3.4.2.Исследования эффективности защитного зануления в электрических сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью

3.4.2.1.Принцип действия защитного зануления и предъявляемые к нему требования

В электрических сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью обеспечить безопасность при замыканиях на корпус можно только путем уменьшения длительности существования замыкания, т.е. за счет быстрого автоматического отклонения поврежденной электроустановки. Для этого необходимо уменьшить сопротивление в цепи замыкания и тем самым повысить ток корпусного замыкания Iкз до величины, обеспечивающей надежное и быстрое срабатывание максимальной токовой защиты.

С этой целью в электрических сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью в качестве основной меры защиты необходимо выполнять защитное ЗАНУЛЕНИЕ (система TN) [1]

ЗАНУЛЕНИЕ – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые не могут оказаться под напряжением.

При этом нулевым защитным проводником (PE) называют проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью точкой обмотки источника тока (трансформатора, генератора) или ее эквивалентом.

Принципиальная электрическая схема защитного зануления (система TN-C) приведена на рис. 3.3.

Рис.3.3. Схема защитного зануления электроустановок (система TN-C)

Принцип действия зануления заключается в следующем. Замыкание фазного провода (фазы А на рис.3.3) на корпус зануленной электроустановки равносильно замыканию между фазным и нулевым проводами. Ток замыкания при этом будет ограничиваться сопротивлением фазной обмотки трансформатора , а также полными сопротивлениями фазного

и нулевого проводов и может быть определен по формуле

,

где Uф – фазное напряжение трансформатора Тр;

- полное сопротивление петли «фаза-нуль», исключающее в себя активные Zи индуктивныеXсопротивления фазного и нулевого проводов;- сопротивление фазной обмотки Трансформатора Тр (выбирается из справочника в зависимости от мощности трансформатора и схемы соединения его обмоток).

Поскольку сопротивления трансформатора и петли «фаза-нуль» очень малы, ток корпусного замыкания оказывается соизмерим с током короткого замыкания и вызывает срабатывание максимальной токовой защиты.

Таким образом, принцип действия защитного зануления состоит в том, что оно превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, вследствие чего происходит селективное отключение поврежденной электроустановки (срабатывает автомат, или перегорает предохранитель Пр).

Для обеспечения надежного и достаточно быстрого автоматического отключения аварийной электроустановки необходимо так выбрать сопротивление петли Zn, чтобы в любой точке сети при замыкании на корпус возникал ток короткого замыкания, удовлетворяющий условно

Iкз≥кIн ,

Где К – коэффициент кратности тока замыкания;

Iн – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток установки расцепителя автомата.

В соответствии с требованиями ПУЭ [I] коэффициент кратности тока замыкания К должен быть равен:

• не менее 3 при защите предохранителями с плавкими вставками;

• не менее 3 пр защите автоматами, имеющими обратно зависимую от тока характеристику расцепителя (тепловые расцепители);

• не менее 1,4 для автоматов с электромагнитными расцепителями и номинальным током до 100А, а для автоматов с номинальным током более 100 А – не менее 1,25.

Это основное требование к защитному занулению, выполнение которого обеспечивает автоматическое отключение электроустановок при замыканиях на корпус.

Другое требование к занулению обусловлено тем, что нулевой провод (провод О на рис. 3.3) используется не только как защитный (РЕ), но и как рабочий проводник (N) для подключения к нему однофазных токоприемников.

Вследствие этого по нулевому проводу (PEN– проводник) могут протекать рабочие токи однофазных токоприемниковIo(токи асимметрии нагрузки), которые вызывают на его сопротивленииZoпадение напряжения, равное. А это приводит к тому, что даже при отсутствии повреждений изоляции на корпусах зануленного оборудования может появляться напряжениеотносительно земли, представляющее опасность для людей. С целью снижения этого напряжения до допустимого уровня ПУЭ требуют, чтобы полная проводимость нулевого проводника во всех случаях была не менее 50% проводимости фазного проводника, т.е. должно выполняться условиеZo≤2Zф.