Расчет защитного зануления

Защитное зануление – это преднамеренное соединение металлических не-токоведущих частей электроустановки с нулевым защитным проводником /V (рис. 8.15). Оно эффективно в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Рис. 8.15. Защитное зануление электроустановки

Защитный и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека. Замыкание на корпус превращается в однофазное короткое замыка­ние между фазным и нулевым защитным проводником с целью создания боль­шого тока на обеспечивающего срабатывание защиты и отключение повреж­денного участка от сети.

Применение повторного заземления нулевого провода R_n через каждые 20м обеспечивает снижение потенциала на корпусе оборудования при обрыве нулевого провода.

Условие надежного срабатывания защиты

(8.25)

где J_кз – ток короткого замыкания, А;

J_н – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабаты­вания автомата, А (табл. 8.7);

к – коэффициент защиты (к = 3 – для плавких предохранителей; к = 4 – для взрывоопасных помещений, к = 1,25...1,4 – для автоматов защиты).

Таблица 8.7 – Технические характеристики предохранителей

Активное сопротивление фазного и нулевого проводов определяют по формуле, задавшись сечением, длиной, материалом проводников

(8.26)

где l – длина провода, м;

S – сечение провода, мм²;

–удельное сопротивление проводника, (для медных проводников = 0,018 для алюминия = 0,028).

Диаметры голых стальных проводов, используемых для зануления, могут быть меньше, чем заземляющих проводников, но нулевые и фазные провода должны быть одинаковыми. Для стальных проводов воздушных линий до 1000В допускается диаметр не менее 4мм, а на ответвлениях для ввода в дом не менее 3 мм. В качестве зануляющих могут применяться проводники и из цвет­ных металлов. Наименьшие допустимые их сечения указаны в табл. 8.8.

Таблица 8.8 – Наименьшее сечение зануляющих проводников

Зануляющие проводники должны иметь проводимость не менее 50% от проводимости фазных проводников, а не 1/3, как для заземляющих. Тонкостен­ные стальные трубы, используемые в качестве зануляющего проводника, могут иметь нужную проводимость лишь при диаметрах 18-30 мм.

Сопротивление петли "фаза-ноль" (Z_п = Z_Ф + Z_h)определяют по формуле

(8.27)

где R_ф, R_n –активное сопротивление фазного и нулевого проводов, Ом;

Х_п –реактивное сопротивление петли "фаза-ноль", Ом.

Если провода выполнены из цветных металлов, индуктивным сопротивле­нием можно пренебречь, ввиду его малой величины.

При отдельно проложенных нулевых проводах принимают Х_n = 0,6 Ом на 1 км длины провода. Для стальных проводов значения Х_n выбирают по табл. 8.9.

Расчетное значение тока короткого замыкания находят по формуле

(8.28)

где U_ф –фазное напряжение, В (в сетях 380/220В U_ф= 220В);

Z_T –сопротивление обмоток трансформатора, Ом (табл. 8.10);

Z_Ф, Z_n – сопротивление фазного и нулевого проводов, Ом, (Z_ф +Z_н =Z_n).

Таблица 8.9 – Активные и индуктивные сопротивления стальных проводников

Таблица 8.10 – Сопротивление силовых трансформаторов для однофазного замыкания

При мощности трансформатора 1000 кВ·А и более величиной Z_т /3 пренеб­регают.

По ожидаемому значению тока короткого замыкания из табл. 8.7 или 8.11 подбирается предохранитель с номинальным током плавкой вставки таким об­разом, чтобы соблюдалось условие надежного срабатывания (8.25).

Таблица 8.11 – Значение J_н стандартных предохранителей для сетей напряжением 220 и 380 В

Напряжение на корпусах зануленного оборудования относительно земли определяют по формуле

U_зо = J_кз ·R_н (8.29)

где R_н – сопротивление нулевого провода, Ом

Рассчитывают напряжение прикосновения на зануленном оборудовании по формуле

(8.30)

где R_пз –сопротивление повторного заземления. Ом;

R_з –сопротивление рабочего заземления, Ом.

Согласно правилам устройства электроустановок сопротивление заземле­ния нейтрали и всех повторных заземлений нулевого провода должно быть не более 8; 4; 2 Ом соответственно, при линейных напряжениях 220, 380 и 660В источника трехфазного тока или 127, 220, 380В источника однофазного тока.

Расчеты рабочего и повторного заземления выполняются аналогично рас­четам защитных заземлений электроустановок.

Напряжение зануленных корпусов при обрыве нулевого провода снизится до значения

(8.31)

где R_пз –сопротивление повторного заземления, Ом;

R₀ –сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Если сопротивление повторного заземления и сопротивление нулевого провода равны R_пз = R_н то корпуса, присоединенные к нулевому проводу как до, так и после места обрыва, будут иметь одинаковое напряжение

U_n = U₀ = 0,5 U_ф (8.32)

Пример 8.6. Определить эффективность зануления, если защита электроустановки вы­полнена предохранителем с током плавкой вставки 25 А. Сопротивление петли «фаза-нуль» равно 4 0м.

Решение. Ток замыкания для надежного срабатывания защиты должен в 3 раза превы­шать ток плавкой вставки – это значит I_зам = 3 х 25 = 75 А.

Определим ток замыкания для нашего случая по формуле

Вывод. Предохранитель с током плавкой вставки 25 А не сработает.

Пример 8.7. Воздушная линия, питающая ферму, выполнена проводом марки А-35, Нулевой провод имеет то же сечение и ту же марку, что и фазные провода. Расстояние от подстанции до фермы 0,5 км. На подстанции установлен трансформатор ТМ-100 мощностью 100 кВ А. Определить ток однофазного короткого замыкания при замыкании фазного прово­да сети 380/220 В на корпус электродвигателя вакуумного насоса. Переходным сопротивле­нием в месте короткого замыкания пренебречь.

Решение. Активное сопротивление проводов R_п сечением S_п, равным 35 мм², длиной 1000 м при удельном сопротивлении проводника

р_пр = 0,028 определенное по формуле (8.26), составит

R_п = 1000/ 35 х 0,028 = 0,79 Ом

Реактивное сопротивление составит 0,6 Ом.

Определим полное сопротивление петли «фаза-нуль» по формуле (8.27)

=1,06 Ом

Сопротивление обмотки питающего трансформатора определим по табл. 8.10 для трансформатора мощностью 100 кВ A Z_T = 0,259 Ом.

Ток однофазного короткого замыкания рассчитаем по формуле (8.28)

Вывод. Ток короткого замыкания равен 192 А.

Пример 8.8. В сети напряжением 380/220 В часть электроустановок заземлена через заземляющее устройство, не имеющее соединения с нулевым проводом, а часть занулена (в нарушение ПУЭ). Сопротивление заземляющего устройства, не соединенного с нулевым проводом R₃ составляет 2 Ом. Общее сопротивление заземляющего устройства на подстан­ции и повторного заземления R составляет 3 Ом. Сопротивление обмотки питающего транс­форматора (Z_т/3) типа ТМ-100 равно 0,358 Ом. Полное сопротивление фазного провода составляет 0,5 Ом. Переходным сопротивлением в месте замыкания пренебречь. Определить напряжение между корпусами зануленных электроустановок и землей.

Решение. Ток замыкания на землю рассчитаем по формуле (8.26)

Напряжение на заземляющем устройстве при таком токе будет составлять

U₃ = I_кз · R = 37,5·3 = 112 В

Вывод. Если пренебречь сопротивлением пола и обуви, то человек окажется под напряжением 112 В, что представляет опасность для жизни.

Дата добавления: 2014-11-20; Просмотров: 2718; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!