Напряжения вдоль нулевого защитного проводника

Для анализа защитных свойств зануления при замыкании фазы на корпус электроустановки будем рассматривать трёхфазную сеть переменного тока с системой TN-C с трёхфазными и однофазными электроустановками (рис.5.1).

При замыкании, например, фазного проводника L3 на зануленный корпус 4 ток короткого замыкания проходит через следующие участки цепи: зануленный корпус 4 – совмещённый провод (PEN) - обмотка трансформатора (генератора) фазы 3 - фазный провод L3. Величина тока определяется фазным напряжением и пол­ным сопротивлением цепи однофазного короткого замыкания (цепи «фаза-нуль»):

, (5.3)

где U – фазное напряжение;

Z _т – сопротивление трансформатора;

Z _ф.пр - сопротивление фазного проводника L3;

Z _н - сопротивление совмещённого (PEN) проводника (или нулевого защитного PE – проводника).

При этом сопротивления трансформатора Z _т, проводов Z _ф.при Z _н имеют активную и индуктивную составляющие.

Рис. 5.1. Принципиальная схема автоматического отключения питания

(защитного зануления).

Если принять что

,

то ток короткого замыкания I _к равен

, (5.4)

Например, если сопротивление Z _ф+ Z _н=0, 2 Ом (в сетях напряже­нием 380/220 В обычно это сопротивление значительно меньше), то ток короткого замыкания I _к = 220/0, 2 = 1100 А. Очевидно, что при таком токе защита должна сработать.

При наличии повторного заземления нулевого провода напря­жение корпуса относительно земли равно

, (5.5)

где R _п– сопротивление повторного заземления совмещенного PEN- проводника.

Ток замыкания на землю определяется согласно схеме, приведен­ной на рис. 5.1, следующим образом:

, (5.6)

где – падение напряжения в совмещенном PEN- проводнике, приложен­ное к последовательно соединенным сопротивлениям R _ои R _п;

R _о– сопротивление заземления нейтрали источника питания.

Из закона Ома вытекает, что

или с учетом (5.4)

. (5.7)

Решая совместно уравнения (5.5)-(5.7), получаем при замыкании на корпус значение напряжения корпуса относительно земли:

. (5.8)

Аналогично определяем напряжение нейтрали относительно земли:

. (5.9)