Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока.

Рассмотрим четырехпроводную сеть, изолированную от земли, т. е. с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника (рис. 2.3, а). Будет ли рабо­тать система зануления в такой сети?

Нетрудно видеть что в этой сети зануление обеспечит отключение пoвpeждeннoй установки так же надежно, как и в сети с заземленной ней­тралью. С этой точки зрения режим нейтрали как бы не имеет значе­ния. Однако при замыкании фазы на землю (рис. 2.3, а), что может быть в результате обрыва и падения на землю про­вода, а также при замыкании фазного провода на неизолированный от земли корпус и т. п., земля при­обретает потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имею­щим нулевой потенциал, и зе­млей возникает напряжение U_к, близкое по значению к фаз­ному напряжению сети U_ф. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, так как максимальная токовая защита при этом по­вреждении не срабо­тает. Указанная ситуация очень опасна.

 

а)

 

б)

 

рис. 2.3 Случай замыкания фазы на землю в трехфазной четырех­провод­ной сети с изолированной (а) и заземленной (б) нейтралью обмоток ис­точника тока.

 

 

2.4. Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника

 

При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторного за­земления нулевого защитного проводника (рис.1.4), участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все при­соединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли U_к, равным:

, (2.3)

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

z_PE– полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током I_к, Ом (т. е. участка АВ).

Напряжение U_к будет существовать в течение аварийного периода, т. е. с момента замыкания фазы на корпус до автома­тического отключе­ния поврежденной установки от сети.

рис. 1.4 Замыкание на корпус в системе TN-S

Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток источ­ника тока и индуктивным сопротивлением петли фаза-нуль, а также счи­тать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь ак­тивными сопротивлениями R_L1 и R_PE, то (1.3) примет вид:

. (2.4)

Если нулевой защитный проводник будет иметь повторное зазем­ление с сопротивлением r_П (на рис. 1.4 это заземление показано пункти­ром), то U_кснизится до значения, определяемого формулой:

, (2.5)

где I_з – ток, стекающий в землю через сопротивление , А;

U_ав – падение напряжения в нулевом защитном проводнике на уча­стке АВ;

r₀– сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника сни­жает напряжение на зануленных корпусах в период замыка­ния фазы на корпус.

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 корпусов ис­правных установок, окажется близким по значе­нию фазному напряжению сети (рис. 2.5, а). Это напряжение будет су­щество­вать длительно, поскольку поврежденная установка автомати­че­ски не отключится, и ее будет трудно обнаружить среди ис­правных уста­новок, чтобы отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник бу­дет иметь повторное за­земление, то при обрыве его сохранится цепь тока I_з, А, через землю (рис 2.5, б), благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до значений, определяемых формулой

. (2.6)

При этом корпуса установок, присоединенных к ну­левому защит­ному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относи­тельно земли:

(2.7)

где r₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника зна­чительно уменьшает опасность поражения 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 может обеспечить тех усло­вий безопасности, которые существовали до обрыва.

рис. 2.5 Замыкание на корпус при обрыве нулевого защитного провод­ника.

а -в сети без повторного заземления нулевого защитного провод­ника,

б - в сети с повторным заземлением нулевого защитного провод­ника

В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет практи­чески безопасная ситуация. В этом случае фазное напряжение U разде­лится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю r_зм и заземле­ния нейтрали r₀ (рис. 1.3, б), благодаря чему U_к умень­шится и бу­дет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали:

, (2.8)

где I_зм – ток замыкания на землю, А.

Как правило, сопротивление растеканию тока в месте замыкания на землю r_зм, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали r_зм. Поэтому U_к оказывается незначительным.

На­пример, при U= 220 В, r₀ = 4 Ом и r_зм = 100 Ом:

.

Таким образом, заземление нейтрали обмоток источника тока, питаю­щего сеть напряжением до 1 кВ, предназначено для снижения напря­же­ния зануленных корпусов (а, следовательно, нулевого защит­ного провод­ника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Для повторного заземления нулевых защитных проводников сле­дует в первую очередь использовать естественные заземлители. В этом случае сопротивление растеканию тока заземлителя повторного зазем­ления не нормируется. Внутри больших и многоэтажных зданиий анало­гичную функцию выполняет уравнивание потенциалов посредством при­соединения нулевого защитного проводника к главной заземляющей шине.

Повторному заземлению подвергаются нулевые рабочие провода воздушных линий, которые одновременно используются как нулевые защитные проводники (PEN – проводники). При этом в соответствии с ПУЭ повторные заземления выполняются на концах линий или ответв­лений длиной более 200 м. При этом в первую очередь следует использо­вать естественные заземлители, например, подземные части опор, а также заземляющие устройства, предназначенные для грозовых перена­пряжений.

Надежность зануления определяется в основном надежностью нулевого защитного проводника. В связи с этим требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возмож­ность его обрыва. Кроме того, в нулевом защитном проводнике запреща­ется ставить выключатели, предохранители и другие приборы, способ­ные нарушить его целостность.

При соединении нулевых защитных проводников между собой должен обеспечиваться надежный контакт. Присоединение нулевых за­щитных проводников к частям электроустановок, подлежащих зануле­нию, осуществляется сваркой или болтовым соединением, причем, зна­чение сопротивления между зануляющим болтом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью электроуста­новки, которая может оказаться под напряжением, не должно превышать 0, 1 Ом. Присоединение должно быть доступно для осмотра.

 

Нулевые защитные провода и открыто проложенные нулевые защитные проводники должны иметь отличительную окраску: по зеле­ному фону желтые полосы.

 

В процессе эксплуатации зануления сопротивление петли «фаза-нуль» может меняться, следовательно, необходимо периодически контролиро­вать значение этого сопротивления. Измерения сопротивления петли «фаза-нуль» проводят как после окончания монтажных работ, то есть при приемо-сдаточных испытаниях, так и в процессе эксплуатации в сроки, установленные в нормативно технической документации, а также при проведении капитальных ремонтов и реконструкций сети.

 

Расчет защитного зануления

Расчет зануления имеет целью определить условия, при кото­рых оно надежно выполняет возложенные на него задачи - быстро от­ключает поврежденную установку от сети и в то же время обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварий­ный период. В соответствии с этим зануление рассчитывают на отклю­чающую способность. При этом в соответствии с ПУЭ должны выпол­няться следующие требования.

В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в таблице 3.1

Таблица 3.1.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: