Зануление

Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение части электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, с заземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с заземленной средней точкой в сетях постоянного тока.
Нулевым защитным проводником (н-проводником) в электроустановках напряжением до 1 кВ называется проводник, соединяющий зануляемые части: с заземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока; с заземленным выводом источника однофазного тока; с заземленной средней точкой источника постоянного тока.
Нулевым рабочим проводником (Ж-проводником) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемника, соединенный с заземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с заземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной средней точкой источника постоянного тока.
Р^ТУ-проводником называется проводник в системе TN, который присоединен к заземленной нейтрали источника и одновременно выполняет функции нулевого защитного проводника (Р-проводника) и нулевого рабочего проводника (N-проводника).
Сопротивление, которое оказывают току заземлитель и грунт, называется сопротивлением растеканию. В практике сопротивлению растекания соответствует термин «сопротивление заземлителя».
Удельное сопротивление грунта зависит от его характера, температуры, содержания в нем влаги и электролитов. Геофизические изыскания верхних ело- ев земли показали, что электрическая структура грунта в большинстве случаев имеет вид выраженных слоев с различным сопротивлением и практически с горизонтальными границами. В горизонтальном направлении удельное сопротивление обычно изменяется незначительно. В верхнем слое до глубины примерно 3 м наблюдаются заметные сезонные изменения удельного сопротивления, вызываемые изменениями температуры, количества и интенсивности выпадающих осадков и другими факторами. Наибольшее сопротивление имеет место в зимнее время при промерзании грунта и в летнее время - при его высыхании. Измерение удельного сопротивления грунта обязательно, чтобы не тратить лишние средства на сооружение заземлений и чтобы не пришлось после сооружения установки осуществлять дополнительные мероприятия по расширению заземляющих устройств. Для получения достоверных результатов измерение удельного сопротивления следует производить для всех сезонов года. Чаще их проводят в теплое время года, а увеличение сопротивления при высыхании или промерзании грунта учитывают с помощью повышающих коэффициентов.
Для устройства заземлений в установках переменного тока следует в первую очередь использовать естественные заземлители, которыми называют находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используемые для целей заземления.
В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей; обсадные трубы скважин; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле; рельсовые магистральные не- электрифицированные железнодорожные пути и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами.
Алюминиевые оболочки кабелей, выпускаемые с защитными покровами для предотвращения коррозии алюминия при соприкосновении с землей, не допускаются к использованию в качестве заземлителей. Стальная броня кабелей как заземлителей в расчет не принимается.
Рассмотренные естественные заземлители имеют малое сопротивление растеканию. Рациональное использование естественных заземлителей упрощает и удешевляет сооружение заземляющих устройств. Если естественные заземлители обеспечивают соответствие нормам электрических характеристик заземлителя, то искусственные заземлители следует применять лишь при необходимости уменьшения токов, протекающих по естественным заземлителям или стекающих с них в землю. Для снижения затрат на заземляющие устройства в ряде случаев можно ограничиться использованием только естественных заземлителей.
Искусственные заземлители обычно выполняют из стальных вертикальных электродов (труб, уголков, стержней) с расположением верхнего конца у поверхности земли или ниже уровня земли на 0,5—0,7 м. При этом способе сопротивление заземления относительно стабильно из-за малости изменения влажности и температуры грунта.
При выборе размеров вертикальных электродов необходимо учитывать: обеспечение требуемого сопротивления заземлителя при наименьшем расходе металла; механическую устойчивость электрода при погружении в грунт; устойчивость к коррозии электродов, расположенных в грунте.
Устойчивость к коррозии электрода в земле в основном определяется его толщиной и площадью поверхности на единицу длины. Наиболее целесообразно использовать круглые стержни, имеющие при равных сечениях наибольшую толщину и наименьшую поверхность. Сопротивление растеканию определяется в основном длиной электрода и мало зависит от его поперечных размеров. Рекомендуется принимать длину вертикальных стержневых электродов 2—5, а электродов из стального уголка 2,5—3 м. Применение электродов большей длины целесообразно при высоком сопротивлении грунта и малой площади, отводимой под устройство заземлителя.
Наименьшие размеры стальных искусственных заземлителей: 10 мм — диаметр неоцинкованных круглых заземлителей; 6 мм — оцинкованных; 48 мм2 — сечение прямоугольных заземлителей; 4 мм — толщина прямоугольных заземлителей и полок угловой стали.
Наибольшую механическую прочность при погружении в грунт при одинаковом поперечном сечении имеют трубы и уголки, наименьшую — круглые стержни. Часто применяют стальные уголки № 50 и 60, стальные стержни диаметром 12—16 мм. Применение стержней приводит к экономии металла, поддается механизации процесс погружения электродов (ввертыванием, вдавливанием, вибрацией). При длине электродов до 10 м достаточно эффективным оказалось их ввертывание электрическим приводом.
Погруженные в грунт вертикальные электроды соединяют стальными полосами или круглой сталью на глубине 0,5—0,7 м, приваренными к верхним концам вертикальных электродов. Круглая малоуглеродистая сталь диаметром 10—16 мм имеет при прочих равных условиях большую устойчивость против коррозии, чем полосовая сталь.
Обычно заземлитель состоит из нескольких параллельно соединенных электродов, расположенных на относительно небольших расстояниях друг от друга. Это вызывает экранирование, приводящее к относительному уменьшению объема грунта при растекании тока с каждого электрода, и увеличивает сопротивление заземлителя.
Увеличение числа вертикальных электродов при тех же размерах ряда или контура приводит к незначительному снижению сопротивления растеканию.
При проектировании и монтаже электроустановок в сетях с глухо заземленной нейтралью самое большое внимание следует обращать на три основных составляющих суммарного сопротивления: — индуктивное сопротивление токам нулевой последовательности фазы обмотки трансформатора; ХП фо — индуктивное сопротивление между фазным и нулевым проводниками; RlnK — суммарное сопротивление переходных контактов в цепи петли «фаза- ноль». На КТП должны применяться трансформаторы со схемой соединения обмоток при мощности до 400 кВА — «звезда—зигзаг», при мощности более 400 кВА — «треугольник—звезда с нулем» вместо схемы соединения обмоток «звезда—звезда с нулем», так как у первых индуктивное сопротивление в несколько раз меньше, чем у последнего.
Сопротивление в значительной степени зависит от расстояния между фазными проводами и защитным нулевым проводником, а также от других геометрических размеров и конструкции электропроводки. Нулевой защитный проводник должен быть расположен в той же металлической трубе, что и фазный при трубных электропроводках (в том же металлическом коробе, что и фазные), при кабельных проводниках следует применять четвертую жилу кабеля. Если, например, фазные провода проложены в металлической трубе, а защитный нулевой проводник — отдельно вне трубы, то индуктивное сопротивление между фазными проводами и нулевым проводником из-за экранирования трубы будет чрезмерно большим, и поэтому при замыкании фазы на трубу ток однофазного замыкания по нулевому проводнику практически не потечет и будет значительно меньшим.

 
< Заземляющие и нулевые защитные проводники   Защитные меры электробезопасности >