Расчет зануления

Таким образом, расчет зануления на отключающую способность является поверочным расчетом правильности выбора проводимости нулевого нуль.

Значение  zт, Ом, зависит от мощности трансформатора, напряжения и схемы соединения его обмоток, а также от конструктивного исполнения трансформатора. При расчетах зануления значение  берется из таблиц (например, табл. 1).

Значения Rф и Rнз, Ом, для проводников из цветных металлов (медь, алюминий) определяют по известным данным: сечению s, мм2, длине l, м, и материалу проводников ρ. При этом искомое сопротивление

                                                  

где ρ— удельное сопротивление проводника, равное для меди 0,018, а для алюминия 0,028 Ом*мм2/м.

Таблица 1.

«Приближенные значения расчетных полных сопротивлений , Ом, обмоток масляных трехфазных трансформаторов»

Мощность трансформатора, кВ А	Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ	, Ом, при схеме  соединения обмоток
		Y/Yн	Д/Ун У/ZН
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

 

 

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

Если нулевой защитный проводник стальной, то его активное сопротивление определяется с помощью таблиц, например табл. 2, в которой приведены значения сопротивлений 1 км (rω, Ом/км) различных стальных проводников при разной плотности тока частотой 50 Гц.

Для этого необходимо задаться профилем и сечением проводника, а также знать его длину и ожидаемое значение тока КЗ Iк, который будет проходить по этому проводнику в аварийный период. Сечением проводника задаются из расчета, чтобы плотность тока КЗ в нем была в пределах примерно 0,5-2,0 А/мм2.

 

 

 

 

Таблица 2.

«Активные rω и внутренние индуктивные хω сопротивления стальных проводников при переменном токе (50 Гц), Ом/км»

Размеры или диаметр сечения, мм	Сечение, мм2	rω	хω	rω	хω	rω	хω	rω	хω
		при ожидаемой плотности тока в проводнике, А/мм2
		0,5		1,0		1,5		2,0
Полоса прямoугольного сечения
20 х 4	80	5,24	3,14	4,20	2,52	3,48	2,09	2,97	1,78
30 х 4	120	3,66	2,20	2,91	1,75	2,38	1,43	2,04	1,22
30 х 5	150	3,38	2,03	2,56	1,54	2,08	1,25	—	—
40 х 4	160	2,80	1,68	2,24	1,34	1,81	1,09	1,54	0,92
50 х 4	200	2,28	1,37	1,79	1,07	1,45	0,87	1,24	0,74
50 х 5	250	2,10	1,26	1,60	0,96	1,28	0,77	—	—
60 х 5	300	1,77	1,06	1,34	0,8	1,08	0,65	—	—
Проводник круглого сечения
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	—	—	—	—

 

Значения Хф и Хнз для медных и алюминиевых проводников сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км), поэтому ими можно пренебречь. Для стальных проводников внутренние индуктивные сопротивления оказываются достаточно большими, и их определяют с помощью таблиц, например табл. 2. В этом случае также необходимо знать профиль и сечение проводника, его длину и ожидаемое значение тока .

Значение Хп, Ом, может быть определено по известной из теоретических основ электротехники формуле для индуктивного сопротивления двухпроводной линии с проводами круглого сечения одинакового диаметра d, м,

где ω — угловая скорость, рад/с; L — индуктивность линии, Гн; μr — относительная магнитная проницаемость среды; μо = 4π х10-7— магнитная постоянная, Гн/м; l — длина линии, м; D — расстояние между проводами линии, м.

Для линии длиной 1 км, проложенной в воздушной среде (μr = 1) при частоте тока f = 50 Гц (ω=314 рад/с), формула принимает вид, Ом/км,

     

Из этого уравнения видно, что внешнее индуктивное сопротивление зависит от расстояния между проводами D и их диаметра d. Однако поскольку d изменяется в незначительных пределах, влияние его также незначительно и, следовательно Хп, зависит в основном от D (с увеличением расстояния растет сопротивление). Поэтому в целях уменьшения внешнего индуктивного сопротивления петли фаза — нуль нулевые защитные проводники необходимо прокладывать совместно с фазными проводниками или в непосредственной близости от них.

При малых значениях D, соизмеримых с диаметром проводов d, т. е. когда фазный и нулевой проводники расположены в непосредственной близости один от другого, сопротивление Xп незначительно (не более 0,1 Ом/км) и им можно пренебречь.

В практических расчетах обычно принимают Хп = 0,6 Ом/км, что соответствует расстоянию между проводами 70 — 100 см (примерно такие расстояния бывают на воздушных линиях электропередачи от нулевого провода до наиболее удаленного фазного).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Поверочный расчет защитного зануления на отключающую способность.

1. Расчет сопротивления фазных и нулевого провода воздушной линии электропередач

т.к. материал- алюминий

При =175 м при использовании фазных проводов

1-й вариант: при  S=60

 

   2-й вариант: при S=50

 

   3-й вариант: при S= 40

 

Сопротивление нулевого провода

 

2. Значение выберем по табл.1 в зависимости от мощности трансформатора и номинального напряжения обмоток высшего напряжения

 

3. Значениями  и ,т.к. они очень малы, можно пренебречь.

4. Значение  принимаем равным 0,6 Ом/км в соответствии с табл.6

5. Рассчитать ;

= 0,105 Ом

 

6.  Определим сопротивления  фазного и нулевого провода  кабеля при 

 

 

7.  Определим сопротивления  фазного и нулевого провода  кабеля при 

 

 

 

Тогда:

1-й вариант

 

 

 

 

 плавкой вставки предохранителя выбираем из табл.3 приложения «Практическое занятие № 5, методика расчета» с учетом тока нагрузки электродвигателя.

 

 

Определим ток нагрузки электродвигателя по формуле

 

где P – мощность электродвигателя, Вт;

      – коэффициент мощности электродвигателя, примем равным 1.

 

т.е. должно быть немного больше

=30 А

 

 

 

 

 

2-й вариант 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-й вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

     Проведя все необходимые расчёты и проанализировав их, видим, что все шесть вариантов решения задачи удовлетворяют условию . Это говорит о том, что во всех вариантах, при замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключится, что обеспечит защиту человека от поражения электрическим током.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1.Правила устройства электроустановок (ПУЭ).Седьмое издание

2.ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление»

3. . Курс лекций по дисциплине «Электробезопасность», электронный вариант, Нагнибеда Б.А., 2013.

        4. Учебник: Безопасность жизнедеятельности ,БеловС.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. и др. 7-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2007. — 616 с.