Устройство, принцип действия и область применения защитного зануления

Защитное зануление является основной защитой от опасности косвенного прикосновения в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Защитное зануление устраивается во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного тока и 120 В постоянного тока.

В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение защиты (прикосновении к корпусу) может потребоваться при более низких напряжениях, например 25 В переменного тока или 60 В постоянного тока, или 12 В переменного тока или 30 В постоянного тока при наличии соответствующих требований, изложенных в других главах.

При защитном занулении открытые проводящие части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, соединяются с глухозаземленной нейтралью источника питания (рис. 6.1).

TN-C

PEN

Рис. 6.1. Принципиальная схема защитного зануления

1 – электроустановка; 2 – предохранители или автоматические выключатели;

3 – зануляющий проводник; 4 – рабочее заземление; 5 – повторное заземление.

Такое соединение превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание и установка отключается автоматом или предохранителем.

Наибольшее допустимое время для автоматического отключения и предохранителя в системе ТN при напряжении 220 В – 0,4 с, при 380 В – 0,2 с.

Когда для отключения установки применяются предохранители с плавкими вставками основное условие безопасности имеет вид:

I к ³ к I пл,

где I к – ток короткого замыкания;

к – коэффициент кратности тока короткого замыкания (принимается равным 3);

I пл – ток плавкой вставки или номинальный ток предохранителя.

Для того чтобы выбрать предохранитель, необходимо знать номинальный ток, потребляемый установкой (это значение можно взять по паспорту оборудования или рассчитать, зная напряжение, мощность и коэффициент мощности). Так же необходимо учесть категорию потребителя. Для потребителей с равномерным потреблением нагрузки предохранитель выбирается по номинальному току, для потребителей с неравномерным потреблением нагрузки предохранитель выбирается по пусковому току с учетом коэффициента инерционности, который зависит от типа предохранителя и условий пуска (под нагрузкой или на холостом ходу).

При применении автоматических выключателей основное условие безопасности имеет вид:

I к ³ к I уст,

где к – коэффициент запаса; к =1,1;

I уст – ток уставки или ток срабатывания автоматического выключателя.

TN-C TN-C

Рис. 6.2. Обрыв нулевого провода:

а) схема и потенциальная диаграмма напряжений нулевого провода относительно земли при отсутствии повторного заземления (r» ¥);

б) схема и потенциальная диаграмма при наличии повторного заземления(r о = rн).

Для повышения безопасности в случае, если отключающие устройства не сработают, или произойдет обрыв нулевого провода, устанавливается повторное заземление нулевого провода. В этом случае удается снизить опасность поражения током, но полностью обеспечить защиту не удается, что пояснено на рис. 6.2.

Наличие повторного заземления нулевого провода rп снижает напряжение прикосновения Uпр за местом обрыва до величины:

U¢пр = Iз* rп = U* rп/ rо + rп,

где rо – сопротивление рабочего заземления нейтрали трансформатора (рабочее заземление).

Если rо = rп, то напряжение до и после обрыва нулевого провода будет равно половине фазного напряжения (рис. 6.3, б):

U¢пр = U/2.

Следует помнить, что повторное заземление нулевого провода только снижает опасность поражения, но не исключает ее. В сетях с линейным напряжением 380 В напряжение прикосновения при замыкании на корпус может превышать допустимую величину, поэтому при эксплуатации зануляющего устройства нельзя допускать обрыва нулевого провода.