И зануления в трехфазных сетях:
а – заземление; б – зануление; 1 – корпус електроустановки; F – предохранители; R3, R0, RП – сопротивления заземления корпуса, нулевого провода и повторного заземления нейтрали; Ік – ток короткого замыкания; І3 – часть тока короткого замыкания, протекающего через землю; Ін – часть тока короткого замыкания, протекающего через нулевой защитный проводник; Z1,2,3 – сопротивление изоляции фаз (Z1,2,3 = 500кОм)
Защитное отключение обеспечивает быстрое отключение электроустановки от питающей сети при замыкании любой одной из фаз на корпус электрооборудования (рис. 7.2).
а) б)
Рис. 7.2. Принципиальные схемы устройств защитного отключения:
а – реагирующие на потенциал корпуса; б – на ток замыкания в землю.
1 – корпус электроустановки; РН, РТ, ОК – элементы реле отключения цепи электропитания.
Преимущество защитного отключения в быстродействии и возможности использования в любой сети, за счет электромагнитных устройств (реле) снимающих напряжение питания с электрооборудования.
7.2. Особенности устройства защитного заземления
Защитное заземление используется в корпусах генераторов, электроприводов, трансформаторов, светильников и других металлических нетоковедущих частей), так как при неисправной изоляции оборудование не имеющего контакта с землей, прикосновение к нему является опасным, как и прикосновение к фазе электропитания. Если же корпус заземлен, то при пробое изоляции электрооборудования человек касающегося этого корпуса, окажется под напряжением прикосновения и проходящий ток через его тела уменьшается, величина которого можно определить из выражения:
(7.1)
где IЗ – величина тока протекающего через заземлитель зависящего от напряжения на корпусе и сопротивление заземления, рис. (7.1а);
R3 – сопротивление заземления;
Rh – сопротивление тела человека;
α1 – коэффициент, учитывающий особенности напряжения прикосновения зависит от формы заземлителя;
α2 ‑ коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях общей цепи человека (например в ногах).
Отсюда видно, что чем меньше R3, α1 и α2, тем меньше ток, проходящий через человека, стоящего на земле и касающегося корпуса оборудования.
Защитное заземление может быть эффективно в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью, где при замыкании корпуса на землю, ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления, а также в сетях напряжением выше 1000 В с заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, что приводит к срабатыванию защитного отключения. В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно, так как при замыкании на землю ток в этом случае зависит от сопротивления заземления и с его уменьшением ток возрастает.
Согласно «Правил установки электроустановок (ПУЭ)» и ГОСТ 12.1.030.81.(ССБТ) [7,8]. Величина нормативного сопротивления заземления для транспортного оборудования должна составлять следующие величины:
– для электроустановок напряжением до 1000 В с суммарной мощностью свыше 100 КВА – 4 Ом;
– для установок напряжения до1000 В и суммарной мощностью меньше или равной 100 КВА.– 10 Ом
В качестве искусственных заземлителей в защитном заземлении чаще всего применяются трубы диаметром d = 35-50 мм, а также стержни или уголки длиной l = 2-3 м,
Такие заземлители вбиваются в грунт на расстоянии друг от друга l3 = 3-5 м. Глубина погружения полосы to = 0,5-1,5 м (рис. 7.3.).
Рис. 7.3. Устройство заземления:
1 – заземлители;2 – соединительная полоса; l и d – длина и диаметр