Исследование эффективности действия зануления в электроустановках напряжением до 1000В с глухо-заземленной нейтралью

Цель работы: изучение устройства, назначения и принципа действия зануления.

Расчет и экспериментальная проверка отключающей способности зануления при замыкании фазы на землю и на корпус электрооборудования.

В РФ для питания электроустановок электроэнергией напряжением до 1000В промышленных, строительных, транспортных и др. предприятий, а также городов и сел по технологическим требованиям применяют, в основном, трехфазные четырехпроводные сети с глухо-заземленной нейтралью силового трансформатора. Электрическая энергия подается под напряжением 220/127, 380/220 и 660/380В. Наиболее распространенными являются сети напряжением 380/220В. Четырехпроводные сети, имеющие три фазных провода, подключенных к трем фазным обмоткам трансформатора и один нулевой провод, соединенный к нейтральной точке вторичной обмотки трансформатора позволяют получить два рабочих напряжения линейное 380В и фазное 220В. Трехфазная нагрузка, например, трехфазный электродвигатель подключается к трем фазным проводам (под линейное напряжение 380В), а осветительная или другая однофазная нагрузка, включается между фазным и нулевым проводами, т.е. на фазное напряжение 220В.

При эксплуатации электроустановок возникают опасности поражения человека электрическим током.

Зануление является одним из средств коллективной защиты человека от поражения электрическим током при аварийных режимах в электроустановках..

ГОСТ 12.4.011 - 75 дает следующей перечень основных видов средств защиты от поражения электрическим током: устройства оградительные, автоматического контроля и сигнализации, защитного заземления и зануления, автоматического отключения; выравнивания потенциалов и понижения напряжения, дистанционного управления; изолирующие устройства и покрытия; предохранительные устройства; молниеотводы и разрядники; знаки безопасности.

Зануление - это одна из первых защитных мер в электроустановках напряжением до 1000 В. Оно получило широкое распространение во многих странах мира.

Зануление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях, с глухо-заземленным выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока (л.1).

На рис. 1 приведена принципиальная электрическая схема зануления в трехфазной четырехпроводной сети с глухо-заземленной нейтралью N силового трансформатора Т1 напряжением 6/0, 4кВ, где Ml электродвигатель, 1 корпус электродвигателя, 2 - зануляющий проводник; Z - место пробоя изоляции на корпус; FU - предохранители; r₀ -сопротивление заземления нейтрали трансформатора Т, r_n, - сопротивление повторного заземления нулевого провода.

Назначение зануления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой зашитой являются: плавкие предохранители или автоматы максимального тока, устанавливаемые для зашиты от токов короткого замыкания; автоматы с комбинированными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки.

Кроме того, так как зануленные корпуса заземлены через нулевой защитный проводник, то в аварийный период, т.е. с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматического отключения проявляется защитное свойство этого заземления, как при защитном заземлении. Иначе говоря, заземление корпусов через кулевой провод снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия - быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети и снижение напряжения запуленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли. Область применения - трехфазные четырехпроводные сети до 1000В с глухо-заземленной нейтралью, в том числе наиболее распространенные сети с напряжением: 380/220В, а также сети 220/127В и 660/380В. Зануление применяется и в трехпроводных сетях постоянного тока с глухо-заземленной средней точкой обмотки источника энергии, а также в однофазных двухпроводных сетях переменною тока с глухозаземленным выводом обмотки источника тока.

1. Назначение отдельных элементов схемы зануления (л.1, л.2, л.З)

Для схемы зануления необходимы нулевой защитный проводник, глухое заземление нейтрали источника тока и повторное заземление нулевого защитного проводника, рис. 1.

Рассмотрим назначение этих элементов применительно к наиболее распространенным электрическим сетям - трехфазным переменного тока