22. Назначение и принцип действия зануления электроустановок. Защитное зануление
Применение защитного заземления в сетях с заземленной нейтралью не дает должной эффективности, так как при замыкании на нем питающего напряжения по отношению к земле напряжение достигнет значения большего или равного половине фазного (в трехфазных сетях при R3 = r0).
В этом случае ток замыкания на землю I3 через защитное заземление R3 может быть недостаточным для срабатывания защиты.
Опасность поражения электрическим током при прикосновении к корпусу или металлическим частям оборудования, которые находятся под напряжением из-за повреждения и по другим причинам, может быть устранена быстрым отключением такой поврежденной установки от питающей сети. Эту функцию выполняет зануление.
Принцип действия зануления состоит в превращении замыкания напряжения на зануленные части оборудования в короткое замыкание источника тока (например, однофазное замыкание в трехфазных сетях) с целью образования большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и, тем самым, автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети.
В качестве срабатывающей защиты могут использоваться плавкие предохранители, автоматические выключатели и др.
Для обеспечения надежной работы зануления необходимо соблюдать следующие требования:
1. Ток короткого замыкания Iк 3 должен в несколько раз превышать номинальный ток Iн срабатывания защиты, т. е.
Iк. з > k Iн ,
где k — коэффициент кратности. Для плавких предохранителей он принимается равным 3 (во взрывоопасных помещениях – 4). При использовании автоматических выключателей k > 1,25 (для автоматов с номинальным током выше 100 A) и k > 1,4 (для автоматов с номинальным током до 100 A).
2. Полная проводимость защитного проводника должна быть не менее 50 % проводимости фазных проводов,
3. Запрещается установка в нулевой защитный проводник предохранителей и выключателей (чтобы обеспечить непрерывность цепи зануления).
4. Обязательно применение повторного заземления нулевого проводника (для уменьшения опасности поражения персонала током, возникающей при обрыве нулевого защитного проводника).
Каждое повторное заземление должно иметь сопротивление не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
Эквивалентное сопротивление току всех повторных заземлений не должно превышать 5, 10 или 20 Ом при напряжениях в сети соответственно 660/380, 380/220 и 220/127 В, а каждого заземления – не более 15, 30 и 60 Ом соответственно.
5. Зануление однофазных потребителей должно осуществляться специальным проводником (или жилой кабеля), который не может одновременно служить проводником для рабочего тока.
Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью (рисунок 2.4), в сетях постоянного тока (если средняя точка источника заземлена) и в однофазных сетях переменного тока с заземленным выводом.
Для оценки технического состояния зануления не реже I раза в 6 месяцев, а в сырых помещениях – I раза в 3 месяца, проводят внешний осмотр нулевых защитных проводников и мест их присоединения к магистрали и электрооборудованию. Кроме того, при капитальных и текущих ремонтах оборудования, но не реже I раза в год, с помощью омметров М-372 измеряют сопротивления зануляющих проводников
.
Рисунок 2.4 – Схема защитного зануления электроустановок:
а – трехфазного электроприемника; б – осветительной арматуры; в – одновременное зануление и заземление электроустановки; где: 1 – заземлитель нейтрали трансформатора, 2 – нейтраль трансформатора, 3 – обмотка трансформатора, 4 – зануление корпуса трансформатора, 5 – отключающее устройство электроустановки, 6 – электроустановка, 7 – плавкая вставка, 8 – нулевой защитный проводник, 9 – выключатель, 10 – фазный провод, 11 – нулевой рабочий провод, 12 – нулевой защитный проводник, 13 – корпус светильника, 14 – повторное заземление нулевого рабочего провода, 15 – отключающий аппарат, 16 – электроустановка, 17 – заземляющий проводник, 18 – заземлитель, ф – фазные провода, н – нулевой рабочий провод
В качестве нулевых защитных проводников могут быть использованы: металлические конструкции зданий (фермы, колонны), а также арматуры железно-бетонных строительных конструкций.
Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения электрическим током людей и животных. В электроустановках напряжением до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.
Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках с напряжением до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.
Совмещенным нулевым рабочим и защитным проводником (PEN) в электроустановках с напряжением до 1 кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.
Для уменьшения опасности поражения электрическим током выполняют повторное заземление нулевого провода или присоединение зануленных корпусов к заземлителю, однако полностью устранить опасность поражения током такими мерами не удается. В соответствии с требованиями ПУЭ в сети с напряжением 380 В сопротивление повторного заземления нулевого провода не должно превышать 30 Ом.
Повторное заземление нулевого провода на воздушных линиях с напряжением 0,4 кВ, выполняется путем подсоединения выпуска арматуры верхнего конца железобетонной опоры воздушной линии к нулевому проводу сети.
Назначение повторного заземления нулевого провода заключается в усилении основного нуля подстанции, а также повышении безопасности потребителей при обрыве нулевого провода в сети. В каждом случае цепь тока при обрыве фазы замыкается через повторное заземление нулевого провода. Повторное заземления выполняется на опорах ввода тока в здание, где используется зануление оборудования, а также через каждые 200 м , поскольку повторное зануление объединено с горизонтальным, которое должно повторятся через 120 м, а также на вводах в общественные здания.