Уточнение параметров заземлителя

 

После составления предварительной схемы заземлителя и имеющихся данных о расчетных удельных сопротивлениях грунта вычисляют расчетное сопротивление этого заземлителя R и результат сравнивают с ранее определенным расчетным значением требуемого сопротивления искусственного заземлителя R _и.

Если значения R и R _и совпадают или отличаются незначительно, значит все основные параметры принятого нами заземлителя – форма, размеры, размещение электродов в земле и один относительно другого – выбраны правильно и, следовательно, напряжения прикосновения и шага находятся в допустимых пределах.

При значительных расхождениях в значениях R и R _и необходимо внести поправки в предварительную схему заземлителя – изменить количество и размещение электродов, а иногда их размеры, площадь, занимаемую заземлителем, и прочее и вновь вычислить R.

Таким образом, вычисление R является поверочным и производится методом последовательного приближения.

После вычисления окончательного значения сопротивления искусственного заземлителя определяют сопротивление заземлителя в целом, то есть с учетом R _е

 

(13)

 

Для электроустановок с эффективно заземленной нейтралью вычисляют потенциал заземляющего устройства в аварийный период φ _зу, В, на основании выражения

 

(14)

 

где I_з – ток замыкания на землю, а R_зу R_з. Потенциал заземляющего устройства в аварийный период не должен превышать 10 кВ.

При расчете заземлителя в однородной земле способом коэффициента использования значение R определяют в следующем порядке.

1. По предварительной схеме заземлителя, нанесенной на план установки, определяют длину и количество горизонтальных и вертикальных электродов, n.

2. По формулам (таблица 3 приложения) вычисляют расчетные сопротивления горизонтальных электродов (суммарное сопротивление) R _г и одного вертикального R _В.

3. По данным таблиц 1 и 2 приложения находят коэффициенты использования для вертикальных и горизонтальных электродов η _в и η _г.

4. Вычисляют расчетное сопротивление заземлителя R по уравнению

 

. (15)

 

Сопротивление заземлителей в виде горизонтальной сетки вычисляют по выражению (в соответствии с рис. 5)

, (16)

 

где А – коэффициент, значение которого равно

 

А = 0,444 - 0,84 t_отн при 0 t_отн 0,1

 

А = 0,385 - 0,25 t_отн при 0,1 t_отн 0,5;

 

t_отн – относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов

 

, (17)

 

где t_в - глубина погружения в землю верхнего конца вертикального электрода, м;

S - площадь, занимаемая заземлителем, м²;

l_в - длина вертикального электрода, м.

 

К такому виду может быть приведен любой сложный заземлитель в виде горизонтальной сетки с различным расположением горизонтальных и примерно равномерным размещением вертикальных электродов (например, на рис.3). При этом, однако, должны быть определены площадь S, суммарная длина горизонтальных электродов L _Г, количество и длина вертикальных электродов l_{В ,} а также глубина заложения их в земле.

Если заземлитель представляет собой горизонтальную сетку без вертикальных электродов, то его сопротивление определяют с помощью формулы Олендорфа – Лорана:

 

(18)

 

При расчете сложного заземлителя в двухслойной земле способом наведенных потенциалов значение R вычисляют в следующем порядке:

1. По предварительной схеме определяют площадь территории, занимаемой заземлителем, S м²; суммарную длину горизонтальных электродов Lг, м; количество n вертикальных электродов и их суммарную длину, м:

 

L_В = n· l_В (19)

 

2. Составляют условную, расчетную модель заземлителя (рис. 5), представляющую собой горизонтальную квадратную сетку из взаимно пересекающихся полос с вертикальными электродами по периметру. Расчетная модель погружена в однородную землю с расчетным эквивалентным удельным сопротивлением ρ_Э Ом^.м, при котором искомое R имеет то же значение, что и в принятой схеме заземлителя в двухслойной земле.

3. Вычисляют:

а) длину одной стороны модели, равной ;

б) количество ячеек m по одной стороне модели:

 

(20)

 

Если m окажется дробным числом, его округляют до целых чисел, после чего уточняют значение Lг, м:

Lг = 2(m+ 1)

 

в) длину стороны ячейки в модели, м:

(21)

 

г) количество вертикальных электродов n, задавшись расстоянием «а», м, между ними, или, если известно расстояние – а, предварительно намечают размещение этих электродов в схеме модели. Обычно их размещают по периметру заземлителя, и в этом случае n или а вычисляют по формуле:

n∙a = 4 (22)

 

д) суммарную длину l_в, м, вертикальных электродов n по формуле (19);

е) относительную глубину погружения в землю вертикальных электродов t_отн по формуле (17);

ж) относительную длину l_отн, м, верхней части вертикальных электродов заземлителя, то есть части, находящейся в верхнем слое земли:

 

, (23)

где h₁ – толщина верхнего слоя земли;

з) расчетное эквивалентное удельное сопротивление земли ρ_э, Ом^.м, для сложного заземлителя (горизонтальная сетка с вертикальными электродами) по формуле:

 

,

 

где ρ₁ и ρ₂ – удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли соответственно, Ом^.м;

К – показатель степени при 0,1 1,

, (24)

при 1 10

К = 0,43 . (25)

 

4. Вычисляют искомое расчетное сопротивление R, Ом, по формуле (16) или, если заземлитель не имеет вертикальных электродов, - по формуле (18).

 

 

Примеры расчетов.

Пример 1.

Определить сопротивление растеканию тока одиночных заземлителей: вертикального стержневого R_в и горизонтального полосового R_г. Их размеры и размещение в земле приведены на рис. 6. Удельное сопротивление грунта ρ = 10² Ом^.м.

а) б)

Рис. 6

Решение. Подставим данные в соответствующие формулы (приложение, табл. 3):

 

Ом.

 

Для горизонтального электрода

 

.

 

Пример 2.

Ток I_З = 30 А стекает в землю через групповой заземлитель, состоящий из трех одинаковых полушаровых электродов радиусом r = 0,5 м, размещенных в вершинах равностороннего треугольника (рис. 7). Определить φ_гр при расстояниях между центрами электродов, равных 2,5; 10; 40 м, ρ земли равно 120 Ом^.м (земля однородная).

 

 

Рис. 7

 

Решение. Поскольку электроды одинаковы и находятся в одинаковых условиях, у них равны:

- сопротивление растеканию тока

 

;

 

- токи, стекающие в землю,

 

;

 

- собственные потенциалы электродов

 

.

 

На основании уравнения

 

потенциал группового заземлителя с учетом (потенциал, наведенный на первом электроде соседними)

.

 

Подставив значения n = 3 и r = 0,5 м и произведя преобразования, получим

 

.

 

Искомые значения потенциалов группового заземлителя будут:

- при S = 2,5 м φ_гр = 1,5 φ₀ = 600 В;

- при S = 10 м φ_гр = 1,1 φ₀ = 440 В;

- при S = 40 м φ_гр φ₀ = 400 В;

 

Пример 3.

Определить коэффициент использования η_гр и сопротивление группового заземлителя R_гр, состоящего из 20 вертикальных стержневых электродов, расположенных в ряд на расстоянии S = 2,5 м один от другого, и горизонтальной соединительной стальной полосы. Длина стержневого электрода l = 2,5 м. Сопротивление растеканию электродов: вертикального стержневого R_в = 30,2 Ом, горизонтального полосового R_г = 3,86 Ом.

Решение. Из таблиц 1 и 2 находим для случая , η_в = 0,48 и η_г = 0,42. Подставив данные в уравнения для , получим

 

;

Ом.

 

 

Пример 4.

Определить сопротивление сложного заземлителя в однородной земле, выполненного в виде сетки из горизонтальных и вертикальных стержневых электродов.

Дано: удельное сопротивление земли равно ρ = 100 Ом^.м; размеры заземлителя указаны на рис. 8.

 

А = 25 м; В = 17 м; С = 15 м; D = 6 м; длина вертикального электрода l_В = 3 м; глубина заложения заземлителя t_В = 0,5 м.

 

Решение. Искомое сопротивление заземлителя находится по формуле (16). Предварительно вычисляем неизвестные значения величин, входящих в эту формулу. Определяем площадь, занимаемую заземлителем. S = A∙B + (A – C)D = 25∙17 + (25 – 15)∙6 = 485 м². По формуле (17) находим – относительная глубина погружения в землю.

Определяем коэффициент А по формуле (16) поскольку 0,1 t_отн 0,5,

А = 0,385 – 0,25 t_отн = 0,385 – 0,25∙0,159 = 0,345.

По рисунку подсчитываем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов;

L_г = 217 м; n = 32 шт. Подставив в формулу (16) полученные значения, найдем искомое сопротивление заземлителя:

 

.

 

Пример 5.

Определить коэффициент напряжения прикосновения α₁ и U_пр при одиночном стержневом вертикальном заземлителе длиной l = 3 м и диаметром d = 6 см для двух случаев: человек касающийся заземленного оборудования, находится на расстоянии от оси заземлителя х = 2 м (положение 1 на рис. 9) и х = 20 м(положение 2). Удельное сопротивление земли ρ = 100 Ом^.м; ток, стекающий в землю через заземлитель, I_з = 10 А.

 

 

 

Рис. 9

 

 

Решение. 1. Находим потенциал заземлителя:

 

.

 

2. Вычисляем значения искомых коэффициентов α₁ и напряжения прикосновения U_пр при х = 2 м:

 

;

 

U_пр = φ_З α₁ = 280∙0,772 = 216 В,

 

при х = 20 м

 

U_пр = φ_З α₁ = 280∙0,972 = 272 В.

 

Пример 6.

Человек коснулся оборванного и лежащего на земле провода воздушной линии, находящейся под напряжением. Определим U_пр, если длина участка провода, лежащего на земле,

l = 5 м; расстояние от человека до этого участка S = 3 м; диаметр провода 2r = 0,01 м; ток замыкания на землю I_З = 10 А; ρ = 10² Ом^.м; R_n = 10³ Ом.

 

Решение. Расчетные формулы:

 

U_пр = φ_З α₁ или U_пр = φ_З – φ_осн; U_ПР = φ_З α₁ α₂ = (φ_З – φ_осн) α₂.

 

Рассмотрим провод, лежащий на земле, как протяженный заземлитель круглого сечения.

По уравнению определяем потенциал провода

 

В.

 

Определяем потенциал на поверхности земли в том месте, где стоит человек:

 

 

φ_осн = В.

 

Коэффициент напряжения прикосновения

 

α₂ = .

 

Искомая величина напряжения прикосновения U_пр = (φ_З – φ_осн) α₂ = (440 – 30)∙0,87 = 360В.

Пример 7.

 

Рис. 10

 

Определить U_{ш. мах} при одиночном стержневом заземлении длиной l = 3 м и диаметром d = 6 см (рис. 10 - напряжение шага при одиночном заземлителе).

 

Решение. Из уравнения ; ;

 

U_ш.мах = φ_З β₁ = 0,62 φ_З

где β₁ - коэффициент напряжения шага .

 

Пример 8.

Определить U_ш, если β₁ = 0,62; ρ = 10² Ом^.м; R_h = 10³ Ом; .

 

Решение. Коэффициент напряжения шага β₂, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:

 

β₂ = β₂ = 10³ /(10³ + 6∙10²) = 0,625;

 

U_ш = φ_З β₁ β₂ = 0,62∙0,625 φ_З 0,39 φ_З,

 

где β₂ - коэффициент напряжения шага, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек.

 

 

Пример 9.

Определить значение эквивалентного удельного сопротивления ρ_Э двухслойной земли для сложного заземлителя. Дано: ρ₁ = 200 Ом^.м; ρ₂ = 40 Ом^.м; h₁ = 1,8 м; а = 6 м; l _В = 3 м; t_В = 0,6 м.

Решение. Определяем .

Находим отношение удельных сопротивлений: .

 

,

 

где l _отн – относительная длина верхней части вертикального электрода;

t_В – глубина погружения в землю верхнего конца вертикального электрода;

 

= 0,4.

 

Поскольку 1 10, показатель степени К в уравнении (25) вычисляем, по формуле

К = 0,43 (l _отн + 0,272 ln ) = 0,43(0,4 + 0,272ln ) = 0,294;

 

ln ρ_э = ln ρ₂ + К ln ( ) = ln 40 + 0,294 ln 5 = 4,16, откуда искомое эквивалентное удельное сопротивление ρ_Э = 64 Ом^.м.

Определяем по таблице данные: ( ) = 5; = = 2; l _отн = 0,4, находим в соответствующей графе таблицы = 1,54, откуда ρ_Э = 1,54, ρ₂ = 1,54∙40 = 620 Ом^.м.

 

Пример 10.

Определить наибольшее значение коэффициента напряжения прикосновения α₁ для заземлителя в двухслойной земле в виде квадратной сетки со стороной с квадратными клетками одинакового размера и равномерно размещенными по контуру заземлителя вертикальными электродами (рис. 11 - сложный заземлитель в двухслойной земле, в виде горизонтальной сетки с вертикальными электродами). Дано: = 36 м; ρ₁ = 200 Ом^.м; ρ₂ = 40 Ом^.м; l _В = 3 м; а = 6 м.

 

Решение. Определим α₁ по формуле (9). Находим отношение удельных сопротивлений: , и по цифровой зависимости, приведенной в задании, вычисляем по таблице параметр М, зависящий от удельных сопротивлений верхних и нижних слоев земли

 

……..0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 10,0;

М … 0,36 0,5 0,62 0,69 0,72 0,75 0,77 0,79 0,8 0,82.

 

М = 0,75 – для нашего случая. По рис. 7 вычисляем общую длину горизонтальных электродов

 

 

a) б)

Рис. 11

L _г = 12∙36 = 432 м. Подставив в выражение α₁ = значения входящих в него величин, получаем искомый коэффициент прикосновения

 

α₁ = .

 

Определяем α₁ по формуле

 

 

Подсчитываем по рис. 11 количество вертикальных электродов n или, располагая значениями длины одной стороны квадратной сетки = 36 м и расстояния между вертикальными электродами а = 6 м, вычисляем n как частное от деления длины периметра сетки на а:

 

n = 4 .

 

Затем находим общую длину вертикальных электродов:

 

L _в = n · l _В = 243 = 72 м.

 

Теперь по формуле (10) определяем

 

.

 

 

Пример 11.

Расчет заземлителя в однородной земле методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению.

Задание. Рассчитать заземлитель подстанции 6/0,4 кВ.

Исходные данные. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора 6/0,4 кВ с заземленными нейтралями на стороне 0,4 кВ; размещена в отдельно стоящем одноэтажном кирпичном здании размеры которого в плане указаны на рис. 8 (а - план подстанции и предварительная схема заземлителя, б - оконечная схема заземлителя).

 

 

 

 

а) б)

 

Рис. 12

 

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию тока (с учетом сезонных изменений) R_е = 15 Ом. Ток замыкания на землю не известен, однако известна протяженность линий: кВ – кабельных l _КЛ = 70 км, воздушных l _ВЛ = 65 км. Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной l _В =5 м, диаметром d = 12 мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода – стальной полосы суммарной длиной L_г = 50 м, сечением (a×b) 4 х 40 мм, уложенной в землю на глубине t₀ = 0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления земли получены в результате измерений на участке, где предполагается сооружение заземлителя, и расчеты равны: для вертикального электрода длиной 5 м ρ_расч.В = 120 Ом^.м; для горизонтального длиной 50 м ρ_расч.В = 176 Ом^.м.

 

Решение. Расчетный ток замыкания на землю на стороне 6 кВ определяем по формуле:

 

.

 

Требуемое сопротивление растеканию заземлителя, который принимаем общим для установок 6 и 0,4 кВ согласно требования ПУЭ,

 

 

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя

 

 

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по периметру подстанции с ее основными размерами (рис. 12). Вертикальные электроды размещаем на расстоянии 5 м один от другого (а = 5 м). Уточняем параметры заземлителя путем поверочного расчета. Из предварительной схемы видно, что в принятом нами заземлителе суммарная длина горизонтального электрода L_г = 50 м, а n = 10 шт.

Определяем расчетные сопротивления растеканию электродов, вертикального R_В и горизонтального R_Г, по формулам, приведенным в таблицах 1 2 приложения:

 

;

.

 

Имея в виду, что принятый нами заземлитель контурный и что n = 10 шт., а отношение , определяем по таблицам 1 и 2 коэффициенты использования электродов заземлителя – вертикальных η_в = 0,56, горизонтального η_г = 0,34.

Теперь находим сопротивление растеканию принятого нами группового заземлителя:

.

 

Это сопротивление оказывается больше, чем требуемое R_и (3,6 Ом), поэтому принимаем решение увеличить в контуре заземлителя количество вертикальных электродов до 13 шт. Затем вновь по таблице находим коэффициенты использования η_В и η_Г, принимая отношение = 1, и вычисляем R. В этом случае η_в = 0,53 и η_г = 0,31, а сопротивление заземлителя растеканию тока

.

 

Это сопротивление меньше требуемого, но так как разница между ними невелика (0,27 Ом) и она удовлетворяет условиям безопасности, принимаем этот результат как окончательный.

Итак, проектируемый заземлитель – контурный, состоит из 13 вертикальных стержневых электродов длиной 5 м и диаметром 12 мм и горизонтального электрода в виде стальной полосы длиной 70 м, сечением 4 х 40 мм, на глубине 0,8 м, глубина заложения электродов в земле

t = 0,8 м.

 

Пример 12.

Необходимо рассчитать заземлитель подстанции 110/35 /6 кВ (рис. 13: а - предварительная схема заземлителя; б - расчетная модель).

 

а) б)

 

Рис. 13

Исходные данные:

1. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора 110/35/6 кВ с эффективно заземленной нейтралью со стороны 110 кВ. Для питания собственных нужд имеется трансформатор 6/0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью низшего напряжения; распределительные устройства 110 и 35 кВ открытого типа, 6 кВ закрытого типа.

2. Территория подстанции занимает площадь S = 6300 м²;

3. Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4 х 40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной l _в = 5 м, диаметром d = 12 мм, глубина заложения электродов в земле t = 0,8 м.

4. Расчетные удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли ρ₁ = 230 Ом^.м,

ρ₂ = 80 Ом^.м.

Мощность верхнего слоя земли h₁ = 2,8 м.

5. В качестве естественного заземлителя использовать систему трос-опоры двух отходящих от подстанции воздушных линий электропередачи 110 кВ на металлических опорах с длиной пролета l = 250 м, каждая линия имеет стальной грозозащитный трос сечением S = 50 мм²; расчетное (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры r_оп = 12 Ом; число опор с тросом от каждой линии больше 20; данные измерений сопротивления системы тросопоры отсутствуют.

6. Расчетный ток замыкания на землю на стороне 110 кВ составляет 5 кА, на стороне 35 кВ – 40 А на стороне 6 кВ – 30 А.

 

Решение. Сопротивление заземлителя растеканию тока R_з, согласно требованиям ПУЭ, должно быть не более 0,5 Ом. Сопротивление естественного заземлителя для двух линий R_е определяется по формуле

 

, (26)

 

где r_on – расчетное, то есть наибольшее (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры, Ом;

r_т – активное сопротивление троса на длине одного пролета, Ом;

n_т – число тросов на опоре.

Для стального троса сечением S, мм², при длине пролета l, м, активное сопротивление, Ом,

, (27)

 

 

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и с учетом того, что R_З = 0,5 Ом и R_е = 1,5 Ом:

 

 

Составляем предварительную схему заземлителя и наносим ее на план подстанции, приняв контурный (распределенный) тип заземлителя, то есть в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной l_в = 5 м) электродов. Вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя. По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов: L_г = 1310 м; n - 36 шт.

Составляем расчетную модель заземлителя в виде квадратной сетки площадью S = 6300 м². Длина одной стороны ее будет = 80 м. Количество ячеек (m) по одной стороне модели, согласно формуле, . Принимаем m = 7 (целое число), уточняем суммарную длину горизонтальных электродов L_г = 2(m + 1) = 2(7 + 1)80 = 1280 м. Длина стороны ячейки в модели, м,

 

.

 

Расстояние между вертикальными электродами, согласно формуле, na = 4 ,

 

.

 

Суммарная длина вертикальных электродов по формуле L_г = n∙l_В = 32∙5 = 160 м.

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов (17)

 

.

 

Относительная длина

.

 

Находим значения = = 2,87. Поскольку 1 10, значение К находим по формуле:

К = 0,43(0,4 + 0,272 ) = 0,294.

 

Определяем расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта ρ_Э определяем по формуле:

 

.

 

Вычисляем расчетное сопротивление R рассматриваемого заземлителя по формуле. Предварительно находим коэффициент А по формуле (17), поскольку 0 < t_отн < 0,1,

 

 

А = 0,444 – 0,84 t_отн = 0,444 – 0,84∙0,725 = 0,4,

тогда

.

 

Это значение R практически совпадает с требуемым сопротивлением искусственного заземлителя (0,75 Ом); некоторая разница допустима, тем более, что в данном случае она повышает условия электробезопасности.

Общее сопротивление заземлителя подстанции (с учетом сопротивления естественного заземлителя)

 

.

 

Определяем потенциал заземляющего устройства в аварийный период:

 

φ_зу = I_З R_З = 5000∙0,44 = 2200 В.

 

Этот потенциал допустим, так как он менее 10 кВ.

Таким образом, искусственный заземлитель подстанции должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4 х 40 мм общей длиной не менее 1280 м и вертикальных стержневых в количестве не менее 32 шт. диаметром 12 мм длиной по 5 м, размещенных по периметру заземлителя по возможности равномерно, то есть на одинаковом расстоянии один от другого; глубина погружения электродов в землю 0,8 м. При этих условиях сопротивление R_и искусственного заземлителя в самое неблагоприятное время года не будет превышать 0,62 Ом, а сопротивление заземлителя подстанции в целом R_З, то есть общее сопротивление искусственного и естественного заземлителей будет не более 0,5 Ом.

 

 

Расчет зануления

 

Зануление – преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях, с глухозаземленным выводом источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока.

Принципиальная схема системы зануления в трехфазных сетях показана на рис.1. Проводник, обеспечивающий указанные соединения зануляемых частей ЭУ с глухозаземленной нейтральной точкой и средней точкой обмоток источников тока называется нулевым защитным проводником.

 

 

Рис. 1. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1000 В:

1 – корпус ЭУ; 2 – предохранители (аппараты защиты от токов кз);

r₀ – сопротивление заземлений нейтрали обмотки источника тока; r_n – повторное

заземление нулевого защитного проводника (НЗП); I_к – ток кз; I_н - часть тока кз,

протекающего через НЗП; I_з – часть тока кз, протекающего через землю

 

Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное кз (т.е. замыкание между фазным и НЗП) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой могут быть плавкие предохранители или автоматы максимального тока, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловым реле, осуществляющие защиту от перегрузки; автоматы с комбинированными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов кз и перегрузки.

Кроме того, с момента возникновения замыкания на корпус и до момента отключения поврежденной ЭУ от сети проявляется защитное свойство зануления как заземление через НЗП, то есть заземление корпусов через НЗП снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия: быстрое автоматическое отключение поврежденной ЭУ от питающей сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением относительно земли.

Область применения – трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с глухо заземленной нейтралью (сети 660/380, 380/220 и 220/127 В). Зануление применяется в трехпроводных сетях постоянного тока с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии, а также в однофазных двухпроводных сетях переменного тока с глухозаземленным выводом обмотки источника тока.

Обоснование эффективности зануления как системы, обеспечивающей снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей относительно земли в аварийный период, заключается в следующем.

В сети с заземленной нейтралью при занулении (рис. 1) U_ф, В, разделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землю r_зм, Ом, и заземления нейтрали r₀, Ом, благодаря чему U_ф, В, уменьшится и будет равно падению напряжения на сопротивлении заземления нейтрали:

(1)

 

где I₃ – ток замыкания на землю, А.

Как правило, сопротивление r₃, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтрали r₀. Поэтому U_k оказывается незначительным. Например, при U_ф = 220 В; r₀ = 4 Ом; r₃ = 100 Ом; U_k = 220∙4/(4 + 100) = 8,5 В.

Однако такая сеть без повторного заземления НЗП применяться не должна, так как таит опасность поражения током в случае обрыва НЗП. Поэтому правила устройства ЭУ требуют применения повторного НЗП, которое следует учитывать при выполнении значения U_k.

 

 

 

 

Рис. 2. Замыкание фазы на землю в трехфазной четырехпроводной сети

с глухозаземленной нейтралью

 

При отсутствии повторного заземления НЗП с сопротивлением r_п, Ом (рис. 3), участок НЗП, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли U_н, В, равным

(2)

 

 

 

Рис. 3. Замыкание на корпус в се