Izračun ozemljitve — metoda in formule za izračun zaščitne ozemljitve električne opreme

Izračun ničle je namenjen ugotavljanju pogojev, pod katerimi zanesljivo opravlja zadane naloge – hitro izklopi poškodovano inštalacijo iz omrežja in hkrati zagotovi varnost osebe, ki se dotakne ničelnega ohišja v izrednem času. Glede na to zaščitno ozemljitev zanašajte se na prekinitveno zmogljivost in varnost na dotik ohišja, ko je faza kratek na maso (izračun nevtralne ozemljitve) in ohišja (izračun ponovne ozemljitve nevtralnega zaščitnega vodnika).

a) Izračun prekinitve

Ko je ena faza zaprta z ničelnim ohišjem, se električna napeljava samodejno odklopi, če vrednost enofaznega kratkostičnega toka (tj. med faznim in ničelnim zaščitnim vodnikom) IN K, A, izpolnjuje pogoj

kjer je k faktor množitve nazivnega toka Azn A, varovalke ali trenutne nastavitve odklopnika, A. (Nazivni tok varovalke je tok, katerega vrednost je označena (vtisnjena) neposredno na vložku z proizvajalec.segrevanje nad temperaturo, ki jo je določil proizvajalec)

Koeficient vrednosti k je sprejet glede na vrsto zaščite električne napeljave. Če je zaščita izvedena z odklopnikom, ki ima samo elektromagnetno sprostitev (prekinitev), to je, da se sproži brez časovne zakasnitve, potem je k sprejet v območju 1,25-1,4.

Če je namestitev zaščitena z varovalkami, katerih čas gorenja je, kot je znano, odvisen od toka (z naraščanjem toka se zmanjšuje), potem za pospešitev izklopa vzemite

Če je napeljava zaščitena z odklopnikom z inverzno karakteristiko, odvisno od toka, podobno kot pri varovalkah, potem tudi

Pomen IN K je odvisen od fazne napetosti omrežja Uf in uporov vezja, vključno z impedancami transformatorja zt, fazne žice zf, nevtralni zaščitni vodnikzns, zunanji induktivni upor faznega vodnika zanke (zanke) - ničelni zaščitni vodnik (faza - ničelne zanke) хn, pa tudi iz aktivnih uporov nevtralne ozemljitve navitij tokovnega vira (transformatorja) ro in ponovno ozemljitev nevtralnega zaščitnega vodnika rn (slika 1, a).

Ker sta ro in rn praviloma velika v primerjavi z drugimi upornostmi vezja, je možno zanemariti vzporedno vejo, ki jo tvorita. Nato bo shema izračuna poenostavljena (slika 1, b), izraz za tok kratkega stika IN K, A, v kompleksni obliki bo

oz

kjer je Uf fazna napetost omrežja, V;

zt - kompleks impedance navitij vira trifaznega toka (transformatorja), Ohm;

zf - kompleks impedance faznega vodnika, Ohm;

znz - kompleks impedance ničelnega zaščitnega vodnika, Ohm;

Rf in Rns aktivni upor faznih in ničelnih zaščitnih vodnikov, Ohm;

Xf in Xnz - notranji induktivni upor faznih in ničelnih zaščitnih vodnikov, Ohm;

— kompleksna faza impedance zanke — nič, Ohm.

riž. 1. Izračunana shema nevtralizacije v omrežju izmeničnega toka za prekinitev zmogljivosti: a - polna, b, c - poenostavljena

Pri izračunu ponastavitve je dovoljeno uporabiti približno formulo za izračun dejanske vrednosti (modula) toka kratkega stika A, v kateri sta modula upora transformatorja in faze zanke enaka nič zt in zn Ohm, seštej aritmetično:

Nekatere netočnosti (približno 5 %) te formule krepijo varnostne zahteve in se zato štejejo za sprejemljive.

Faza impedance zanke — ničla v realni obliki (modul) je Ohm,

Formula za izračun izgleda takole:

Tukaj sta neznana le upora nevtralnega zaščitnega vodnika in , ki ju je mogoče določiti z ustreznimi izračuni po isti formuli. Vendar se ti izračuni običajno ne izvajajo, ker sta prerez nevtralnega zaščitnega vodnika in njegov material vnaprej vzeta iz pogoja, da je prepustnost nevtralnega zaščitnega vodnika vsaj 50% prepustnosti faznega vodnika , tj.

oz

Ta pogoj določi PUE ob predpostavki, da bo za takšno prevodnost Azk imela zahtevano vrednost

Priporočljivo je, da uporabite neizolirane ali izolirane žice, kot so ničelne zaščitne žice PUE, pa tudi različne kovinske konstrukcije zgradb, žerjavne proge, jeklene cevi za električne napeljave, cevovode itd.Priporočljivo je istočasno uporabljati nevtralne delovne vodnike in kot zaščitne nevtralne vodnike. V tem primeru morajo nevtralne delovne žice imeti zadostno prevodnost (vsaj 50% prevodnosti fazne žice) in ne smejo imeti varovalk in stikal.

Zato je izračun ponastavitve prekinitvene zmogljivosti preverjanje izračuna pravilnosti izbire prevodnosti nevtralnega zaščitnega vodnika oziroma zadostnosti prevodnosti zanke, faza je nič.

Pomen zT, Ohm, je odvisen od moči transformatorja, napetosti in povezovalne sheme njegovih navitij, pa tudi od zasnove transformatorja. Pri izračunu ponastavitve se vrednost zm vzame iz tabel (npr. tabela 1).

Vrednosti Rf in Rnz, Ohm, za vodnike iz neželeznih kovin (baker, aluminij) se določijo glede na znane podatke: presek c, mm2, dolžina l, m in material vodnikov ρ.. V tem primeru zahtevana odpornost

kjer je ρ - specifična upornost prevodnika, enaka 0,018 za baker in 0,028 Ohmm2 / m za aluminij.

Tabela 1. Približne vrednosti izračunanih impedanc zt, Ohm, navitja trifaznih transformatorjev, napolnjenih z oljem

Moč transformatorja, kV A Nazivna napetost visokonapetostnih navitij, kV zt, Ohm, s povezovalno shemo navitja Y / Yn D / Un U / ZN 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

Opomba. Te tabele se nanašajo na transformatorje z navitji nizke napetosti 400/230 V. Pri nižji napetosti 230/127 V je treba vrednosti upora, navedene v tabeli, zmanjšati za 3-krat.

Če je nevtralni zaščitni vodnik jeklo, se njegova aktivna upornost določi s pomočjo tabel, na primer tabele. 2, ki prikazuje vrednosti upora 1 km (rω, Ohm / km) različnih jeklenih žic pri različnih gostotah toka s frekvenco 50 Hz.

Če želite to narediti, morate nastaviti profil in presek žice, pa tudi poznati njeno dolžino in pričakovano vrednost toka kratkega stika I K, ki bo šel skozi to žico v izrednem obdobju. Prerez žice je nastavljen tako, da je gostota toka kratkega stika v njem približno 0,5-2,0 A / mm2.

Tabela 2. Aktivni rω in notranji induktivni xω upor jeklenih žic pri izmeničnem toku (50 Hz), Ohm / km

Mere ali premer odseka, mm Odsek, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω pri pričakovani gostoti toka v vodniku, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Pravokotni trak 20 x 4 80 5,24 3,14 4,20 2,52 3,48 2,09 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 4 160 2,80 1,68 2,24 1,34 1. 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 — — Okrogla žica 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 — — — —

Vrednosti Xph in Khnz za bakrene in aluminijaste vodnike so relativno majhne (približno 0,0156 Ohm / km), zato jih je mogoče zanemariti.Za jeklene vodnike so notranje induktivne reakcije dovolj velike in se določijo s pomočjo tabel, na primer tabele. 2. V tem primeru je treba poznati tudi profil in presek žice, njeno dolžino in pričakovano vrednost toka.

Vrednost Xn, Ohm, je mogoče določiti po formuli, znani iz teoretičnih osnov elektrotehnike za induktivni upor dvožilnega voda z okroglimi žicami enakega premera d, m,

kjer ω - kotna hitrost, rad/s; L - linearna induktivnost, H; μr — relativna magnetna prepustnost medija; μo = 4π x 10 -7 — magnetna konstanta, H / m; l - dolžina črte, m; e - razdalja med vodniki linije, m.

Za 1 km črte, postavljene v zrak (μr = 1) pri trenutni frekvenci f = 50 Hz (ω=314 glad / in), ima formula obliko Ohm / km,

Iz te enačbe je razvidno, da je zunanji induktivni upor odvisen od razdalje med žicama d in njihovega premera d ... Ker pa se d spreminja v nepomembnih mejah, je tudi njegov vpliv nepomemben in je zato Xn odvisen predvsem od d ( upor narašča z razdaljo). Zato, da bi zmanjšali zunanji induktivni upor zanke, je faza enaka nič, je treba nevtralne zaščitne vodnike položiti skupaj s faznimi vodniki ali v neposredni bližini njih.

Za majhne vrednosti e, sorazmerne s premerom vodnikov e, to je, ko sta fazni in nevtralni vodnik v neposredni bližini drug drugega, je upor Xn nepomemben (ne več kot 0,1 Ohm / km) in lahko zanemarimo.

V praktičnih izračunih običajno predpostavljajo Xn = 0,6 Ohm / km, kar ustreza razdalji med vodniki 70-100 cm (približno takšne razdalje so na nadzemnih daljnovodih od nevtralnega vodnika do najbolj oddaljenega faznega vodnika).