Сравнение защитных свойств заземления в сетях с изолированной и глухозаземлённой нейтралями
Защитное заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью (системы IT) , где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус, ток не зависит от величины сопротивления заземления, а также в сетях напряжением выше 1000 В с изолированной и заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, причем срабатывает максимальная токовая защита.
Рассмотрим защитные свойства заземления на примере трёхфазных сетей с системами заземленияTT и IT (рис. 7).
а
б
Рис. 7. Замыкание фазы на заземлённый корпус в сети с глухозаземлённой нейтралью (а) и в сети с изолированной нейтралью (б).
При замыкании фазы на заземлённый корпус электроустановки, напряжение на нём (Uк)окажется равнымпотенциалу заземлителя (φз) и в любых случаях будет меньше фазного напряжения. Напряжение на заземлённом корпусе определяется током замыкания (Iз), стекающим через заземлитель, и сопротивлением заземлителя (Rз), т.е.
. (21)
Величина Iз будет зависеть от режима нейтрали электрической сети (рис. 7).
В сети с глухозаземленной нейтралью (система TT) открытые проводящие части заземлены и не соединены с нулевым защитным проводником. Роль нулевого защитного проводника выполняет земля.
При замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток
, (22)
где Uф - фазное напряжение сети, В;
Rо и Rз – сопротивление заземления нейтрали и корпуса электроустановки соответственно, Ом.
Сопротивления обмоток источника тока (например, трансформатора, питающего данную сеть) и проводов сети малы по сравнению с R0 и Rк, поэтому их в расчёт не принимаем.
В результате протекания тока через сопротивление Rз в землю на корпусе возникает напряжение относительно земли Uк, В, равное падению напряжения на сопротивлении Rз:
. (23)
Ток Iз может оказаться недостаточным, чтобы вызвать срабатывание максимальной токовой защиты, т.е. повреждённая установка может не отключиться. Например, при Uф = 220 В и Rо = Rз=4 Ом
Iз = 220/(4+4) = 27,5 А.
Если при этом ток срабатывания защиты больше Iз (в рассматриваемом примере больше 27,5 А), то отключения не произойдёт и корпус электроустановки будет находиться под напряжением
Uк=220х4/(4+4)=110 В,
что значительно больше допустимого значения напряжения прикосновения.
В сети с изолированной нейтралью (система IT), при замыкании фазы на корпус, ток замыкания определится из выражения:
, (24)
где r – сопротивление изоляции фазного проводника, Ом.
Поскольку сопротивление заземления нейтрали Rо много меньше сопротивления изоляции r, то ток Iз, а следовательно, и напряжение на корпусе в сети с глухозаземлённой нейтралью будет намного больше, чем в сети с изолированной нейтралью. Кроме того, напряжение на корпусе будет зависеть от соотношения между сопротивлением Rо и Rз. Например, при уменьшении Rо относительно Rз напряжение на корпусе, согласно формулам (4.21) и (4.22) возрастает. Ввиду указанных недостатков заземление как основная мера защиты в сетях с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В не применяется.
Поэтому, если в сети с изолированной нейтралью для обеспечения безопасности часто достаточно заземлить корпуса электроустановок и обеспечить высокое сопротивление изоляции, то в сети с глухозаземлённой нейтралью следует обеспечить автоматическое отключение повреждённой электроустановки от сети. Для системы TN такое отключение достигается применением защитного зануления и устройств защитного отключения, для системы TT – обязательным применением устройств защитного отключения.
В сети с изолированной нейтралью ток замыкания на землю практически не увеличивается с уменьшением сопротивления заземлителя, поскольку r>> Rз. Поэтому в таких сетях защитное заземление используется как основная мера защиты.
Литература
1. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М: Энергоатомиздат, 1984. с. 182 – 221.
2. Монахов А.Ф. Защитные меры электробезопасности в электроустановках. Учебное пособие. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2006. – 152 с.
3. Электробезопасность в машиностроении / Б.А. Князевский, А.И. Ревякин, Н.А. Чекалин, Л.Е. Трунковский – М.: Машиностроение, 1980.
4. Правила устройства электроустановок / М-во энергетики РФ – 7-е изд. – М.: Энергосервис, 2002.
5. Оценка эффективности действия защитного заземления в электроустановках: Метод. указания по выполнению учебно-исследовательской лабораторной работы /Сост. Н.А. Трофимов, Н.И. Захаров; Перм. гос. техн. ун-т.- Пермь, 2004.
6. ГОСТ Р 50571.1-93 Электроустановки зданий. Основные положения
7. ГОСТ Р 50571.2-94 Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики.
8. ГОСТ Р 50571.3-94 Электроустановки зданий Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током.
Дата добавления: 2020-07-18; просмотров: 274;