Прорачун уземљења — метода и формуле за прорачун заштитног уземљења електричне опреме

Израчунавање нуле има за циљ да одреди услове под којима поуздано обавља своје задатке - брзо искључује оштећену инсталацију из мреже и истовремено обезбеђује сигурност особе која додирује нулирано кућиште током ванредног периода. Према овоме заштитно уземљење ослањају се на прекидну способност као и на сигурност додира кућишта када је фаза кратка на масу (прорачун неутралног уземљења) и кућишта (прорачун поновног уземљења неутралног заштитног проводника).

а) Прорачун прекида

Када је једна фаза затворена за неутрално кућиште, електрична инсталација ће се аутоматски искључити ако вредност једнофазне струје кратког споја (тј. између фазе и неутралног заштитног проводника) И К, А, задовољава услов

где је к — фактор множења називне струје Азн А, осигурача или тренутног подешавања прекидача, А. (Називна струја осигурача је струја чија је вредност означена (утиснута) директно на уметку помоћу произвођач.грејање изнад температуре коју је одредио произвођач)

Прихвата се коефицијент вредности к у зависности од врсте заштите електричне инсталације. Ако се заштита изводи помоћу прекидача који има само електромагнетно окидање (прекид), односно активиран без временског одлагања, тада се к прихвата у опсегу 1,25-1,4.

Ако је инсталација заштићена осигурачима, чије време горења зависи, као што је познато, од струје (смањује се са повећањем струје), онда да бисте убрзали гашење, узмите

Ако је инсталација заштићена прекидачем са инверзном струјно зависном карактеристиком сличном оној код осигурача, тада такође

Значење АНД К зависи од фазног напона мреже Уф и отпора кола, укључујући импедансе трансформатора зт, фазне жице зф, неутрални заштитни проводникзнс, спољни индуктивни отпор фазног проводника петље (петље) — нулти заштитни проводник (фаза -нула петље) хн, као и од активних отпора неутралног уземљења намотаја извора струје (трансформатора) ро и поновно уземљење неутралног заштитног проводника рн (слика 1, а).

Пошто су ро и рн по правилу велики у поређењу са другим отпорима кола, могуће је занемарити паралелну грану коју они формирају. Тада ће се прорачунска шема поједноставити (слика 1, б), а израз за струју кратког споја АНД К, А, у сложеном облику ће бити

или

где је Уф фазни напон мреже, В;

зт — комплекс импедансе намотаја трофазног извора струје (трансформатора), Охм;

зф — комплекс импедансе фазног проводника, Охм;

знз — комплекс импедансе нултог заштитног проводника, Охм;

Рф и Рнс активни отпор фазних и неутралних заштитних проводника, Охм;

Ксф и Кснз — унутрашњи индуктивни отпори фазних и неутралних заштитних проводника, Охм;

— комплексна фаза импедансе петље — нула, Охм.

Пиринач. 1. Прорачуната шема неутрализације у мрежи наизменичне струје за прекид капацитета: а — пуна, б, ц — поједностављена

Приликом израчунавања ресетовања, дозвољено је користити приближну формулу за израчунавање стварне вредности (модула) струје кратког споја А, у којој су модули отпора трансформатора и фаза петље нула зт и зн Охм, додај аритметички:

Неке нетачности (око 5%) ове формуле појачавају безбедносне захтеве и стога се сматрају прихватљивим.

Фаза импедансе петље — нула у стварном облику (модул) је, Охм,

Формула за израчунавање изгледа овако:

Овде су само отпори неутралног заштитног проводника и непознати, што се може одредити одговарајућим прорачунима користећи исту формулу. Међутим, ови прорачуни се обично не спроводе, јер се попречни пресек неутралног заштитног проводника и његов материјал унапред узимају из услова да је пермеабилност неутралног заштитног проводника најмање 50% пермитивности фазног проводника. , тј.

или

Овај услов успоставља ПУЕ под претпоставком да ће за такву проводљивост Азк имати потребну вредност

Препоручљиво је користити неизоловане или изоловане жице као што су нулте ПУЕ заштитне жице, као и разне металне конструкције зграда, кранске стазе, челичне цеви за електричне инсталације, цевоводе итд.Препоручује се истовремено коришћење неутралних радних проводника и као заштитних неутралних проводника. У овом случају, неутралне радне жице морају имати довољну проводљивост (најмање 50% проводљивости фазне жице) и не смеју имати осигураче и прекидаче.

Дакле, прорачун ресетовања прекидне способности је провера израчунавања исправности избора проводљивости неутралног заштитног проводника, односно довољности проводљивости петље, фаза је нула.

Значење зТ, Охм, зависи од снаге трансформатора, напона и шеме повезивања његових намотаја, као и од дизајна трансформатора. Приликом израчунавања ресетовања, вредност зм се узима из табела (на пример, табела 1).

Вредности Рф и Рнз, Охм, за проводнике од обојених метала (бакар, алуминијум) одређују се према познатим подацима: пресек ц, мм2, дужина л, м и материјал проводника ρ.. У овом случају, потребан отпор

где је ρ- специфични отпор проводника, једнак 0,018 за бакар и 0,028 Охмм2 / м за алуминијум.

Табела 1. Приближне вредности израчунатих импеданси зт, Охм, намотаја трофазних трансформатора пуњених уљем

Снага трансформатора, кВ А Називни напон високонапонских намотаја, кВ зт, Охм, са шемом повезивања намотаја И / Ин Д / Ун У / ЗН 25 6-10 3.110 0.906 40 6-10 1.949 0.562 63 6-10 0.363
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

Белешка. Ове табеле се односе на трансформаторе са намотајима ниског напона 400/230 В. При нижем напону 230/127 В вредности отпора дате у табели морају се смањити за 3 пута.

Ако је неутрални заштитни проводник челик, онда се његов активни отпор одређује помоћу табела, на пример, табеле. 2, који показује вредности отпора од 1 км (рω, Охм / км) различитих челичних жица при различитим густинама струје са фреквенцијом од 50 Хз.

Да бисте то урадили, потребно је да подесите профил и попречни пресек жице, као и да знате њену дужину и очекивану вредност струје кратког споја И К која ће проћи кроз ову жицу током ванредног периода. Попречни пресек жице је подешен тако да је густина струје кратког споја у њему приближно 0,5-2,0 А / мм2.

Табела 2. Активни рω и унутрашњи индуктивни кω отпори челичних жица при наизменичној струји (50 Хз), Охм/км

Димензије или пречник пресека, мм Пресек, мм2 рω хω рω хω рω хω рω хω при очекиваној густини струје у проводнику, А / мм2 0,5 1,0 1,5 2,0 Правоугаона трака 20 к 4 4 402 402 402 402 525 .09 2.97 1.78 30 к 4 120 3.66 2.20 2.91 1.75 2.38 1.43 2.04 1.22 30 к 5 150 3.38 2.03 2.56 1.54 2.08 1.25 — — 40 к 21.8.1 . 81 1,09 1,54 0, 92 50 к 4 200 2,28 1,37 1,79 1,07 1,45 0,87 1,24 0,74 50 к 5 250 2,10 1,26 1,60 0,96 1,28 0, 77 — — 60 к 5 300 1,77 1,06 1,34 0,8 1,08 0,65 — — Округла жица 5 19,63 0,1 4, 17, 5, 17, 19, 63 5 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 — 1,60 —. 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Вредности Кспх и Кхнз за бакарне и алуминијумске проводнике су релативно мале (око 0,0156 Охм/км), па се могу занемарити. Код челичних проводника унутрашње индуктивне реакције су довољно велике и одређују се помоћу табела, на пример табела. 2. У овом случају је такође неопходно знати профил и пресек жице, њену дужину и очекивану вредност струје.

Вредност Ксн, Охм, може се одредити према формули познатој из теоријских основа електротехнике за индуктивни отпор двожилног вода са округлим жицама истог пречника д, м,

где је ω — угаона брзина, рад/с; Л — линеарна индуктивност, Х; μр — релативна магнетна пермеабилност средине; μо = 4π к 10 -7 — магнетна константа, Х / м; л — дужина линије, м; е — растојање између проводника линије, м.

За 1 км линије постављене у ваздух (μр = 1) на тренутној фреквенцији ф = 50 Хз (ω=314 глад / и), формула има облик, Охм / км,

Из ове једначине се може видети да спољни индуктивни отпор зависи од растојања између жица д и њиховог пречника д... Међутим, пошто д варира у незнатним границама, његов утицај је такође незнатан и стога Ксн, зависи углавном од д ( отпор расте са растојањем). Дакле, да би се смањио спољни индуктивни отпор петље, фаза је нула, неутрални заштитни проводници морају бити положени заједно са фазним проводницима или у непосредној близини њих.

За мале вредности е, сразмерне пречнику проводника е, односно када се фазни и неутрални проводници налазе у непосредној близини један другом, отпор Ксн је безначајан (не већи од 0,1 Охм / км) и може се занемарити.

У практичним прорачунима обично се претпоставља Ксн = 0,6 Охм / км, што одговара растојању између проводника од 70 — 100 цм (приближно таква растојања су на надземним далеководима од неутралног проводника до најудаљенијег фазног проводника).