Назначение, принцип действия и расчет зануления
В соответствии с требованиями ГОСТ Р50571.3-94 «Электроустановки зданий» и «Правил устройства электроустановок» в электрических сетях типа TN-C-S для предотвращения электротравматизма при эксплуатации электрооборудования, конструктивные нетоковедущие металлические части которого оказались под напряжением вследствие замыкания тока на корпус, а также при других аварийных режимах сети, применяют зануление (рис.).
Рис. 10.6. Принципиальная схема зануления.
Физическая сущность зануления заключается в возникновении тока короткого замыкания между нулевым проводом и поврежденной фазой. Ток короткого замыкания может достигать сотен ампер -в результате плавкая вставка расплавляется или отключается тепловое реле и система отключается.
Нулевым защитным проводником называют проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока.
Основное требование безопасности к занулению заключается в уменьшении длительности отключения замыкания - оно должно быть не более долей секунды.
Так как время срабатывания плавких вставок предохранителей и тепловых расцепителей автоматов обратно пропорционально силе тока, то малое время срабатывания возможно при большой силе тока. Каждый отключающий аппарат имеет свою заводскую токов-ременную характеристику. Так, предохранитель срабатывает за 0,1 с, если ток короткого замыкания превысит его уставку (значение входной величины тока) в 10 раз и за 0,2 с - если в 3 раза. Время отключения предохранителя резко возрастает до 9 ... 10 с при небольшой силе тока короткого замыкания (в 1,3 раза). По условиям безопасности такая система зануления недопустима.
Для надежного и быстрого отключения электроустановки, находящейся в аварийном состоянии, необходимо, чтобы ток короткого замыкания (А) превосходил ток уставки отключающего аппарата.
Коэффициент кратности короткого замыкания в помещении с нормальными условиями окружающей среды при защите предохранителями или автоматами с тепловым расцепителем должен быть следующий: к ≥ 3; для автоматов с электромагнитным расцепителем -к ≥1,4; для прочих автоматов - к ≥ 1,25.
Во взрывоопасных помещениях в расчете системы зануления принимают значение к ≥ 4 при защите предохранителями и к ≥ 6 - при защите автоматами.
Схема зануления требует наличия в сети нулевого защитного проводника РЕ, глухого заземления нейтрали источника тока и повторного заземления нулевого защитного проводника.
Нулевой защитный проводник в схеме обеспечивает необходимое для отключения электроустановки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для него цепи с малым сопротивлением.
Заземление нейтрали в сети до 1000 В снижает напряжение зануленных корпусов электрооборудования и нулевого защитного проводника относительно земли до малого значения при замыкании фазы на землю.
Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления.
Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудованию в период замыкания фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного проводника эта опасность повышается, поскольку напряжение относительно земли других подключенных в этот участок сети зануленных корпусов электродвигателей может достигать фазного напряжения. Повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, но не может устранить ее полностью.