Назначение и принцип устройства защитного заземления.

При обслуживании производственного оборудования, использующего электроэнергию, работающие прикасаются к его нетоковедущим металлическим частям. Такой контакт обычно является нормальной операцией. В процессе эксплуатации может происходить повреждение изоляции электрооборудования. Повреждение изоляции, как правило, сопровождается замыканием на корпус электроустановки, т.е. случайным соединением токоведущих частей с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. В результате чего корпус электроустановки, а через него все оборудование и обслуживающий персонал могут оказаться под напряжением, что приводит к поражению электротоком.

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции и замыкании на корпус «Правилами устройства электроустановок» предусматривается ряд защитных мер, одним из них является применение защитного заземления.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциалов, разряд молнии, наведение статического электричества и др.).

Принцип действия защитного заземления можно рассмотреть на примере схемы питания электроустановки (рис. 1). Человек, с сопротивлением тела касаясь корпуса электроустановки, на которой произошел пробой изоляции, оказывается под защитой сопротивления заземления гз, которое включено параллельно Rч. Так как то ток короткого замыкания,

протекает по пути наименьшего сопротивления, т. е. через заземлитель и ток

 

 

Rч - электрическое сопротивление человека; r_з - сопротивление заземлителя; r₁ и r₂ - сопротивление изоляции проводов 1 и 2, соответственно; - ток короткого замыкания; - ток, протекающий через заземлитель - ток, протекающий через тело человека

При замыкании одной фазы на корпус электроустановки, корпус окажется под напряжением, в случае отсутствия соединения корпуса с землей, прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе.

Защитное заземление, как мера защиты людей от поражения электрическим током, при возникновении напряжения на нетоковедущих частях электроустановок в результате повреждения изоляции и замыкании на корпус заключается в электрическом соединении корпусов электроустановок с заземляющим устройством. Защитное действие заземления состоит в снижении до безопасных значений напряжения прикосновения и тока протекающего через человека, обусловленных замыканием на корпус.

Эффективность заземления зависит от его сопротивления, чем меньше сопротивление, тем выше его защитная эффективность.

Область применения защитного заземления:

В трехфазных трехпроводных сетях напряжения до 1000В переменного тока с изолированной нейтралью или изолированным выводом источника однофазного тока, а также в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

В сетях напряжения выше 1000В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки.

В соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» заземлению подлежат:

все электроустановки при напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока при эксплуатации в любых помещениях;

наружные электроустановки напряжением 42В и выше переменного тока и 110В и выше постоянного тока, работающих в условиях с повышенной опасностью и в особо опасных условиях;

электроустановки любого напряжения, работающие во взрывоопасных помещениях.

В заземляющее устройство входит заземлитель (металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом) и заземляющие проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлителем называется металлический проводник или совокупность металлических соединенных между собой проводников, находящихся в соприкосновении с землей.

В зависимости от расположения заземлителей по отношению к заземляемому оборудованию заземления бывают выносные

(сосредоточенные) и контурные (рис.2). Заземлители выносных заземлений располагают сосредоточенно на расстоянии свыше 20 м от заземляемого оборудования, т. е. вне зоны растекания тока замыкания на землю. Заземлители контурного заземления располагают по периметру и внутри площадки, на которой установлено заземляемое оборудование. Все эти заземлители электрически соединены друг с другом.

 

Заземлители могут быть естественными и искусственными. Искусственные заземлители выполняются в виде электродов. По расположению в грунте и по форм электродов заземлители делятся на углубленные, состоящие из полос или круглой стали, укладываемых глубоко на дно котлована горизонтально по периметру фундаментов, вертикальные, состоящие из электродов, верхний конец которых заглубляется на 0,5-0,7 м от поверхности земли; в качестве их используют стальные вертикальные заложенные стержни диаметром 10-16 мм, (или отрезки стальных труб, различного диаметра), длиной 3-5 м, а также уголковая сталь длиной 2,5-Зм (рис.3); горизонтальные (протяженные), состоящие из электродов, применяемых для связи между собой вертикальных заземлителей, соединяемых сваркой. В качестве таких заземлений используется круглая сталь диаметром не менее 10 мм или стальные полосы толщиной не менее 4 мм, сечением 48 мм.

В качестве заземляющих проводников-ответвлений к оборудованию, где по условиям работы не требуются гибкие проводники, применяются медные или алюминиевые проводники. В качестве заземляющих проводников, образующих заземляющую магистраль, применяется полосовая или круглая сталь, сечением порядка 48 мм.

Таблица 1 Минимальные размеры стальных заземлителей и заземляющих проводников, мм Заземлитель Место расположения в зданиях в наружных установках в земле Круглые, диаметром, мм       Прямоугольные, сечением, мм2       Прямоугольные, толщиной, мм2       Угловая сталь с толщиной полос, мм   2,5   Стальные водо-газопроводные (некондиционные) трубы с толщиной стенок, мм 2,5 2,5 3,5

 

Таблица 2 Наименьшие сечения медных и алюминиевых заземляющих проводников в электроустановках напряжением до 1000 В Проводники Сечением, мм медь алюминий Без изоляции при открытой прокладке     Изолированные 1,5 2,5 Заземляющие жилы кабелей или многожильных проводов, водящихся в общей защитной оболочке с средними жилами   1,5

 

Заземляющий проводник присоединяется к заземлению сваркой внахлестку не менее чем в двух местах. Длина нахлестки должна быть равна двойной ширине проводника при прямоугольном сечении или круглом шести диаметрам. Болты (винты, шпильки) для крепления заземляющего проводника должны изготовляться из стойкого в отношении коррозии металла. Диаметр болта (винта, шпильки), зависит от номинального тока потребителя: при токе потребителя до 16 А, диаметр болта 4 мм потребителя 250-300 А диаметр болта 10 мм. Нельзя применять для выполнения заземления крепежные детали машин, оборудования.

Таблица 3 Наибольшие допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств электроустановок Характеристика объекта Сопротивление, Ом Электроустановки напряжением 110 кВ и выше сетей с эффективным заземлением нейтрали, выполненные по нормам на сопротивление 0,5 0,002 0,5р

 

Электроустановки 3-35 кВ сетей с изолированной нейтралью	250//р*,
	но не более 10 Ом
	0,002р-250//р
Электроустановки сетей напряжением до1000 В с глухозаземленной нейтралью напряжением:
660/380 В	15** (15 0,01 р)
380/220 В	30** (30 0,01р)
220/127 В	60** (60 0,01р)
Электроустановки сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью при мощности источника питания: более 100 кВА	50 /Ip*
	но не более 4 Ом
до 100 кВА	50/Ip*,
	но не более 10 Ом

* Ip - расчетный ток замыкания на землю, в качестве которого принимается:

 

в сетях без компенсации емкостного тока замыкания на землю - ток замыкания на

землю;

в сетях с компенсацией емкостного тока замыкания на землю:

для электроустановок, к которым присоединены компенсирующие аппараты, - ток, равный 125% номинального тока наиболее мощного из этих аппаратов;

для электроустановок, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, - ток замыкания на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов.

** - сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при линейных напряжениях соответственно 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока и напряжениях 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

Таблица 4

Наибольшие допустимые сопротивления заземляющих устройств

Грунт, вода	Удельное сопротивление, Омм	Грунт, вода	Удельное сопротивление, Омм
Торф		Гравий, щебень
Чернозем		Каменистый грунт
Садовая земля		Скалистый грунт	104-107
Глина		Вода морская	0,2-1
Суглинок		Вода речная	10-100
Лесс		Вода прудовая	40-50
Супесь		Вода грунтовая	20-70
Песок		Каменный уголь	100-150

 

Таблица 5 Значение сезонных повышающих коэффициентов К Данные, характеризующие климатические зоны и тип применяемых электродов Климатические зоны         1. Климатические признаки зон Средняя температура января -20...-15 -14.-10 -14.0 + о Средняя температура июля 16-18 18-22 22-24 24-26

 

Продолжительность замерзания воды, дней	170-190
2. Значения коэффициента К
При применении вертикальных электродов длиной 3 м и глубиной заложения t=0,7-0,8 м	1,65	1,45	1,3	1,1
То же при длине электродов 5 м.	1,35	1,25	1,15	1,1
То же при применении горизонтальных электродов длиной 20 м и t=0,7-0,8 м	5,5	3,5	2,5	1,5
То же при длине 50 м.	4,5	3,0	2,0	1,4

 

Алгоритм расчета заземления

Расчет производится в следующей последовательности:

Ознакомиться с рекомендациями по использованию заземляющих устройств и составить эскиз заземляющего устройства.

Определить допустимое сопротивление заземляющего устройства - R по таблице 3 или правилам устройства электроустановок

Определяется расчетное удельное сопротивление грунта, в котором предполагается размещать электроды заземления, по данным таблиц 4 и 5

 

В случае возможности использования естественных заземлителей определяется сопротивление току растекания этих заземлителей Re путем измерения или расчетным путем.

Определяется предварительно конфигурация заземлителя (в ряд, прямоугольник и т. п.) с учетом возможности размещения его на отведенной территории, участке.

Выбирается тип и размеры заземлителей - вертикальных электродов и соединительной полосы или протяженных заземлителей или других.

Определяется сопротивление растеканию тока с одного зазсмлителя R^Rb по соответствующим формулам таблицы 6 (в формулу подставляется Ррасч вместо р).

Определяется требуемое сопротивление искусственного заземляющего устройства по формуле

Определим, предварительно, вертикальных заземлителей по формуле

где - длина горизонтального электрода, м; a - расстояние между вертикальными заземлителями, которое может быть равно одной, двум или трем длинам вертикальных заземлителей а = (1...3)L_b (рис-2).

 

Таблица 6 Формулы для вычисления сопротивления единичных заземлителей

 

 

Таблица 7 Коэффициенты использования ƞв вертикальных электродов группового заземления (труб, уголков и т. п.) без учета влияния полосы связи Число заземлителе й, n Отношение расстояний между электродами к их длине             электроды размещены в ряд (рис.4а) электроды размешены по контуру (рис.4б)   0,85 0,91 0,94 - - -   0,73 0,83 0,89 0,69 0,78 0,85   0,65 0,77 0,85 0,61 0,73 0,80   0,59 0,74 0,81 0,56 0,68 0,76   0,48 0,67 0,76 0,47 0,63 0,71   - - - 0,41 0,58 0,66   - - - 0,39 0,55 0,64   - - - 0,36 0,52 0,62

 

 

Таблица 8

Коэффициенты использования ƞ_г вертикальных электродов группового

заземления (труб, уголков и т. п.) без учета влияния полосы связи

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине	Число вертикальных электродов
Вертикальные электроды размещены в ряд (рис.4а)
	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	-	-	-
	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
Вертикальные электроды размещены по контуру (рис.4б)
	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Таблица 9

Коэффициенты использования ƞ_г.п параллельно уложенных горизонтальных полосовых электродов группового заземлителя (ширина полосы b=20ч40мм, глубина заложения t₀=0,3-0,8м) (рис.4в)

Длина каждой полосы, м	Число параллельных полос	Расстояние между параллельными полосами, м
	2,5
		0,63	0,75	0,83	0,92	0,96
		0,37	0,49	0,60	0,73	0,79
		0,25	0,37	0,49	0,64	0,72
		0,16	0,27	0,39	0,57	0,64
		0,35	0,45	0,55	0,66	0,73
		0,23	0,31	0,43	0,57	0,66
		0,14	0,23	0,33	0,47	0,57
		0,60	0,69	0,78	0,88	0,93
		0,33	0,40	0,48	0,58	0,65
		0,20	0,27	0,35	0,46	0,53
		0,12	0,19	0,25	0,36	0,44

 

 

 

Определяется сопротивление растеканию тока горизонтального электрода по соответствующей формуле табл. 6 (в формулу подставляется вместо р вместо р_расч).

Определяется сопротивление растеканию тока искусственных заземлителей:

где R_ц - коэффициент использования горизонтального электрода с учетом вертикальных электродов, определяется по табл.8; - коэффициент использования вертикальных электродов (по табл. 7); n -число вертикальных электродов.

Полученное сопротивление искусственных электродов не должно превышать требуемое сопротивление

Если это условие не удовлетворяется, то необходимо выбрать другие параметры заемлителей или изменить их количество и провести перерасчет.

При отсутствии естественных заземлителей Re пункты 3 и 7 опускаются и условие принимает вид

Сопротивление заземления состоит из суммы сопротивления заземлителей растеканию тока и сопротивления заземляющих проводников:

Сопротивление проводников Rnp учитывается при большой

протяженности проводников (несколько десятков метров).

Сопротивление заземления не должно превышать допустимого значения

В противном случае требуется изменить параметры заземлителей и провести перерасчет.

В заключение расчета приводится схема размещения заземлителей, например, как это показано на рис.5.

 

 

Варианты заданий

Задача 1. Используя алгоритм расчета защитного заземления рассчитать сопротивление защитного заземления для электропитающей установки мощностью 10кВт, распределяющей энергию напряжением 380/220В. Электропитающая установка размещена в одноэтажном производственном здании, имеющем металлические конструкции и хороший контакт с землей. Заземляющее устройство включает в себя естественные заземлители, сопротивление растеканию тока, которых Rе =30Ом. Здание имеет периметр 100м. Вид грунта и климатическая зона принимаются для расчета по вариантам табл.10.

Задача 2. Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве зеземлителя используется горизонтальный трубопровод длиной 100м, диаметром 245мм, пролегающий на глубине 0,5м от поверхности земли. Заземлитель расположен в однородном грунте (вид грунта и климатическая зона принимаются по табл.10). Сравнить сопротивление естественного заземлителя (Rе) с наибольшим допустимым сопротивлением заземляющего устройства (Rн) по условию Rе≤Rн. Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Задача 3. Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве заземлителя используется вертикальный трубопровод, расположенный в земле, длиной 30 м, диаметром 325 мм. Расстояние от поверхности земли до верхнего края трубопровода 0,4м. Заземлитель расположен в однородном грунте (вид грунта и климатическая зона принимаются по табл.10). Сравнить сопротивление естественного заземлителя (Rе) с наибольшим допустимым сопротивлением заземляющего устройства (Rн) по условию Rе≤Rн. Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Задача 4. Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве заземлителя используется железобетонная плита на поверхности земли размером 3,5х5м. Сравнить сопротивление естественного заземлителя (Rе) с наибольшим допустимым сопротивлением заземляющего устройства (Rн) по условию Rе≤Rн. Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Задача 5. Определить сопротивление естественного заземлителя, используемого для сооружения заземляющего устройства электроустановки мощностью 100кВ·А и напряжением 1кВ. В качестве естественного заземлителя используется железобетонная свая. Глубина залегания в землю 1,5м. Свая прямоугольного сечения с размерами сторон 300х400мм. Сравнить сопротивление естественного заземлителя (Rе) с наибольшим допустимым сопротивлением заземляющего устройства (Rн) по условию Rе≤Rн. Сделать вывод о эффективности применения данного заземлителя.

Задача 6. Используя алгоритм расчета защитного заземления рассчитать сопротивление защитного заземления для электропитающей установки мощностью 35кВт, распределяющей энергию напряжением 380/220В. Электропитающая установка размещена в одноэтажном производственном здании, имеющем металлические конструкции и хороший контакт с землей. Естественные заземлители отсутствуют. Здание имеет периметр 200 м. Вид грунта и климатическая зона принимаются для расчета по вариантам табл.10.

 

Вариант	Вид грунта	Климатическая зона
1.	Чернозем	IV
2.	Садовая земля	II
3.	Глина пластинчатая	III
4.	Суглинок полутвердый	I
5.	Песок	II
6.	Гравий	II

Контрольные вопросы

1. Что такое защитное заземление?

2. Назначение, область применения защитного заземления.

3. Принцип действия защитного заземления.

4. Что собой представляет заземляющее устройство?

5. Перечислите типы заземляющих устройств.

6. Каков порядок расчета защитного заземления?

7. В каком случае заземление является эффективным?

 

ЗАЩИТНОЕ ЗАНУЛЕНИЕ

Цель работы: Изучить принцип действия и методику расчета защитного зануления.

Защитное зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым поводом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, в случае пробоя электрической изоляции.

Принцип действия зануления - это превращение замыкания на корпус токоведущих частей на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание (т.е. между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты, и тем самым отключить поврежденную электроустановку от питающей сети (рис.1).

Область применения - трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с заземленной нейтралью. Зануление применяется в однофазных сетях переменного тока с заземленным нулевым проводом.

 

В случае аварии ток короткого замыкания проходит по "петле": фазный провод "2" - металлический корпус электроустановки - провод зануления - нулевой провод - нейтральная точка трансформатора "0" - вторичная обмотка трансформатора - фазный провод 2.

Ток короткого замыкания определяется по формуле

 

 

где комплексы полных сопротивлений трансформатора, фазного и пулевого защитного проводника, соответственно, Ом; jx_n- индуктивное сопротивление проводников петли фазы-нуль, Ом.

Полное сопротивление петли фазы-нуль не более 1Ом, тогда I_кз будет порядка 400А и при таких токах токовая защита срабатывает мгновенно, так как срабатывают автоматы тока и отключают поврежденный участок.

Алгоритм расчета зануления

Расчет производится на отключающую способность защитного зануления. При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключается, если значение тока однофазного короткого замыкания удовлетворяет условию:

где 1_ном - номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя, А;

k –коэффициент кратности тока, определяется по табл. 1.

 

Таблица 1 Значение коэффициента к

Тип защиты электроустановки k	к
Автоматический выключатель, имеющий только электромагнитный расцепитель, то есть который срабатывает без выдержки времени.	1,25-1,4
Плавкий предохранитель.	. >3
Плавкий предохранитель (во взрывоопасных помещениях)	>4
Автоматический выключатель с обратно зависимой от тока характеристикой	>3
Автоматический выключатель с обратно зависимой от тока характеристикой (во взрывоопасных помещениях).	>6

Номинальный ток плавкой вставки (табл.2) должен соответствовать условию

где I – номинальный ток трансформатора, определяемый по формуле

где – номинальная мощность трансформатора, кВА; – фазное напряжение, В.

Таблица 2. Значения стандартных предохранителей для сетей . напряжением 220 и 380 В

Тип предохранителя	Номинальный ток плавкой вставки
НПИ 15	6; 10; 15
НПН 60М	20; 25; 35; 45; 60
ПН-2-100	30; 40; 50; 60; 80; 100
ПН-2-250	80; 100; 120; 150; 200; 250
ПН-2-400	200; 250; 300; 350; 400
ПН-2-600	300; 400; 500; 600
ПН-2-1000	500; 600; 750; 800; 1000

Значение тока короткого замыкания I_кз зависит от U_ф, и сопротивления цепи и определяется по формуле. Расчетная формула вытекает из выражений и имеет вид

Сечение нулевого защитного проводника и его материал принимаются заранее из условия:

Согласно ПУЭ

В качестве нулевых защитных проводников ПУЭ рекомендуют применять голые или изолированные проводники, металлические конструкции зданий и сооружений трубы электропроводок, трубопроводы.

Значения зависят от мощности трансформатора, напряжения

Таблица 3 Приближенные расчетные полные сопротивления ZT,Ом, масляных трансформаторов Мощность трансформатора, кВА Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ Zt, Ом при схеме соединения обмоток У/Ун Д/Ун и У/Zn   6-10 3,110 0,906   6-10 1,949 0,562   6-10 11,237 0,360   20-35 1,136 0,407   6-10 0,799 0,226   20-35 0,764 0,327   6-10 0,487 0,141   20-35 0,478 0,203   6-10 0,312 0,090   20-35 0,305 0,130   6-10 0,195 0,056   20-35 0,191 -   6-10 0,129 0,042   20-35 0,121 -   6-10 0,081 0,027   20-35 0,077 0,032   6-10 0,054 0,017   20-35 0,051 0,020

принимаются по табл. 3 или табл. 4.

Примечание. Данные таблицы относятся к трансформаторам с обмотками низшею напряжения 400/230 В. При низшем напряжении 230/127 В значения сопротивлений, приведенные в таблице, необходимо уменьшить в 3 раза.

Таблица 4 Условные расчетные сопротивления трансформаторов, приведенных к напряжению 400В Мощность трансформатора, кВА               Zr/i, Ом 1,44 1,11 0,682 0,358 0,203 0,117 0,067

 

Значения R_ф+R_из (Ом) определяются по известным данным - сечению, длине, материалу проводника. При этом для проводников из цветных металлов:

где р- удельное сопротивление проводника, Ом мм /м (для меди р=0,018 Ом мм²/м, для алюминия р =0,028 Оммм²/м); L - длина проводника, м; S - сечение проводника, мм².

Активное сопротивление стальных проводников определяется по табл. 5, в Ом/км.

Для этого необходимо знать профиль и сечение проводника, его длину, ожидаемое значение тока короткого замыкания 1_кзо, который будет проходить по этому проводнику в аварийный период, а также плотность тока, которая определяется по формуле.

где - плотность тока, А/мм²; 1_кзо - ожидаемый ток короткого замыкания, А; 1_кзо S - сечение проводника, мм².

Для определения значений активного и индуктивного сопротивлений проводников необходимо провести вычисления по формулам и

где r_w и Х _w - сопротивления стальных проводников, определенных по табл. 5: L_n- длина проводника, км.

В приближенных расчетах индуктивное сопротивление петли фаза-нуль Х_п принимают равным 0,3Ом/км для внутренней проводки и 0,6Ом/км для воздушной линии. При короткой линии или малом расстоянии между проводами, или если проводка выполнена кабелем или в стальных трубах, индуктивным сопротивлением пренебрегать из-за его малости.

Таблица 5 Активные r и индуктивные Х сопротивления стальных проводников при переменном токе (50Гц), Ом/км Размер или диаметр сечения, мм Сечение S мм2 Плотность тока 5, А/мм 0,5 1,0 1,5 2,0 rw Х w rw Х w rw Х w rw Х w Полосы прямоугольного сечения 20x4   5,24 3,14 4,20 2,52 3,48 2,09 2,97 1,78 30x4   3,66 2,20 2,91 1,75 2,38 1,43 2,04 1,22 30x5   3,38 2,03 2,56 1,54 2,08 1,25 - - 40x4   2,80 1,68 2,24 1,34 1,81 1,09 1,54 0,92 50x4   2,28 1,37 1,79 1,07 1,15 0,87 1,24 0,74 50x5   2,10 1,26 1,60 0,96 1,28 0,77 - - 60x5   1,77 1,06 1,34 0,80 1,08 0,63 - - Проводники круглого сечения   19,63 17,0 10,2 14,4 8,65 12,4 7,45 10,7 6,4   20,27 13,7 8,20 11,2 6,70 9,4 5,65 8,0 4,8   50,27 9,60 5,75 7,5 4,50 6,4 3,84 5,3 3,2   78,54 7,20 4,32 5,4 3,24 4,2 2,52 - -   113,1 5,60 3,36 4,0 2,40 - - - -   150,9 4,55 2,73 3,2 1,92 - - - -   201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 - - - -

 

Значения Хф и Х_{н п}для медных и алюминиевых проводников сравнительно мало (около 0,0156 Ом/км), поэтому ими, как правило, можно пренебречь.

Значение Хф+ Х_{н п} Ом, для провода круглого сечения диаметром D, м и длиной L=1 км, проложенной в воздушной среде, определяется по формуле

где D - расстояние между проводами, м; d - диаметр провода, м.

При малых значениях D, соизмеримых с диаметром проводов, сопротивление Х_п<0,1 Ом/км можно пренебречь.

Алгоритм расчета зануления

1. Вычисляем номинальный ток I_ном.

2. Определяем коэффициент кратности тока k по табл. 1.

3. Если не задан номинальный ток плавкой вставки , то выбираем его значение по табл.2 таким образом, чтобы выполнялось неравенство.

4. Определяем ожидаемый ток короткого замыкания I_кз.

5. Определяем полное сопротивление трансформатора Z_Т по табл.3 и 4.

6. Определяем проводник (магистраль), зануление и его длину, профиль, материал, если это не дано в условиях задачи.

7. Вычисляем значение активного сопротивления фазных проводников R_ф.

8. Вычисляем значение активного сопротивления нулевого проводника R_н.п. по табл.5.

9. Вычисляем значение индуктивного сопротивления фазных проводов Х_ф по табл.5, если они стальные. Если фазные проводникимедные или алюминиевые, то принимаем Х_ф = 0.

10. Вычисление значения индуктивного сопротивления нулевого проводника Х_н.п. по табл.

11. Вычисляем значение индуктивного сопротивления "петли фаза-нуль" Х_п.

12. Проверяем, выполняется ли неравенство, если оно выполняется, то плавкая вставка или автомат тока сработают и отключат поврежденный участок, в противном случае необходимо произвести перерасчет.

13. Выбираем тип предохранителя по табл. 2 (если он не задан).

Порядок выполнения работы

1. Получить задание преподавателя и необходимые исходные данные для расчета. Недостающие исходные данные принять самостоятельно.

2. Познакомиться с принципом действия, порядком расчета зануления.

3. Проверить отключающую способность зануления электропитающей установки деревообрабатывающего цеха, которая получает электроэнергию от трансформатора D/Уи (Δ / λ) напряжением 10/0,4кВ, мощностью Р. Расстояние от трансформатора до места расположения потребителей энергии L. Потребитель энергии защищен плавкими вставками.

 

В качестве фазных проводов используется кабель с алюминиевыми жилами диаметром d и сечением 12мм2. Нулевой провод выполнен из стальной шины сечением Sн.п =30x4 мм2 и проложен на расстоянии D =50см от кабеля.

4. Оформить отчет.

5. Ответить на контрольные вопросы.

 

 

Исходные данные для расчета защитного зануления

Вариант