Защитное заземление в электросети с глухозаземленной нейтралью

При движении тока через сопротивление глухозаземленной нейтрали r₀ (на рис. 7.25 показано пунктиром) величина тока через заземлитель определится из формулы:

Подставляя это выражение в формулу (7.22), получим зависимость для определения тока через человека в схеме с глухозаземленной нейтралью при замыкании фазы на корпус ЭУ.

(7.24)

Опасность поражения человека в данном случае оценим на примере, подставляя известные величины из предыдущего случая в формулу (7.24). Примем сопротивление r₀ = 2 Ом.

Величина тока через человека Ih = 110 мА превышает величину смертельного тока, равного 100 мА. Анализ формул (7.23) и (7.24) позволяет сделать следующие выводы:

- эффективность защитного заземления обеспечивается, главным образом, высоким сопротивлением изоляции фазных проводников, малым сопротивлением устройства защитного заземления и изолированным режимом нейтрали в электросетях напряжением U < 1000 В. В электроустановках напряжением
U > 1000 В защитное заземление применяется в сетях с любым режимом нейтрали с обязательным применением дополнительной защиты в виде зануления или защитного отключения с контурным заземлением;

- эффективность работы защитного заземления, кроме отмеченных выше факторов, зависит от правильного расположения заземлителей относительно рабочих мест.

Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

При выносном заземляющем устройстве заземлитель выносится за пределы производственного помещения или сосредотачивается на отдельной его части, как показано на рис. 7.26.

Выносное заземление применяется, если производственное помещение расположено на скальном грунте с большим удельным сопротивлением, а также, если кабельные сети или подземные трубопроводные трассы делают установку заземлителей технологически невозможной. Основной недостаток выносного заземления – отдаленность самих заземлителей 5 от оборудования 1, вследствие чего на всей территории помещения коэффициент прикосновения a становится равным единице a = 1 (рис. 7.26). Поэтому заземляющее устройство выносного типа применяется в установках до 1000 В с малыми токами замыкания.

Pис. 7.26. Выносное заземляющее устройство:

1 - производственное помещение; 2 - заземленное оборудование; 3 - соединительные полосы; 4 - выносной заземлитель; 5 - вертикальные заземлители

Рис. 7.27. Контурное заземляющее устройство:

1 - производственное помещение; 2 - заземленное оборудование; 3 - соединительные полосы; 4 - вертикальные заземлители; 5 - дополнительные металлические шины

При контурном заземлении вертикальные заземлители располагаются по контуру производственного помещения и соединяются между собой соединительными полосами, как это показано на рис. 7.27.

Контурное заземление применяется в помещениях для выравнивания потенциала основания и снижения опасности поражения человека от напряжения прикосновения и напряжения шага. Принцип действия контурного заземления с групповыми заземлителями рассмотрен в разделе 7.7.

ЗАНУЛЕНИЕ

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих корпусов электроустановок с нулевым защитным проводником (НЗП).

Зануление предназначено для устранения опасности поражения человека электрическим током при замыкании на корпус путем быстрого автоматического отключения электроустановки от питающей сети.

Зануление применяется преимущественно в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью.

Рис. 7.28. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети:

1 - нулевой защитный проводник (НЗП); 2 - предохранители (ПР); 3 - сопротивление глухозаземленной нейтрали; 4 - сопротивление повторного заземления НЗП; - обрыв НЗП

На рис. 7.28 представлена принципиальная схема зануления двух электроустановок, корпус одной из которых ЭУ1 замкнут на фазный проводник . При замыкании на корпус в результате превращения тока замыкания в ток короткого замыкания произойдет срабатывание максимальной токовой защиты с отключением поврежденной установки от сети.

Принцип действия зануления поясняется при рассмотрении назначения отдельных элементов схемы.

- Нулевой защитный проводник (НЗП) предназначен для превращения тока замыкания на корпус в ток короткого замыкания путем создания для этого пути тока с малым сопротивлением. Сопротивление НЗП принимается не более 0,2 Ом.

- Предохранители (ПР) или автоматические выключатели (аппараты защиты) предназначены для отключения электроустановки при появлении тока срабатывания, равного току, например, плавких вставок,

Iср = Iпл.

- Глухозаземленная нейтраль сопротивлением r₀ предназначена для срабатывания зануления в случае обрыва НЗП, например, в указанном на рис. 7.28 месте, а также для снижения напряжения на зануленных корпусах и НЗП при замыкании фазы на землю (фаза 1 на рис. 7.28).

- Повторное заземление r_п предназначено для уменьшения потенциала на зануленных корпусах при обрыве НЗП, а также для снижения опасности поражения человека на последующих от поврежденного корпуса электроустановках, например на ЭУ2.

Следует отличать нулевой защитный проводник (НЗП) от нулевого рабочего проводника (НРП), по которому постоянно течет ток и на котором могут устанавливаться выключатели или предохранители. На НЗП запрещается ставить какие-либо устройства, способные нарушить его целостность.