Теоретические пояснения к работе

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нуле­вым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Нулевым защитным проводником называют проводник, соединяющий зануляемые части с глухо - заземленной нейтральной точкой обмотки источ­ника тока (РЕ).

Назначение зануления состоит в том, чтобы превратить замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. В качестве защиты применяют: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, автоматы с ком­бинированными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и перегрузки.

Зануление используют в трехфазных четырехпроводных сетях с глухо-заземленной нейтралью напряжением 660/380В. 380/220В и 220/127 В.

Ток однофазного короткого замыкания определяют по формуле:

,

где U_ф – фазное напряжение, Ом;

Z_т – сопротивление трансформатора, (принимается сопротивление поврежденной фазы трансформатора) Ом;

Z_н – сопротивление нулевого провода, Ом;

Z_ф – сопротивление фазного провода, Ом.

Так как сопротивление фазного провода Z_ф и нулевого провода составляют доли Ома, ток короткого замыкания в реальных сетях дости­гает тысяч ампер и более. На рис. 8.1 представлена принципиальная схема зануления.

Рис. 8.1. Принципиальная схема зануления

1 – электропотребитель; 2 – плавкие предохранители

Напряжение корпуса относительно земли у поврежденного потреби­теля определяют по формуле:

где R_n - сопротивление повторного заземления нулевого провода, Ом;

J_з - ток замыкания на землю, А:

где R_о – сопротивление рабочего заземления нейтрали источника, Ом,;

U_к – падение напряжения в нулевом проводе, приложенное к после­довательно соединенным R_о и R_n..

Правилами устройства электроустановок в четырехпроводных сетях сопротивление нейтрали R_о (рабочее заземление) должно быть не более 10 Ом, а повторных заземлений R_n - не более 4 Ом. В сетях малой мощ­ности при общей мощности питающих трансформаторов 100к и менее со­противление рабочего заземления допускается 30 Ом, при повторном заземлении – не менее 3 Ом.

Падение напряжения в нулевом проводе рассчитывают по выражению:

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка авто­матически отключается, если значение тока однофазного короткого за­мыкания J_к удовлетворяет условию:

где J_ном – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя, А;

К - коэффициент кратности тока или коэффициент надежности.

Значение коэффициента К принимают в зависимости от типа защиты электроустановки. Для автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель, который срабатывает без выдержки вре­мени, К=1,25 1,40. При защите установки плавкими предохранителями, время которых зависит от величины тока, чем больше ток короткого за­мыкания, тем меньше время срабатывания предохранителей, то с целью быстрого отключения принимают К=3. Во взрывоопасных помещениях К=4,0

Допустимо применять приближенную формулу для действительного значения тока короткого замыкания Jк, А, в котором модули сопротив­лений трансформатора и петли фаза-нуль Zт и Zn (в Омах) склады­ваются арифметически:

где Z_n – полное сопротивление петли фаза-нуль, Ом.

Величина Z_n состоит из ряда последовательно включенных сопро­тивлений и равна:

где R_ф и R_нз. – соответственно активные сопротивления фазного и нулевого проводников, Ом;

Х_ф и Х_нз. – внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулево­го проводников, Ом,

Х_п – внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль, Ом.

Сечение нулевого защитного проводника и его материал принимают заранее из условия, чтобы полная проводимость нулевого защитного проводника была не менее 50% полной проводимости фазного провода, т.е. Zнз. 2Zф. Это условие установлено ПУЭ в предположении, что при та­кой проводимости Jк будет иметь значение, удовлетворяющее требованию

Расчет зануления на отключающую способность является поверочным расчетом правильности выбора проводимости нулевого защитного проводника, а точнее - достаточности проводимости петли фаза-нуль.