Зануление, принцип действия. Нормирование сопротивления

Заземления нулевой точки трансформатора и нулевого провода

Занулением называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленой нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока (рисунок 3.7), с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

1 - нулевой провод; 2 - нулевой защитный провод; 3 - фазный провод;

4 - нулевой рабочий провод; 5 - предохранитель; 6 - выключатель;

7 - рубильник; 8 - корпус распределительного устройства;

9 - кабель; 10 - штепсельная розетка; 11 - контакт зануления;

12 - вилка; 13 - защитный (зануляющий) контакт оборудования

Рисунок 3.7 - Схема зануления электрооборудования:

(а - трехфазное стационарное электрооборудование; б - светильник;

в - передвижная электроустановка (например, ручной инструмент)

Принцип действия зануления заключается в следующем: при замыкании фазы на корпус электрооборудования появляется "ток короткого замыкания" (рисунок 3.7, путь тока показан стрелками); от тока сгорает предохранитель «Пр» и отключает поврежденную фазу от сети. Обычно последовательно с предохранителями устанавливаются автоматические выключатели, которые, при появлении тока короткого замыкания, быстро выключают сразу три фазы. По условиям безопасности время срабатывания автоматических выключателей должно быть не более 0,2 с в сетях с фазным напряжением 220 В.

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

, (3.5)

где - ток короткого замыкания, А;

- фазное напряжение сети, В;

- сопротивление петли "фаза - нуль", Ом,

, - активное и индуктивное сопротивления обмотки силового трансформатора, Ом;

,- активное сопротивления фазного провода, Ом;

,- активное сопротивления нулевого провода, Ом.

Для надежности сгорания предохранителей ток должен превышать ток плавкой вставки не менее чем в 3 раза, а для автоматических выключателей - в 1,25...1,4 раза; проводимость нулевого провода должна быть не менее 50 % проводимости фазных проводников, кроме этого должна обеспечиваться непрерывность нулевого провода (т.е. в нулевом проводе запрещается устанавливать предохранители и выключатели).

Следует отметить, что при отсутствии предохранителей или автоматических выключателей и замыкании фазы на корпус напряжение прикосновения будет выше 0,5 , что опасно для людей. Кроме этого, протекающий в сети ток короткого замыкания может привести к пожару.

По ПУЭ [1] при линейном напряжении 380 В сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора не должно превышать 4 Ом. На воздушных линиях повторное заземление нулевого провода должно выполняться на вводах в здание, а также на концах линий и ответвлений длиной более 200 м. Общее сопротивление заземляющих устройств всех повторных заземлителей нулевого провода не должно превышать 10 Ом, при этом сопротивление растеканию тока каждого из повторных заземлителей должно быть не более 30 Ом.

Повторное заземление нулевого провода не обеспечивает безопасности, но позволяет снизить напряжение прикосновения в 2...4 раза

и, следовательно, уменьшить вероятность поражения людей электрическим током.

Электрооборудование в производственных цехах кроме зануления (то есть соединения корпуса с нулевым проводом) дополнительно заземляется, что также снижает напряжение прикосновения и повышает безопасность.

Конструктивное выполнение защитного заземления

И зануления

По конструктивному выполнению защитное заземление и зануление очень похожи, т.к. имеют одинаковое заземляющее устройство. Если заземляющее устройство в сети с изолированной нейтралью присоединено к корпусу электроустановки - это защитное заземление; если заземляющее устройство в сети с глухозаземленной нейтралью присоединено к нулевому или защитному проводнику - это зануление.

Необходимо также правильно использовать термины по ПУЭ [1]:

- заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников;

- заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов) находящихся в соприкосновении с землей;

-заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем;

- нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью трансформатора (генератора) в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Следует отличать: защитное заземление, заземление нейтрали трансформатора и заземление электрооборудования (рисунки 3.5, 3.7 и 3.9).

Заземляющие устройства могут быть контурные или выносные (рисунок 3.9), естественные или искусственные.

Для заземления электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители: а) проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов; б) обсадные трубы скважин; в) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящихся в соприкосновении с землей; г) металлические шунты гидротехнических сооружений, водоводы, затворы и т.п.; д) свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле; е) заземлители опор ВЛ; ж) рельсовые пути магистральных не электрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами.

Для искусственных заземлителей следует применять сталь без окраски. Наименьшие размеры стальных заземлителей следующие [1]: диаметр круглых (прутковых) не оцинкованных заземлителей должен быть больше 10 мм, оцинкованных – больше 6 мм; сечение прямоугольных заземлителей - больше 48 мм² , толщина прямоугольных заземлителей и угловой стали больше 4 мм. Обычно применяются старые стальные трубы длиной 2,5-3 м, уголковая сталь или прутковая сталь. Заземлители располагаются по наружному контуру здания на расстоянии 3...6 м от фундамента (рисунок 3.9). Для наружных электроустановок (насосных станций, подъемных кранов, конвейеров и т.п.) заземлители располагаются по контуру этих установок или параллельно им (рисунок 3.9). Роется траншея и заземлители забиваются вертикально в землю. По условию промерзания почвы глубина заложения заземлителей должна быть не менее 0,7 м. Заземлители соединяются между собой проводником. В качестве заземляющего проводника применяется полосовая сталь сечением не менее 48 мм². Соединение проводников между собой и к заземлителям производится только сваркой. Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора. Наилучшим грунтом по растеканию тока является глина.

К частям, подлежащим занулению или заземлению, относятся:

а) корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п.; б) приводы электрических аппаратов; в) каркасы распределительных щитов, щитов управления и шкафов; в) металлические конструкции распределительных устройств, кабельных соединений, оболочки кабелей и проводов, а также другие металлические конструкции на которых устанавливается электрооборудование.

Не требуется заземлять или занулять:

а) корпуса электрооборудования, установленного на заземленных (зануленных) металлических конструкциях при условии надежного электрического контакта с ними;

б) электроприемники с двойной изоляцией.

В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников могут быть использованы: а) специально предусмотренные для этой цели проводники; б) металлические конструкции (фермы, колонны, галереи, шахты лифтов, подкрановые пути и т.п.); в) стальные трубы электропроводок; г) металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ, канализации и центрального отопления.

Запрещается использовать в качестве защитных проводников несущие тросы, металлорукова, свинцовые оболочки кабеля. Нельзя применять неизолированные алюминиевые проводники для прокладки в земле.

Соединение защитных проводников между собой должно выполняться только сваркой. Соединения должны быть доступны для осмотра. Присоединение заземляющих и нулевых проводников к частям оборудования должно быть выполнено сваркой или болтовым соединением с предусмотрением мер против ослабления и коррозии соединения. Каждая часть электроустановки должна быть присоединена при помощи отдельного ответвления, последовательное включение не допускается.

Заземление или зануление переносных электроприемников осуществляется специальной медной гибкой жилой (третьей - для однофазного и постоянного тока, четвертой - для трехфазного тока), расположенной в одной оболочке с фазными жилами переносного провода и присоединяемой к корпусу электроприемника и к специальному контакту вилки соединения (см. рисунок 3.7,в). Сечение этой жилы должно быть равным сечению фазных проводников, но не менее 1,5 мм². Использование для этой цели нулевого рабочего проводника не допускается.

Для передвижных электроустановок следует применять пятую жилу кабеля в трехфазных сетях с нулевым рабочим проводником, четвертую жилу в трехфазных сетях без нулевого рабочего проводника; третью жилу кабеля в однофазных сетях (рисунок 3.8).

1 - корпус электроустановки; 2 - заземляющий проводник; 3 - заземлитель;

4 - магистральная полоса, соединяющая заземлители

Рисунок 3.8 - Схемы заземления передвижных и стационарных установок

1 - трансформатор; 2...7 - электрооборудование; 8 - контур заземления

(зануления), расположенный внутри здания; 9 – заземляющий проводник;

10 - заземлители (трубы), вертикально забитые в землю;

11 - полоса, соединяющая заземлители (горизонтальный заземлитель)

Рисунок 3.9 - Схемы заземляющих устройств