Расчет зануления электрооборудования

В настоящее время основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В является зануление.

Расчет зануления имеет цель определить условия при которых оно надежно выполняет быстрое отключение поврежденной установки от сети и обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.

Исходные данные для расчета:

- Трансформатор ТМ-160-6/0,4;

- Y/Y_н, Zт =0,148 Ом, комплектное устройство «Меридиан 1» и комплекс спецсредств;

- Uн=220В, Iн= 40А;

Предохранители: ПП57-396181 с плавкой вставкой 50 А.

 

Рисунок 7.1 -Схема зануления электрооборудования

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключится, если значение тока однофазного к.з. Iк удовлетворяет условию Iк ≥kIном, где k – коэффициент кратности номинального тока–Iном, плавкой вставки предохранителя.

Значение Iк зависит от фазного напряжения сети Uф и сопротивления сети, в том числе: Zт – полного сопротивления трансформатора; Zф – фазного проводника, Z – нулевого защитного проводника, внешнего индуктивного сопротивления петли фаза-нуль (Хп), а также от активных сопротивлений заземлений нейтрали трансформатора и повторного заземления нулевого защитного проводника r_n.

Поскольку r₀ и r_n, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями цепи, можно не принимать во внимание параллельную ветвь, образованную ими. Тогда расчетная схема принимает вид:

Рисунок 7.2 - Упрощенная схема зануления

 

Выражение для тока Iк:

(7.6)

где Z_n- полное сопротивление петли фаза-нуль:

Z_n = Ö(R_ф + R_н)² + (X_ф +Х_н + Х_п)² (7.7)

Принимаем нулевой защитный проводник стальным, тогда его сопротивление R_н.з и Х _н.з определяем из таблицы «Активные и внутренние сопротивления стальных проводников при переменном токе 50Гц, Ом/км». Для этого задаемся сечением и длиной проводника, исходя из плотности тока в стальной полосе.

Ожидаемый ток к.з.:

Iк ³ kI_ном = 3*55=155 А (7.8)

Задаемся сечением проводника 80х10 и его длиной 0,1 км и определяем

плотность тока:

Ј = = =0,187 (А/мм²) (7.9)

По таблице находим: Rн.з. = 0,5 Ом/км; Хн.з.=0,26 Ом/км.

Так как длина проводника 0,1 км, то Rн.з и Хн.з будут соответственно равны 0,005 Ом и 0,0026 Ом.

Определим по формуле:

, где r=120 мм² исходя из экономической плотности тока и определено по ПУЭ. (7.10)

Тогда:

= 0,0175 =0,012 Ом

Значения Х_n в практических расчетах принимают Х_n=0,6 Ом/*км, при длине проводников 0,1 км.

Таким образом определяем полное сопротивление петли фаза-нуль:

Z_n = Ö(R_ф + R_н)² + (X_ф +Х_н + Х_п)² = Ö(0,05+0,012)² + (0,026 +0,06)² = =0,089Ом. (7.11)

Тогда по формуле определим ток замыкания:

= =161,8 А. (7.12.)

 

Проверим условия надежного срабатывания защиты:

I_к ³3 I_{н.пл.вст.}

161,8А ³ 155А

Так как найденное значение тока однофазного к.з. I_к=161,8А, превышает наименьшее допустимое по условиям срабатывания защиты 155А, нулевой защитный проводник выбран правильно, т.е., отключающая способность обеспечена.

Найдем потенциал корпуса поврежденного оборудования:

Uк=Iк.з.*Zn =161,8* =161,8* = 1,23 В (7.13)

Ток, проходящий через тело человека:

I_h= = =1,23мА. (7.14)

Полученная величина I_h не опасна для человека при прохождении через его тело в течении времени t=0,5 с за которое срабатывает защита.