Захисне занулення в електроустановках

Занулением іменується електронне з`єднання залізних неструмоведучих частин електроустановок із заземленою нейтраллю вторинної обмотки трифазного понижуючого трансформатора або генератора, з заземленим виводом джерела однофазового струму, з заземленою середньою точкою в мережах постійного струму.

Принцип дії занулення заснований на появі короткого замикання при пробої фази на неструмоведучих частин частину приладу або пристрою, що призводить до спрацьовування системи захисту (автоматичного вимикача або перегорання плавких запобіжників).

Занулення - основна міра захисту у разі непрямого дотику в електроустановках до 1 кВ з глухозаземленою нейтраллю. Так як нейтраль заземлена, занулення можна розглядати як специфічний різновид заземлення.

Нульовим захисним провідником називається провідник, що з`єднує зануляемие частини (корпуса, конструкції, кожухи і т.п.) з заземленою нейтраллю джерела живлення (трансформатора, генератора).

У мережах 380/220 В відповідно до вимог ПУЕ застосовується заземлення нейтралей (нульових точок) трансформаторів або генераторів.

Розглянемо спочатку мережу 380 В з заземленою нейтраллю. Така мережа зображена на рис. 1.

Якщо людина доторкнеться до провідника цієї мережі, то під впливом фазної напруги з`являється ланцюг поразки, яка замикається через людське тіло, взуття, підлогу, землю, заземлення нейтрали (див. Стрілки). Та ж ланцюг з`являється, якщо людина доторкнеться до корпусу з пошкодженої ізоляцією. Але просто виконати заземлення корпусу електроприймача не можна.

Мал. 1. Дотик до провідника в мережі з заземленою нейтраллю

Мал. 2. Заземлення електроприймача в мережі з заземленою нейтраллю

Щоб це усвідомити, припустимо, що таке заземлення все таки виконано (рис. 2) і на установці вийшло замикання на корпус мотора. Струм замикання буде протікати через два заземлювача - електроприймача Rз і нейтрали Rо (див. Стрілки).

Згідно із законом Ома фазна напруга мережі Uф розподілиться між заземлювачами Rз і Ro пропорційно їх величинам, т. Е. Чим більше опір заземлювача, тим більше буде падіння напруги в ньому.

Якщо, наприклад, опір Rо = 1 ом, Rз = 4 ом і Uф = 220 В, то падіння напруги розподілиться так: на опорі Rз матимемо 176 В, а на опорі Rо матимемо = 44 В.

Таким чином, між корпусом електродвигуна і землею з`являється досить небезпечна напруга. Людина, хто доторкнеться до корпусу, може бути вражений електричним струмом. Якщо матиме місце оборотне співвідношення опорів, т. Е. Rо буде більше, ніж Rз, небезпечна напруга може виникнути між землею і корпусами обладнання, встановленого біля трансформатора і мають загальне заземлення з його нейтраллю.

Мал. 3. Занулення електроприймача в мережі з заземленою нейтраллю

За позначеної причини в установках з заземленою нейтраллю напругою 380/220 В застосовується система заземлення іншого виду: все залізні корпусу і конструкції зв`язуються електрично з заземленою нейтраллю трансформатора через нульовий провід мережі або особливий зануляют провідник (рис. 3). Завдяки цьому будь-який замикання на корпус перетворюється в короткий замикання, і аварійну ділянку відключається запобіжником або автоматичним вимикачем. Така система заземлення і іменується занулением.

Таким чином, забезпечення безпеки при зануленні досягається методом відключення ділянки мережі, в якому вийшло замикання на корпус.

Захисна дія занулення полягає в автоматичному виключенні ділянки ланцюга з пошкодженої ізоляцією і відразу - в зниженні потенціалу корпусу на час від моменту замикання до моменту відключення. Після дотику людини до корпусу не відключили, по будь-якої причини, електроприймача в схемі з`явиться гілка струму через людське тіло.

Крім того, якщо в цій смуги встановлено ПЗВ, то воно так само спрацьовує, але не від великої величини сили струму, а тому, що сила струму в фазному проводі стає нерівна силі струму в нульовому робочому дроті, тому що велика частина струму має місце в ланцюзі захисного занулення повз УЗО. Якщо на цій лінії встановлено і УЗО і автоматичний вимикач, то спрацюють або вони обидва, або щось одне, залежно від їх швидкодії і величини струму замикання.

Так само як не всяке заземлення забезпечує безпеку, не всяке занулення застосовується для забезпечення безпеки. Занулення повинно бути виконано так, щоб струм короткого замикання в аварійній ділянці досягав значення, достатнього для розплавлення плавкої вставки найближчого запобіжника або відключення автомата. Для цього опір ланцюга короткого замикання має бути досить малим.

Якщо відключення не відбудеться, то струм замикання буде тривало протікати по ланцюгу і по відношенню до землі виникне напруга не тільки на покоробленностью корпусі, та й на всіх занулених корпусах (бо вони електрично пов`язані). Ця напруга дорівнює за величиною добутку струму замикання на опір нульового проводу мережі або зануляют провідника і може виявитися значним за величиною і, як слід, небезпечним особливо в місцях де відсутня вирівнювання потенціалів. Щоб попередити схожу небезпека, потрібно точно виконувати вимоги ПУЕ до пристрою занулення.

Захисна дія занулення забезпечується надійним спрацьовуванням найбільшою струмового захисту на швидке відключення ділянки мережі з пошкодженою ізоляцією. За ПУЕ час автоматичного відключення пошкодженої смуги для мережі 220 / 380В не повинно перевищувати 0,4 с.

Для цього потрібно, щоб струм короткого замикання в ланцюзі фаза - нуль відповідав умові Ік >k Iном, де k - коефіцієнт надійності, Iном - номінальний струм уставки відключає апарату (плавкий запобіжник, автоматичний вимикач).

Коефіцієнт надійності k згідно з ПУЕ повинен бути більш: 3 - для плавких запобіжників або автоматів з термічним расцепителем (термічне реле) для звичайних приміщень і 4 - 6 - для вибухонебезпечних приміщень, 1,4 - для автоматичних вимикачів з електричним расцепителем у всіх приміщеннях.

Опір розтіканню заземлювального пристрою нейтрали Ro (робоче заземлення) має бути менше 2, 4 і 8 Ом відповідно при номінальних напругах 660, 380 і 220 В електроустановки трифазного струму.