Назначение и расчет заземления нейтрали обмоток источника тока в системе защитного зануления.

Рассмотрим четырехпроводную сеть с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника (рис. 4.8, а).

а)

б)

Рис. 4.8. Случай замыкания фазы на землю в трехфазной четырехпроводной сети с изолированной (а) и заземленной (б) нейтралью обмоток источника тока

В этой сети зануление обеспечит отключение пoвpeждeннoй установки так же надежно, как и в сети с заземленной нейтралью. С этой точки зрения режим нейтрали как бы не имеет значения. Однако при замыкании фазы на землю (рис. 4.8, а), что может быть в результате обрыва и падения на землю провода, а также при замыкании фазного провода на неизолированный от земли корпус и т. п., земля приобретает потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имеющим нулевой потенциал, и землей возникает напряжение U _к, близкое по значению к фазному напряжению сети U. Оно будет существовать до отключения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, так как максимальная токовая защита при этом повреждении не сработает. Указанная ситуация очень опасна.

В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет практически безопасная ситуация. В этом случае фазное напряжение U разделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю r _зм и заземления нейтрали r ₀ (рис. 4.8, б), благодаря чему U _к уменьшится и будет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали:

где I _зм – ток замыкания на землю, А.

Как правило, сопротивление растеканию тока в месте замыкания на землю r _зм, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали r _зм. Поэтому U _к оказывается незначительным.

Например, при U = 220 В, r ₀ = 4 Ом и r _зм = 100 Ом:

Таким образом, заземление нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть напряжением до 1 кВ, предназначено для снижения напряжения зануленных корпусов (а, следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

 

 

Рис. 4.10. Замыкание на корпус при обрыве нулевого защитного проводника

а - в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника, б - в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при обрыве его сохранится цепь тока I_з, А, через землю (рис 4.10, б), благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до значений, определяемых формулой

(4.6)

При этом корпуса установок, присоединенных к нулевому защитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли:

(4.7)

где r ₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, но не может устранить ее полностью, т. е. не может обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва.