Назначение нулевого защитного проводника

Пусть мы имеем схему без нулевого защитного проводника, роль которого выполняет земля. При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток: I_э, рис. 2.

I_э ⁼ U_ф(r₀ +к),

где U_ф- фазное напряжение сети; r₀, rк - сопротивления заземления нейтрали и корпуса, Ом.

Сопротивление обмоток источника тока (например, трансформатора, питающего данную сеть) и проводов сети малы по сравнению с r₀ и rк поэтому их в расчет не принимаем.

В результате протекания тока через сопротивление r* в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_K,В, равное падению напряжения на сопротивлении rк

U_к = I_э rк = U_фrк/(r₀ +к). (1)

Ток I_э может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. установка может не отключиться. При этом возникает угроза поражения током людей, прикоснувшихся к корпусу поврежденного оборудования или к металлическим предметам, имеющим соединения с этим корпусом.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости. Следовательно, назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления- обеспечить необходимое для отключения установки значение тока короткого однофазного замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением. Из сказанного вытекает еще один вывод: в трехфазной сети до 1000В с заземленной нейтралью без нулевого защитного проводника невозможно обеспечить безопасность при замыкании фазы на корпус, поэтому такая сеть применяться не должна.

1.2 Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока.

Рассмотрим сеть, изолированную от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника (рис.3). В этой сети зануление обеспечит отключение поврежденной установки так же надежно, как и в сети с заземленной нейтралью. Однако при замыкании фазы на землю, что может быть результатом обрыва и падения на землю провода, замыкание фазы на неизолированный от земли корпус и т.п., земля приобретет потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имеющим нулевой потенциал, и землей возникнет напряжение U_ф близкое по значению к фазному напряжению сети. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, так как максимальная токовая зашита при этом повреждении не сработает. Это положение очень опасно.

В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет совершено иное, практически безопасное положение. В этом случае U_ф разделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю r_эм заземление нейтрали r₀ благодаря чему U_ф уменьшится и будет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали.

Uк = I_эм r₀ = U_ф r₀ /(r₀ +к), (2)

где I_эм- ток замыкания на землю.

Как правило, сопротивление r_эм, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали r₀. Поэтому Uк оказывается незначительным, рис.4. Например, при U_ф= 220В, r₀ = 4 Ом и r_эм= 100 Ом

U_E =220*(4+100) = 8,5. (3)

Таким образом, назначение заземления нейтрали обмоток источников, питающего сеть до 1000В, - снижение напряжения запуленных корпусов (следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Можно сделать вывод, что электрическая сеть до 1000В, с нулевым защитным проводником, изолированная от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника питания и без повторного заземления нулевого защитного провода, таит опасность поражения током и поэтому применяться не должна, рис.3.

Этот вывод справедлив как для сетей переменного тока трехфазных четырехпроводных с изолированной нейтралью и однофазных трехпроводных, изолированных от земли, так я для трехпроводных сетей постоянною тока с изолированной средней точкой.

При вычислении значения Uк необходимо учитывать и повторные заземления нулевого защитного проводника.

Дата добавления: 2014-12-07