Защитно заземяване в електрически инсталации

Нулиране се нарича електрическо свързване на метални нетоководещи части на електрически инсталации със заземена неутрала на вторичната намотка на трифазен понижаващ трансформатор или генератор, със заземен изход на еднофазен източник на ток, с заземена средна точка в DC мрежи.

Принципът на действие на нулиране се основава на възникването на късо съединение по време на фазово разрушаване на нетоковата част на устройството или устройството, което води до работата на защитната система (прекъсвач или изгорели предпазители).

Нулирането е основната мярка за защита срещу непряк контакт в електрически инсталации до 1 kV с неутрална заземена мрежа. Тъй като неутралата е заземена, заземяването може да се разглежда като специфичен вид заземяване.

Нулев защитен проводник се нарича проводник, свързващ неутрализираните части (корпуси, конструкции, корпуси и т.н.) със заземената неутрала на източника на захранване (трансформатор, генератор). Вижте тук за повече подробности: Защитни проводници в електрически инсталации (PE проводници).

В 380/220 V мрежи в съответствие с изискванията на PUE се прилага заземяване на неутрали (нулеви точки) на трансформатори или генератори.

Помислете първо за 380 V мрежа със заземена неутрала. Такава мрежа е показана на фиг. 1.

Ако човек докосне проводник на тази мрежа, тогава под въздействието на фазовото напрежение се образува верига на повреда, която се затваря през човешкото тяло, обувки, под, земя, неутрална земя (виж стрелките). Същата верига се образува, ако човек докосне корпуса с повредена изолация. Невъзможно е обаче просто да заземите корпуса на електрическия приемник.

Ориз. 1. Докосване на проводник в мрежа със заземена неутрала

Ориз. 2. Заземяване на електрическия приемник в мрежа със заземена неутрала

За да разберем това, нека приемем, че такова заземяване все пак е изпълнено (фиг. 2) и инсталацията има късо съединение към корпуса на двигателя. Токът на късо съединение ще тече през два заземителни превключвателя — електрически приемник Rc и нула Rо (виж стрелките).

От Законът на Ом фазовото напрежение на мрежата Uf ще бъде разпределено между заземяващите електроди Rz и Ro пропорционално на техните стойности, т.е.колкото по -голямо е съпротивлението на заземяващия електрод, толкова по -голям е спадът на напрежението в него.

Ако например съпротивлението Rо = 1 ом, Rz = 4 ома и Uf = 220 V, тогава спадът на напрежението ще бъде разпределен, както следва: при съпротивлението Rz ще имаме 176 V, а при съпротивлението Rо ще имаме = 44 V.

Това създава опасно напрежение между корпуса на двигателя и земята. Човек, докоснал шкафа, може да получи токов удар. Ако има обратно съотношение на съпротивленията, тоест Rо ще бъде по -голямо от Rz, може да възникне опасно напрежение между земята и рамките на оборудването, монтирано близо до трансформатора и имащо общо заземяване с нейтралата.

Ориз. 3… Нулиране на електрическия приемник в мрежа със заземена неутрала

Поради тази причина в инсталации със заземена неутрала с напрежение 380/220 V се използва различен тип система за заземяване: всички метални корпуси и конструкции са електрически свързани към заземената неутрала на трансформатора чрез нулевия проводник на мрежата или специален неутрален проводник (фиг. 3).Поради това всяко късо съединение към корпуса се превръща в късо съединение, а аварийната секция се изключва от предпазител или прекъсвач. Такава система за заземяване се нарича изчезващ.

По този начин осигуряването на безопасност при заземяване се постига чрез изключване на мрежовата секция, в която е възникнало късо съединение към корпуса.

Защитният ефект на заземяването се състои в автоматично изключване на участъка от веригата с повредена изолация и в същото време в намаляване на потенциала на корпуса за времето от момента на късо съединение до момента на изключване. След като човек докосне тялото на електрически приемник, който не е изключен по някаква причина, във веригата ще се появи клон на тока през човешкото тяло.

Освен това, ако в тази линия е инсталиран RCD, той също работи, но не от голяма сила на тока, а защото токът във фазовия проводник става неравен с тока в нулевия работен проводник, тъй като по -голямата част от тока отнема поставете в защитна заземителна верига покрай RCD. Ако на тази линия са инсталирани както RCD, така и прекъсвач, тогава и двете или един от тях ще работят, в зависимост от скоростта и големината на тока на повреда.

Точно както не всяко заземяване осигурява безопасност, не всички заземявания са подходящи за осигуряване на безопасност. Нулирането трябва да се направи така, че токът на късо съединение в аварийната секция да достигне стойност, достатъчна да стопи предпазителя на най-близкия предпазител или да изключи машината. За това съпротивлението на късото съединение трябва да бъде достатъчно ниско.

Ако изключването не се случи, токът на повредата ще тече през веригата дълго време и ще възникне напрежение по отношение на земята не само върху повредения корпус, но и върху всички нулирани случаи (тъй като те са електрически свързани) . Това напрежение е равно на величината на произведението на тока на повреда от съпротивлението на неутралния проводник на мрежата или нулевия проводник и може да се окаже значително по величина и следователно опасно, особено на места, където няма потенциал изравняване. За да се предотврати такава опасност, е необходимо внимателно да се следват Изисквания за PUE за заземяващото устройство.

Защитното действие на неутрализация се осигурява от надеждна работа на свръхток тока за бързо изключване на мрежовия участък с повредена изолация. От ПУЕ времето за автоматично изключване на повредената линия за мрежата 220 / 380V не трябва да надвишава 0,4 s.

За това е необходимо токът на късо съединение във веригата фаза-нула да отговаря на условието IДа се >к аз ном, където k е коефициентът на надеждност, Ином — номинален ток от настройката на изключващото устройство (предпазител, автоматиченфизически превключвател).

Коефициентът на надеждност k съгласно PUE трябва да бъде най -малко: 3 — за предпазители или прекъсвачи с термично освобождаване (термореле) за нормални помещения и 4 — 6 — за взривоопасни зони, 1,4 — за автоматтехнически превключватели с електромагнитно освобождаване във всички помещения.

Съпротивлението на разпръскване на неутралното заземяващо устройство Ro (работно заземяване) трябва да бъде не повече от 2, 4 и 8 ома съответно при номинално напрежение 660, 380 и 220 V на трифазни електрически инсталации.