Изчисляване на заземяване — метод и формули за изчисляване на защитно заземяване на електрическо оборудване

Изчисляване на нула има за цел да определи условията, при които надеждно изпълнява възложените му задачи — бързо изключва повредената инсталация от мрежата и същевременно гарантира безопасността на докосването на човек до нулирания случай по време на авариен период. Според това защитно заземяване разчитайте на прекъсващата способност, както и на безопасността при докосване на случая, когато фазата е къса на маса (изчисление на неутрално заземяване) и на случая (изчисление на повторно заземяване на нулевия защитен проводник).

а) Изчисление за прекъсване

Когато една фаза е затворена към нулев случай, електрическата инсталация автоматично ще се изключи, ако стойността на тока на еднофазно късо съединение (т.е. между фазовия и нулевия защитен проводник) И К, A, удовлетворява условието

където к — коефициент на кратност на номиналния ток Азn A, предпазителят или текущата настройка на прекъсвача, A. (Номиналният ток на предпазителя е токът, чиято стойност е посочена (избита) директно върху вложката от производителя. отопление над зададената от производителя температура)

Коефициент на стойност к се приема в зависимост от вида защита на електрическата инсталация. Ако защитата се осъществява от прекъсвач, който има само електромагнитно освобождаване (прекъсване), тоест задействано без забавяне във времето, тогава к приети в диапазона 1,25-1,4.

Ако инсталацията е защитена с предпазители, чието време на изгаряне зависи, както е известно, от тока (намалява с увеличаване на тока), тогава, за да ускорите изключването, вземете

Ако инсталацията е защитена от прекъсвач с обратна зависима от тока характеристика, подобна на тази на предпазителите, тогава също

Смисъл И К зависи от фазовото напрежение на мрежата Uф и съпротивления на веригата, включително от импедансите на трансформатора zt, фазов проводник zf, нулев защитен проводникzns, външно индуктивно съпротивление на фазовия проводник на контура (контур) — нулев защитен проводник (фаза -нула контури) хn, както и от активните съпротивления на неутралното заземяване на намотките на източника на ток (трансформатор) ро и повторно заземяване на нулевия защитен проводник rn (фиг. 1, а).

Дотолкова доколкото ро и rn, като правило, са големи в сравнение с други съпротивления на веригата, възможно е да се игнорира паралелния клон, образуван от тях. Тогава схемата за изчисление ще бъде опростена (фиг. 1, б), а изразът за тока на късо съединение И К, A, в сложна форма ще бъде

или

където Uf е фазовото напрежение на мрежата, V;

zt — комплекс от импеданс на намотките на трифазен източник на ток (трансформатор), Ом;

zf — комплексът на импеданса на фазовия проводник, Ом;

znz — комплекс от импеданс на нулев защитен проводник, Ом;

Rf и Rns активно съпротивление на фазови и нулеви защитни проводници, Ом;

Хф и Хнз — вътрешни индуктивни съпротивления на фазови и нулеви защитни проводници, Ом;

— комплексна фаза на импеданс на контура — нула, Ом.

Ориз. 1. Изчислена схема на неутрализация в мрежата с променлив ток за прекъсване на капацитета: a — пълна, b, c — опростена

При изчисляване на нулирането е допустимо да се използва приблизителна формула за изчисляване на действителната стойност (модул) на тока на късо съединение А, в която модулите на съпротивление на трансформатора и фазата на контура са нула zt и zn Ом, добавете аритметично:

Някои неточности (около 5%) на тази формула засилват изискванията за безопасност и затова се считат за приемливи.

Фаза на импеданс на контура — нула в реална форма (модул) е, Ом,

Формула за изчисление изглежда така:

Тук само съпротивленията на нулевия защитен проводник и са неизвестни, което може да се определи чрез подходящи изчисления, използвайки същата формула. Тези изчисления обаче обикновено не се извършват, защото напречното сечение на нулевия защитен проводник и неговия материал се вземат предварително от условието, че пропускливостта на нулевия защитен проводник е най-малко 50% от допустимостта на фазовия проводник, т.е.

или

Това условие е установено от PUE при предположението, че за такава проводимост Азk ще има необходимата стойност

Препоръчва се да се използват неизолирани или изолирани проводници като нулеви защитни проводници на PUE, както и различни метални конструкции на сгради, писти за кранове, стоманени тръби за електрическо окабеляване, тръбопроводи и др. Препоръчва се едновременно да се използват нулеви работни проводници и като нулеви защитни проводници. В този случай нулевите работни проводници трябва да имат достатъчна проводимост (най -малко 50% от проводимостта на фазовия проводник) и не трябва да имат предпазители и ключове.

Поради това, изчисляването на нулиране на прекъсващата способност е проверка на изчислението на правилността на избора на проводимостта на неутралния защитен проводник, или по -скоро на достатъчността на проводимостта на контура, фазата е нула.

Смисъл zT, Ом, зависи от мощността на трансформатора, напрежението и схемата на свързване на намотките му, както и от конструкцията на трансформатора. При изчисляване на нулиране стойността zm е взето от таблици (например таблица 1).

Стойностите Rf и Rnz, Ohm, за проводници от цветни метали (мед, алуминий) се определя съгласно известни данни: напречно сечение с, mm2, дължина л, m, и материала на проводниците ρ… В този случай необходимата съпротива

където ρ- специфичното съпротивление на проводника, равно на 0,018 за мед и 0,028 Ohmm2 / m за алуминий.

Таблица 1. Приблизителни стойности на изчислените импеданси zt, Ом, намотки на напълнени с масло трифазни трансформатори

Мощност на трансформатора, kV A Номинално напрежение на намотките с високо напрежение, kV zt, Ом, с диаграма на свързване на намотката Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-10 1,237 0,360
20-35 1,136 0,407 100 6-10 0,799 0,226
20-35 0,764 0,327 160 6-10 0,487 0,141
20-35 0,478 0,203 250 6-10 0,312 0,090
20-35 0,305 0,130 400 6-10 0,195 0,056
20-35 0,191 — 630 6-10 0,129 0,042
20-35 0,121 — 1000 6-10 0,081 0.027
20-35 0,077 0,032 1600 6-10 0,054 0,017
20-35 0,051 0,020

Забележка. Тези таблици се отнасят за трансформатори с намотки с ниско напрежение 400/230 V. При по -ниско напрежение 230/127 V стойностите на съпротивлението, дадени в таблицата, трябва да бъдат намалени 3 пъти.

Ако нулевият защитен проводник е стомана, тогава неговото активно съпротивление се определя с помощта на таблици, например таблица. 2, който показва стойностите на съпротивлението от 1 km (rω, Ohm / km) на различни стоманени проводници при различни плътности на тока с честота 50 Hz.

За да направите това, трябва да зададете профила и напречното сечение на проводника, както и да знаете неговата дължина и очакваната стойност на тока на късо съединение И К, които ще преминават по този проводник през аварийния период. Напречното сечение на проводника е настроено така, че плътността на тока на късо съединение в него да е приблизително 0,5-2,0 A / mm2.

Таблица 2. Активни rω и вътрешни индуктивни xω съпротивления на стоманени проводници при променлив ток (50 Hz), Ohm / km

Размери или диаметър на сечението, мм Сечение, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω при очакваната плътност на тока в проводника, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Правоъгълна лента 20 x 4 80 5,24 3,14 4,20 2,52 3,48 2,09 2,97 1,78 30 x 4 120 3,66 2,20 2,91 1,75 2,38 1,43 2,04 1,22 30 x 5 150 3,38 2,03 2,56 1,54 2,08 1,25 — — 40 x 4 160 2,80 1,68 2,24 1,34 1,81 1,09 1,54 0,92 50 x 4 200 2,28 1,37 1,79 1,07 1,45 0,87 1,24 0,74 50 x 5 250 2,10 1,26 1,60 0,96 1,28 0,77 — — 60 x 5 300 1,77 1,06 1,34 0,8 1,08 0,65 — — Кръгъл проводник 5 19,63 17,0 10,2 14,4 8,65 12,4 7,45 10,7 6,4 6 28,27 13,7 8,20 11,2 6,70 9,4 5,65 8,0 4,8 8 50,27 9,60 5,75 7,5 4,50 6,4 3,84 5,3 3,2 10 78,54 7,20 4,32 5,4 3,24 4,2 2,52 — — 12 113,1 5,60 3,36 4,0 2,40 — — — — 14 150,9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Xph стойности и Khnzза медни и алуминиеви проводници са относително малки (около 0,0156 Ohm / km), така че те могат да бъдат пренебрегнати.За стоманените проводници вътрешните индуктивни реакции са достатъчно големи и се определят с помощта на таблици, например таблица. 2. В този случай е необходимо също така да се знае профилът и напречното сечение на проводника, неговата дължина и очакваната стойност на тока.

Стойността на Xn, Ohm, може да бъде определена съгласно формулата, известна от теоретичните основи на електротехниката за индуктивно съпротивление на двужилна линия с кръгли проводници със същия диаметър d, m,

където ω — ъглова скорост, rad / s; L — линейна индуктивност, Н; μr — относителна магнитна пропускливост на средата; μo = 4π x 10 -7 — магнитна константа, H / m; л — дължина на линията, m; д — разстоянието между проводниците на линията, m.

За 1 км линия, поставена във въздуха (μr = 1) при текуща честота f = 50 Hz (ω=314 радвам се / и), формулата приема формата, Ом / км,

От това уравнение може да се види, че външното индуктивно съпротивление зависи от разстоянието между проводниците д и техния диаметър д… Въпреки това, тъй като д варира в незначителни граници, влиянието му също е незначително и следователноXn, зависи главно от д (съпротивлението се увеличава с разстоянието). Следователно, за да се намали външното индуктивно съпротивление на контура, фазата е нула неутралните защитни проводници трябва да бъдат положени заедно с фазови проводници или в непосредствена близост до тях.

За малки стойности д, съизмерим с диаметъра на проводниците д, тоест когато фазовият и неутралният проводник са разположени в непосредствена близост един до друг, съпротивлението Xn е незначително (не повече от 0,1 Ohm / km) и може да се пренебрегне.

В практическите изчисления те обикновено приемат Xn = 0,6 Ohm / km, което съответства на разстоянието между проводниците от 70 — 100 cm (приблизително такива разстояния са по въздушните електропроводи от неутралния проводник до най -далечния фазов проводник).