7.1.3. Расчет зануления

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник соединяет зануляемые части с глухо-заземленной нейтральной точкой обмотки источника тока. Кроме того, он надежно присоединяется к заземлителям, располагаемым в непосредственной близости от источника тока. При наличии воздушной распределительной сети нулевой проводник, помимо заземления у источника тока, повторно заземляется через каждые 250 м, а также на концах воздушных линий и ответвлениях длиной более 200 м.

Поскольку корпуса оборудования, оказавшиеся под напряжением, заземлены через нулевой защитный проводник, то в аварийный период, т. е. с момента возникновения замыкания на корпус, проявляется защитное свойство зануления, подобно тому, как это происходит при защитном заземлении. Кроме того, зануление способно быстро отключить поврежденную установку от питающей сети. Замыкание фазы на корпус в таких установках превращается в однофазное короткое замыкание, которое вызывает большой ток в нулевом проводнике, способный обеспечить срабатывание защиты. Поврежденный объект отключается автоматами защиты или плавкими вставками. Для надежного его отключения ток короткого замыкания должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток плавких вставок предохранителей или в 1,25 – 1,4 раза – номинальный ток автоматического выключателя.

В сетях с занулением не разрешается выполнять заземление какого-нибудь агрегата без присоединения к нулевому проводнику, так как в случае пробоя фазы на корпус через защитное и рабочее заземление нейтрали пойдет ток. При этом на нулевом проводнике и на корпусах присоединенных к нему агрегатов появится опасное напряжение, однако ток будет недостаточен для срабатывания защиты. Заземляющие устройства защитного заземления и зануления представляют совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителей.

Расчет зануления сводится к определению сечения нулевого провода с целью срабатывания максимальной токовой защиты для выбранного оптимального перегрузочного механизма (портального крана “Альбатрос” грузоподъемностью 10 т). При этом величина номинального тока I_н плавкой вставки (расцепителя) определяется мощностью подключения электроустановки.

Ток короткого замыкания (КЗ) согласно ПУЭ должен быть равен не менее трем номинальным токам плавкой вставки.

Сечение нулевого провода, изготовленного из меди или алюминия, можно определить по формуле:

S = ρ * (l / R_н) , м² (7.1.)

где ρ – удельное сопротивление, Ом_*м (так как провод у данного крана медный то оно будет равно 0,012 * 10^-6 Ом_*м);

l – длина нулевого провода, м (у данного крана равна 100м);

R_н – сопротивление нулевого провода, Ом.

Сопротивление нулевого провода определяют через ток короткого замыкания I_кз. Он определяется по формуле:

I_кз = U_ф / (Z_т.р. / 3 + R_ф + R_н) ≥ 3 I_н (7.2.)

где I_н – номинальный ток плавкой вставки (расцепителя), A;

U_ф – фазное напряжение сети, В (берется равной 380 В);

Z_т.р. – сопротивление трансформатора, Ом (при мощности трансформатора 1000 кВ * А Z_т.р./3 равно 0,04 Ом);

R_ф – активное сопротивление фазного провода, которое можно принять равным 0,15 Ом.

Мощность подключения электроустановки w определяется:

w = U * 3 I_н * cosφ , кВА (7.3.)

Мощность всего портального крана равна 65,3 кВА, из них мощность подключения электроустановки будет равна 48,5 кВА.

Напряжение равно 380 В. cosφ равен 0,85.

Отсюда 3I_н будут равны:

3I_н = w / (U * cosφ) , А (7.4.)

и будут равны:

3I_н = (48,5 * 1000) / (380 * 0,85) = 150 А

Сопротивление нулевого провода будет определяться как:

R_н = (U_ф / 3I_н) – (Z_т.р./ 3) – R_ф , Ом. (7.5.)

и будет равно:

R_н = (380 / 150) – 0,04 – 0,15 = 2,3 Ом

И сечение нулевого провода будет равно:

S = 0,017 * 10^-6 * (100 / 2,3) = 0,74 мм² ≈ 1 мм²

Итак, необходимое сечение нулевого провода для данного крана должно быть равно 1мм². Но так как кабелей непосредственно с таким сечением нулевого провода нет, то поэтому принимаем кабель, который наиболее часто используется в портальных кранах – 3*25.0 мм² + 1*10.0 мм².