Зануление

Зануление применяется с целью отключить при пробое на корпус поврежденный электроприемник в возможно короткий срок и тем самым ограничить до возможного минимума время, в течение которого поврежденный объект будет представлять опасность для персонала. При занулении отключение поврежденного электроприемника производится под действием тока замыкания на корпус в линии, питающей поврежденный электроприемник.
Для быстрого и надежного срабатывания защиты максимального тока кратность тока замыкания на корпус по отношению к току уставки защиты должна быть как можно больше.
ПУЭ требует (пункт 1.7.79): чтобы ток однофазного замыкания на корпус

1. превосходил — не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя;
2. не менее чем в 3 раза ток уставки расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику;
3. не менее чем в 1,1 Кр раза ток мгновенного срабатывания автомата, имеющего только расцепитель без выдержки времени, где Кр — коэффициент, учитывающий разброс токов срабатывания (по заводским данным). При отсутствии заводских данных о величине разброса кратность тока короткого замыкания относительно величины уставки следует принимать 1,4 для автоматов до 100 А и 1,25 для автоматов с номинальным током более 100 А.

Во взрывоопасных установках (ПУЭ, пункт 7.3.139) указанные выше кратности тока однофазного замыкания на корпус должны быть повышены до 4 в цепи, защищенной плавким предохранителем; до 6 в цепи, защищенной автоматическим выключателем с обратно зависимой от тока характеристикой. В цепях, защищенных автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный (мгновенный) расцепитель, кратность тока однофазного замыкания на корпус определяется как для невзрывоопасных установок.
Нулевые защитные проводники. В качестве нулевых защитных проводников могут служить:

1. отдельные (в том числе нулевые) жилы многожильных проводов и кабелей;
2. специально проложенные проводники;
3. элементы металлических конструкций зданий, стальные трубы электропроводок, металлические конструкции производственного назначения, трубопроводы всех назначений (кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей) проложенные открыто;
4. алюминиевые оболочки кабелей.

Заземляющие и нулевые защитные проводники должны быть защищены от коррозии. Места соединения стыков после сварки должны быть окрашены. В сухих помещениях для этого следует применять асфальтовый лак, масляные краски или нитроэмали. В сырых помещениях и помещениях с едкими парами окраска должна быть выполнена красками, стойкими в отношении химических воздействий (например поливинилхлоридными эмалями).
Запрещается использовать металлические оболочки трубчатых проводов, несущие тросы при тросовой электропроводке, металлические оболочки изоляционных трубок, металлорукава, броню и свинцовую оболочку проводов и кабелей в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников.
При использовании алюминиевых оболочек кабелей в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников присоединение их к корпусам электрооборудования, к соединительным или концевым кабельным муфтам должно выполняться гибкими медными перемычками сечением не менее приведенных в табл. 1.
Таблица 1. Сечение гибких медных перемычек

В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью нулевые защитные проводники с целью уменьшения индуктивного сопротивления цепи фаза-нуль следует прокладывать совместно с фазными или в непосредственной близости к ним.
Ответвления от магистрали к электроприемникам до 1 кВ допускается прокладывать скрыто непосредственно в стене, под чистым полом и т.п. с защитой их от воздействия агрессивных сред. Такие ответвления не должны иметь соединений.
Прокладка заземляющих и нулевых защитных проводников через стены должна выполняться в открытых проемах, в неметаллических трубах или иных жестких обрамлениях.
В помещениях сухих, без агрессивной среды, заземляющие и нулевые защитные проводники допускается прокладывать непосредственно по стенам. Во влажных, сырых и особо сырых помещениях и в помещениях с агрессивной средой заземление и нулевые защитные проводники следует прокладывать на расстоянии от стен не менее чем 10 мм. Расстояние между опорами для крепления заземляющих и нулевых защитных проводников должны быть не более 1000 мм.
В наружных установках заземляющие и нулевые защитные проводники допускается прокладывать в земле, в полу или по краю площадок, фундаментов технологических установок и т.п.
Использование неизолированных алюминиевых проводников для прокладки в земле в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников запрещается.
Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению или занулению, должна быть присоединена к сети заземления или зануления при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий или нулевой защитный проводник заземляемых или зануляемых частей электроустановки не допускается.
Заземлители надлежит соединять с магистралями заземления не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Это требование не относится к повторному заземлению нулевого провода и металлических оболочек кабелей.
Соединение частей заземлителя между собой, а также заземлителя с заземляющими проводниками следует выполнять сваркой; при этом длина нахлеста должна быть равна ширине проводника при прямоугольном сечении и шести диаметрам при круглом сечении. При Т-образном соединении внахлестку двух полос длина нахлестки определяется шириной полосы.
Использование специально проложенных заземляющих или нулевых защитных проводников для каких-либо целей не допускается.
Открыто проложенные заземляющие и нулевые защитные проводники должны иметь отличительную окраску: желтые полосы по зеленому фону. При использовании строительных или технологических конструкций в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников на перемычках между ними, а также в местах присоединений и ответвлений проводников должны быть нанесены две полосы желтого цвета по зеленому фону на расстоянии 150 мм одна от другой.
Присоединение заземляющих и нулевых защитных проводников к частям оборудования, подлежащим заземлению или занулению, должно быть выполнено сваркой или болтовым соединением. Присоединение должно быть доступно для осмотра.
Для болтового соединения следует предусматривать меры против ослабления контактного соединения (контрогайки, разрезные пружинные шайбы и т.п.) и коррозии (смазка тонким слоем вазелина зачищенных до металлического блеска контактных поверхностей и т.п.).
Сопротивление нулевых защитных проводников оказывает решающее влияние на общее сопротивление цепи зануления и, следовательно, на величину тока замыкания на корпус. Из перечисленных выше нулевых защитных проводников аналитическому расчету поддается только сопротивление жил проводов и кабелей.
Расчет нулевых защитных проводников по нагреву. Нулевые защитные проводники должны пропускать, не повреждаясь, ток однофазного замыкания на корпус. Считается, что это требование выполняется, если проводимость нулевого защитного проводника в любой точке составляет не менее 50% проводимости фазных проводников.
Ток двухфазного короткого замыкания может протекать по нулевым защитным проводникам только в случае одновременного замыкания на корпус у различных электроприемников и в различных фазах. При выборе сечения нулевых защитных проводников этот случай не принимается во внимание.
Элементы металлоконструкций зданий, стальные трубы электропроводки, конструкции производственного назначения и трубопроводы, используемые в качестве нулевых защитных проводников, не проверяются на устойчивость при замыканиях на корпус.
Поперечное сечение алюминиевой оболочки кабелей практически во всех имеющих место случаях превышает сечение фазного провода, поэтому ее можно считать устойчивой при токах короткого замыкания на корпус.
Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках до 1 кВ должны иметь размеры не менее приведенных в табл. 2.
Таблица 2. Наименьшие размеры заземляющих и нулевых защитных проводников
(ПУЭ, табл. 1.7.1)

Нулевые рабочие проводники.

Для питания электроприемников с однофазной или неравномерной трехфазной нагрузкой должен быть проложен рабочий нулевой провод, по которому протекает геометрическая сумма фазных токов. Нулевой рабочий провод присоединяется к нейтрали генератора или вторичной обмотке трансформатора, и он может быть использован для зануления корпуса приемника. По рабочему нулевому проводу длительно протекает рабочий ток, создающий в нем падение напряжения, и поэтому он должен быть изолирован на всей длине, когда используется для зануления (как защитный). Если нулевой рабочий провод используется как защитный, на него распространяются требования, относящиеся к нулевым защитным проводникам.
Нулевые рабочие проводники должны быть рассчитаны на длительное протекание рабочего тока.
Рекомендуется в качестве нулевых рабочих проводников применять проводники с изоляцией, равноценной изоляции фазных проводников. Такая изоляция обязательна как для нулевых рабочих, так и для нулевых защитных проводников в тех местах, где применение неизолированных проводников может привести к образованию электрических пар или к повреждению изоляции фазных проводников в результате искрения между неизолированным нулевым проводником и оболочкой или конструкцией (например, при прокладке проводов в трубах, коробах, лотках).
Не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников нулевые рабочие проводники, идущие к переносным электроприемникам однофазного и постоянного тока. Для зануления переносных электроприемников должен быть применен отдельный третий провод, присоединенный во втычном соединителе (разъеме) к нулевому рабочему или нулевому защитному проводнику.
Зануление светильников. Зануление светильников требует особого внимания, поскольку токоведущие части светильника легкодоступны, особенно при смене ламп, и количество светильников в промышленных предприятиях велико.
В сетях 220/380 В с глухозаземленной нейтралью светильники, как правило, включены между фазой и нулевым рабочим проводом. В осветительных установках рабочий нулевой провод используется и для зануления, что дает существенную экономию проводов. При обрыве нулевого провода (объединяющего функции рабочего и защитного) корпуса всех светильников окажутся под фазным напряжением относительно земли, что представляет значительную опасность. С целью уменьшить эту опасность на участке, где повреждения наиболее вероятны — от магистрали до светильника, прокладывают раздельно три провода — фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный.
Если светильник установлен неподвижно, то к нему разрешается подводить два провода — фазный и нулевой. Последний в этом случае выполняет функции как рабочего, так и защитного.
Выравнивание потенциалов. Прикосновение одновременно к двум точкам, имеющим одинаковые потенциалы, при напряжении до 1000 В для человека безопасно. В тех случаях, когда почему-либо не удается понизить возможные потенциалы частей установки относительно земли или относительно друг друга, прибегают к искусственному выравниванию потенциалов внутри установки. На границах установки необходимо обеспечить плавный переход от потенциала установки к нулевому потенциалу земли, чтобы напряжение шага не превысило безопасной величины.
В пределах установки выравнивание потенциалов достигается металлическим соединением всех электропроводных элементов установки между собой (колонн, конструкций, корпусов электрооборудования, оболочек и брони кабеля, трубопроводов). Потенциал земли (пола) выравнивается путем закладки в земле (в полу) полос или пластин.
В цехах промышленных предприятий, связанных через общие заземлители с электроустановками с большими токами замыкания на землю, выравнивание потенциалов достигается путем устройства электрических соединений между колоннами, фермами, рельсами, станинами станков, трубопроводами (за исключением содержащих горючие газы или жидкости), арматурой полов и корпусами электрооборудования.
Поскольку наибольшее напряжение прикосновения и шаговое напряжение обычно наблюдается у выхода из здания и у наружных стен, здесь должны быть приняты дополнительные меры защиты. У выходов из здания должны быть заложены выравнивающие контуры, состоящие из двух полос, на расстоянии 1 и 2 м от стен здания, на глубине 1 и 1,5 м соответственно. Аналогичные меры для выравнивания потенциала должны быть приняты и по периметру здания, если измерения покажут наличие опасных разностей потенциалов.