8.Живлення електроустановок напругою до 1 кВ у системі заземлення tn
Система заземлення TN, та її різновидиTN-S,TN-C,TN-C-Sє вдосконаленням і уніфікацією класичного поняття занулення на основі діючих стандартів Міжнародної електротехнічної комісії (МЕК).
Відповідно ГОСТ 12.1.009-79, який утратив силу, занулення– навмисне з’єднання з нульовим захисним провідником металевих неструмоведучих частин, які можуть виявитися під напругою. Занулення є ефективним заходом захисту при живленні електрообладнання від чотирипровідних мереж з глухозаземленою нейтраллю джерела живлення напругою до 1 кВ (звично напругою 220 / 380 В).
Живлення електроустановок напругою до 1 кВ, як правило, слід виконувати з використанням системи заземлення TN. Вказана система по суті являє собоюзануленняелектроустановок напругою до 1 кВ в електричних мережах з глухозаземленою нейтраллю. Термін “занулення” містивсяу скасованомуГОСТ ССБТ 12.1.009-76 “Электробезопасность. Термины и определения”.
Нині термін “занулення” вилучений та замінений поняттям “заземлювальна система з нульовим заземленим провідником”. Проте в ужитку енергетиків поняття “занулення” ще залишилось.
Система заземлення TNмає такі схемні рішення:
система TN-S, в якійN- або М - і РЕ – провідники розподілені по всій мережі, а обмотки джерела живлення електрично з’єднані зіркою (рис. 2, а, ліворуч) або трикутником (рис. 2, а, праворуч);
система TN-C, в якій функції захисного (РЕ-) і нейтрального (N-) провідників виконує один РЕN– провідник, тобтоN- і РЕ – провідники об’єднані в одному РЕN– провіднику по всій мережі (рис. 2, б, ліворуч);
система TN-C-S, в якій функції захисного (РЕ-) і нейтрального (N-)провідників виконує один РЕN-провідник, аN-і РЕ-провідники з’єднані в одному провіднику в частині мережі починаючи від джерела живлення іN-провідник відгалужується від РЕN-провідника на певній відстані від джерела живлення для забезпечення робочих функцій електрообладнання (рис. 2, б, праворуч).
В електроустановках з глухозаземленою нейтраллю необхідно нейтральну або середню точку або один із виводів джерела живлення надійно з’єднувати до заземлювача за допомогою заземлювального провідника. Не допускається використовувати РЕN(РЕ- абоN-) провідники, які з’єднують нейтраль з розподільним щитом, як заземлюючі. Провідність РЕN- абоN- провідника від нейтралі джерела живлення до розподільного пристрою повинна бути не менше 50% провідності вивідного фазного провідника.
Як вказано в ПУЕ, в повітряній лінії мережі з системою TNнеобхідно обладнатиповторне заземленняРЕN-провідника (РЕ-провідника). Рекомендується виконувати повторне заземлення РЕN-провідника (РЕ-провідника) при вводі в електроустановки, які розміщені в будинках.
Як відомо, заземлення нейтралі джерела живлення 1 або робоче заземлення Rр (рис. 5) служить для зниження напруги нульового проводуNта з’єднаних з ним корпусів обладнання відносно землі при замиканні фази на землю.
У випадку замикання фази на землю і при струмі замикання Ізфазна напругаUф розподіляється між заземленням нейтралі джерела живленняRр і перехідним опором замикання на землю (контактом)Rк. Напруга нульового проводу і занулених корпусів обладнання відносно землі визначається залежністю
Uн= ІзRр=Uф Rр / (Rр +Rк). (2)
Так, як RкRр, то напруга відносно землі нульового проводу та приєднаних до нього корпусів обладнання виявляється невеликою.
Все це справедливо за умови, коли обладнання знаходиться відносно недалеко (менше 200 м) від джерела живлення. У супротивному випадку, при замиканні фази на корпус певного обладнання, його напруга по відношенню до земліUк та ділянка нульового проводу за місцем замиканняUн буде визначатися так:
Uк=Uн = Із(ф-н)zнІз(ф-н)rн/ (rф+rн), (3)
де Із(ф-н)– струм замикання, що протікає по петлі фазний – нульовий провід;zн– повний опір (активно-індуктивний) ділянки нульового проводу від джерела живлення до місця приєднання пошкодженого обладнання;rф,rн– активний опір фазного і нульового проводів мережі.
Можна показати, що напруга відносно землі нульового проводу на ділянці між корпусом пошкодженого обладнання і джерелом живлення зменшується за лінійним законом, досягаючи значення нуль в місці знаходження робочого заземлення Rр . Це так звана “епюра напруг” нульового проводу (рис. 5).
Повторне заземлення нульового проводу Rп– заземлення нульового проводу, яке виконано на певній відстані від джерела живлення. При наявності повторного заземлення напруга нульового проводу відносно землі буде мати вираз:
Uн = Із.п.Rп=Uф Rп / (Rр +Rп), (4)
де Із.п.– струм, що протікає через повторне заземлення.
Для повітряної лінії мережі з глухозаземленою нейтраллю або системи заземлення TNє два основних схемних рішень, які схематично відображають системуTN-Sі системуTN-C(рис. 2). Іншими словами, маємо схеми занулення електрообладнання в мережі з нульовим робочимNі нульовим захисним провідникомPE(рис. 2, а, зліва) і в мережі з суміщеним нульовим проводомPEN(рис. 2, б).
Відповідно ПУЕ, на кінцях повітряних ліній електропередачі як з неізольованими, так і з самонесучими ізольованими проводами або відгалужень від них довжиною більше 200 м належить виконувати повторні заземлення РЕ- провідника чи РЕN-провідника. Рекомендується виконувати повторне заземлення РЕN-провідника (РЕ-провідника) на вводі в електроустановку приміщення від повітряної лінії, якщо не може бути здійснено зрівнювання потенціалів. У цьому випадку опір заземлювача повторного заземлення РЕN(РЕ) - провідника на вводі в будинок повинен бути не більше 30 Ом.
При цьому в першу чергу слід використовувати природні заземлювачі (підземні частини залізобетонних і металевих опор), а також заземлювачі, призначені для захисту від грозових перенапруг.
Нормовані значення всіх заземлювачів, приєднаних до РЕN-провідника (РЕ-провідника), в тому числі природних заземлювачів, в будь-яку пору року, а також опір заземлювального пристрою подані у табл.1.
Зауважимо, що для питомого опору землі 100 Омм допускається збільшувати вказані в табл.1значення опору заземлення в 0,01раз, проте не більше ніж в 10 раз, за виключенням опору заземлювальних пристроїв і заземлювачів, що використовуються одночасно для електроустановок напругою вище 1 кВ.
Таблиця 1