Таким образом напряжение на корпусе

, а напряжение на нейтрали

Роль повторного заземления нулевого провода сводится к снижению напряжения не корпусе в момент короткого замыкания, особенно при обрыве нулевого провода. Если повторное заземление отсутствует (Rп=¥), то

При наличии повторного заземления напряжение на корпусе будет меньше единицы, а на нейтрали больше нуля. При равенстве сопротивлений Zф=Zн и Rп=Rо потенциалы будут равны Uз=Uo=U/4=220/4=55В, что допустимо только в течении 1с. При Rп ® ¥ (обрыв) Uз=U/2=220/2=110В, а Uo=0. В любом случае повторное заземление повышает безопасность. На рис. 3.5.9а показаны эпюры распределения потенциалов вдоль нулевого провода между поврежденным корпусом и заземленной нейтралью, которые существуют в течении времени срабатывания защиты.

При Zн ® ¥ (обрыв нулевого провода) все корпуса, соединенные с нулевым проводом, за местом обрыва окажутся под напряжением относительно земли, равным , а до места обрыва – под напряжением (рис. 3.5.9б).

Такой режим принципиально не отличается от замыкания на заземленный корпус, рассмотренный ранее. Очевидно, этот режим опасен. Но при отсутствии повторного заземления нулевого провода опасность возрастает еще больше, т.к. замыкание происходит на корпус, не имеющий ни заземления, ни зануления и поврежденный корпус оказывается под напряжением фазы сети И_ф.

Основное назначение зануления – обеспечить срабатывание защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замыкания должен превышать уставку защиты или номинальный ток плавкой вставки предохранителя.

Согласно ПУЭ, проводники зануления следует выбрать так, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой провод возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику времени (теплового расцепителя). При защите сети автоматическими выключателями с электромагнитными рацепителями кратность тока принимается 1,4

Сопротивление заземляющего устройства (рабочее заземление нейтрали) и сопротивление повторного заземления не должны превышать значения 4 и 10 Ом соответственно.

Для обеспечения непрерывности цепи зануления запрещена установка в нулевой провод коммутирующего аппарата. Допускается применение выключателей, которые одновременно с отключением нулевого провода отключают и все фазные провода.

Если по каким-либо причинам требования ПУЭ не удовлетворяются, отключение при замыканиях на корпус должно обеспечиваться посредством специальных защит, например защитного отключения.

Защитное отключение. Быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения электрическим током называется защитным отключением (ГОСТ 12.1.009 – 76). Оно применяется в тех случаях, когда заземление и зануление не могут обеспечить условия безопасности в момент прикосновения человека к токоведущей части, при замыкании фазы на корпус электрооборудования, снижении сопротивления изоляции ниже предельно допустимого, неисправностях заземления или зануления. Наиболее целесообразно применение защитного отключения в передвижных электроустановках и при использовании ручного электрифицированного инструмента.

Сущность защитного отключения заключается в немедленном разрыве электрической цепи, как только появится опасность электропоражения. Зануление обеспечивает отключение поврежденного участка лишь за единицы или десятки секунд. Согласно ПУЭ полное время срабатывания защитного отключения не должно превышать 0,2с.

Схемы защитного отключения подразделяются не несколько типов в зависимости от параметра, на который реагирует датчик: напряжения корпуса относительно земли, тока замыкания на землю, напряжения фаз относительно земли, напряжения и тока нулевой последовательности и т.п.

Основные требования, которым должны удовлетворять устройства защитного отключения: высокая чувствительность (способность реагировать на малые изменения входной величины), малое время отключения (время от момента возникновения повреждения до момента отключения напряжения не должно превышать 0,2с), селективность работы (способность отключать напряжение только от поврежденного оборудования), самоконтроль (способность отключать оборудование при неисправности в самом устройстве защитного отключения), надежность (отсутствие ложных отключений).

В качестве примера рассмотрим схему устройства защитного отключения, реагирующего на напряжение корпуса электроустановки относительно земли (рис. 3.5.10).

Датчик – реле напряжения KV с нормально замкнутым контактом, подключается к отдельному заземлителю ВЗ и корпусу электрооборудования Д. При замыкании одной из фаз на корпус образуется цепь: токоведущая часть оборудования, корпус Д, обмотка реле KV, вспомогательный заземлитель ВЗ, земля, сопротивление изоляции Rиз неповрежденных фаз, источник питания. Когда это напряжение достигает уставки реле KV (20-60В) оно сработает и разорвет цепь катушки управления КУ, удерживающий пускатель и он отключится.

Для проверки исправности за-щитного отключения пред-усмотрена кнопка К, нажимая которую имитируют замыкание фазы на корпус.

На рис. 3.5.11 представлена схема контроля изоляции сети, реагирующая на напряжение фаз относительно земли.

Датчики – три реле напряжение с нормально замкнутыми контактами – подключаются между фазами и землей. В нормальном режиме реле KV измеряют напряжения фаз относительно земли, которые близки к фазным напряжением. Когда напряжение снизится до критической величины (напряжение уставки) реле сработает и появится сигнал «земля в сети» через указательное реле У.

Устройства защитного отключения, реагирующие на токи замыкания на корпус или на землю строятся аналогично схемам, показанных на рис. 3.5.10, где вместо реле KV используется реле KA (с малым сопро-тивлением обмотки)

Во многих случаях для повышения чувствительности и быстродействия оказывается целе-сообразнее использо-вание защит, реаги-рующих на токи нулевой последова-тельности. В качес-тве фильтров нуле-вой последовательности используются трансформаторы тока нулевой последовательности ТТНП, первичной обмоткой которого является три провода контролируемой сети, а вторичная обмотка равномерно наматывается на сердечник и подключается к реле. Если токи в фазах одинаковы, то их геометрическая сумма равна нулю и во вторичной обмотке трансформатора тока нет. При однофазном коротком замыкании, несимметричных утечках тока через дефектную изоляцию, прикосновении человека к фазному проводу симметрия токов нарушается и во вторичной обмотке ТТНП начинает протекать ток больше, чем уставка реле, происходит отключение линии пускателем П (рис. 3.5.12). Такие устройства защитного отключения нашли широкое применение для защиты людей от поражения электротоком при работе с электрифицированным инструментом. Их преимущества – быстродействие (t_ср=0,03¸0,06с); селективное отключение; высокая чувствительность (Iср=10¸30мА).