Глава четвертая
ЗАНУЛЕНИЕ
4-1. Заземление нейтрали
Зануление получило распространение — как основное устройство защиты при переходе напряжения на элементы, нормально от него изолированные, в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Электроустановки с глухозаземленной нейтралью широко применяются на промышленных предприятиях. Объясняется это в значительной мере преимуществами глухого заземления нейтрали с точки зрения безопасности, которые проявляются при замыкании одной из фаз электроустановки на землю и при переходе высшего напряжения на сторону низшего в питающем трансформаторе.
Замыкание одной из фаз на землю через некоторое переходное сопротивление в месте замыкания
(рис. 4-1) сопровождается повышением напряжения на нейтрали до значения
:
Рис. 4-1. Замыкание фазы иа землю в сети с глухозаземленной нейтралью.
а — схема замыкания; б — векторная диаграмма.
Если проводимостью изоляции можно пренебречь по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, напряжение Uo определяется по (4-1). Ограничивая допустимое повышение напряжения на неповрежденных фазах, тем самым задаем условие для выбора проводимости заземления нейтрали. Например, ограничивая U' величиной 250 В в сети с номинальным напряжением 380 В, по (4-3) находим допустимое значение
В и допустимое сопротивление заземления нейтрали из (4-1) составит:
(4-4)
Рис. 4-2. Замыкание в трансформаторе с заземлением нейтрали со стороны низшего напряжения.
Сопротивление, определяемое из условия (4-4), ограничивает возрастание напряжения на неповрежденных фазах, а напряжение на нейтрали, нулевом проводе и присоединенных к нему корпусах электрооборудования ограничивает до величины 52,5 В при замыканиях одной из фаз на землю.
При повреждении изоляции трансформатора и переходе высшего напряжения на сторону низшего (рис. 4-2) глухое заземление нейтрали позволяет обеспечить автоматическое отключение трансформатора со стороны высшего напряжения. Для этого к сопротивлению заземления нейтрали необходимо предъявить те же требования, что и к заземляющим устройствам в сетях выше 1 000 В с малыми токами замыкания на землю, от которых питаются трансформаторы промышленных предприятий:
(4-5)
Очевидно, что условие (4-5) является более жестким и, следовательно, определяющим при выборе сопротивления заземления нейтрали. Его конкретное значение зависит от переходного сопротивления в месте замыкания фазы на землю. В «Правилах устройства электроустановок» принято значение, равное 4 Ом для трансформаторов мощностью более 100 кВ-А и 10 Ом для трансформаторов меньшей мощности. Как показывает практика эксплуатации, приведенные нормы удовлетворяют условиям (4-4) и (4-5).
Наконец, одной из причин заземления нейтрали является возможность связи с землей нулевого провода в четырехпроводных схемах электроснабжения. Нейтральный провод, как правило, обладает очень низким качеством изоляции, и при замыканиях фазы на землю в сети с изолированной нейтралью через участки ослабленной изоляции нейтрального провода могут проходить токи, вызывающие местные нагревы и воспламенения.