Занулення, принцип захисту. Розрахунок
Занулення здійснюється в чотирьох-провідникових мережах з глухо заземленою нейтраллю з напругою до 1000В.
Занулення - навмисне електричне з’єднання металевих неструмопровідних частин електропристроїв, які можуть опинитися під напругою, з глухозаземленою нейтральною точкою обмотки джерела струму в трьохфазних мережах, з глухозаземленим виводом обмотки джерела струму в однофазних мережах і з глухозаземленою середньою точкою обмотки джерела живлення в мережах постійного струму.
Отже, зануленням називається навмисне з'єднання корпусів електрообладнання, які можуть випадково опинитись під напругою, з багаторазово заземленим нульовим провідником.
Принципова схема занулення в трьохфазній мережі до 1000 В
EMBED PBrush
1-корпус електроустановки, 2-апарати захисту від струмів КЗ, r0-опір заземлення нейтралі обмотки джерела струму, rn-опір повторного заземлення нульового захисного провідника, Ік-струм КЗ, Ін-частина струму КЗ,який протікає через нульовий захисний провідник, Із- частина струму КЗ,який протікає через землю.
Принцип дії занулення – перетворення замикання на корпус в однофазне коротке замикання,з метою викликати великий струм,який зможе забезпечити спрацювання захисту і тим самим автоматично відключити пошкоджений електропристрій від мережі живлення (топкі вставки, автомати, та інше).
Таким чином, занулення здійснює дві захисні дії – швидке автоматичне відключення пошкоджених установок від мережі живлення і зниження напруги занулення металевих неструмопровідних частин, які опинились під напругою,відносно землі. При цьому відключення здійснюється лише при замиканні на корпус, а зниження напруги – в усіх випадках виникнення напруги на зануленихметалевих неструмопровіднихчастинах, в тому числіпри замиканні на корпус,електростатичному і електромагнітному впливі сусудніх кіл, і т д.
Електропристрій вимикається, при коли EMBED Equation.3 .
Коефіцієнт кратності k визначається в залежності від типу запобіжника: для теплових автоматів і топких вставок EMBED Equation.3 ; для вибухонебезпечних приміщень EMBED Equation.3 .
Опір заземлення нейтралі джерела струму EMBED Equation.3 повинен бути 2, 4, 6 Ом при трьохфазній напрузі джерела 660, 380 і 220В відповідно ССБТ [4]. Ці вимоги продиктовані умовою, щоб повний опір кола "фаза-нуль" забезпечував в аварійній ситуації струм короткого замикання EMBED Equation.3 .
При короткому замиканні фази на корпус до спрацьовування захисту на всіх елементах ланцюга занулення з'явиться напруга. Внаслідок того, що в контурі протікання струму короткого замикання (джерело струму, кола "фаза-нуль", нульовий захисний дріт) знаходяться елементи, які мають певний індуктивний і активний опір то за місцем замикання на всіх металевих частинах електрообладнання, які під’єднані до нульового дроту, може утворитися небезпечна напруга, наприклад, в мережі 380/220В вона може досягти 147В [3].
При розриві нульового захисного дроту напруга відносно землі нульового дроту і приєднаних до нього корпусів електроприладів може досягнути фазної напруги.
Повторні заземлення EMBED Equation.3 призначаються для зниження цієї напруги як при суцільному (цілому), так і з неполадками (має розрив) нульовому дроті. Тобто, основні вимоги до нульового дроту є малий активний опір і відсутність можливих точок від'єднання або розриву.
У ролі нульових захисних провідників ПУЕ рекомендують використовувати неізольовані або ізольовані провідники, а також металеві конструкції будівель, підкранові рельси, стальні труби електропровідників і т.п. Рекомендується використовувати нульові робочі дроти одночасно і як нульові захисні. При цьому нульові робочі дроти повинні мати достатню провідність (не менше 50% провідності фазного дроту) і не повинні мати запобіжників і вимикачів.
Згідно ПУЕ повторному заземленню піддаються лише нульові робочі провідники повітряних ліній (велика імовірність розриву нульового дроту). При цьому повторне заземлення виконують на відстані більше 200м, а також на вводах повітряних ліній в електроустановки, які підлягають зануленню. Опір повторних заземлювачів згідно ССБТ [4] не повинен перевищувати 15, 30, 60 Ом відповідно для 220, 380 і 660В трьохфазної напруги джерела.
Розрахунок занулення
(на відключну здатність)
Мета розрахунку занулення полягає у визначенні умов, при яких воно надійно і швидко відключає пошкоджену електроустановку від мережі і одночасно забезпечує безпеку дотику людини до занулених частин установки в аварійний період.
При замиканні фази на занулений корпус електроустановка автоматично відключається, якщо значення струму однофазного короткого замикання (тобто між фазним і нульовим захисними провідниками) EMBED Equation.3 , А , задовольняє умові:
EMBED Equation.3 ,
де к – коефіцієнт кратності номінального струму EMBED Equation.3 , А плавної вставки запобіжника або вставки струму спрацювання автоматичного вимикача, А.
Модуль струму короткого замикання, А, вираховується за приблизною формулою:
EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3 – модулі повного опору обмоток джерела живлення і повного опору петлі фаза – нуль.
Повний опір петлі фаза нуль визначається:
EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – активний опір петлі фаза – нуль.
Значення EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3 для провідників із кольорових металів (мідь, алюміній) визначають по відомим даним: січення S, EMBED Equation.3 , довжини l і матеріалу провідників.
Активний опір визначається:
EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 - питомий опір провідника (для міді 0,018, а для алюмінію 0,028 EMBED Equation.3 ). (Січення нульового захисного провідника EMBED Equation.3 , приймається з умови, що EMBED Equation.3 , тобто якщо фазні і нульові захисні провідники виконані з одного металу, то EMBED Equation.3 (де EMBED Equation.3 – січення фазного провідника, EMBED Equation.3 ), якщо з різних металів, наприклад, фазний з міді, а нульовий захисний з алюмінію, то
EMBED Equation.3 .
Значення EMBED Equation.3 залежить від потужності трансформатора і схеми з’єднання його обмоток, а також від конструктивного виконання трансформатора (табл.№1).
Значення EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3 для мідних і алюмінієвих провідників порівняно малі (біля 0,0156 Ом/км), тому ними можна знехтувати.
Значення EMBED Equation.3 можна визначити за формулою (для ліній прокладених у повітрі) EMBED Equation.3 (Ом/км).
D – віддаль між проводами
d - діаметр
В наближених розрахунках зовнішній індуктивний питомий опір EMBED Equation.3 для внутрішньої проводки складає 0,3 Ом/км і 0,6 Ом/км для повітряних ліній (при віддалі між проводами, що відповідають нормам).
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – довжина.