Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника

Повторное заземление пулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления.

Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудованию в период пока существует замыкание фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого зашитого проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва эта опасность резко повышается, поскольку напряжение относительно земли оборванного участка нулевого провода и присоединенных к нему корпусов может достигать фазного напряжения сети. Рассмотрим эти два случая.

При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторного заземления нулевого защитного проводника, участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли равным; рис.5.

U_н = I_к Zнэ, (4)

где I_к - ток КЗ, проходящий по петле «фаза-нуль», А;

Zнэ - полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током. I_к, Ом.

На другом участке нулевого защитного проводника (ближе к источнику энергии) напряжение будет изменяться от U_н до 0 по прямой линии. Эти напряжения будут существовать в течение аварийного периода, т.е. с момента замыкания фазы на корпус до автоматического отключения поврежденной установки от сети.

Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток источника питания и индуктивным сопротивлением цепи фаза-нуль, а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь активными сопротивлениями Rф, Rнэ Ом., то формула примет вид:

U_н = I_к Rнэ = U_ф Rнэ / (Rф+ Rнэ) (5)

Обычно на практике принимают Rнэ = 2 Rф, то U_H = (2/3)U_ф = 0, 67*20 = 147В. Очевидно, существует реальная угроза поражения людей.

Чтобы уменьшить напряжение Uн надо снизить Rнэ, т.е. увеличить сечение нулевого защитного проводника в 8 раз превышающего сечение фазного проводника, что экономически нецелесообразно.

Если нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление с сопротивлением r_n Ом, то U_н снизится до значения:

U_H = I_эr_n = U_эм/(r_n + r₀), (6)

где. I_э - ток, стекающий в землю через сопротивление r_n;

U_JH - падение напряжения в нулевом защитном проводнике от места замыкания до нейтрали источника питания;

r₀ - сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом. При тех же допущениях падение напряжения в фазном проводнике составит U_ф/ 3, а в нулевом защитном 2 U_ф/ 3. Тогда выражение (6) примет вид

U_н = 2U_ф/ 3* r_n /(r_n + r₀) = 2*220/3*r₀/2r₀ = 74В, (7)

где принято, что r_n= r₀.

Следовательно, повторное заземление нулевого защитного проводника снижает напряжение на зануленных корпусах в период замыкания фазы на корпус. Однако, этого снижения U_н = 74В недостаточно для полной безопасности человека.

При случайном обрыве нулевого защитного проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва (при отсутствии повторного заземления) напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех, присоединенных к нему корпусов, в том числе корпуса исправных установок, окажется близким по значению фазному напряжению сети. Это напряжение будет существовать длительно, поскольку поврежденная установка автоматически не отключится и ее будет трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную, рис.6.

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при обрыве его сохранится цепь тока I_к через землю, благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до:

U_н= I_эr_n= U_ф r_n /(r_n + r₀) = U_фr₀/(r_n + r₀) = 0.5U_ф = 0, 5*220=110В (8)

Повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения электрическим током возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, но не может устранить ее полностью, т.е. не обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва. В связи с этим требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возможность его обрыва; в нулевом защитном проводнике запрещается ставить выключатели, предохранители и другие приборы, способные нарушить его целостность.