Расчет зануления имеет целью определить условия, при которых оно надежно выполняет возложенные на него задачи — быстро отключает поврежденную установку от сети и в то же время обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период. В соответствии с этим защитное зануление рассчитывают на отключающую способность, а также на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчет заземления нейтрали) и на корпус (расчет повторного заземления нулевого защитного проводника).

а) Расчет на отключающую способность

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключится, если значение тока однофазного короткого замыкания (т. е. между фазным и нулевым защитным проводниками) Ik, А, удовлетворяет условию

где k — коэффициент кратности номинального тока Iн А, плавкой вставки предохранителя или уставки тока срабатывания автоматического выключателя, А. (Номинальным током плавкой вставки называется ток, значение которого указано (выбито) непосредственно на вставке заводом-изготовителем При этом токе плавкая вставка может работать сколь угодно долго, не перегорая и не нагреваясь выше установленной заводом-изготовителем температуры)

Значение коэффициента kпринимается в зависимости от типа защиты электроустановки. Если защита осуществляется автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), т. е. срабатывающим без выдержки времени, то k принимается в пределах 1,25—1,4.

Если установка защищается плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит, как известно, от тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения принимают

 

Если установка защищается автоматическим выключателем с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то также

Значение Ik зависит от фазного напряжения сети Uф и сопротивлений цепи, в том числе от полных сопротивлений трансформатора zт, фазного проводника zф, нулевого защитного проводникаzнз, внешнего индуктивного сопротивления петли (контура) фазный проводник — нулевой защитный проводник (петли фаза — нуль) Xп, а также от активных сопротивлений заземлений нейтрали обмоток источника тока (трансформатора) ro и повторного заземления нулевого защитного проводника rп (рис. 1, а).

Поскольку ro и rп, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями цепи, можно не принимать во внимание параллельную ветвь, образованную ими. Тогда расчетная схема упростится (рис. 1,б), а выражение для тока КЗ Ik, А, в комплексной форме будет

или

где Uф — фазное напряжение сети, В;

zт— комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора), Ом;

zф— комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;

zнз— комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом;

Rф и Rнз активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

Хф и Хнз — внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

— комплекс полного сопротивления петли фаза — нуль, Ом.

Рис. 1. Расчетная схема зануления в сети переменного тока на отключающую способность: а — полная, б, в — упрощенные

При расчете зануления допустимо применять приближенную формулу для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыкания А, в которой модули сопротивлений трансформатора и петли фаза — нуль zт и zп Ом, складываются арифметически:

Некоторая неточность (около 5%) этой формулы ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимой.

Полное сопротивление петли фаза — нуль в действительной форме (модуль) равно, Ом,

Расчетная формула имеет следующий вид:

Здесь неизвестными являются лишь сопротивления нулевого защитного проводника и , которые могут быть определены соответствующими вычислениями по этой же формуле. Однако, эти вычисления обычно не производятся, поскольку сечение нулевого защитного проводника и его материал принимаются заранее из условия, чтобы полная проводимость нулевого защитного проводника была не менее 50% полной проводимости фазного провода, т. е.

или

Это условие установлено ПУЭ в предположении, что при такой проводимости Iк будет иметь требуемое значение

В качестве нулевых защитных проводников ПУЭ рекомендуют применять неизолированные или изолированные проводники, а также различные металлические конструкции зданий, подкрановые пути, стальные трубы электропроводок, трубопроводы и т. п. Рекомендуется использовать нулевые рабочие провода одновременно и как нулевые защитные. При этом нулевые рабочие провода должны обладать достаточной проводимостью (не менее 50% проводимости фазного провода) и не должны иметь предохранителей и выключателей.

Таким образом, расчет зануления на отключающую способность является поверочным расчетом правильности выбора проводимости нулевого защитного проводника, а точнее, достаточности проводимости петли фаза — нуль.

Значение zт, Ом, зависит от мощности трансформатора, напряжения и схемы соединения его обмоток, а также от конструктивного исполнения трансформатора. При расчетах зануления значение zт 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 . При этом искомое сопротивление

где — удельное сопротивление проводника, равное для меди 0,018, а для алюминия 0,028 Оммм2/м.

Таблица 1. Приближенные значения расчетных полных сопротивлений zт, Ом, обмоток масляных трехфазных трансформаторов

<

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев

Мощность трансформатора, кВ А	Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ	zт, 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