Назначение повторного заземления нулевого

защитного (РЕ) или совмещённого (PEN) проводника

Повторное заземление нулевого защитного РЕ или совмещенного РЕN проводника снижает напряжение на корпусе в момент короткого замыкания, особенно при обрыве РЕN проводника. Если повторное заземление отсутствует (R _п → ∞), выражения (5.8) и (5.9) принимают вид:

(5.10)

При наличии повтор­ного заземления второй множитель в выражении (5.8) меньше единицы, в выражении (5.9) — больше нуля, т. е. потенциал корпуса меньше, чем величина U _к, а потенциал нейтрали больше нуля. Если принять Z _ф= Z _ни R _п =R _o, то потенциалы . При U =220 В U _о= U _з=55 В, что допустимо в течение 1 с.

Рис. 5.2. Распределение потен­циалов вдоль совмещённого PEN проводника:

I — без повторного заземления; II — с повторным заземлением;

1—5 — корпусы электропотребителей

Без повторного заземления совмещённого провода (R _п → ∞) в случае замыкания на корпус его потенциал при U =220 В, U _з=110 В, а потенциал нейтрали равен нулю.

Таким образом, повторное заземление при замыкании на корпус уменьшает его потенциал и тем самым повышает безопасность. На рис. 5.2 показано распределение потенциалов вдоль PEN провода между повторным заземлением (а значит, и корпусом) и заземлением нейтрали. Эти потенциалы существуют в течение вре­мени срабатывания защиты.

Потенциалы зануленных корпусов при однофазном коротком замыкании зави­сят от длины участка PEN провода между нейт­ралью источника и местом присоединения корпуса к PEN проводу. При за­мыкании на один из корпу­сов по участку PEN про­вода между этим корпусом и нейтралью трансформатора проходит ток короткого за­тыкания. Падение напряже­ния на этом участке опреде­ляется из закона Ома: U _к = I _к · Z _н. Поскольку сопротивление PEN провода при постоянном сечении пропорционально его длине, падение напряжения также пропорционально длине. Поэтому при отсутствии повторного заземления потенциал корпуса, на который происходит короткое замыкание, равен падению напряжения в PEN проводе [см. выражение (5.7)].

Потенциалы по длине PEN провода пропорциональны расстоянию от нулевой точки источника (см. рис. 5.2, кривая I). Корпусы 1, 2 и 3 также находятся под напряжением относительно земли, равным потенциалам PEN провода в точках присоеди­нения каждого корпуса. Потенциал корпуса 5 равен потенциалу корпуса 4, на который произошло замыкание, так как за местом короткого замыкания в PEN проводе тока нет, а значит, и па­дение напряжения отсутствует.

Если совмещённый PEN провод имеет повторное заземление (см. рис. 5.2, кривая II), то потенциал нейтрали не равен нулю; он равен паде­нию напряжения на сопротивлении заземления нейтрали. Потен­циал корпуса поврежденного потребителя равен падению напряже­ния на повторном заземлении. Разность этих потенциалов равна U _к. Потенциалы в PEN проводе распределяются по прямоли­нейному закону. Потенциал корпуса 3 ниже потенциала корпусов 5 и 4. Корпус 2 находится в данном случае под нулевым потенциа­лом.

В случае обрыва PEN провода при замыкании на корпус короткого замыкания не произойдет. При этом потенциалы опреде­ляются из (5.8) и (5.9), причем Z _н → ∞:

.

При этих условиях все корпуса, соединенные с PEN прово­дом за местом обрыва, оказываются под напряжением относительно земли, равным U _з. Те корпуса, которые занулены до места об­рыва, находятся под напряжением, равным U _о. Такой режим прин­ципиально не отличается от замыкания на заземленный корпус в сети с глухозаземленной нейтралью. Очевидно, этот режим опа­сен. Но при отсутствии повторного заземления совмещённого PEN провода опасность возрастает еще больше, так как замыкание происходит на корпус, не имеющий ни зануления, ни заземления. Корпуса электрооборудования, соединенные с корпусом с поврежденной изоляцией, оказываются под фазным напряжением U относительно земли (рис. 5.3).

а

б

Рис. 5.3. Замыкание на корпус при обрыве совмещённого PEN провода:

а – принципиальная схема; б - распределение потен­циалов вдоль совмещеноого PEN провода до и после места обрыва: I — без повторного заземления; II — с повторным заземлением; 1—5 — корпусы электропотребителей