальное фазное напряжение цепи, В;
50 − падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В
2.2) к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов;
3) В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и другие щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с;
4) Если при использовании устройств защиты от сверхтока условия приведенные в пунктах 1-3 не выполняются, следует применять дополнительную систему уравнивания потенциалов, соединяющую между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, а также защитные проводники всего электрооборудования (в т. ч. штепсельных розеток).
Примечание: Дополнительное защитное уравнивание потенциалов может охватывать всю электроустановку, часть электроустановки, любое электрооборудование.
5) В качестве альтернативы уравниванию потенциалов для защиты может использоваться устройство защитного отключения, реагирующее на дифференциальный ток и обеспечивающее нормируемое время отключения.
Для наглядности приведем вышеуказанные требования ПУЭ на схеме (см. Рис.3).

Подробный разбор и анализ требований технических нормативных документов к выполнению защитного автоматического отключения питания в системах TN читайте в статье: «Проблемы обеспечения защиты при косвенном прикосновении в системах TN«.
Согласно пункту 1.7.59 ПУЭ применение системы TT допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены. При этом для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО (см. Рис.4).

Как видно из рисунка 4 в системах ТТ, при повреждении, возникает замыкание на землю (на заземляющее устройство), величина тока замыкания напрямую зависит от сопротивления заземляющего устройства и должна обеспечивать надежное срабатывание устройства защиты, при этом важным условием является непревышение на заземляющем устройстве напряжения сверх установленного (безопасного) значения. Таким образом, сопротивление этого заземляющего устройства (заземлителя и заземляющего проводника) определяется исходя из характеристик применяемых аппаратов защиты. Для чего, согласно пункту 1.7.59 ПУЭ должно быть соблюдено следующее условие:
RАIа < 50 В,
где Iа − ток срабатывания защитного устройства (уставка УЗО по дифференциальному току);
Ra − суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника, при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников – заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника.
Если указанные выше условия не могут быть выполнены, также как и в случае с системой TN должно быть применено дополнительное уравнивание потенциалов.
5. Требования к автоматическому отключению питания в системах IT
Системы IT, как правило, применяются в электроустановках выше 1 кВ. При этом защита от поражения электрическим током в таких электроустановках обеспечивается выполнением защитного заземления открытых проводящих частей (п.1.7.64, ПУЭ).
Согласно пункту 1.7.58 ПУЭ в электроустановках до 1 кВ систему IT следует выполнять, как правило, при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с системой уравнивания потенциалов. В таких электроустановках для защиты при косвенном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или применены УЗО с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. (см. Рис.5)

Как видно из рисунка выше при замыкании одной из фаз на открытую проводящую часть (корпус щита) ее напряжение (ΔU) относительно земли равняется 0 Вольт так как нейтраль источника питания не имеет электрической связи с землей или заземлена через большое сопротивление. Таким образом первое замыкание в электроустановках до 1 кВ, как правило, не представляет угрозы и, соответственно, не требует немедленного отключения питания. Поэтому такая система может применяться для питания ответственных электроприемников, аварийное отключение которых может привести к возникновению опасности для жизни и здоровья, например, электроприемников хирургических отделений больниц.
Также на Рис.5 следует обратить внимание, что при замыкании фазы L1 ее напряжение относительно земли составляет 0 Вольт, в то время как напряжение фаз L2 и L3 относительно земли повышается до значения междуфазного (линейного — Uл) напряжения. Именно основываясь на этом принципе, в таких системах выполняют устройства контроля изоляции сети, которые, по сути, представляют собой совокупность вольтметров, измеряющих напряжение относительно земли.
В свою очередь, в соответствии с пунктом 1.7.58 ПУЭ автоматическое отключение питания в системах IT должно выполняться при двойном замыкании (см. Рис.6)

На рисунке выше видно, что в следствие второго замыкания между открытыми проводящими частями (корпусами электрического щита и электроприемника) возникает напряжение, однако, так как данные части соединены между собой посредством защитных (PE) проводников в цепи возникает двухфазное короткое замыкание (между L1 и L3), которое приводит к срабатыванию автоматического выключателя.
При этом, в соответствии с пунктом 1.7.81 ПУЭ время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл. 1.7.2.
Таким образом ключевым отличием защитного автоматического отключения питания в системах IT, является то, что автоматическое отключение цепи выполняется при двухфазных (многофазных) замыканиях.
Автор статьи: Дмитрий Комлев
Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!
Не нашли на сайте ответа на интересующий Вас вопрос? Задайте его на форуме! Наши специалисты обязательно Вам ответят.