В данной задаче необходимо начертить схему трехфазной четырех проводной питающей сети системы ТN с подключенной электроустановкой (выбрать вариант типа системы заземления TN-C или TN-C-S)

1. Выбираем систему питающей сети TN-C-S (рис. 1), принципиальная схема, которой содержать электроустановку, плавкие предохранители, зануление, повторное заземление нулевого защитного проводника.
Рис. 1.
Зануление превращает замыкание на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключается поврежденный участок сети. Ток короткого замыкания протекает по петле фаза-нуль.
Величина Iкз тока короткого замыкания определяется по формуле:
Iкз= Uф / Zп , А,
где, Zп – сопротивление фаза-нуль, учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного проводника L, нулевого защитного проводника PE, 2,4 Ом;
Uф – фазное напряжение, 220 В.
Iкз= 220 / 2,4 = 91,66 А.
2. Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления нулевого защитного проводника РЕ
Uз = IкзZн, В,
где, Zн – сопротивление нулевого защитного проводника, 1,2 Ом.
Uз = 91,66 · 1,2 = 109,992 В,
3. Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого защитного проводника РЕ:
Uзп ≈ (Uз · Rп)/( Rп + R0), В
где, Rп и Rо – соответственно сопротивления повторного заземления нулевого защитного проводника (10 Ом) и заземления нейтрали, причем Rо = 4 Ом.
Uзп ≈ (109,992 · 10)/( 10+ 4)= 78,57 В.
4. Проверим условие на быстрое перегорание плавкой вставки:
Iкз≥3Iн,
где, Iн – ток плавкой вставки (значений тока Iн = 20, 30,50, 100 А);
для значения Iн = 20 А,
91,66 А ≥ 60 А,
условие выполняется;
для значения Iн = 30 А,
91,66 А ≥ 90 А,
условие выполняется;
для значения Iн = 50 А,
91,66 А ≤ 150 А,
условие не выполняется, для значения Iн = 100 А, условие также не будет выполняться.
5 . При обрыве нулевого рабочего проводника PEN и замыкания фазы на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли:
без повторного заземления нулевого защитного проводника РЕ для:
а) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику за местом обрыва:
U1 = Uф = 220 В;
б) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику перед местом обрыва:
U2 = 0В;
с повторным заземлением нулевого защитного проводника РЕ для:
в) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику за местом обрыва
U1′ = (Uф · Rп)/( Rп + R0), В
U1′ = (220 · 10)/( 10+ 4)= 157,14 В;
г) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику перед местом обрыва
U2′ = (Uф · R0)/( Rп + R0), В
U2′ = (220 · 4)/( 10+ 4)= 62,86 В.
6. Ток через тело человека в указанных случаях будет определяться следующим образом:
а) I1= Uф / Rh, А;
где, Rh – сопротивление тела человека (принимают Rh = 1000 Ом),
I1= 220 / 1000 = 0,22 А;
б) I2 = 0 А;
в) I1′ = U1′/ Rh, А,
I1′ = 157,14/100 = 0,15714 А;
г) I2′ = U2′/ Rh, А,
I1′ = 62,86/ 1000= 0,06286 А.
7. Следующая схема (рис. 2) отличается от первой тем, что не содержит повторного заземления нулевого защитного проводника Rп, а одна из фаз замыкается на землю через сопротивление растеканию тока Rзм.
Рис. 2.
Для этого случая напряжение прикосновения равно:
Uпр = (Uф · Rо)/( Rзм + R0), В
где R0 – сопротивление заземления нейтрали трансформатора (4 Ом)
Rзм – сопротивление в месте замыкания на землю фазного проводника (50 Ом)