Механизм действия зануления. Требования ко времени отключения при пробое изоляции на корпус

Зануление применяют в четырёхпроводных сетях напряжением до 1 кВ с заземлённой нейтралью, поскольку в них защитное заземление малоэффективно: ток замыкания на землю зависит от сопротивления заземления. Поэтому, с точки зрения электробезопасности, в этих сетях эффективна другая мера – снижение времени замыкания на корпус. Этому способствует зануление, которое превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, что приводит к срабатыванию защит и селективному отключению повреждённого участка сети, а также к снижению потенциала корпусов.

Время срабатывания защит не должно превышать 1 с.

Повторное заземление нулевого провода сводится к снижению напряжения корпусов, особенно при обрыве нулевого провода. Для ВЛ оно должно выполняться через каждые 250 м её длины и на концевых ответвлениях длинной более 200 м. Сопротивления заземляющих устройств, с которыми соединяют нейтрали трансформаторов, должны быть не более 4 Ом, а у повторных заземлений – 10 Ом.

В целях обеспечения быстродействия защит ток КЗ должен не менее чем в 3 раза превышать ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя. Полная проводимость нулевого провода для промышленных предприятий должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода, а в коммунальных сетях – равной проводимости фазного провода.

Запрещается установка в нулевой провод предохранителей и автоматических выключателей. Исключением из этого правила является случай, когда выключатель одновременно вместе с нулевым размыкает и фазные провода.

Можно ли обеспечить условия безопасности в сети с заземленной нейтралью при выполнении простого заземления электроприемников, а не их зануления?

Ток замыкания ограничен сопротивлениями нулевого провода R₀ и заземлителя R₃. Он недостаточен, чтобы расплавить в предохранителе плавкую вставку. Если считать, что вблизи трансформатора заземленных приемников нет и что напряжение корпуса приемника П не должно превышать 65 В (из условия требований ПТБ), то

U_фR_з / (R₀ + R₃) 65.

Если U_ф = 220В, имеем R₃ 0, 42R₀ , т.е. Rз должно быть в 2, 5 раза меньше сопротивления Rо. Но последнее не может быть более 4 Ом, т.к. оно не выполнит своих защитных свойств, следовательно, R_з 0, 42·4 = 0, 16. Создание такого сопротивления связано с большими запретами.

Безопасность в этом случае могла бы быть наилучшим образом достигнута при быстром отключении сети (зануление).

Максимальное значение напряжения относительно земли в месте замыкания равно падению напряжения в этом проводнике

Uз^/ = Iз·Rн,

где Rн – сопротивление нулевого (зануляющего) проводника.

Следовательно, когда связуем контура подстанций, искуственно создаем сеть зануления.

Чем больше Rн, т.е. чем протяженнее связь (чем дальше подстанции друг от друга), тем выше потенциал на корпусе.

Если в качестве зануляющего проводника сталь, вместо Rн следует брать Zн, т.к. сталь обладает индуктивным сопротивлением.

Yч = Yз – Yз^/ , т.е. чем больше Rн, тем больше ток через тело человека.

Для кратковременности аварийного режима необходимо обеспечить такое сопротивление петли фаза – нуль, чтобы ток расплавил вставку, т.е. чтобы ток замыкания отвечал условию Yз кYн.

К = 1, 5 при защите автоматами.

К = 3 при защите плавкой вставкой.

Если следовать этому, то сечение фазного провода меньше, чем у нулевого. Этот путь связан с затратой металла.

ПУЭ предусматривает обязательным условие 0, 5Rф = Rн.

Выполнение этого условия обеспечивает надежное отключение, т.к. в цепях имеется оборудование, которое выравнивает потенциал и снижает сопротивление петли фаза – нуль. Столь благоприятные условия имеются не во всех производственных помещениях.

В удаленных от подстанции пунктах при недостаточной проводимости сети может иметь место замедленное отключение. Оно усугубляется загрублением защиты, часто встречающимся в практике.