1.2 Зануление

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Принимаемая мера защиты от поражения электрическим током зависит от того, как работает электрическая сеть - с глухозаземленной или с изолированной нейтралью.

В сетях с глухозаземленной нейтралью нулевая точка обмоток источника тока присоединена к заземляющему устройству; в сетях с изолированной нейтралью нейтраль к заземляющему устройству не присоединена (т. е. изолирована от земли).

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Схема зануления приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Принципиальная схема зануления:

1 – корпус; 2 – аппараты для зашиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители, автоматы и т. п.);

r₀ – сопротивление заземленной нейтрали источника тока.

r_п – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;

I_к – ток короткого замыкания; I_н – часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник; I_з – часть тока короткого замыкания, протекающая через землю

Задача зануления та же, что и защитного заземления: устранение опасности поражения людей током при замыкании на корпус.

Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или автоматические выключатели, устанавливаемые перед потребителями энергии для токов короткого замыкания.

Сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника (r_п) практически не влияет на отключающую способность схемы зануления (рисунок 3). Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудованию в период, пока существует замыкание фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного проводника эта опасность резко повышается, поскольку напряжение относительно земли некоторых зануленных корпусов может достигать фазного напряжения сети.

Сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника (r_п) в период замыкания фазы на корпус снижает напряжение относительно земли зануленных конструкций как при исправной схеме, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника.

Область применения зануления. Зануление используется в трехфазных четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухоземленной нейтралью. Обычно это сети напряжением 380/220 В, широко применяющиеся и машиностроительной промышленности и других отраслях, а также сети 220/127 В и 660/380 В.

Схема зануления требует наличия в сети нулевого защитного проводника, заземления нейтрали источника тока и повторного заземления нулевого проводника (рисунок 3).

Наличие нулевого защитного проводника создает для тока короткого замыкания цепь с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты, т. е. быстрого отключения поврежденной установки от сети.

Для примера рассмотрим следующий случай. Пусть мы имеем схему без нулевого провода, роль которого выполняет земля (рисунок 4). Будет ли работать такая схема?

Рисунок 4 – Схема трехфазной трехпроводной сети до 1000 В с заземленной нейтралью

При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет протекать ток (А): в результате чего на корпусе относительно земли возникает напряжение (В):

(8)

где U_ф – фазное напряжение, В;

R₀, R_з – сопротивление заземлений нейтрали и корпуса, Ом.

Сопротивления обмотки трансформатора и проводов сети малы но сравнению с Ro и Rз и поэтому в расчет не принимаются.

Ток Iз может оказаться недостаточным для срабатывания защиты, т. е. оборудование может не отключиться.

Например, при Uф = 220 В и Rо = Rз = 4 Ом получим Iз = 220·(4+4) =27,5 А; Uк=220·4/(4+4) =110 В. Если ток срабатывания защиты больше 27,5 А, то отключения не произойдет, и корпус будет находиться под напряжением до тех пор, пока установку не отключат вруч­ную. Безусловно, что при этом возникает угроза пора­жения людей током в случае прикосновения к поврежденному оборудованию. Чтобы устранить эту опасность, надо увеличить силу тока, протекающего через защиту, что достигается введением в схему нулевого защитного проводника (рисунок 3).