Zemējuma aprēķins — elektroiekārtu aizsargzemējuma aprēķināšanas metode un formulas

Nulles aprēķins ir paredzēts, lai noteiktu apstākļus, kādos tā droši veic tai uzticētos uzdevumus - ātri atvieno bojāto instalāciju no tīkla un vienlaikus nodrošina cilvēka drošību, kas avārijas periodā pieskaras nulles korpusam. Saskaņā ar šo aizsargājošs zemējums paļauties uz pārrāvuma spēju, kā arī korpusa pieskārienu drošību, ja fāze ir īssavienojums ar zemi (neitrās zemējuma aprēķins) un korpusa (neitrāla aizsargvada atkārtotas zemējuma aprēķins).

a) Pārtraukuma aprēķins

Kad viena fāze ir aizvērta neitrālajam korpusam, elektroinstalācija automātiski atvienosies, ja vienfāzes īssavienojuma strāvas vērtība (ti, starp fāzi un nulles aizsargvadu) UN K, A atbilst nosacījumam.

kur k — nominālās strāvas Azn A reizinājuma koeficients, drošinātājs vai slēdža strāvas iestatījums, A. (Drošinātāja nominālā strāva ir strāva, kuras vērtību norāda (apzīmogo) tieši uz ieliktņa ražotājs.karsēšana virs ražotāja iestatītās temperatūras)

Atkarībā no elektroinstalācijas aizsardzības veida tiek pieņemts vērtības k koeficients. Ja aizsardzību veic automātiskais slēdzis, kuram ir tikai elektromagnētiskā atbrīvošana (pārtraukums), tas ir, iedarbināts bez laika aizkaves, tad k pieņemts diapazonā 1,25-1,4.

Ja iekārta ir aizsargāta ar drošinātājiem, kuru degšanas laiks, kā zināms, ir atkarīgs no strāvas (samazinās, palielinoties strāvai), tad, lai paātrinātu izslēgšanu,

Ja iekārta ir aizsargāta ar automātisko slēdzi ar apgrieztu strāvas atkarīgo raksturlielumu, kas ir līdzīgs drošinātāju raksturlielumam, tad arī

Nozīme UN K ir atkarīga no tīkla fāzes sprieguma Uf un ķēdes pretestībām, ieskaitot transformatora pretestības zt, fāzes vadu zf, neitrāls aizsargvadītājszns, cilpas (cilpas) fāzes vadītāja ārējā induktīvā pretestība — nulles aizsargvadītājs (fāze -nulles cilpas) хn, kā arī no strāvas avota (transformatora) tinumu neitrālā zemējuma aktīvajām pretestībām ro un nulles aizsargvada rn atkārtota zemēšana (1. att., a).

Tā kā ro un rn, kā likums, ir lieli, salīdzinot ar citām ķēdes pretestībām, to veidoto paralēlo atzaru var ignorēt. Tad aprēķinu shēma tiks vienkāršota (1. att., b), un izteiksme īssavienojuma strāvai UN K, A kompleksā veidā būs

vai

kur Uf ir tīkla fāzes spriegums, V;

zt — trīsfāzu strāvas avota (transformatora) tinumu pretestības komplekss, Ohm;

zf — fāzes vadītāja pretestības komplekss, Ohm;

znz — nulles aizsargvadītāja pretestības komplekss, Ohm;

Fāzes un nulles aizsargvadu aktīvā pretestība Rf un Rns, Ohm;

Xf un Xnz — fāzes un nulles aizsargvadu iekšējās induktīvās pretestības, Ohm;

— cilpas pretestības kompleksā fāze — nulle, omi.

Rīsi. 1. Aprēķinātā neitralizācijas shēma maiņstrāvas tīklā jaudas pārtraukumam: a — pilna, b, c — vienkāršota

Aprēķinot atiestatīšanu, īsslēguma strāvas A faktiskās vērtības (moduļa) aprēķināšanai ir pieļaujams izmantot aptuvenu formulu, kurā transformatora pretestības moduļi un cilpas fāze ir nulle zt un zn Ohm, pievienojiet aritmētiski:

Dažas šīs formulas neprecizitātes (apmēram 5%) pastiprina drošības prasības un tāpēc tiek uzskatītas par pieņemamām.

Cilpas pretestības fāze — nulle reālā formā (modulis) ir, omi,

Aprēķinu formula izskatās šādi:

Šeit nav zināmas tikai nulles aizsargvada un pretestības, kuras var noteikt ar piemērotiem aprēķiniem, izmantojot to pašu formulu. Tomēr šos aprēķinus parasti neveic, jo nulles aizsargvada šķērsgriezums un tā materiāls tiek ņemts iepriekš no nosacījuma, ka nulles aizsargvada caurlaidība ir vismaz 50% no fāzes vada caurlaidības. , t.i.

vai

Šo nosacījumu nosaka PUE, pieņemot, ka šādai vadītspējai Azk būs vajadzīgā vērtība

Ieteicams izmantot neizolētus vai izolētus vadus, piemēram, nulles PUE aizsargvadus, kā arī dažādas ēku metāla konstrukcijas, celtņu sliedes, tērauda caurules elektroinstalācijai, cauruļvadus utt.Ieteicams vienlaikus izmantot nulles darba vadus un kā aizsargājošus nulles vadus. Šajā gadījumā nulles darba vadiem jābūt ar pietiekamu vadītspēju (vismaz 50% no fāzes vada vadītspējas), un tiem nedrīkst būt drošinātāji un slēdži.

Tāpēc pārrāvuma jaudas atiestatīšanas aprēķins ir neitrāla aizsargvada vadītspējas izvēles pareizības aprēķina pārbaude vai cilpas vadītspējas pietiekamība, fāze ir nulle.

Nozīme zT, Ohm, ir atkarīga no transformatora jaudas, tā tinumu sprieguma un savienojuma shēmas, kā arī no transformatora konstrukcijas. Aprēķinot atiestatīšanu, zm vērtība tiek ņemta no tabulām (piemēram, 1. tabula).

Vērtības Rf un Rnz, Ohm krāsaino metālu (vara, alumīnija) vadītājiem nosaka pēc zināmiem datiem: šķērsgriezums c, mm2, garums l, m un vadu materiāls ρ.. Šajā gadījumā nepieciešamā pretestība

kur ρ - vadītāja īpatnējā pretestība, kas vienāda ar 0,018 vara un 0,028 Ohmm2 / m alumīnijam.

1. tabula. Aptuvenās aprēķinātās pretestības vērtības zt, Ohm, ar eļļu pildītu trīsfāzu transformatoru tinumi

Transformatora jauda, ​​kV A Augstsprieguma tinumu nominālais spriegums, kV zt, omi, ar tinumu pieslēguma shēmu Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-10 1.3637 1.
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

Piezīme. Šīs tabulas attiecas uz transformatoriem ar zemsprieguma tinumiem 400/230 V. Pie zemāka sprieguma 230/127 V tabulā norādītās pretestības vērtības jāsamazina 3 reizes.

Ja neitrālais aizsargvadītājs ir tērauds, tad tā aktīvo pretestību nosaka, izmantojot tabulas, piemēram, tabulu. 2, kas parāda dažādu tērauda stiepļu pretestības vērtības 1 km (rω, Ohm / km) ar dažādu strāvas blīvumu ar frekvenci 50 Hz.

Lai to izdarītu, ir jāiestata stieples profils un šķērsgriezums, kā arī jāzina tā garums un paredzamā īssavienojuma strāvas vērtība I K, kas avārijas periodā iet caur šo vadu. Vada šķērsgriezums ir noregulēts tā, lai īsslēguma strāvas blīvums tajā būtu aptuveni 0,5-2,0 A / mm2.

2. tabula. Tērauda stiepļu aktīvās rω un iekšējās induktīvās xω pretestības pie maiņstrāvas (50 Hz), omi / km

Sekcijas izmēri vai diametrs, mm Sekcija, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω pie paredzamā strāvas blīvuma vadītājā, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Taisnstūra sloksne 20 x 4 80 .24 80 .24 .3 .24 . 09 2,97 1,78 30 x 4 120 3,66 2,20 2,91 1,75 2,38 1,43 2,04 1,22 30 x 5 150 3,38 2,03 2,56 1,54 2,08 1,25 — — 40 x 4,8 .106 . 81 1,09 1,54 0, 92 50 x 4 200 2,28 1,37 1,79 1,07 1,45 0,87 1,24 0,74 50 x 5 250 2,10 1,26 1,60 0,96 1,28 0, 77 — — 60 x 5 300 1,77 1,06 1,34 0,8 1,08 0,65 — — apaļa stieple 5 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 5,75 — 12 113,1 5,60 . 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Xph vērtības un Khnz vara un alumīnija vadītājiem ir salīdzinoši mazas (apmēram 0,0156 omi / km), tāpēc tās var atstāt novārtā. Tērauda vadītājiem iekšējās induktīvās reakcijas ir pietiekami lielas un tiek noteiktas, izmantojot tabulas, piemēram, tabulu. 2. Šajā gadījumā ir jāzina arī stieples profils un šķērsgriezums, tā garums un paredzamā strāvas vērtība.

Vērtību Xn, Ohm var noteikt pēc formulas, kas zināma no elektrotehnikas teorētiskajiem pamatiem divu vadu līnijas indukcijas pretestībai ar apaļiem vadiem ar vienādu diametru d, m,

kur ω — leņķiskais ātrums, rad/s; L — lineārā induktivitāte, H; μr — vides relatīvā magnētiskā caurlaidība; μo = 4π x 10 -7 — magnētiskā konstante, H / m; l — līnijas garums, m; e — attālums starp līnijas vadītājiem, m.

1 km līnijai, kas novietota gaisā (μr = 1) ar strāvas frekvenci f = 50 Hz (ω = 314 priecīgs / un), formula ir formā, Ohm / km,

No šī vienādojuma var redzēt, ka ārējā induktīvā pretestība ir atkarīga no attāluma starp vadiem d un to diametru d... Taču, tā kā d svārstās nenozīmīgās robežās, arī tās ietekme ir nenozīmīga un līdz ar to Xn, galvenokārt atkarīga no d ( pretestība palielinās līdz ar attālumu). Tāpēc, lai samazinātu cilpas ārējo induktīvo pretestību, fāze ir nulle, nulles aizsargvadi ir jāliek kopā ar fāzes vadiem vai tiešā to tuvumā.

Mazām e vērtībām, kas ir samērīgas ar vadītāju diametru e, tas ir, ja fāzes un nulles vadi atrodas tuvu viens otram, pretestība Xn ir nenozīmīga (ne vairāk kā 0,1 omi / km) un var atstāt novārtā.

Praktiskajos aprēķinos parasti tiek pieņemts, ka Xn = 0,6 omi / km, kas atbilst attālumam starp vadītājiem 70–100 cm (apmēram šādi attālumi ir gaisvadu elektropārvades līnijās no nulles vadītāja līdz tālākajam fāzes vadītājam).