Примеры расчетов:

Пример 1:

Спроектировать зануление электрооборудования с номинальным напряжением 220 В и номинальным током I_ном.=10 А.

Электроустановка соединена с питающимся трансформатором тремя участками проводников с различным сечением (рис. 2.4.1.)

Рис. 2.4.1. Схема соединения электроустановки с трансформатором тремя участками проводов: Тр – трансформатор; Д – электроустановка; l₁, l₂ , l₃ – длина участков сети; s₁, s₂, s₃ – сечения проводов участков сети.

Для питания электрооборудования от цеховой силовой сборки используется алюминиевый провод марки АЛП, сечение которого провода S=2.5 мм². Потребитель подключен к третьему участку питающей магистрали длиной 30 м.

Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем марки АВРЕ с алюминиевыми жилами сечением (3×50+1×25) мм² в полихлорвиниловой оболочке. Длина первого участка – 250 м. Участок защищен автоматом А 3110 с комбинированным расцепителем на ток I_ном=100 А.

Второй участок проложен кабелем АВРЕ (3×25+1×10) мм² длиной 75 м. Участок защищен автоматическим выключателем А 3134 на ток 80 А. Магистраль питается от трансформатора типа ТМ=1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным 400/220 В (масляный трансформатор, Υ /Υ_н).

Магистраль зануления на первых двух участках выполнена четвертой жилой питающего кабеля, на третьем участке – стальным стержнем диаметром 5 мм.

Для защиты используется предохранитель ПР-2. Ток предохранителя:

где К_п – пусковой коэффициент, который в нашем случае равен 1,25.

Выбираем стандартный предохранитель на 15 А.

Так как в схеме приведен участок магистрали больше 200 м, то необходимо повторное зануление. Значение сопротивления зануления не должно превышать 10 Ом.

Расчетная проверка зануления

1. Определим ток (в А) замыкания фазы на корпус электроустановки:

, А

где U_ф – фазное напряжение, равное 220 В; Z_т = 0,081Ом – модуль полного сопротивления трансформатора (табл. 2.4.1.), Ом; Z_п ,Ом – модуль полного сопротивления петли «фаза-нуль», определим по формуле (2.4.2):

Величины R_ф, R_нз, х_ф,х_нз, входящие в формулу (2.4.2 ) определяем следующим образом:

– для проводников из алюминия

R_ф=ρl/s_ф; R_нз =ρl/s_нз ; х_ф=0; х_нз=0,

где ρ , l, s_ф, s_нз – соответственно удельное электрическое сопротивление алюминия - 0,028 Ом·мм²/м; длина и сечение (мм²) фазного и нулевого защитного проводников;

1.1. Рассчитаем активное сопротивление фазных проводов для каждого из трех участков:

R_ф1= 0,028=0,14 Ом

R_ф2= 0,028=0,084 Ом

R_ф3= 0,028=0,336 Ом

Полное активное сопротивление фазного провода:

R_ф∑= R_ф1+ R_ф2+ R_ф3 = 0,14 + 0,084 + 0,336 = 0,56 Ом

1.2. Определим активное сопротивление нулевых защитных проводников для трех участков магистрали:

R_н.з.1= 0,028=0,28 Ом

R_н.з.2= 0,028=0,21 Ом

На третьем участке для стального стержня диаметром 5 мм при переменном токе плотностью 1,5 А/мм² и частотой 50 Гц согласно данным таблицы 2.4.2. значение R_н.з.3 = 12,4 Ом/км = 12,4×0,03 = 0,37 Ом, а х_н.з.3 = 7,45×0,03 = 0,22 Ом.

Таким образом, суммарное сопротивление магистрали зануления равно:

R_н.з.∑= R_н.з1+ R_н.з2+ R_н.з3 = 0,28 + 0,21 + 0,37= 0,86 Ом

1.3. Для внутренней проводки индуктивное сопротивление петли «фаза – нуль» определяем по формуле: х_п= 0,3×10^-3 ×l , Ом

l – длина линии, равная 355 м.

х_п= 0,3×10^-3 ×355 = 0,11 Ом

2. Вычисляем отношение полных проводимостей фазных (σ_ф) проводников из алюминия и нулевого защитного (σ_нз) проводника из стали по формуле (2.4.6):

= == 1,59

Так как (σ_ф/ σ_нз)<2, то по соотношению полных проводимостей фазного и нулевого защитного проводников система зануления выполнена правильно.

4. Находим ток короткого замыкания, рассчитанный по формуле (2.4.1) и сравниваем полученное значение I_к.з. с током предохранителя, умноженного на коэффициент К_п

z_п = Ом

≈148 А ; I_пр× К_п =12×1,25 =18,75

Так как I_к.з. >> I_пр× К_п (148 >> 18,75) и кроме того, выполняется условие, что наибольшая допустимая величина сопротивления нулевого провода не превышает значения удвоенного сопротивления фазного провода, т.е. (σ_ф/ σ_нз)<2 , следовательно расчет зануления на отключающую способность выполнен правильно.