Защитное зануление

Защитное зануление

Защитное зануление применяют в 3^х фазных сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Принципиальная схема зануления представлена на рис. 4.9.

 

Рис.4.9 Принципиальная схема защитного зануления в сети с глухозазем-ленной нейтралью.

1 - корпус потребителя электроэнергии;

Ro - сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_n – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

ВА - автоматический выключатель с защитой.

Основное назначение защитного зануления – устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшейся под напряжением вследствие замыкания на корпус за счёт быстрого отключения электроустановки от сети действием защиты.

Однако, поскольку корпус оказывается заземленным через нулевой защитный проводник, то в аварийный период (с момента возникновения замыкания на корпус до отключения электроустановки от сети защитой) будет проявляться защитное свойство заземления.

Принцип действия защитного зануления основан на превращении замыкания на корпус в однофазное к.з. с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить поврежденную электроустановку от сети.

Нулевой защитный проводник в схеме защитного заземления предназначен для создания тока однофазного к.з. цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты (т.е. быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети).

Рассмотрим на рис. 4.10 схему без нулевого защитного провода, роль которого выполняет земля (т.е. схема защитного заземления в сети с глухозаземленной нейтралью).

 

При замыкании фазы на корпус в цепи, образовавшейся через землю будет проходить ток:

(4.3)

благодаря которому на корпусе относительно земли возникает напряжение:

(4.4)

где:	Uф	- фазное напряжение, В
	R0, Rз	- сопротивление заземлений нейтрали и корпуса, Ом.

Сопротивление обмотки трансформатора источника питания и проводов сети малы по сравнению с R₀ и R_з и их в расчёт можно не принимать.

Ток I_з может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание защиты и электроустановка может не отключиться.

Например, при U_ф =220 В и R₀ = R_з =4 Ом, ток, проходящий через землю, будет равен:

,

 

а напряжение корпуса относительно земли:

Если ток срабатывания защиты больше 27,5А, то отключения не произойдет и корпус будет находиться под напряжением 110В до тех пор, пока установку не отключат вручную.

Безусловно, при этом возникает угроза поражения людей электрическим током в случае прикосновения к повреждённому оборудованию. Ток через тело человека в этом случае будет равен:

Чтобы устранить эту опасность необходимо обеспечить автоматическое отключение электроустановки, т.е. увеличить ток до величины I_з > I_{c.з. ,} что достигается уменьшением сопротивления цепи за счёт введения в схему защитного нулевого провода с малым сопротивлением.

Согласно ПУЭ нулевой защитный проводник должен иметь проводимость не меньше половины проводимости фазного провода. В этом случае ток однофазного к.з. будет достаточным для быстрого отключения поврежденной электроустановки.

Вывод: в 3^х фазной сети до 1 кВ с заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании на корпус, поэтому такую сеть применять запрещается.

Заземление нейтрали предназначено для снижения до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого защитного проводника (и всех присоединенных к нему корпусов электрооборудования) при случайном замыкании фазы на землю.

В 4^х проводной сети с изолированной нейтралью при случайном замыкании фазы на землю между нулевым защитным проводом и землёй (рис. 4.11), а следовательно между каждым зануленным корпусом и землей, возникает напряжение U_к, близкое к значению U_ф. Например, при U_ф =220В, U_к»220В. Что является весьма опасным.

 

В сети с заземленной нейтралью (рис. 4.12) при таком повреждении будет обеспечиваться безопасность, так как при замыкании фазы на землю фазное напряжение U_ф разделится пропорционально сопротивлениям R_зм (сопротивления замыкания фазы на землю) и R_о (сопротивление заземления нейтрали), благодаря чему напряжение между зануленным оборудованием и землей U_к снизится и будет равно:

(4.5)

где:

Iз

- ток замыкания на землю фазы