Нулевая точка силового трансформатора или генератора соединяется с землёй посредством заземляющего проводника и рабочего заземлителя. В сетях напряжением 220/380 В помимо трех фаз A, B, C прокладывается и четвертый нейтральный провод N, который многократно соединяется с землей (рис2, а).
Рис.2. Схемы сетей с глухозаземленной нейтралью:
а – четырехпроводная сеть 220/380 В; б – трехпроводная сеть 110 кВ и выше;
Ra, Rb, Rc – активное сопротивление изоляции фаз относительно земли; UЛ – линейное напряжение; UФ – фазное напряжение; IЧ – ток протекающий через тело человека; RЧ – сопротивление тела человека; IК – ток однофазного КЗ.
Основные преимущества четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью:
1. В данной системе без дополнительной трансформации можно получить два вида напряжений. Линейное 380 В между фазами A, B, C – для подключения трехфазных силовых нагрузок и фазное 220 В между нулевым проводом N и любой из фаз A, B, C – для подключения однофазных потребителей (осветительные приборы, различные коммунально-бытовые нагрузки и др.). это свойство сети определило её широкое и преимущественное распространение для электроснабжения городов, поселков и промышленных предприятий.
2. Исключается возможность работы сети с поврежденной изоляцией на земля, так как образуется однофазное короткое замыкание на землю, что приводит к немедленному автоматическому отключению поврежденного участка сети максимальными защитами.
3. Ёмкость фаз относительно земли не влияет на поражение людей электрическим током, так как фазы через нулевую точку трансформатора соединены с землей и емкость фаз зашунтирована.
В системе электроснабжения с глухозаземленной нейтралью 220/380 В имеются недостатки, которые исключают её применение в условиях с повышенной опасностью:
1. Система является опасной с точки зрения поражения людей электрическим током. Человек, имеющий сопротивление тела 1000 Ом, при прикосновении к токоведущей части любой из фаз, с одной стороны, и заземленной металлической части электроустановки или земле, с другой стороны, попадает под фазное напряжение, и через тело начинает протекать опасный ток:
где Uф – фазное напряжение, В.
Допустимая величина тока для человека составляет 20-30 мА. Сопротивление изоляции других фаз относительно земли не играет никакой защитной роли.
2. Система имеет повышенную опасность с точки зрения пожаров и взрывов взрывоопасной атмосферы, так как при повреждении изоляции любой из фаз на землю образуется однофазное короткое замыкание, сопровождающееся появлением довольно мощной дуги или искрения в месте замыкания. Поэтому данную систему не применяют при подземной добыче полезных ископае6мых, взрыво- и пожароопасных химических производствах, в особо сырых помещениях.
Системы электроснабжения 110 кВ и выше выполняются с глухозаземленной нейтралью (рис.2, б). Данная система делается трехпроводной, то есть без нулевого провода. Основным достоинством этих сетей является то, что при однофазных замыканиях на землю напряжение неповрежденных фаз по отношению к земле не повышается, то есть остается практически равным фазному. Благодаря этому, за счет облегчения изоляции фаз по отношению к земле, существенно уменьшаются расходы на сооружение ЛЭП, трансформаторов и другого оборудования. Экономия тем больше, чем выше напряжение сети.
Недостатком является отключение ЛЭП при каждом однофазном замыкании на землю. Этот недостаток значительно уменьшается путем широкого применения устройств автоматического повторного включения (АПВ). При кратковременном отключении линии защитой повреждение изоляции относительно земли самоликвидируется и последующая автоматическая подача напряжения, как правило, бывает успешной.
Вторым недостатком являются большие токи замыкания на землю, что усложняет устройство и эксплуатацию средств заземления электрооборудования. Ограничение токов короткого замыкания на землю иногда осуществляется путём включения токоограничивающего реактора между нулевой точкой трансформатора и землей (рис.1, д).
