31 Зануление

Зануление состоит в соединении кор­пусов токоприемников или другого обо­рудования, которое может оказаться под напряжением в результате нару­шения изоляции, с нулевым проводом с помощью металлических проводников.

Область применения зану­ления — трехфазные четырехпроводные электрические сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью и напряжением 380/220, 220/127 и 660/ 380 В.

Цель зануления — ликви­дация опасности поражения электри­ческим током при повреждении изоля­ции и появлении на корпусах оборудования опасного напряжения.

Прин­цип действия зануления— превращение пробоя на корпус в одно­фазное короткое замыкание, т. е. обра­зование так называемой цепи короткого замыкания (корпус - - нулевой про­вод — фазная обмотка трансформато­ра — корпус), обладающей малым соп­ротивлением.

При пробое на корпус в цепи корот­кого замыкания возникает большой ток короткого замыкания I_кз в результате чего за 5...7 с перегорают плавкие встав­ки или срабатывают автоматические устройства, реагирующие на ток ко­роткого замыкания за 1...2 с. При зану-лении в течение короткого времени, оп­ределяемого скоростью срабатывания защиты, человек, касающийся повреж­денного оборудования, попадает под фазное напряжение. Если защитное зануление не срабатывает, то человек, контактирующий с поврежденным обо­рудованием, может быть поражен электрическим током. Для надежного срабатывания зануления необходимо выполнение условия

I_кз >3I^н_пл.вст

где Iпл.вст — номинальный ток плавкой вставки; Iа_ВТ — номинальный ток авто­матического выключателя.

Подбор плавких вставок предохранителей производится по значению пус­кового тока электродвигателя с учетом режима работы:

I^н_плвст=I^пус_элдв/а

где Iэл.дв — пусковой ток электродвига­теля; а — коэффициент режима работ (для асинхронных двигателей а =1,6... 2,5);

Ток короткого замыкания

I_кз=U_ф/(z_т/3+R_н+R_ф)

где U_ф — фазное напряжение, В; Z_T — сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом; R_H и Я_ф — соот­ветственно сопротивление нулевого и фазного проводов, Ом.

В схеме зануления необходимо нали­чие нулевого провода, заземления нейтрали источника тока, повторного заземления нулевого провода R_п.

При наличии R_п. и пробое фазы на корпусе в случае R_п. = R₀ падение нап­ряжения на R_п. и, следовательно, на кор­пусе составит U_ф /2. Такое же напряже­ние будет на сопротивлении R₀, т. е. U_ф /2 .

Наличие повторного заземления ну­левого провода позволяет снизить нап­ряжение на корпусе в два раза при Ro = R_п.. При других значениях фазное на­пряжение перераспределяется пропор­ционально этим сопротивлениям.

Назначение нулевого про­вода— создание для тока короткого замыкания цепи с малым сопротивлени­ем, с тем чтобы этот ток был достаточ­ным для срабатывания защиты. Пов­торное заземление нулевого провода устраивается на случай обрыва нулево­го провода. Нулевой провод должен иметь проводимость не менее 0,5 от про­водимости фазного провода.

Заземление нулевой точки трансфор­матора Ro предусматривается для: обес­печения электрозащиты при пробое изоляции между обмотками трансфор­матора, т. е. для защиты от перехода высшего напряжения в сеть низшего; снижения до безопасного напряжения нулевого провода (относительно земли) и всех присоединенных к ним корпусов электроустановок при случайном замы­кании фазы на землю.

Назначение повторного заземления нулевого провода — уменьшение опасности пораже­ния электротоком при обрыве нулевого провода и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, снижение напряжения на корпусе в момент го­рения плавкой вставки (t = 5...7 с). При обрыве нулевого провода и за­мыкании фазы на корпус (за местом обрыва) отсутствие повторного зазем­ления приводит к тому, что напряжение относительно земли оборванного участ­ка нулевого провода и всех присоеди­ненных к нему корпусов окажется рав­ным фазному напряжению сети. Это опасное напряжение будет существовать длительное время, так как поврежденный электродвига­тель автоматически не отключится (от­сутствует цепь короткого замыкания) и, кроме того, поврежденную электроуста­новку трудно обнаружить, с тем чтобы произвести отключение вручную. Если же нулевой провод будет иметь повтор­ное заземление, то при его обрыве сох­ранится цепь тока; нулевой провод, R_п.. земля, R_n и фазные провода, благо­даря чему напряжение на зануленных корпусах, находящихся за местом обры­ва, снизится до величины:

U_K=I₃R_n; /,= U_ф/( R_п.. + Rо);

где U_к — напряжение на корпусе токо­приемника; R_u — сопротивление пов­торного заземления нулевого провода;

Ro — сопротивление заземления нуле­вой точки трансформатора.

Вместе с тем корпуса, присоединен­ные к нулевому проводу до места обры­ва, также окажутся под напряжением относительно земли

U₀=I₃R₀ /_з= U_ф/( R_п.. + Rо);

В сумме эти напряжения равны фаз­ному: U_к+Uо=Uф. Если принять, что R_n = R_Q, то корпуса установок, присое­диненные к нулевому проводу как до места обрыва, так и после будут нахо­диться под одинаковым напряжением

U_K=U₀= U_ф/2.

Этот случай является наименее опас­ным, так как при других соотношениях Ro и R_n часть корпусов будет находиться под напряжением большим, чем 0,5 Uф.

Таким образом, повторное заземле­ние нулевого провода уменьшает опас­ность поражения электротоком, возни­кающую в результате обрыва нулевого провода, но не устраняет ее полностью, так как напряжение, равное 0,5 Uф, яв­ляется опасным. Поэтому требуется тщательная прокладка нулевого прово­да, с тем чтобы исключить его обрыв. В нулевом проводе запрещается установ­ка предохранителей, рубильников и дру­гих приборов, которые могут нарушить его целостность.

По Правилам устройства электро­установок сопротивление каждого из повторных заземлителей должно быть не более 15, 30 и 60 Ом при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В — источника однофазного тока.

Повторные заземления нулевого провода выполняются на концах воз­душных линий длиной более 200 м и в середине линий и ответвлений длиной 500 м, а также на вводах линий в элект­роустановки.

Если же используется четырехпроводная сеть с нулевым проводом и глу­хозаземленной нейтралью, то в ней воз­можно выполнять как заземление кор­пуса электродвигателя, так и его зануление. В этом случае при пробое изоляции сработает система за­нуления, т. е. возникнет большой ток /_к.з и поврежденная фаза отключится.

Роль же заземления корпуса будет заключаться в том, что в момент горе­ния плавкой вставки (5...7 с) напряже­ние на корпусе электродвигателя сни­зится вдвое при R₃ = R₀.

Использовать схемы совместного ис­пользования зануления и защитного за­земления можно, но они не находят при­менения из-за высокой стоимости, так как приходится выполнять два вида за­щиты.