Нулевого защитного проводника

 

При замыкании фазы на корпус участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса (в точке N) окажутся под напряжением относительно земли

где I_k - ток КЗ, проходящий по петле фаза - нуль. A;

Z_к.з. - полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током I_k, Ом (т.е. участка MN):

На другом участке нулевого защитного проводника (ближе к источнику энергии) напряжение будет изменяться от U_k до О по прямой линии.

Эти напряжения будут существовать в течение аварии, т.е. с момента замыкания на фазу до автоматического отключения поврежденной установки от сети.

Если принять R_нз≤2R_k (что обычно имеет место в практике), то U_н≤2/3U_ф. Так в сети U_ф=220 В R_нз составит 147 В (2/3 220), что создает реальную угрозу поражения людей электротоком. Чтобы уменьшить это сопротивление до безопасного напряжения (40 В) потребуется сечение нулевого защитного проводника увеличить в 4,25 раза, что экономически нецелесообразно.

Поэтому необходимо дополнительно в сеть нулевого защитного проводника подключить повторное заземление (как показано пунктиром), что позволит снизить U_k до значения. 40 В

,

где: - ток, стекающий в землю через сопротивление , A;

- падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке MN;

R₀ - сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом,

При одинаковых значениях и = 4 Ом получим , это в 2 раза меньше, чем при отсутствии повторного заземления. При уменьшении , или увеличении количества повторных заземлений можно снизить до требуемых значений.

В случае обрыва нулевого защитного проводника при наличии повторного заземления напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до

А на корпусах, присоединенных к нулевому защитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли

Во всех случаях , то есть напряжения после обрыва и до места обрыва в сумме будут равны фазному напряжению.

Поэтому требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возможность его обрыва. Кроме того, в нем не допускается установка выключателей, предохранителей и других приборов, способных нарушить его целостность.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия: быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающейся сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли. При этом отключение осуществляется лишь при замыкании на корпус, а снижение напряжения на зануленных металлических нетоковедущих частях.

Защитное зануление обычно применяется в трехфазных четырехпроводных сетях до 1кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе наиболее распространенных сетях напряжением 380 / 220В, а также сетях 220/127 и 660/380 В. Зануление применяется и в трехпроводных сетях постоянного тока с глухо-заземленной средней точкой обмотки источника энергии, а так же однофазных двухпроводных сетях переменного тока с глухо-заземленным выводом обмотки источника тока.

 

ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Цель измерения - оценить эффективность действия зануления в трехфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1кВ.

Содержание измерений:

1. Оценить эффективность действия зануления в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника.

2. Оценить эффективность действия зануления в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника.

3. Оценить эффективность использования повторного заземления нулевого защитного проводника при обрыве.

Порядок проведения измерений:

Привести лабораторный стенд и исходное положение. Получить у преподавателя исходные данные и разрешение на проведение измерений. Подключить стенд к сети.

2.1 Определение времени срабатывания автоматов защиты и тока короткого замыкания при замыкании фазного провода на корпус при различном сопротивлении петли "фаза - нуль"

 

2.1.1. Заземлить нейтраль источника тока (S1 в правое положение), подключить нулевой рабочий (N) и нулевой защитный проводники (РЕ) к источнику тока (S3, S4 и S12 вверх), корпуса 1 и 2 к нулевому защитному проводнику (РЕ) (S8 и S14 вправо) и к сети (S5 и S10 - 1).

2.1.2. Убедиться, что переключатели S9,S15 и S17 отключены (влево).

2.1.3. Установить сопротивление нулевого защитного проводника 0,1 Ом (RPE), включить стенд (S2-1).

2.1.4. Сделать короткое замыкание фазного провода В на корпус 2 (S13 нажать).

2.1.5. Снять показания миллисекундомера и амперметра, при этом переключатель амперметра должен находиться в положении А-1.

2.1.6. Установить значение R_pe = 0,2; 0,5 Ом, соответственно произвести измерение времени и тока короткого замыкания аналогично п.п. 1.4 и 1.5.

2.1.7. В соответствии с заданием преподавателя установить фиксированное сопротивление R_pe.

2.1.8. Произвести измерение времени срабатывания защиты и тока короткого замыкания при различных переходных сопротивлениях R_пер (S16) между корпусом 2 и зануляющим проводником.

2.1.9. Отключить стенд (S2-0).

2.1.10. Сделать заключение относительно опасности поражения при прикосновении человека к корпусу 2 при замыкании его на фазный провод и вычертить схему из общей принципиальной схемы стенда и график зависимости тока короткого замыкания от сопротивления.

2.2. Оценка эффективности действия в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника (РЕ )

 

2.2.1. Установить значение R_РЕ=0,l Ом, R_пер=0.

2.2.2. Включить стенд (S2-1).

2.2.3. Подключить корпуса 1 и 2 к сети (S5 и S10 - 1).

2.2.4. Произвести короткое замыкание фазного провода В на корпус 2 (кнопка S13).

2.2.5. Измерить напряжение нулевой точки относительно земли (гнезда XI и Х2) и корпусов относительно земли (Х4 и Х2, Х8 и Х2, XI 1 и Х2).

2.2.6. Измерить ток короткого замыкания (А1) и время срабатывания автомата защиты (S10).

2.2.7. Выключить стенд (S2-0).

2.2.8. Подключить повторное заземление РЕ - проводника (S17 вправо).

2.2.9. Установить значение сопротивления повторного заземления R_n 4 Ом.

2.2.10. Включить стенд (S2-1).

2.2.11. В соответствии с пунктами 2.4 - 2.6 измерить напряжения на корпусах, нулевой точки относительно земли (Х2 с Х4, Х8, XII и XI), а также время срабатывания и ток короткого замыкания (А1).

2.2.12. Измерить ток замыкания на землю, установив переключатель амперметра в положение A3.

2.2.13. Отключить стенд (S2-0).

2.2.14. Установить значение R_n = 10; 100 Ом, соответственно произвести измерения аналогично пунктам 2.10-2.13.

2.2.15. Сделать заключение относительно повторного заземления нулевого защитного проводника, вычертить принципиальную схему и графики распределения напряжения РЕ - проводника относительно земли по его длине при отсутствии и наличии повторного заземления.