Расчет зануления
Все работы, связанные с наладкой и эксплуатацией сети ведутся в помещении, относящемуся к категории "без повышенной опасности" поражения электрическим током.
Для питания измерительных приборов и устройства на рабочем месте используется сеть переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
В сети с глухозаземленной нейтралью при однофазном замыкании на корпус необходимо обеспечить автоматическое отключение поврежденного электрооборудования. При кратковременном аварийном режиме создается безопасность обслуживания и сохранность электрооборудования. Однако кратковременность может быть обеспечена только созданием определенной кратности тока короткого замыкания на корпус по отношению к номинальному току защитного аппарата. Этого можно добиться только прокладкой специального провода достаточной проводимости - нулевого провода, к которому присоединяются корпуса электрооборудования.
Схема защитного зануления показана на рис.3.1.
Помимо заземления нейтрали, на схеме представлены повторные заземления нулевого провода, которые снижают напряжение на заземленных корпусах электрооборудования в случае обрыва нулевого провода.
Для того, чтобы снизить опасные потенциалы при замыкании на корпус, используются повторные заземлители с сопротивлением заземлителя не более 10 Ом.
В помещении, где производится монтаж сети, питание электроустановок осуществляется от подстанции с трансформатором P=600 кВт, удаленной от рабочего места на 300 м. Питание к распределительному щиту подводится алюминиевым проводом сечением 25 мм¤, а роль нулевого проводника выполняет стальная полоса сечением 50 мм.
При использовании зануления должны быть выполнены следующие условия :
Iкз => k*Iном , (3.1)
где - коэффициент кратности номинального тока Iном (А) плавкой вставки предохранителя, k=3.
Номинальным током плавкой вставки Iном называется ток, значение которого указано непосредственно на вставке заводом-изготовителем. Номинальный ток Iном в помещении 40 А. Значение Iкз зависит от фазного напряжения сети и сопротивления цепи, в том числе от полного сопротивления трансформатора Zт, фазного проводника Zф, нулевого защитного проводника Zнз, внешнего индуктивного сопротивления петли "фазный провод - нулевой защитный провод" (петли "фаза-нуль") Xп, активного сопротивления заземлений нейтрали обмоток трансформатора Rо и повторного заземления нулевого защитного проводника Rп. Поскольку Rо и Rп, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями, ими можно пренебречь.
Выражение для Iкз будет иметь вид :
Uф
Iкз = ----------- , (3.2)
Zт/3 + Zп
где Zп = Zф + Zнз + Xп - комплексное полное сопротивление петли "фаза-нуль".
Удельное сопротивление фазного провода : p = 0,028 (Ом*мм2)/м , Sсеч = 25 мм2,
отсюда сопротивление фазного провода :
rф = р * (Lф / Sф) = 0,028 * 300 / 25 = 0,336 Ом.
Удельное сопротивление нулевого провода: p = 0,058 (Ом*мм2)/м , Sсеч = 50 (мм2 ),
отсюда сопротивление нулевого провода :
Rнз = p * (L / S) = 0,058 * 300 / 50 = 0,348(Ом).
Значения Xф и Xнз малы, ими можно пренебречь.
Значение Xп можно определить по формуле :
dср
Xп = 0,145*lg---------- , (3.3)
2
k * dф
где k = 0,3894,
dср - расстояние между проводниками,
dф - геометрический диаметр.
Расчеты дают значение Xп = 0,556 Ом.
Сопротивление электрической дуги берем равной
rд = 0,02 (Ом), Xд = 0.
В соответствии с мощностью трансформатора
rт = 0,0044 (Ом), Xт = 0,0127 (Ом)
Полное сопротивление петли "фаза-нуль" :
_______________
/ 2
Zп = Ö (Rнз+Rф+Rд) +Xп (3.5)
Zп = 0,716 (Ом).
При использовании зануления по требованиям ПУЭ (правила устройства электроустановок)
Rнз/Rф = 0,348/0,336 < 2 , следовательно ПУЭ выполняется.
Uф 220
Iкз = -------- = ------------- = 301,6 А.
Zт/3+Zп 0,013+0,716
При попадании фазы на зануленный корпус электроустановки должно произойти автоматическое отключение.
Iкз => k*Iном
301,6 => 3*40 = 120
Защитное зануление выполнено правильно, следовательно, отключающая способность системы обеспечена.
Определим напряжение прикосновения и ток через человека до срабатывания защиты :
Uпр = Iкзh * Rh
Iкз*Rнп 1/Rh
____________ _________
Iкзh = * (3.6)
Rh*Rпз 1 1
------- + Rо --- + ---
Rh Rпз Rh Rпз
Схема замещения представлена на рис.3.2.
|
. |
|
. |
|
Zт/3 |
|
Zф |
|
Zнп |
|
ro |
|
Zh |
|
Zпз |
|
Uф |
Рис.3.2. Схема замещения.
Rпз = 0,348 (Ом), Rнп = 10 (Ом), Rо = 4 (Ом)
Rh = 1 (кОм)
Uпр = 29,9 (В)
Такое напряжение безопасно для человека при времени воздействия :
50
tдоп <= --------
I
hрасч
Uпр 29,9
I = ------- = ------- = 29,9 (мА)
hрасч Rh 1000
Предельно допустимое время пребывания человека под действием электрического тока :
50 50
tдоп <= -------- = ------- = 1,67 (с)
I 29,9
hрасч
В качестве прибора защитного отключения можно выбрать автоматический выключатель, расчитанный на Iном = 40 А и tср = 0,3 (с) при Iкз = 301 (А).
Iном
Tср = tср* ------- = 0,11 (с).
Iкз
Это должно обеспечить надежную защиту, при этом должно выполняться :
Iкз
K = -------- => 1,4
Iном
300
K = -------- = 7,5 >> 1,4
40
Похожие статьи
