Földelés számítása - módszer és képletek az elektromos berendezések védőföldelésének kiszámításához

A nulla számítás célja annak meghatározása, hogy milyen feltételek mellett megbízhatóan teljesíti a rábízott feladatait - gyorsan leválasztja a sérült berendezést a hálózatról, és egyúttal biztosítja a nullázott tokot megérintő személy biztonságát vészhelyzetben. Ennek megfelelően védőföldelés támaszkodjon a ház megszakítóképességére és érintésbiztonságára, amikor a fázis testzárlatos (semleges földelés számítása) és a ház (a nulla védővezető újraföldelésének számítása).

a) Megszakítás számítás

Ha az egyik fázis a nullaházhoz zárva van, az elektromos berendezés automatikusan lekapcsol, ha az egyfázisú zárlati áram (azaz a fázis és a nulla védővezető között) ÉS K, A értéke kielégíti a feltételt.

ahol k – az Azn A névleges áram szorzótényezője, a biztosíték vagy a megszakító árambeállítása, A. (A biztosíték névleges árama az az áram, amelynek értékét közvetlenül a betéten jelzi (bélyegzi) a gyártó.fűtés a gyártó által beállított hőmérséklet fölé)

Az elektromos berendezés védelmének típusától függően k értékű együtthatót fogadunk el. Ha a védelmet csak elektromágneses kioldással (megszakítással) rendelkező, azaz időkésleltetés nélkül kioldó megszakító végzi, akkor az 1,25-1,4 tartományban k elfogadott.

Ha a telepítést biztosítékok védik, amelyek égési ideje, mint ismeretes, az áramerősségtől függ (az áramerősség növekedésével csökken), akkor a leállás felgyorsítása érdekében

Ha a telepítést a biztosítékokhoz hasonló inverz áramfüggő karakterisztikájú megszakító védi, akkor is

Az ÉS K jelentése a hálózat Uf fázisfeszültségétől és az áramköri ellenállásoktól függ, beleértve a transzformátor zt impedanciáit, zf fázisvezetéket, nulla védővezetőzns, a hurok (hurok) fázisvezetőjének külső induktív ellenállása - nulla védővezető (fázis -nulla hurkok) хn, valamint az áramforrás (transzformátor) tekercseinek nulla földelésének aktív ellenállásaiból, és a nulla védővezető rn újraföldelése (1. ábra, a).

Mivel az ro és rn általában nagyok a többi áramköri ellenálláshoz képest, figyelmen kívül lehet hagyni az általuk alkotott párhuzamos ágat. Ekkor a számítási séma leegyszerűsödik (1. ábra, b), és a rövidzárlati áram AND K, A kifejezése komplex formában a következő lesz.

vagy

ahol Uf a hálózat fázisfeszültsége, V;

zt - háromfázisú áramforrás (transzformátor) tekercseinek impedancia-komplexuma, Ohm;

zf – a fázisvezető impedancia komplexuma, Ohm;

znz - nulla védővezető impedancia komplexuma, Ohm;

Fázis és nulla védővezetők Rf és Rns aktív ellenállása, Ohm;

Xf és Xnz – fázis- és nullavezetők belső induktív ellenállása, Ohm;

— a hurokimpedancia összetett fázisa — nulla, Ohm.

Rizs. 1. A váltakozó áramú hálózat semlegesítésének számított sémája kapacitásmegszakítás esetén: a — teljes, b, c — egyszerűsített

A visszaállítás kiszámításakor az A zárlati áram tényleges értékének (moduljának) kiszámításához hozzávetőleges képlet használható, amelyben a transzformátor ellenállásának moduljai és a hurok fázisa nulla zt és zn Ohm, add hozzá számtanilag:

A képlet néhány pontatlansága (körülbelül 5%) megerősíti a biztonsági követelményeket, ezért elfogadhatónak tekinthető.

Hurokimpedancia fázis – a nulla valós formában (modul) Ohm,

A számítási képlet így néz ki:

Itt csak a nulla védővezető és és az ellenállásai ismeretlenek, amelyek megfelelő számításokkal határozhatók meg ugyanazon képlet segítségével. Ezeket a számításokat azonban általában nem végzik el, mert a nulla védővezető keresztmetszetét és anyagát abból a feltételből vesszük előre, hogy a nulla védővezető permeabilitása legalább 50%-a a fázisvezető permittivitásának. , azaz

vagy

Ezt a feltételt a PUE állapítja meg azzal a feltételezéssel, hogy ilyen vezetőképességhez az Azk rendelkezik a szükséges értékkel

Javasoljuk, hogy szigeteletlen vagy szigetelt vezetékeket használjon, például nulla PUE védőhuzalokat, valamint különböző épületek fémszerkezeteit, darupályákat, acélcsöveket elektromos vezetékekhez, csővezetékekhez stb.Javasoljuk, hogy nullavezetőként és védőnullvezetőként egyidejűleg használjanak. Ebben az esetben a nulla üzemi vezetékeknek megfelelő vezetőképességgel kell rendelkezniük (a fázisvezeték vezetőképességének legalább 50%-a), és nem lehetnek biztosítékok és kapcsolók.

Ezért a megszakítóképesség visszaállításának számítása a nulla védővezető vezetőképességének kiválasztásának helyességének, vagy inkább a hurok vezetőképességének megfelelőségének számításának ellenőrzése, a fázis nulla.

Jelentése zT, Ohm, a transzformátor teljesítményétől, tekercseinek feszültségétől és csatlakozási sémájától, valamint a transzformátor kialakításától függ. A reset kiszámításakor a zm értéket táblázatokból veszik (például 1. táblázat).

A színesfém (réz, alumínium) vezetők Rf és Rnz, Ohm értékeit ismert adatok alapján határozzuk meg: keresztmetszet c, mm2, hossz l, m, valamint a vezetékek anyaga ρ.. Ebben az esetben a szükséges ellenállás

ahol ρ - a vezető fajlagos ellenállása, amely réz esetében 0,018 és alumínium esetében 0,028 Ohmm2 / m.

1. táblázat: A számított impedanciák zt, Ohm, olajtöltésű háromfázisú transzformátorok tekercseinek hozzávetőleges értékei

Transzformátorteljesítmény, kV A Nagyfeszültségű tekercsek névleges feszültsége, kV zt, Ohm, tekercselési kapcsolási rajzzal Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-3637 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

Jegyzet. Ezek a táblázatok 400/230 V alacsony feszültségű tekercselésű transzformátorokra vonatkoznak. Alacsonyabb 230/127 V feszültségnél a táblázatban megadott ellenállásértékeket háromszorosára kell csökkenteni.

Ha a nulla védővezető acél, akkor aktív ellenállását táblázatok, például táblázat segítségével határozzák meg. 2, amely különböző acélhuzalok 1 km (rω, Ohm / km) ellenállását mutatja különböző áramsűrűség mellett, 50 Hz frekvenciával.

Ehhez be kell állítani a vezeték profilját és keresztmetszetét, valamint ismerni kell a hosszát és a vészhelyzeti időszakban ezen a vezetéken áthaladó I K rövidzárlati áram várható értékét. A vezeték keresztmetszete úgy van beállítva, hogy a rövidzárlati áramsűrűség körülbelül 0,5-2,0 A / mm2 legyen.

2. táblázat: Acélhuzalok aktív rω és belső induktív xω ellenállásai váltakozó áramon (50 Hz), Ohm / km

A szelvény méretei vagy átmérője, mm Metszet, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω a vezetékben várható áramsűrűség mellett, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Téglalap szalag 20 x 4 80 x 4 80 .214248 .21424 . 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 .160 . 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 — — Kerek huzal 5 19,63 0,96 1,28 0,2 17,63 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 5,52 — 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 — — — —

A réz és alumínium vezetők Xph és Khnz értékei viszonylag kicsik (kb. 0,0156 Ohm / km), ezért elhanyagolhatóak. Az acél vezetőknél a belső induktív reakciók elég nagyok, és táblázatok, például táblázat segítségével határozzák meg. 2. Ebben az esetben is ismerni kell a vezeték profilját és keresztmetszetét, hosszát és az áram várható értékét.

Az Xn, Ohm értéke az elektrotechnika elméleti alapjaiból ismert képlet szerint határozható meg egy kétvezetékes vonal induktív ellenállására azonos d, m átmérőjű kerek vezetékekkel,

ahol ω – szögsebesség, rad/s; L – lineáris induktivitás, H; μr — a közeg relatív mágneses permeabilitása; μo = 4π x 10 -7 — mágneses állandó, H / m; l – vonalhossz, m; e — a vezeték vezetői közötti távolság, m.

Levegőben (μr = 1) elhelyezett 1 km-es vezetéknél f = 50 Hz áramfrekvencián (ω = 314 glad / és) a képlet a következőt veszi fel: Ohm / km,

Ebből az egyenletből látható, hogy a külső induktív ellenállás a d vezetékek távolságától és d átmérőjüktől függ... Mivel azonban d jelentéktelen határokon belül változik, a befolyása is jelentéktelen, ezért Xn, főként d-től függ ( az ellenállás a távolsággal növekszik). Ezért a hurok külső induktív ellenállásának csökkentése érdekében a fázis nulla, a nulla védővezetőket a fázisvezetőkkel együtt vagy azok közvetlen közelébe kell fektetni.

Kis e értékek esetén, amelyek arányosak az e vezetékek átmérőjével, azaz amikor a fázis- és nullavezetők közel vannak egymáshoz, az Xn ellenállás jelentéktelen (legfeljebb 0,1 Ohm / km), és elhanyagolható.

A gyakorlati számításokban általában Xn = 0,6 Ohm / km-t feltételeznek, ami megfelel a 70–100 cm-es vezetékek közötti távolságnak (kb. ilyen távolságok vannak a légvezetékeken a nullavezetőtől a legtávolabbi fázisvezetőig).