К вопросу о неразрывности РЕN и РЕ. совмещение ТТ и ТN посредством разнономинального вводного коммутационного аппарата

К вопросу о неразрывности РЕN и РЕ. совмещение ТТ и ТN посредством разнономинального вводного коммутационного аппарата.

Применение разнономинального вводного коммутационного аппарата в трехфазных четырехпроводных сетях 0,4кВ, для защиты потребителей от негативных факторов, возникающих при обрыве РЕN проводника.

1.        Описание проекта.

Коммутационный аппарат до 1000 В ( трехполюсный разнономинальный автомат ( один полюс номиналом до 6А ), пятиполюсный разнономинальный автомат ( один полюс номиналом до 6А ), однофазное или трехфазное УЗО с дополнительным малономинальным полюсом, однофазный или трехфазный дифференциальный автомат с дополнительным малономинальным полюсом

предназначенный для выполнения функций вводного коммутационного аппарата с дополнительной функцией одновременного отключения всех 3-х ( 5-и) полюсов коммутационного аппарата при ошибочном или самопроизвольном подключении фазы на нуль, а также обрыве «нуля» в трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью, c применением повторного заземления нулевого провода на заземляющем устройстве (ЗУ) потребителя, где применяется защитное зануление. В этих сетях заземление не обеспечивает защиты.

        ПЛЮСЫ:

1.        При обрыве нуля и неравномерной нагрузке фаз у потребителя сохраняется фазное напряжение.

2.        Появление опасного напряжения на заземленных корпусах электроприемников потребителя предотвращается одновременным отключением фазы, нуля и соединения нуля с РЕ проводником.

3.        Происходит отключение электрооборудования потребителя в случае ошибочного или самопроизвольного подключения фазы на нуль.

4.        Упрощается поиск места обрыва нуля.

5.        Стоимость данного коммутационного аппарата в несколько раз ниже стоимости других решений данного вопроса – обрыва нуля, и подключения фазы на нуль.

6.        Для производителя производство разнономинальных автоматов дополнительных затрат не потребует.

2.        Технические решения, применяемые в ходе реализации проекта.

Данного решения еще нет нигде. Оно основано на совмещении систем ТN и ТТ.

 

РАЗНОНОМИНАЛЬНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ ДО 1000В.

Коммутационный аппарат до 1000 В ( трехполюсный разнономинальный автомат ( один полюс номиналом до 6А ), пятиполюсный разнономинальный автомат ( один полюс номиналом до 6А ), однофазное или трехфазное УЗО с дополнительным малономинальным полюсом, однофазный или трехфазный дифференциальный автомат с дополнительным малономинальным полюсом, предназначенный для выполнения функций вводного коммутационного аппарата с дополнительной функцией одновременного отключения всех 3-х ( 5-и) полюсов коммутационного аппарата при ошибочном или самопроизвольном подключении фазы на нуль, а также обрыве «нуля» в трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью, c применением повторного заземления нулевого провода на заземляющем устройстве (ЗУ) потребителя, где применяется защитное зануление. В этих сетях заземление не обеспечивает защиты.

Разнономинальный коммутационный аппарат и схема его подключения обеспечивают:

А. отключение электрооборудования потребителя при ошибочном или самопроизвольном подключении фазы на нуль, путем создания К. З. через автомат на землю.

В. При обрыве нуля и неравномерной нагрузке фаз поддержание фазного напряжения у потребителя до отключения автомата, путем выполнения функции нулевого проводника РЕ - проводником повторного ЗУ потребителя.

С. При обрыве нуля и неравномерной нагрузке фаз отключение электрооборудования и его заземленных корпусов от сети при достижении напряжения на РЕ проводнике предельно безопасного напряжения 50В, путем отключения автомата от перегрузки малономинального полюса ( если сопротивлении повторного ЗУ равно 4 Ом, то номинал малономинального полюса автомата должен быть не более 6А. ток отключения от перегрузки будет 1, 4Yн=8,4 А. Соответственно напряжение на РЕ - проводнике ЗУ потребителя и заземленных корпусах будет равно 8.4*4=33,6В. При других больших сопротивлениях ЗУ надо уменьшать номинал малономинального полюса автомата.

Д. В схеме фазный(е) провод(а) подключае(ю)тся к входному зажиму полюса с большим номиналом, нулевой ( РЕN) - к входному зажиму полюса с большим номиналом и перемычкой соединяется с входным зажимом полюса с меньшим номиналом, РЕ – проводник от главной заземляющей шины (ГЗШ), которая соединена с повторным заземляющим устройством (ЗУ) потребителя подсоединяется к отходящему зажиму малономинального полюса коммутационного аппарата ( а дальнейшем автомата, для простоты объяснения). Ко всем отходящим зажимам большего номинала подсоединяются соответствующие проводники электрооборудования потребителя.

1. При стандартной схеме подключения одиночного потребителя РЕN соединяется с повторным ЗУ потребителя без коммутационного аппарата на ГЗШ и в случае обрыва нуля его функцию выполняет РЕ проводник повторного ЗУ потребителя, т. е. схема переходит от схемы с занулением к схеме с заземлением, что в данных сетях опасно.

В нашем случае при обрыве нуля и неравномерной нагрузке в сети по РЕ проводнику повторного ЗУ потребителя протекает ток, равный геометрической сумме токов фаз и при превышении им тока перегрузки автомата с меньшим номиналом Y = 1.4 Yн, отключит все полюса коммутационного аппарата, исключая все пути попадания напряжения на электрооборудование потребителя, корпуса электрооборудования остаются подсоединенными к ЗУ потребителя, с отключением от РЕN - проводника.

2. При стандартной схеме подключения и ошибочном или самопроизвольном подключении фазы на нуль, за время отключения на ТП электрооборудование потребителя будет находиться под напряжением 380В, что может привести к выходу из строя данного оборудования, возникновению пожара, поражению электрическим током и т. д.

В нашем случае фаза по нулю замыкается на землю через автомат, который отключит нагрузку и зануленные корпуса электрооборудования потребителя. Данный коммутационный аппарат соответствует требованиям ПУЭ издание 7 п.1.7.145 Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи РЕ и PEN проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей. Допускается также одновременное отключение всех проводников на вводе в электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов, питающихся по однофазным ответвлениям от ВЛ. При этом разделение PEN проводника на РЕ и N проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата.

В нашем случае не вижу разницы между однофазным ответвлением от ВЛ, и трехфазным ответвлением от ВЛ, питающих электроустановки индивидуальных жилых, дачных и садовых домов и аналогичных им объектов.

3. В многоквартирных жилых домах на вводах в квартиры также можно устанавливать данные коммутационные аппараты при пятипроводной схеме электроснабжения, но с номиналом малономинального полюса не более 0.5 А и количеством квартир не более 36. Эти условия диктуются неразрывностью РЕ проводника ПУЭ издание 7 п. 7.1.21. При питании однофазных потребителей зданий от многофазной распределительной сети допускается для разных групп однофазных потребителей иметь общие N и РЕ проводники (пятипроводная сеть), проложенные непосредственно от ВРУ, объединение N и РЕ проводников (четырехпроводная сеть с РЕN проводником) не допускается.

При питании однофазных потребителей от многофазной питающей сети ответвлениями от воздушных линий, когда РЕN проводник воздушной линии является общим для групп однофазных потребителей, питающихся от разных фаз, рекомендуется предусматривать защитное отключение потребителей при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве РЕN проводника. Отключение должно производиться на вводе в здание, например воздействием на независимый расцепитель вводного автоматического выключателя посредством реле максимального напряжения, при этом должны отключаться как фазный (L), так и нулевой рабочий (N) проводники.

При выборе аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе, предпочтение, при прочих равных условиях, должно отдаваться аппаратам и приборам, сохраняющим работоспособность при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве РЕN или N проводника, при этом их коммутационные и другие рабочие характеристики могут не выполняться.

Во всех случаях в цепях РЕ и РЕN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.

Допускаются соединения, которые могут быть разобраны при помощи инструмента, а также специально предназначенные для этих целей соединители.

Наибольшая геометрическая сумма токов вызванная несимметрией нагрузок при обрыве нуля может быть при отсутствии нагрузки на двух фазах и полностью нагруженной третьей. Исходя из того, что мы добиваемся не превышения напряжения на РЕ проводнике более 50В при сопротивлении ЗУ потребителя 4 Ом, неотключаемый ток на РЕ проводнике может быть не более 10А, при номинале малономинального полюса коммутационного аппарата 0.5 А имеем не более 13 квартир на фазу.

Эта схема неудобна тем, что при обрыве нуля отключаемая нагрузка потребителя так мала, что отключит даже холодильник.

4. Предлагаемая мною схема питания многоквартирного дома с использованием данных коммутационных аппаратов и пятипроводной системой электроснабжения дома (в предполагаемых схемах разнономинальные автоматы устанавливаются во ВРУ и на вводе в каждую квартиру), С НАРУШЕНИЕМ п.7.1.21 ПУЭ издание 7 (… во всех цепях РЕ и РЕN проводников ЗАПРЕЩАЕТСЯ иметь коммутирующие контактные и бесконтактные соединения...), НО ДОПУСКАЕМАЯ последним абзацем п. 3.1.18 ПУЭ издание 7

3.1.18. При защите сетей с глухозаземленной нейтралью автоматическими выключателями расцепители их должны устанавливаться во всех нормально незаземленных проводниках (см. также 7.3.99).При защите сетей с изолированной нейтралью в трехпроводных сетях трехфазного тока и двухпроводных сетях однофазного или постоянного тока допускается устанавливать расцепители автоматических выключателей в двух фазах при трехпроводных сетях и в одной фазе (полюсе) при двухпроводных. При этом в пределах одной и той же электроустановки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах (полюсах).Расцепители в нулевых проводниках допускается устанавливать лишь при условии, что при их срабатывании отключаются от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением.

На следующих рисунках доказано, что РЕ проводник не разрывен и система ТN-C-S, выделенная красным цветом – статична. Дополнения, выделенные синим цветом, могут быть, как добавлены, так и удалены – система ТN-C-S остается в любом случае.

Применение разнономинальных автоматов создает надежную схему питания многоквартирного дома любого количества квартир и при обрыве нуля в точках I, II, III позволяет:

а. обеспечить питание потребителей за точкой обрыва ограниченное номиналом малономинального полюса аппарата. Скажем, при 4 А, отключаемая нагрузка будет приблизительно равна 6,4 А или 1, 4кВт – это и холодильник, и телевизор и освещение, при фазном напряжении.

б. обеспечить более быстрое отыскание обрыва нуля, путем определения этажа с отключаемой более мощной нагрузкой.

При обрыве нуля в точке IV

потребители, подключенные от этого общего аппарата, отключаются полностью от всего питания и ЗУ.

В некоторых неординарных случаях приходим к схемам, применяемым в данное время и их недостаткам.

Подключение квартирных автоматов соответствует подключению в пункте Д., что соответствует ПУЭ.

Подключение автомата ВРУ: на питающие зажимы больших полюсов подключаются фаза (Ы) и нуль, а на питающий зажим малономинального автомата РЕ проводник от повторного ЗУ потребителя. От отходящих зажимов отходят соответствующие провода, но нуль и РЕ соединены перемычкой ( это очень важный момент для данной схемы ).

3.1. При обрыве нуля на любом промежутке между ВРУ и потребителем, ток, без труда находит путь: фаза-нагрузка-отходящий нуль квартирного автомата-питающий нуль квартирного автомата - перемычка на питающий РЕ квартирного автомата-отходящий РЕ квартирного автомата - отходящий РЕ ВРУ - перемычка на нуль питающей линии. Везде остается фазное напряжение, только потребители за обрывом нуля ограничиваются по мощности током отключения перегрузки малономинального полюса квартирного коммутационного аппарата, скажем 1кВт (холодильники и свет работают). Этот нюанс дает возможность довольно точно определить место обрыва нуля.

3.2. При обрыве нуля питающей линии ( до ВРУ ) и неравномерной нагрузке по РЕ проводнику пойдет ток равный геометрической сумме токов фаз и при превышении им тока перегрузки автомата с меньшим номиналом ВРУ Y = 1.4 Yн, отключит все полюса коммутационного аппарата, обесточивая всех потребителей и исключая все пути попадания напряжения на электрооборудование потребителя и корпуса электрооборудования потребителя. При этом во время прохождения аварии напряжения потребителей остается фазным.

3.3. При ошибочном или самопроизвольном подключении фазы на нуль, автомат ВРУ будет отключать К. З на землю по пути: питающий зажим нуля-отходящий зажим нуля-перемычка на отходящий зажим РЕ проводника-земля.

Есть тонкости по сечению питающего проводника, соответственно по его сопротивлению и длине. Важно, чтобы сопротивление проводника было на порядок ниже сопротивления малономинального автомата.