ЗАНУЛЕНИЕ

          Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетокопроводящнх частей, которые могут оказаться под напряжением.
          Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока или ее эквивалентом.
          Область применения зануления — трехфазные сети до 1000 В с заземленной нейтралью, сети постоянного тока, если средняя точка источника заземлена, а также однофазные сети переменного тока с заземленным выводом.
          В случае пробоя фазы на металлический корпус электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от то¬ков короткого замыкания; автоматы с комбинированным расцепителем.
          Быстрое отключение поврежденного электроприемника от сети приводит к тому, что прикосновение персонала с оказавшимися под напряжением металлическими корпусами будет кратковременным, что значительно уменьшает опасность поражения.
          При замыкании на зануленный корпус в цепи одного из фазных проводов возникает ток короткого замыкания I_п01. Этот ток определяется фазным напряже¬нием источника питания Uф, сопротивлением цепи фазного zф и нулевого проводов: I_п01= U_ф/(z_ф+ z₀)
          При надлежащем выполнении зануления I_п01 должен превышать ток срабатывании защиты I_ср и тем самым обеспечивать срабатывание максимальной токовой защиты и безопасность лиц, имеющих контакт с запуленным электрооборудованием.
          При выполнении зануления проводники цепи «фаза — нуль» должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя (во взрывоопасных помещениях не менее чем в четыре раза).
          Если установка защищена автоматом с обратнозависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, ток короткого замыкания должен превышать не менее чем в три раза номинальный ток расцепителя (во взрывоопасных помещенииях не менее чем в шесть раз).
          При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, сопротивление цепи «фаза – нуль» должно быть таким, чтобы был обеспечен ток короткого замыкания, равный значению установки тока мгновенного срабатывания умноженный на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным).
          При отсутствии заводских данных для автоматов с номинальным током до 100 А кратность тока короткого замыкания относительно значения уставки следует принимать равной 1,4, для автоматов с номи¬нальным током более 100 А кратность равна 1,25. Выполнение указанных требований обеспечивает необходимое быстродействие защиты. При этом полная проводимость нулевых защитных проводников во всех случаях должна быть не менее 50 % проводимости фазного проводника, что обеспечивает необходимое снижение напряжения прикосновения до срабатывания защиты.
          В качестве нулевых защитных проводников правила рекомендуют применять голые или изолированные проводники, металлические конструкции зданий, фундаменты, стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелем, металлические кожухи и опорные конструкции шинопроводов, металлические короба и лотки электроустановок, металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ, канализации и центрального отопления и т. д.
          Зануление рассчитывается: на отключающую способность; безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчет заземления нейтрали); безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на корпус (расчет повторного заземления нулевого защитного проводника).
          Расчет на отключающую способность проводится для наиболее удаленных в электрическом смысле точек сети, так как им соответствуют наименьшие значения токов короткого замыкания I_п01.
          Методика расчета зануления на отключающую способность приведена в § 13. Если при расчете на отключающую способность получится Iп01>=kIн, то расчет на отключающую способность считается законченным. Если получится I_п01 < kI_н, то необходимо увеличить сечение нулевого защитного проводника и расчет повторить.
          Расчет зануления на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю сводится к расчету заземления нейтральной точки трансформатора. Согласно требованиям ПУЭ сопротивление заземления нейтрали источника тока (генератора, -трансформатора) в любое время года должно быть не более 8 Ом при напряжении 220/127 В, 4 Ом при напряжении 380/220 В и 2 Ом при 660/380 В.
          При удельном электрическом сопротивлении земли р, превышающем 100 Ом*м, допускается увеличивать указанные значения сопротивления до значений р/100, но не более чем в 10 раз.
          Расчет зануления на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на корпус сводится к расчету повторного заземления нулевого проводника. Согласно правилам общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений нулевого рабочего провода каждой воздушной линии передачи в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380, 220 В источника трехфазного тока пли 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлении должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях.
          При удельном сопротивлении земли р более 100 Ом*м допускается увеличивать указанные нормы в р/100, но не более чем в 10 раз. Согласно ПУЗ повторные заземления выполняются на концах воздушных линий и их ответвлений, а также па вводах в здания, электроустановки которых подлежат занулению.
          Методика расчета количества вертикальных и горизонтальных заземлителей нейтрали источника и повторных заземлений аналогична расчету заземления.
          В некоторых случаях при замыкании фазы на корпус и отказе защиты (по причине неисправности автоматического выключателя, завышенных уставок и т. д.) напряжение корпуса относительно земли может существовать длительное время. Для устранения возникающей при этом опасности поражения людей током необходимо, чтобы напряжение корпуса относительно земли не превышало допустимого значения напряжения прикосновения U_пр.доп (табл. 1).

Таблица 1. Предельно допустимые уровни токов и напряжений прикосновения U_{доп. пр.} в зависимости от продолжительности воздействия тока на человека

          Это условие будет выполнено при определенном значении сопротивления повторного заземления, которое можно найти из выражения

где r_п— сопротивление одного повторного заземления нулевого защитного проводника (все повторные заземления обладают одинаковым сопротивлением); п — количество повторных заземлений нулевого защитного проводника; I_п01— ток однофазного короткого замыкания; z₀₃ — полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, по которому проходит ток короткого замыкания I_п01:

где R₀₃, x₀₃ — активное и индуктивное сопротивление нулевого защитного проводника; xп — сопротивление взаимоиндукции петли «фаза — нуль». Пример 1
          Для линии, изображенной на рис. 1,. повторные заземления нулевого провода выполнены в точках А и Б. Определить допустимые значения сопротивлений rп исходя из длительно допустимого напряжения прикосновения U_пр.доп =75 В при следующих данных:
          n=2; сопротивление заземления нейтрали трансформатора R3=4 Ом. Для участка I: R₀₃=0,308 Ом; x₀₃=0,184 Ом; x_п=0,12 Ом; L_п01=390 А. Для участка I+ I I: R₀₃=452 Ом; x₀₃ = 0,272 Ом; x_п=0,15 Ом; I_п01=282 A.

Рис. 1 Расчётная электрическая схема Решение
          1. Полное сопротивление участка I

          2. Полное сопротивление для участка I + II

          3. Допустимое повторное сопротивление в точке А

          4. Допустимое повторное сопротивление в точке Б