Занулением в электроустановках и сетях напряжением до 1000 В называется преднамеренное электрическое соединение металлических элементов установки, нормально изолированных от частей, находящихся под напряжением (корпуса электрооборудования, кабельные конструкции и др.), с нулевым защитным проводником.
Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1000 В называется проводник, соединяющий зануляемые части (корпуса электрооборудования) с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока (генератора или трансформатора) или с ее эквивалентом.
В электроустановках с глухозаземленным нулевым проводом при замыкании на зануленные металлические конструктивные нетоковедущие части (рис. 5.12) должно быть обеспечено надежное автоматическое отключение оборудования с поврежденной изоляцией, поскольку при этом возникает однофазное которое замыкание.
Глухое заземление нейтрали (нейтральной точки источника тока) через малое сопротивление (согласно ПУЭ не более 4 или 10 Ом) обеспечивает безопасность людей, прикасающихся к конструктивным металлическим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением в случае неотключившегося замыкания одной из фаз непосредственно на землю (например, падение провода на землю) при относительно большом переходном сопротивлении.
На рис. 5.13, а показана упрощенная схема для этого случая. Как видно из схемы, цепь однофазного замыкания образуется через два последовательных сопротивления r0 и rзам. В этом случае ток замыкания на землю определится из уравнения
Iзам=Uф/r0+rзам;
А напряжение нулевого провода и следовательно, всех присоединенных к нему корпусов зануленного электрооборудования относительно земли будет равно:
Uк=Iзам*r0=Uф*r0/r0+rзам;
Т.е. меньше фазного напряжения, тогда как при отсутствии заземления нейтрали оно будет равно фазному напряжении. (рис. 5.13, б).
Нулевые защитные провода должны заземляться непосредственно у источников питания, т.е. на подстанции или электростанции. Помимо основного рабочего заземления нейтрали, необходимо выполнять еще повторные заземления нулевого провода в сети, что понижает резервным заземлением на случай обрыва нулевого провода. Повторные заземления должны быть на воздушных линиях через каждые 250 м их длины, на концах их, у разветвлений и ответвлений от магистралей ВЛ при длине ответвлений 200 м и более и у вводов воздушных магистралей в здания.
При электроснабжении по кабельным линиям напряжением 380/220 В повторные заземления нулевого провода должны выполняться у вводов в помещения, в которых предполагается устройство зануления электрооборудования. Внутри этих помещений должна быть магистраль повторного заземления нулевого провода, к которой присоединяют подлежащие занулению объекты.
Для повторных заземлений нулевого провода следует по возможности использовать естественные заземлители, за исключением сетей постоянного тока, где повторные заземления должны быть с использованием только искусственных заземлителей.
Сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений не должно быть более 10 Ом. В сетях, питаемых от источника мощностью до 100 кВ*А, допущено сопротивление повторных заземлений до 30 Ом при числе их не менее трех.
С учетом того, что по нулевому проводу проходит даже при неравномерной нагрузке ток, значительно меньший, чем в фазных проводах, сечений нулевого рабочего провода для четырехпроводных магистралей выбирается равным примерно половине сечения фазных проводов. В однофазных ответвлениях ль магистралей «фаза-нуль» сечение нулевого провода должно быть таким же как и фазного, поскольку по нему проходит ток, равный току фазного провода.
Сопротивление зануляющих проводников должно быть настолько малым, чтобы при замыкании фазы на корпус ток однофазного короткого замыкания был достаточным для мгновенного срабатывания максимальной токовой защиты, чем и обеспечивается защитное действие зануления. Согласно ПУЭ ток в цепи «фаза-нуль» при замыкании на корпус должен не менее чем в 3раза превышать номинальный ток соответствующего плавкого предохранителя. При защите электроустановки автоматическим выключателем зануляющий проводник выбирают с расчетом, чтобы в петле «фаза-нуль» был обеспечен ток короткого замыкания, не менее чем в 1,4 раза превышающий уставку тока срабатывания.
В случае обрыва нулевого провода при наличии повторного заземления при замыкании фазы на корпус зануленного оборудования сохраняется цепь тока однофазного замыкания через основное рабочее и повторное заземления (рис. 5.14, а) и землю, чем обеспечивается снижение напряжения зануленных корпусов электрооборудования (за местом обрыва) относительно земли до величины
Uк=Iзам*rповт=Uф*rповт/r0+rповт;
Что меньше Uф, тогда как при отсутствии повторного заземления все зануленные корпуса, находящиеся за местом обрыва, окажутся под полным фазным напряжением относительно земли (рис. 5.14, б).
Следует отметить, что при обрыве нулевого провода и наличии повторного заземления все зануленные корпуса электрооборудования, находящегося до места обрыва, также окажутся под напряжением относительно земли, которой будет равно:
Uк=Iзам*r0=Uф*r0/r0+rповт;
Если r0=rповт то U1=Uк=0,5Uф;
Как видим, повторное заземление снижает опасность поражения людей электрическим током, но не ликвидирует ее полностью. Поэтому необходимо обеспечивать целость нулевого провода в процессе эксплуатации электроустановок. Не разрешается устанавливать в нулевом проводе выключатели и плавки е предохранители.
ПУЭ запрещается в установках до 1000 В устройство защитного заземления отдельных элементов электрооборудования в четырехпроводных сетях с нулевым проводом без присоединения их корпусов к нулевому проводу.
При хахемлении корпусов без зануления их в случае замыкания фазы на корпус цепь образуется через два последовательно включенных заземления, и ток однофазного замыкания может оказаться недостаточным для отключения установки защитой.
Занулению согласно ПУЭ подлежат те же металлические нетоковедущие части электрооборудования, что и в сетях с изолированной нейтралью, которые подлежат защитному заземлению.
В двухпроводных ответвлениях «фраза-нуль», питающих однофазные электроприемники, защитный аппарат (плавкий предохранитель, однополюсные выключатели) необходимо устанавливать только на фазном проводе, если в этом ответвлении имеются части, подлежащие занулению. В целях электробозопасности при монтаже ламповых патронов фазный провод надо присоединить к центральному контакту патрона (пятка), а нулевой провод – к резьбовой части патрона. Это предупредит несчастный случай при случайном прикосновении к цоколю лампы (во время ее замены) без отключения от сети.
К осветительной арматуре при занулении следует присоединять отдельное ответвление от нулевого провода, а не пользоваться для этой цели токоведущим нулевым проводом.