Оценка эффективности действия зануления. Принцип действия зануления

Методические указания

Цель работы:

1. Изучить теоретические основы действия зануления.

2. Получить навыки по измерению и оценке эффективности действия зануления.

Учебные вопросы:

1. Теоретические основы, защитного зануления.

2. Стендовые измерения эффективности действия зануления в сети.

Порядок выполнения работы:

1. Законспектировать теоретические основы действия зануления.

2. Изучить лабораторный стенд.

3. Получить у преподавателя исходные данные для оценки.

4. Подготовить измерение показателей в соответствии с заданием,

5. Подготовить принципиальные схемы исследуемых режимов.

6. Сделать выводы по каждому разделу измерений

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Зануление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки или другого оборудования, которое может оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях, с глухо-заземленным выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока с помощью нулевого защитного проводника.

Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего проводника, который служит для питания током электроприемников, т.е. является частью цепи рабочего тока и по нему проходит рабочий ток.

Зануление предназначено для устранения опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшихся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Кроме того, поскольку зануленные корпуса заземлены через нулевой защитный проводник (рис. 1), то в аварийный период, т.е. с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматического отключения поврежденной электроустановки от сети, проявляется защитное свойство этого заземления, как при защитном заземлении. Иначе говоря, заземление корпусов через нулевой проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

1 - корпус электроустановки; 2 - аппараты зашиты от токов короткого замыкания (KЗ), (предохранители, автоматические выключатели и т.п.);

R₀ -сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока;

R_n -сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

J_k - защитный ток HЗ^k; J_H - часть тока HЗ^k, протекающего через нулевой защитный проводник; J_з; - часть тока КЗ, протекающего через землю.

Рис. 1. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1кВ

 

Нулевой защитный проводник в схеме зануления обеспечивает необходимое для отключения установки значение тока короткого однофазного замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

Для того, чтобы понять необходимость нулевого защитного проводника, давайте представим трехфазную сеть с защитным заземлением и заземленной нейтралью (рис. 2).

Рис 2. Обоснование необходимости нулевого проводника в трехфазной сети

С напряжением до 1 кВ

 

При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток:

,

где: U_ф - фазное напряжение, В;

R₀ и R_k - сопротивление нейтрали и корпуса, Ом.

В результате протекания тока через R_k в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_k, В равное падению напряжения на сопротивлении R_k:

A.

При таком токе корпус может оказаться под напряжением

В,

что создает угрозу поражения людей, прикоснувшихся к корпусу, до тех пор, пока установку не отключат вручную.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи этого тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости, как это показано ранее (рис.1, НЗ).

Повторное заземление нулевого защитного проводника позволяет снизить напряжение относительно земли зануленных конструкций в период замыкания фазы на корпус как при исправной схеме зануления, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника. Для того чтобы понять его необходимость, давайте представим трехфазную сеть только с нулевым защитным проводником (четырехпроводную сеть) с глубоко заземленной нейтралью и несколькими электроустановками (рис.3).

Рис.3. Замыкание на корпусе в сети, не имеющей повторных заземлений