Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника

При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторного заземления нулевого защитного проводника (рис.4.9), участок нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли U_к, равным:

                                      (4.3)

где I_к – ток КЗ, проходящий по петле фаза-нуль, А; z_PEN– полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекаемого током I_к, Ом (т. е. участка АВ).

Напряжение U_к будет существовать в течение аварийного периода, т. е. с момента замыкания фазы на корпус до автоматического отключения поврежденной установки от сети.

Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток источника тока и индуктивным сопротивлением петли фаза-нуль, а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники обладают лишь активными сопротивлениями R_L1 и R_PE, то (4.3) примет вид:

.                            (4.4)

Если нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление с сопротивлением r_П (на рис. 4.9 это заземление показано пунктиром), то U_к снизится до значения, определяемого формулой:

,                               (4.5)

где I_з – ток, стекающий в землю через сопротивление r_п, А; U_ав – падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке АВ; r₀– сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

При случайном обрыве нулевого защитного проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва (при отсутствии повторного заземления) напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединенных к нему корпусов, в том числе корпусов исправных установок, окажется близким по значению фазному напряжению сети (рис. 4.10, а). Это напряжение будет существовать длительно, поскольку поврежденная установка автоматически не отключится, и ее будет трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.

Рис. 4.10. Замыкание на корпус при обрыве нулевого защитного проводника

а - в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника, б - в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при обрыве его сохранится цепь тока I_з, А, через землю (рис 4.10, б), благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до значений, определяемых формулой

                                (4.6)

При этом корпуса установок, присоединенных к нулевому защитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли:

                                (4.7)

где r₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, но не может устранить ее полностью, т. е. не может обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва.