Зануление следует выполнять:

1. При номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока – во всех случаях;

2. При номинальном напряжении от 42 В до 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, в наружных установках;

3. При любом напряжении во взрывоопасных помещениях.

Расчет зануления на отключающую способность проводят в следующей последовательности:

1. Определяют ток (в А) замыкания фазы на корпус электроустановки, т.е. ток однофазного короткого замыкания (КЗ)в петле «фаза-нуль»:

, А (2.4.1.)

где U_ф – фазное напряжение, В; Z_Т– модуль полного сопротивления трансформатора (табл. 3.4.1), Ом; Z_П – модуль полного сопротивления петли «фаза-нуль» (его определяют расчетом или измерением), Ом.

Модуль полного сопротивления петли «фаза-нуль»:

, (2.4.2.)

где R_ф – активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников; x_ф,x_нз – внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников; x_п – индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль».

Величины R_ф, R_нз, x_ф,x_нз, входящие в формулу (2.4.2.)определяют или принимают:

– для проводников из меди или алюминия

(2.4.3.); , (2.4.4.);

х_ф=0; х_нз=0,

где ρ , l, s_ф, s_нз – соответственно удельное электрическое сопротивление материала проводника (меди – 0,018 Ом·мм²/м, алюминия – 0,028 Ом·мм²/м); длина и сечение (мм²) фазного и нулевого защитного проводников;

– для стального проводника с прямоугольной или круглой формой сечения чаще применяемой в практике, значения R_нз и x_нз приведены в табл. 1.4.2. удельное электрическое сопротивление стали – 0,12 Ом·мм²/м. Необходимо отметить, что в качестве нулевого провода используют четвертую жилу кабеля. При ее отсутствии допускается применять стальные полосы и стержни (как более дешевые, чем изделия из меди); стальные трубы, в которых проложена электропроводка; алюминиевую оболочку кабелей (использование свинцовой оболочки запрещено из–за ее большого сопротивления).

В целях уменьшения х_п нулевые защитные проводники следует прокладывать совместно с фазными или в непосредственной близости от них. В приближенных расчета х_п принимают равным:

х_п= 0,3×10^-3 ×l , Ом – для внутренней проводки;

х_п= 0,6×10^-3×l , Ом – для ВЛ (при расстояниях между проводами, соответствующих нормам).

l – длина линии, м.

Табица 2.4.1. Модуль полного сопротивления Z_Т трехфазных трансформаторов при вторичном напряжении 400/200 В

масляные трансформаторы

Мощность трансформатора, кВ·А	Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ	Zт , Ом, при схеме соединения обмоток
		Υ /Υн	Δ/ Υн и Υ/zн
25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600	6 – 10 6 – 10 6 – 10 20 – 35 6 – 10 20 – 35 6 – 10 20 – 35 6 – 10 20 – 35 6 – 10 20 – 35 6 – 10 20 – 35 6 – 10 20 – 35 6 – 10 20 – 35	3,110 1,949 1,237 1,136 0,799 0,764 0,487 0,478 0,312 0,305 0,195 0,191 0,129 0,121 0,081 0,077 0,054 0,051	0,906 0,562 0,360 0,407 0,226 0,327 0,141 0,203 0,090 0,130 0,056 – 0,042 – 0,027 0,032 0,017 0,020

сухие трансформаторы

Мощность трансформатора, кВ·А	Схема соединения обмоток	Zт , Ом
160 180 250 320 400 560 630 750 1000	Δ/ Υн Υ /Υн Δ/ Υн Υ /Υн Δ/ Υн Υ /Υн Δ/ Υн Υ /Υн Δ/ Υн	0,165 0,453 0,106 0,254 0,066 0,13 0,042 0,109 0,027

Размеры или диаметр сечения, мм	Сечение, мм^2	Плотность тока, А/мм^2
		0,5		1		1,5		2,0
		Rн.з.	хн.з.	Rн.з.	хн.з.	Rн.з.	хн.з.	Rн.з.	хн.з.
Полоса прямоугольного сечения
20×4 30×4 30×5 40×4 50×4 50×5 60×5	80 120 150 160 200 250 300	5,24 3,66 3,38 2,80 2,28 2,10 1,77	3,14 2,20 2,03 1,68 1,37 1,26 1,06	4,2 2,91 2,56 2,24 1,79 1,60 1,34	2,52 1,75 1,54 1,34 1,07 0,96 0,8	3,48 2,38 2,08 1,81 1,45 1,28 1,08	2,09 1,43 1,25 1,09 0,87 0,77 0,65	2,97 2,04 – 1,54 1,24 – –	1,78 1,22 – 0,92 0,72 – –
Проводник круглого сечения
5 6 8 10 12 14 16	19,63 28,27 50,27 78,54 113,1 150,9 201,1	17,0 13,7 9,60 7,20 5,60 4,55 3,72	10,2 8,2 5,75 4,32 3,36 2,73 2,23	14,4 11,2 7,5 5,4 4,0 3,2 2,7	8,65 6,70 4,50 3,24 2,40 1,92 1,60	12,4 9,4 6,4 4,2 – – –	7,45 5,65 3,84 2,52 – – –	10,7 8,0 5,3 – – – –	6,4 4,8 3,2 – – – –

Таблица 2.4.2. Активные R_н.з. сопротивления и модули индуктивных х_н.з. сопротивлений стальных проводников при переменном токе частотой 50 Гц, Ом/км

2. Вычисляют отношение полных проводимостей фазного σ_ф и нулевого защитного σ_нз проводников по формулам:

– для проводников из меди или алюминия

σ_ф/ σ_нз = R_н.з/R_ф (2.4.5.)

– для фазных проводников из меди или алюминия и стальных нулевых проводников

(2.4.6.)

Если (σ_ф/ σ_нз)2, то по соотношению полных проводимостей фазного и нулевого защитного проводников система зануления выполнена правильно, а если (σ_ф/ σ_нз)>2, увеличивают сечение нулевого защитного проводника и вновь выполняют расчет до выполнения условия (σ_ф/ σ_нз)2 . Если удовлетворение этого условия привело к существенному изменению сопротивления нулевого защитного проводника, уточняют ток в петле «фаза-нуль».

3. Принимают минимально допустимое значение коэффициента К_п кратности тока КЗ в петле «фаза-нуль» в зависимости от типа электрических установок:

К_п=3 для номинального тока плавкого элемента ближайшего к электроустановке предохранителя и такого же тока нерегулируемого электромагнитного расцепителя ближайшего к электроустановке автоматического выключателя (АВ), а так же для установки тока регулируемого электромагнитного расцепителя ближайшего к электроустановке АВ;

К_п =1,4 для тока электромагнитного расцепителя АВ с номинальным током до 100 А, имеющего только один электромагнитного расцепитель;

К_п =1,25 – то же, но для АВ с номинальным током более 100А;

К_п=4 – при защите предохранителями во взрывоопасных помещений;

К_п=6 – при защите автоматами с обратно зависимой от тока характеристикой во взрывоопасных помещений.

4. Сравнивают ток I_к короткого замыкания, рассчитанный по формуле (2.4.1), и номинальный ток I_ном, умноженный на коэффициент К_п.

Если I_к.з. >К_п ×I_ном. или I_к.з > I_пр, то на отключающую способность система зануления рассчитана правильно; если I_к.з < К_п × I_ном или I_к.з < I_пр, то выбирают фазный и нулевой защитный проводники большего сечения или уменьшают расстояние между проводниками и вновь выполняют расчет на отключающую способность до удовлетворения условию I_к.з. >К_п ×I_ном. или I_к.з > I_пр.

Проверка соответствия зануления требованиям ПУЭ проводится по окончании монтажных и ремонтных работ, а так же в процессе эксплуатации. На соответствие этим требованиям проверяют следующие параметры системы зануления:

– сопротивление заземления нейтрали и сопротивление повторных заземлений нулевого проводника;

– отношение тока однофазного КЗ при замыкании на корпус и номинального тока плавкой вставки предохранителя или тока уставки расцепителя АВ, защищающих контролируемый участок цепи;

– отношение полных проводимостей фазного и нулевого защитного проводников.

В некоторых случаях необходимо выполнить расчет зануления для конкретных электродвигателей.

При замыкании на корпус электродвигателя зануление создает цепь однофазного короткого замыкания. В результате срабатывает максимальная токовая защита и поврежденная установка отключается от сети.

В этом случае расчет зануления на отключающую способность проводят следующим образом:

1. Ток срабатывания максимальной токовой защиты (I_ср, А) выбирается согласно ПУЭ в зависимости от номинального тока электропотребителя (I_ном, А).

Расчет номинального тока плавкой вставки (I_пл.вст, А_.) предохранителя осуществляется по формуле

I_{пл вст} I_ном , (2.4.7.)

В случае когда потребителем является электродвигатель

I_{пл вст,} (2.4.8.)

где I_пуск (А) – берется по паспорту электродвигателя или в случае отсутствия паспортных данных принимают I_пуск=5÷7 I_ном,

I_ном= , (2.4.9.)

где: Р – мощность двигателя, Вт; U_л =380 В; φ – КПД электродвигателя.

2. Выбирается предохранитель на напряжение до 500 В постоянного и переменного тока по табл. (2.4.3.)

3. Расчет номинального тока расцепителя автоматического выключателя (I_{н расц)} осуществляется по формуле:

I_{н расц}≥ I_ном , (2.4.10.)

Для защиты электродвигателей:

I_{н расц}≥ 1,15 I_ном , (2.4.11.)

Выбор автоматического выключателя осуществляется по табл. (2.4.4.) и (2.4.5.).

Таблица 2.4.3.

Тип предохранителя	Ток патрона	Ток плавкой вставки
ПР-2 НПН 2-600 ППТ-10 ПН 2-100 ПН 2-250	15 60 100 200 350 600 1000 60 10 100 250	6,10,15 15,20,25,35,45,60 60,80,100 100,125,160,200 200,225,260,300,350 350,430,500,600 600,700,800,1000 6,10,15,20,25,35,45,60 4,6,10 30,40,50,60,80,100 80,100,120,150,200,250

Таблица 2.4.4. Автоматические выключатели АП 50 на напряжение 380 В переменного и 220 В постоянного тока с комбинированным расцепителем

Тип		Iн.расц., А
АП 50-ЗТМ АП 50-2ТМ	3-х фазный 1-фазный	1;6;2,5;4;6,4;10;16;25;40;50 то же

Таблица 1.4.5. Автоматические выключатели серии А 3100

Тип		Iном. автомата, А	Iн.расц., А
А 3161 А 3163 А 3114	1-фазный 3-х фазный 3-х фазный	50 50 100	15,20,25,30,40,50 то же 15,20,30,40,50,60,80,100