6. Порядок выполнения работы

6.1. После ознакомления с методическими указаниями студенты получают разрешение от преподавателя на проведение работы.

6.2. Установить органы управления пульта в исходное положение:

Тумблер Рп — в положение «Выкл». Регулировку РН — в крайнее левое положение.

6.3. Включить лабораторную установку в сеть.

6.4. Установить тумблер Рп в положение «Выкл», имитируя отключение на подстанции.

6.5. Включить тумблер В1.

6.6. Включить один из потребителей.

6.7. Плавно вращая ручку регулировки РН, установить три значения измерительного напряжения, снять соответствующие показания вольтметра и амперметра и данные замеров занести в табл. 2.

6.8. Подсчитать ток короткого замыкания, руководствуясь формулой (5). Величину Z_п определить по формуле.

Z_п (9)

Значение Z_т/3 берите из табл. 1, мощность питающего трансформатора задается преподавателем.

6.9. Проверить эффективность зануления, руководствуясь требованиями по нормированию, изложенными в разделе 3.

6.10. Отключить лабораторную установку от сети. Установить органы управления в исходное состояние (п. 6.2).

6.11. Все переключения установки осуществляет преподаватель. Студент снимает только показания с приборов.

Таблица 1

Сопротивление одной обмотки трансформатора со схемой соединения звезда — звезда при вторичном напряжении 400/230 в

и номинальном напряжении первичной обмотки 6–10 кВ

Мощность трансформатора, кВ А	Zт/3, Ом	Мощность трансформатора, кВ А	Zт/3, Ом
25 30 40 50 63 100 160	1,037 1,11 0,649 0,722 0,412 0,266 0,162	250 320 400 560 630 750 1000	0,104 0,0847 0,060 0,071 0,040 0,0364 0,042

7. Методика расчета

Расчёт зануления имеет цель — определить сечение нулевого провода, удовлетворяющее условию срабатывания максимально токовой защиты.

Ток короткого замыкания должен превышать номинальный ток плавкой вставки предохранителя или уставку автомата согласно требованиям ПУЭ:

I_к.з. k I_н, (10)

где I_н — номинальный ток плавкой вставки или ток уставки расцепителя автомата, А;

k — коэффициент надежности, принимаемый по ПУЭ равным 1,4 для автоматов до 100 А; 1,25 – для прочих автоматов, 3 – при защите плавкими вставками или автоматами, имеющими расцепители с обратнозависимой от тока характеристикой, 4 – при защите предохранителями и 6 – при защите автоматами во взрывоопасных установках.

Определяем номинальный ток электродвигателя:

I_н = , (11)

где P_э – мощность электродвигателя, Вт;

Пусковой ток электродвигателя обычно превышает номинальный в 3—5 раз. Возьмём коэффициент кратности 3, тогда I_пуск.=3I_н

Ток короткого замыкания для уверенного отключения аварийного участка цепи должен быть более чем в 1,5 раз больше пускового тока:

I_к.з=1,5I_пуск. (12)

Он рассчитывается также по параметрам петли «фаза—нуль»:

I_к.з= , (13)

Учитывая сопротивление петли «фаза—нуль» Z_п=Z_ф+Z_н.

I_к.з= , (14)

Более строго сопротивление петли «фаза—нуль» равно:

Z_п= , (15)

где R_ф — активное сопротивление фазного проводника, Ом;

R_н — активное сопротивление нулевого провода, Ом;

Х_п — индуктивное сопротивление петли «фаза—нуль», Ом.

Для медных и алюминиевых проводов активное сопротивление определяется из известной формулы:

R_ф= _пров. /S, (16)

где S=D²/4 — площадь сечения кабеля, м²;

D — диаметр провода в подводящем кабеле (310^-3–510^-3 м), м;

— длина проводника в пределах участка( от щита до станка), м;

_пров.=1,710^-8 Омм — удельное сопротивление медного проводника;

_пров=2,5310^-8 Омм — удельное сопротивление алюминиевого проводника.

Рассчитаем активное сопротивление нулевого провода

R_н= , (17)

где S — площадь нулевого проводника (труба, пруток, полоса см. табл. 2), м²; _ст.=110^-7 Омм — удельное сопротивление стали.

Площадь трубы вычисляется по формуле:

, (18)

где D_тр – наружный диаметр, м; d_тр.– внутренний диаметр, м.

Площадь полосы вычисляется по формуле:

, (19)

где а – ширина, м; b – длина, м.

Площадь прутка вычисляется по формуле:

, (20)

где c – сторона квадрата, м,

Таблица 2

Размеры, мм
Труба		Полоса		Пруток
DТР	dтр	a	b	c
1	2	3	4	5
5	4,5	5	12	6
6	5	6	14	7
8	6,7	8	16	8
10	8,2	9	18	9
12	9,9	10	20	10
14	11,5	11	22	11
16	13,2	12	25	12
18	15	13	30	14
20	17	18	35	15
22	18,8	20	40	16
24	20,5	30	45	18
25	21	35	50	20

Сопротивление взаимоиндукции между проводами подсчитывается по формуле:

X_п=  ln(2/D), (21)

где ₀=410^-7 — абсолютная магнитная проницаемость вакуума, Гн/м;

 — расстояние между проводами (5 мм), м;

=2f=23,1450=314 рад/с — циклическая частота.

Вычислить полное сопротивление петли «фаза-нуль» по формуле (15).

Ток короткого замыкания вычисляется по формуле (14).

Полученная величина тока короткого замыкания должна соответствовать условию (10).

Если условие не выполняется, то оборудование нельзя будет использовать, в виду частого ложного срабатывания автомата.

Для того, чтобы этого не было, нужно вернуться к формуле (17) и увеличить диаметр нулевого проводника или подобрать новый проводник (труба, пруток, полоса).