2.2 Использование системы заземления it в сетях питания ответственных потребителей как меры по повышению бесперебойности

Второй мерой по повышению надежности и бесперебойности питания ответственных потребителей является использование системы заземления IT в питающей сети. Для использования этой системы заземления и грамотного построения системы защиты необходимо определить токи короткого замыкания при всех конфигурациях сети.

В сети с системой заземления IT (рисунок 2.7) 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 2.7), с распределенной нейтралью (рисунок 2.8) [30].

Рисунок 2.7 – Система IT с нераспределённой нейтралью

Рисунок 2.8 – Система IT с распределенной нейтралью.

Прямое прикосновение здесь может быть опасно при большой емкости сети или плохой изоляции [8]. 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.

2.2.1 Первое замыкание

2.2.1.1 Сеть it с изолированной и нераспределенной нейтралью

При изолированной и нераспределенной нейтрали (рисунок 2.7) (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 (2.1)):

, (2.1)

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 (2.2):

, (2.2)

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

2.2.1.2 Сеть it с заземленной через сопротивление и нераспределенной нейтралью

Если в электроустановке используется система заземления IT с заземленной через сопротивление Z_N нейтралью (рисунок 2.9), то комплексный ток замыкания определяется формулой (2.3):

, (2.3)

где

Рисунок 2.9 – Система IT с заземленной через сопротивление Z_N нераспределенной нейтралью.

В этом случае напряжение между корпусом электрооборудования и землей в месте замыкания и в этом случае мало и не представляет опасности. Поэтому электроустановка не нуждается в отключении.