4. Расчет сопротивления заземления нейтрали

Сопротивление заземления нейтрали источника тока , Ом, должно быть таким, чтобы в случае замыкания какой-либо фазы на землю через сопротивление r_зм, Ом (см. рисунок 3.2,6), напряжение, под которым ока­жется человек, прикоснувшийся к зануленному корпусу или к нулевому защитному проводнику непосредственно, не превышало некоторого допу­стимого напряжения прикосновения т.е:

,

где U_K = I₃r₀— напряжение зануленного корпуса (нулевого защитного проводника) относительно земли. В; I₃ — ток замыкания на землю, А; и — коэффициенты напряжения прикосновения.

Этот случай необходимо рассматривать при следующих наиболее тяжелых, но вполне реальных условиях: человек, касаясь зануленного кор­пуса, находится за пределами зоны растекания тока замыкания на землю, т. е. ; сопротивление растеканию ног человека незначительно по срав­нению с сопротивлением тела человека R_h, и им можно пренебречь, т. е. ; в сети отсутствуют повторные заземления нулевого защитного прово­дника (см. рисунок 3.2,б).Тогда:

, . (3.10)

По условиям безопасности прикосновения к зануленным корпусам в период существования замыкания фазы на землю r_зм и U_ПР,ДОП должны быть возможно меньшего значения. Поэтому принимаем r_зм = 20Ом; ме­ньше значения мало вероятны.

Поскольку при замыкании фазы на землю сеть от источники питания автоматически, как правило, не отключится и зануленные корпуса будут длительное время находиться под напряжением U_K(до устранения повреж­дения или отключения вручную сети либо поврежденной фазы от источни­ка питания), принимаем длительно допустимое напряжение прикосновения U_ПР,ДОП = 36 В.

При этих условиях по (3.10) получим наибольшие допустимые зна­чения сопротивлений заземления нейтрали Ом для сети 220/127 В, 3,9 Ом для сети 380/220 В, 2,1 Ом для сети 660/380 В.

Надо иметь в виду, что эти предельные значения сопротивления за­земления нейтрали должны выдерживаться, когда в схеме зануления от­сутствуют повторные заземления нулевого защитного проводника. При наличии повторных заземлений такими сопротивлениями должны обла­дать все вместе взятые заземления - заземление нейтрали и повторные за­земления, поскольку они включены параллельно.

Согласно требованиям ПУЭ общее сопротивление заземления нейт­рали источника тока (генератора, трансформатора) и всех повторных зазе­млений нулевого провода отходящих воздушных линий электропередачи в любое время года должно быть не более 8, 4 и 2 Ом соответственно при линейных напряжениях 220, 380 и 660 В источника трехфазного тока или 127, 220 и 380 В источника однофазного, тока.

При этом сопротивление заземления нейтрали, а точнее говоря, соп­ротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от источника тока, к которому присоединяется нейтраль источника, должно быть не более 60, 30 и 15 Ом соответственно при линейных напряжениях 220, 380 и 660 В источника трехфазного тока или 127, 220 и 380 источника однофазного тока.

Эти требования ПУЭ относятся к случаям, когда от источника пита­ния отходят две или более воздушные линии, несущие наряду с фазными нулевой провод.

Если же отходящих воздушных линий нет или отходит всего одна линия, то независимо от количества на ней повторных заземлителей нуле­вого провода их сопротивления не учитываются и сопротивление заземле­ния нейтрали источника тока (т. е. сопротивление заземлителя, располо­женного в непосредственной близости от источника тока, должно быть не более 8, 4 и 2 Ом соответственно при линейных напряжениях 220, 380 и 660 В источника трехфазного тока или 127, 220 и 380 В источника однофа­зного тока.

При удельном электрическом сопротивлении земли ρ превышающем 100 Ом м, ПУЭ разрешают увеличивать указанные сопротивления до , но не более чем в 10 раз.

в) Расчет сопротивления повторного заземления нулевого защитного проводника.

При замыкании фазы на зануленный корпус (рисунок 3.3) нулевой защитный проводник на участке за ближайшим к месту замыкания повтор­ным заземлением (т. е. за точкой А на рисунок 3.3), а также зануленное оборудование, присоединенное к этому участку проводника, оказываются под некоторым напряжением относительно земли . Наибольшее значе­ние этого напряжения В.

(3.11)

где I₃— часть тока однофазного короткого замыкания, стекающего в землю через повторные заземления нулевого защитного проводника, А; п - количество повторных заземлении нулевого защитного проводника; - сопротивление одного повторного заземления пулевого защитного про­водника (принимаем, что все повторные заземлители обладают одинако­выми сопротивлениями), Ом.

Это напряжение существует до момента отключения защитой по­врежденной установки, т. е. кратковременно. Однако значение может быть достаточно большим и представляет опасность для людей даже при кратковременном его существовании. Кроме того, при отказе или задержке защиты (из-за не исправности автоматического выключателя, завышенных установок, а также при несоответствующих плавких вставка предохрани­телей и т. п.) это напряжение может существовать длительно. В целях уст­ранения возникающей при этом опасности поражения людей током необ­ходимо, чтобы не превышало допустимого значения напряжения прикосновения U_ПР,ДОП, В. Это условие будет выполнено при определенном значении г_п от которого зависит также неизвестны» ток I₃(3.11).

Pис. 3.3 - К расчету сопротивления повторного заземления нулевого защитного проводника: а - замыкание фазы на корпус; б - схема замыка­ния

Найдем это значение r_п. Ом. Для схемы замещение (рисунок 3.3,б) можно написать:

.

Откуда

(3.12)

где I_н — часть тока однофазного короткого замыкания, проходящего по нулевому защитному проводнику от места замыкания фазы на корпус

до нейтральной точки источника тока, A; z_H3 — полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, по которому проходит ток I_Н , Ом. Это сопротивлениенаходим по формуле

, (3.13)

где R_Н.Э и Х_НЗ — активное и внутреннее индуктивное сопротивления нулевого защитного проводника, Ом; Х_П внешнее индуктивное сопроти­вление петли фаза — нуль, Ом.

Допуская некоторую ошибку, которая в итоге повышает безопас­ность, принимаем I_Н=I_К. Тогда искомое сопротивление каждого повторного заземления нулевого защитного проводника

(3.14)

В простейшем случае, когда Х_НЗ = Х_П = 0, и с учетом того, что I_кz_H3=2U_Ф/3, уравнение (3.14) примет вид

(3.15)