5.5. Расчет на отключающую способность автоматической защиты

Расчет зануления включает в себя расчет на отключающую спо­собность и расчет заземления нейтрали и повторных заземлителей. Ограничимся расчетом на отключающую способность.

Схема сети к решаемой задаче приведена на рис.

Рис. 5.2. Схема сети для питания электродвигателя

Для автоматического отключения электроустановки при замыкании фазы на корпус должно выполняться условие (1.1). Чтобы проверить его выполнение, необходимо в первую очередь определить расчет­ную величину тока однофазного короткого замыкания I_кз.

Рис. 5.3. Упрощенная расчетная схема зануления в сети переменного тока на отключающую способность

В этой схеме Z_т—полное сопротивле­ния соответственно трансформатора; Х_вн—внешнее индуктивное сопротивление петли (контура фаза— нуль); R_ф и R_н — активные сопротивления заземлений нейтрали транс­форматора и повторного заземления нейтрали.

Действительное значение (модуль) тока короткого замыкания, Ом, может быть определено по формуле

(1.4)

где — полное сопротивление обмотки трансформатора; - сопротивление петли фаза—нуль;

здесь — полное активное сопротивление; Х_п — полное индуктивн сопротивление.

В практике проектирования принято значения и /3 складыват арифметически. Это дает небольшую погрешность (до 5 %) в сторону уменьшения тока короткого замыкания, т.е. в сторону запаса.

Полное сопротивление обмотки трансформатора Z_T определяется по справочным данным. Для нашего слу­чая Z = 0,056 Ом.

Полное активное сопротивление для проводников из цветных ме­таллов (меди, алюминия) определяется по формуле

где - активное сопротивление фазных проводов; - активное сопротивление нулевого провода; — удельное сопротивление i-го участка проводника, Ом мм²/м, равное 0,018 - для меди, 0,028 — для алюминия; - длина 1-го проводника, м; - поперечное сечение i-го проводника, мм².

Таким образом, для первого участка электрической сети (от транс­форматора до распределительного щита цеха), считая, что S =50 мм².

и

Для второго участка сети (от распределительного щита до мо­ечной машины)

и

Полное активное сопротивление проводников составит:

R_П = 0,14 + 0,14 + 0,14 + 0,14 = 0,56 Ом.

Полное индуктивное сопротивление петли фаза нуль

Х_п= Х_ф + Х_нул + Х_вн

где Х_ф, Х_нул — внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводов. Для медных и алюминиевых проводников этими значениями пренебрегают, так как они сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км). Для стальных проводников их определяют с помощью таблиц; Х_вн — внешнее индуктивное сопротивление петли фаза нуль, которое в основном определяется взаимоиндукцией между фазным и нулевым проводом. Погонное (в расчете на 1км линии) внешнее индуктивное сопротивление находят по формуле

Х_пог = 0,1256 In

где D — расстояние между проводами линии, м; d — диаметр провода круглого сечения, м.

Из этого уравнения видно, что Х_пог зависит в основном от D, по­скольку d изменяется в незначительных пределах (с увеличением рас­стояния между проводами растет сопротивление). Поэтому в целях уменьшения внешнего индуктивного сопротивления петлим фаза-нуль нулевые защитные проводники целесообразно прокладывать совмес­тно с фазными проводниками или в непосредственной близости от них. Нерационально вместо такой прокладки нулевого провода использо­вать так называемый внутренний заземляющий контур, проложенный вдалеке от фазных проводов по стенам помещения.

При малых значениях D, т.е. когда фазный и нулевой провода расположены в непосредственной близости друг or друга, сопро­тивление Х_пог незначительно, и им можно пренебречь (это возможно, если в качестве нулевого защитного проводника используются алюминиевая оболочка кабеля; стальная труба, в которой проло­жены фазные провода; четвертая жила кабеля, если провода совме­стно проложены в трубе и т.п.).

Поэтому в нашем случае для второго участка сети (четырехжильный кабель, проложенный в помещении) можно принять Х_вн(2) =0, а следовательно, и Х_п(2)=0.

В приближенных расчетах погонное внешнее индуктивное сопро­тивление Х_пог принимают равным 0,3 Ом/км для внутренней проводки (если нулевой проводник проложен отдельно от фазного), для внешней проводки (воздушных линий - Х_пог =0,6 Ом/км (это соответствует расстоянию между проводами 0,7—1,0 м, которое обычно бывает между нулевым проводом и наиболее удаленным фазным на BЛ).

Таким образом, для первого участка рассматриваемой сети

Х_п(1)= Х_вн(2)= Х_пог L₁ =0,6 0,250 = 0,15Ом.

Полное индуктивное сопротивление петли фаза-нуль для рассмат­риваемого случая составит Х_п = 0,15 Ом.

В результате произведенных расчетов можно определить значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего по петле фаза-нуль при замыкании фазы на корпус двигателя,

346 А.

Выводы. Условие (1.1) соблюдается, и вычисленное значение тока однофазного короткого замыкания I_tj превышает наименьшее допус­тимое по условиям срабатывания защиты (к I_пл.вст =3 100 = 300 А).

Нулевой защитный проводник выбран правильно, т.е. отключа­ющая способность системы зануления обеспечена.