Зануление и заземление корпуса отсутствует

При этом ток проходит через следующие участки цепи: обмотка трансформатора Z_т, фазный провод Z_ф, корпус, пе­реходное сопротивление между корпусом и землей r_пер , зем­ля, сопротивление заземления нейтрали r₀.

Учитывая, что сопротивление обмотки трансформатора, фазного провода и земли значительно меньше переходного сопротивления r_пер и сопротивления заземления нейтрали r₀ и ими можно пренебречь, напряжение в рассматриваемой цепи распределится по формуле

U = I_з · r_пер + I_з · r₀ .

Тогда значение тока замыкания на землю определится фазным напряжением и суммой сопротивлений r_пер. и r₀ :

I_з = U /(r_пер + r₀ ). (1)

Напряжение корпуса относительно земли

U_К = U_пер = I_з · r_пер .

Учитывая выражение (1), U_К = U · r_пер /(r_пер + r₀ ).

Зная соотношение сопротивлений r₀ ≤ 8 Ом и r_пер = 50–150 Ом, можно сделать вывод о том, что напряжение корпуса при таких условиях будет близко к фазному, и опасность поражения человека очень велика.

2. Корпус занулен, т.е. соединен с нулевым защитным проводник ом.

В этом случае появится ток короткого замыкания, протекающий через следующие участки цепи: обмотку трансформато­ра, фазный провод и нулевой провод, сохранится также цепь тока – корпус, пе­реходное сопротивление между корпусом и землей r_пер , зем­ля, сопротивление заземления нейтрали r₀.

Значение тока к.з. I_K определяется фазным напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания: I_K = U/ (Z_т + Z_ф + Z_Н ). Если принять Z_т + Z_ф = Z_Н , что допустимо, то

I_K = U/ Z_ф + Z_Н). (2)

Если сопротивление Z_ф + Z_Н = 0,2 Ом (в сетях напряжением 380/220 В оно значительно меньше), то ток к.з. I_K = 220/0,2 = 1100 А вызывает срабатывание максимальной токовой защиты.

Напряжение корпуса относительно земли

U_K = I_з · r_пер . (3)

Ток замыкания на землю в этом случае будет определяться падением напряжения в нулевом проводе U_н:

I_з = U_н /(r_пер + r₀) (4)

Из закона Ома имеем U_н = I_KZ_Н, или с учетом формулы (6)

. (5)

Решая совместно уравнения (3), (4) и (5) получаем напряжение корпуса относительно земли

. (6)

Аналогично определяется напряжение нейтрали относительно земли

(7)

Согласно требованиям ПУЭ, проводимость нулевого проводника должна быть не хуже половины проводимости фазного, или Z_Н ≤ 2 Z_ф. В худшем случае, когда Z_Н = 2 Z_ф и r_пер >> r₀, напряжение на корпусе , что также опасно для человека и лишь кратковременность воздействия тока, определяемая временем срабатывания защиты, делает его допустимым. Потенциал нейтрали U₀ при этом незначительный.

Для того чтобы время отключения было приемлемым, а само отключение надежным, ток однофазного короткого замыкания (согласно ПУЭ) должен превышать не менее, чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя. При автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, кратность тока короткого замыкания к току уставки автоматических выключателей с номинальным током до 100 А должна быть более 1,4, а для прочих – 1,25. Если эти требования по каким-либо причинам не удовлетворяются, безопасность персонала следует обеспечивать специальными устройствами, например защитным отключением.

3. Корпус занулен и имеется повторное заземление нулевого провода.

При занулении корпусов электроприемников ПУЭ требует выполнения повторного заземления нулевого провода r_п. По­вторные заземления нулевого провода должны выполняться на концах ответвлений воздушных линий длиной более 200 м и в середине линии и ответвлений длиной 500 м. Их сопротивления должны быть 10-60 Ом.

При наличии повторного заземления в формуле (6) множитель

меньше единицы, и вместо r_пер следует рассматривать r_п, фактическое сопротивление будет меньше наименьшего, т.к. они соединяются параллельно (рис. 1), и напря­жение на корпусе уменьшится. Положив r_п равным 10 Ом, т.е наименьшему значению, получим , что снижает опасность поражения. Кроме этого уменьшение сопротивления току замыкания на землю увеличит ток однофаз­ного короткого замыкания, что повысит его кратность и на­дежность срабатывания защиты. Поэтому часто корпуса элект­ропотребителей соединяют с заземлителями как естественны­ми, так и искусственными.

4. Обрыв нулевого провода Z_Н → ∞.

В этом случае короткого замыкания на корпус не произойдет, при этом напряжение на незануленном корпусе определя­ется соотношением сопротивлений заземления нейтрали r₀ и повторного нулевого провода r_п . Чем меньше повторное заземление, тем меньше потенциал корпуса.

Анализируя уравне­ние (7), можно видеть, что чем меньше повторное заземле­ние, тем больше напряжение нулевого провода U_н = U₀ по отношению к земле (в сумме эти два напряжения составляют фаз­ное напряжение).

При этих условиях все корпуса, соединенные с нулевым проводом за местом обрыва, оказываются под напряжением, от­носительно земли равным напряжению незануленного корпуса U_К. Те корпуса, которые занулены до места обрыва, находятся под напряжением U₀ .

Таким обрезом, при обрыве нулевого провода возникают по­тенциалы относительно земли как на поврежденном корпусе U_К за местом обрыва, так и на нулевом защитном проводнике U₀ = U_Н и всех присоединенных к нему корпусах до места обрыва.

Это соответствует случаю, когда для одного из электропри­емников в сети с заземленной нейтралью выполнено заземление, в то время как все другие - занулены.

Дата добавления: 2015-05-26