С напряжением до 1 кВ

При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток:

,

где: U_ф - фазное напряжение, В;

R₀ и R_k - сопротивление нейтрали и корпуса, Ом.

В результате протекания тока через R_k в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли U_k, В равное падению напряжения на сопротивлении R_k:

A.

При таком токе корпус может оказаться под напряжением

В,

что создает угрозу поражения людей, прикоснувшихся к корпусу, до тех пор, пока установку не отключат вручную.

Чтобы устранить эту опасность, надо обеспечить быстрое автоматическое отключение установки, т.е. увеличить ток, проходящий через защиту, что достигается уменьшением сопротивления цепи этого тока путем введения в схему нулевого защитного проводника соответствующей проводимости, как это показано ранее (рис.1, НЗ).

Повторное заземление нулевого защитного проводника позволяет снизить напряжение относительно земли зануленных конструкций в период замыкания фазы на корпус как при исправной схеме зануления, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника. Для того чтобы понять его необходимость, давайте представим трехфазную сеть только с нулевым защитным проводником (четырехпроводную сеть) с глубоко заземленной нейтралью и несколькими электроустановками (рис.3).

Рис.3. Замыкание на корпусе в сети, не имеющей повторных заземлений

Нулевого защитного проводника

При замыкании фазы на корпус участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса (в точке N) окажутся под напряжением относительно земли

где I_k - ток КЗ, проходящий по петле фаза - нуль. A;

Z_к.з. - полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током I_k, Ом (т.е. участка MN):

На другом участке нулевого защитного проводника (ближе к источнику энергии) напряжение будет изменяться от U_k до О по прямой линии.

Эти напряжения будут существовать в течение аварии, т.е. с момента замыкания на фазу до автоматического отключения поврежденной установки от сети.

Если принять R_нз≤2R_k (что обычно имеет место в практике), то U_н≤2/3U_ф. Так в сети U_ф=220 В R_нз составит 147 В (2/3 220), что создает реальную угрозу поражения людей электротоком. Чтобы уменьшить это сопротивление до безопасного напряжения (40 В) потребуется сечение нулевого защитного проводника увеличить в 4,25 раза, что экономически нецелесообразно.

Поэтому необходимо дополнительно в сеть нулевого защитного проводника подключить повторное заземление (как показано пунктиром), что позволит снизить U_k до значения. 40 В

,

где: - ток, стекающий в землю через сопротивление ,A;

- падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке MN;

R₀ - сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом,

При одинаковых значениях и = 4 Ом получим, это в 2 раза меньше, чем при отсутствии повторного заземления. При уменьшении, или увеличении количества повторных заземлений можно снизить до требуемых значений.

В случае обрыва нулевого защитного проводника при наличии повторного заземления напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до

А на корпусах, присоединенных к нулевому защитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли

Во всех случаях , то есть напряжения после обрыва и до места обрыва в сумме будут равны фазному напряжению.

Поэтому требуется тщательная прокладка нулевого защитного проводника, чтобы исключить возможность его обрыва. Кроме того, в нем не допускается установка выключателей, предохранителей и других приборов, способных нарушить его целостность.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия: быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающейся сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли. При этом отключение осуществляется лишь при замыкании на корпус, а снижение напряжения на зануленных металлических нетоковедущих частях.

Защитное зануление обычно применяется в трехфазных четырехпроводных сетях до 1кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе наиболее распространенных сетях напряжением 380 / 220В, а также сетях 220/127 и 660/380 В. Зануление применяется и в трехпроводных сетях постоянного тока с глухо-заземленной средней точкой обмотки источника энергии, а так же однофазных двухпроводных сетях переменного тока с глухо-заземленным выводом обмотки источника тока.