Занулення: принципова схема, призначення, принцип дії, умова спрацювання струмового захисту.
Зануление – намеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом.
Область применения:
Зануление применятеся в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.
Предназначение:
Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Кроме того, зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания на землю.
Принцип действия:
При замыкании на зануленный корпус ток короткого замыкания проходит через следующие участки цепи: обмотки трансформатора, фазный провод и нулевой провод. Величина тока определяется напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания:
Iз = U / (Zt/3 + Zф.пр + Z0)
при этом сопротивление трансформатора и проводов имеют активную и индуктивную составляющие.
В сетях с напряжением меньше 1000В с глухозаземленной нейтралью ток замыкания:
Iз = U / (Rз + R0)
При длительном прохождении тока:
U = Iз * Rз = Rз * Uф / (R0 + Rз)
Условие срабатывания токовой защиты:
Основное назначение зануления – обеспечить срабатывание максимально-токовой защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замыкания должен значительно превышать уставку защиты или номинальный ток плавких вставок предохранителей.
Согласно ПУЭ ток однофазного короткого замыкания должен превышать не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от тока характеристикой.
Наличие заземленной нейтрали дает возможность отключать аварийный участок сети.
37. Анализ опасности трехфазной четырехпроводной сети переменного тока с напряжением до 1000 в (общий случай).
Прикосновение к фазному проводу рассматривают как неполное замыкание на землю.
Нейтраль сети может быть:
Изолированной – нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству (или присоединенная через оборудование, компенсирующее емкостной ток сети).
Глухозаземленной – нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.
Изоляция выполняется из диэлектрика, удельное сопротивление которого – конечная величиная. В виду старения, удельное сопротивление изоляции уменьшается. Потому, на каждом участке длины провода, изоляция имеет конечное активное сопротивление и емкость. Считаем распределенные проводимость и емкость условно сосредоточенными. В общем случае, сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли не симметричны:
Активные проводимости и удельное сопротивление тоже не симметричны:
Поэтому, несимметричны и полные проводимости между фазой и землей:
Кроме проводимости фаз, следует учитывать проводимость нулевого провода. В случае замыкания на землю, ее проводимость возрастает на величину переходной провоимости:
При
прикосновении человека к фазе, переходное
сопротивление цепи равно сопротивлению
цепи человека
,
а переходная проводимость
.
Емкостной составляющей проводимости пренебрегаем в виду ее малой величины. При замыкании фазы A на землю, ее полная проводимость будет равна:
При замыкании на землю:
Напряжения фаз (в том числе и фазы A) относительно земли после замыкания определим из векторной диаграммы:
Принимая во внимание, что фазные напряжения источника симметричны и вектор напряжения направлен по действительной оси, получаем:
(1)
где
– фазное напряжение,
– фазный
множитель.
(2)
Ток замыкания на землю:
Это выражение позвонит определить ток глухого и неполного замыкания , проходящего через тело человека, касающегося фазы A и стоящего на земле.
В
этом случае, в качестве переходной
проводимости
принимаем проводимость цепи человека:
Аналогично, выводятся токи замыкания для фаз B и C.
Это выражение показывает, что опаснее прикосновение к той фазе, проводимость которой относительно земли меньше, т.е. полное сопротивление меньше, чем у других фаз.
Подставим в значеня полной проводимости фаз A, B и C значения множителя и разделим действительную и мнимую части. Получим:
В этой формуле симметричны емкости и сопротивления изоляции.