В целях соблюдения правил электробезопасности все электроустановки должны регулярно проходить испытания, в ходе которых замеряется изоляция кабелей, измеряются сопротивления контура защитного заземления и так далее. Важным этапом проведения испытаний является измерение сопротивления петли фаза-нуль, в ходе которого определяется, обеспечит ли вводной автомат автоматическое отключение при коротком замыкании (КЗ).
Петля фаза-нуль складывается из фазных проводников, обмотки трансформатора подстанции и нулевых проводников, включенных последовательно, соответственно и сопротивление самой петли складывается из сопротивлений ее составляющих. Расчеты петли довольно сложная процедура, поскольку в реальных сетях к их сопротивлению добавляются переходные сопротивления большого числа контактов, автоматов, коммутационных элементов. Реальные значения сопротивлений, а, следовательно, и токов однофазных замыканий которые обеспечивает петля фаза-нуль можно определить только в результате замеров.
Петля фаза-ноль в системе TT и ее особенности
В системах с глухозаземленной нейтралью трансформатора TN петля фазы и нуля складывается из нулевых и фазных проводов. В системе TN-C она представлена одним фазным контуром вместе с совмещенным PEN проводником, а в TN-S двумя:
- петля фазы ноля (проводник N),
- петля провода фазы трансформатора и защитных проводников (PE),
Так как в этой системе нулевой и защитный проводник разделены. В первом случае причиной срабатывания защитных автоматов будет КЗ между фазой и нулем, для системы TN-S дополнительно автомат сработает и при замыкании фазы, например из-за нарушения изоляции проводов на корпус электроустановки связанный с защитным заземлением.
Несколько иначе обстоит дело в системе TT, применяемой для электропитания временных объектов, а также широко используемой при передаче электроэнергии посредством воздушных линий, например в сельской местности. Как и для TN здесь также применяются заземления нейтрали трансформаторов, только защитного проводника к контуру заземления подстанции не идет. Защитное заземление со стороны потребителя обеспечивается повторным заземлением, отдельным контуром в непосредственной близости к электроустановкам.
Отсутствие нулевых защитных проводов ограничивает применение защиты только короткими замыканиями между нулем и фазой. Сопротивление петли в системе TT следует измерять между фазным проводником и проводом защитного заземления, оно будет представлено суммой сопротивлений:
- фазных проводов,
- обмоток трансформаторов,
- контура заземления подстанции,
- земли и повторного заземления,
и может иметь достаточно высокое сопротивление, поэтому пробой фазы на корпус заземленного электрооборудования не обязательно окончится защитным отключением вводного автомата.
Iкз = U_ном / Zп,
здесь: Iкз – ток однофазного КЗ, U_ном – номинальное напряжение сети, Zп – полное сопротивление петли.
Очевидно, что высокое сопротивление просто ограничит ток и его будет недостаточно для срабатывания автоматического выключателя. Именно поэтому ГОСТ 30331.3-95 в системах TT рекомендовано выполнение следующего ограничения:
Rп · I∝ ≤ 50 В,
где – Rп – полное сопротивление, а I∝ – ток срабатывания автомата.
Согласно требованиям того же стандарта в сетях TT для защиты от поражений электрическим током необходимо использовать устройства защитного отключения – УЗО, реагирующие на дифференциальные токи. Защита от сверхтоков допускается при очень низких значениях сопротивлений, чтобы выполнялось условие.