Глава 3. Методики расчета токов кз и проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях с системой заземления it.

В первой главе было сказано, что система заземления IT будет получать всё большее распространение ввиду увеличения доли потребителей, требовательных к бесперебойности электропитания, пожаро- и электробезопасности, а проектная практика показывает, что наилучшим решением для таких потребителей является применение системы заземления IT.

Но, приходится констатировать, отсутствие чётких методик обеспечения защиты для данной системы заземления, ввиду её не очень широкого применения в нашей стране. Однако, как уже было сказано, увеличение числа потребителей, схема электроснабжения которых требует использование системы заземления IT (например, госпитали, вычислительные центры и т.д.), делает проблему разработки методики обеспечения защиты для сети с изолированной нейтралью актуальной научной проблемой.

В связи с этим разработаем методику проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системой заземления IT при питании от понижающего трансформатора и от ИБП статического типа.

3.1. Методика расчёта токов короткого замыкания в сетях it при питании через понижающий трансформатор.

В сети с системой заземления IT (рисунок 1.8, глава 1) нейтраль изолирована от земли или присоединена к ней через большое сопротивление, а все открытые проводящие части отдельно или в группе соединены с землей.

Существуют два вида систем заземления IT в зависимости от структуры нулевого рабочего проводника: с нераспределенной нейтралью (рисунок 3.1), с распределенной нейтралью (рисунок 3.2).

Рисунок 3.1 – Система IT с нераспределённой нейтралью

Рисунок 3.2 – Система IT с распределенной нейтралью.

Прямое прикосновение здесь может быть опасно при большой емкости сети или плохой изоляции [15]. Ток замыкания на землю в системе IT определяется конфигурацией данной системы: наличием или отсутствием распределения нулевого рабочего проводника, способом заземления потребителя. Обычно при первом замыкании ток имеет очень низкие значения, что обуславливает допустимое прикосновению напряжение, поэтому отключение данной сети не требуется, необходимо только своевременно обнаружить и устранить причину одиночного замыкания. Первое замыкание сигнализируется устройством контроля изоляции, включенного между нейтралью и землей. При не устраненном первом замыкании и возникновении в сети второго замыкания возникает режим опасный для здоровья человека, и в этом случае требуется немедленное отключение такой сети.

Рассмотрим подробней замыкания в системе IT с различной конфигурацией.

3.1.1. Первое замыкание.

3.1.1.1. Сеть it с изолированной и нераспределенной нейтралью.

При изолированной и нераспределенной нейтрали (рисунок 3.1) (т.е. при отсутствии нейтрального проводника) ток замыкания одной из трех фаз I_K, определяется суммой токов, протекающих через емкости по отношению к земле двух других фаз (при замыкании фазы L1 по формуле (3.1)):

, (3.1)

где I_c2=jC_fωU₁₂; I_c3=jC_fωU₁₃.

В приведенных формулах ω=314 — угловая частота; U₁₂ — комплексное линейное напряжение между фазами L1 и L2; U₁₃ — то же, но между фазами L1 и L3; C_f – емкость фазы по отношению к земле. Выполнив несложные преобразования, получаем действующую величину тока замыкания (3.2):

, (3.2)

Значение этого тока вызывает появление напряжения между корпусом и землей, которое не представляет опасности, и электроустановка может продолжать работу в таком режиме.