8.8. Автоматическое отключение питания (защитное зануление)

Автоматическое отключение питания по максимальному значению тока (защитное зануление или далее зануление) применяется в четырехпроводных (пятипроводных) сетях трехфазного переменного тока с глухозаземленной нейтралью. Расчет зануления производится с целью определения условий, при которых зануление надёжно выполняет возложенные на него задачи: быстро отключает повреждённую установку от сети и в то же время обеспечивает безопасность прикосновения человека к занулённому корпусу в аварийный период. В соответствии с этим зануление рассчитывают на отключающую способность (расчёт сечений фазных и нулевого РЕ- или РЕN – проводников и выбор аппаратов защиты), а также на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчёт заземления нейтрали ) и на корпус (расчёт повторного заземления нулевого защитного проводника. Сначала определяют сечение нулевого защитного РЕ- или РЕN- проводника, которое выбирается в зависимости от сечений фазных проводников, а затем основные параметры заземления нейтрали и повторного заземления.

8.8.1. Определение сечения нулевого провода Определение исходных данных для расчета

К исходным данным относятся:

а) характеристика электроустановки, для которой рассчитывается зануление, т.е. тип установки, виды основного электрооборудования, рабочее напряжение установки, номинальный рабочий ток и т.д.; требуемая мощность трансформатора или генератора тока; вид электрической сети (воздушная или кабельная), длина сети и т.д.;

б) номинальные токи плавких вставок и токи уставок автоматических выключателей, служащих для зашиты отдельных участков сети. Эти токи во всех случаях выбираются по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков сети или номнальным токам элекгроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановка при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок и т.д.).

Если пусковые токи, пики технологических нагрузок и т.д. не известны, то токи плавких вставок и токи уставок автоматических выключателей Jв могут быть приняты  2.5I_ном ( I _ном – номинальный ток. электроприемника );

в) сечение фазных проводов, которое выбирается в зависимости от длительных токовых нагрузок на провода. Последние могут быть приняты в невзрывоопасных производственных помещениях равными току плавкой вставки или току уставки автоматического выключателя. Сечения токоцроводящих жил кабелей и голых проводов приведены в табл. 7, 8, 9, 10 [9].

Расчёт и выбор марки и сечений низковольтных питающих проводов, кабельных линий и шин

Сечение жил кабелей и проводов должны выбираться в зависимости от

ряда факторов. Эти факторы разделяются на технические и экономические.

Технические факторы, влияющие на выбор сечения:

- нагрев от длительного выделения тепла рабочим током;

- нагрев от кратковременного выделения тепла от тока короткого замыкания;

- потери напряжения в жилах кабелей от проходящего по ним тока в нормальных и аварийных режимах;

Механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке (собственный вес). Достаточная механическая прочность проводников необходима, чтобы во время –эксплуатации или монтажа не было чрезмерного провисания или обрывов проводов.

Выбор экономически целесообразного сечения по правилам эксплуатации электроустановок производится по так называемой экономичной плотности тока в зависимости от металла и числа часов использования максимума нагрузки.

Расчётная максимальная токовая нагрузка Iмакс, А:

а) для трёхфазной четырёхпроводной и трёхпроводной сети

Iмакс = Рмакс*сos φ/ 1,73* Uнл ;

б) для однофазной сети

Iмакс= Рмакс *соs φ/ U нф ,

где Рмакс– расчётная максимальная нагрузка, Вт;

Uнф, Uнл– номинальное фазное и линейное напряжение, В ;

cos φ – коэффициент мощности нагрузки.

При укладке кабелей в траншеях вводится коэффициент снижения нагрузки К= (0,75 – 0,9), а существенное отклонение температуры окружающей среды от определённых ГОСТом, учитываются коэффициентом К_т. При нормальных условиях прокладки кабеля коэффициентK_т= 1.

Таким образом, длительно допустимая токовая нагрузка I_дл.доп и расчётная максимальная связаны соотношением:

I_дл.доп > I_макс /KK_т

Выбор сечение жил кабеля определяется по ниже указанному условию:

где - длительно допустимый ток сечения жил кабеля, А;

- расчетный ток установки, А.

I рас = Рн /1,73*Uф,

где Рн – номинальная мощность электроустановки (двигателя), Вт;

Uф– фазное напряжение, В.

Значения допустимой токовой нагрузки I_{дл.доп ,} по которым выбирают стандартные сечения проводов, кабелей, шин приведены в табл.8.4, 8.5, 8.6, 8.7 настоящего пособия, а также в соответствующих таблицах электротехнических справочников. Марку кабеля , провода , шин следует выбирать по справочной литературе. В таблице 8.8 приведены характеристики некоторых конструкций кабелей с пластмассовой изоляцией.

Следующим этапом выбора сечения жил, и марки низковольтных кабельных линий является проверка выбранного кабеля на потерю напряжения, для силовых сетей потеря напряжения не должна превышать 5%

Потеря напряжения определяется по формуле:

,

где - потеря напряжения, %

- длинна кабеля, км

Р_уст – мощность установки (Рн), кВт

- активное сопротивление кабеля, ом/км

- реактивное сопротивление кабеля, ом/км

- переводимая величина из коэффициента мощности

Для того чтобы рассчитать и выбрать марку и сечение кабеля необходимо определить мощность и номинальный ток установки (табл. 8.8). Например, двигатель приготовления эмульсии, Рном = 17кВт, Iном = 40 А,L= 0,04км.

Выбор сечение жил кабеля определяется по ниже указанному условию:

Выбираем кабель марки АВВГ 3х6

Алюминиевая жилы поливинилхлоридная оболочка и изоляция, голый.

Проверяем выбранный кабель марки АВВГ 3х6 на потерю напряжения. Для силовых сетей потеря напряжения, согласно требований ПУЭ не должна превышать 5%.

Потеря напряжения составила 2,45%, это не превышает допустимой потери напряжения 5% (для силовых сетей).

Кабель выбран правильно. Для остальных электропотребителей марку и сечение питающих кабелей выбирают аналогично, данные заносят в таблицу.

Сечение нулевого РЕ- или РЕN- проводников выбирается в соответствии с разделом 8.3 настоящего пособия, а также смотри табл. 8.9.

Таблица 8.4 - Токовые нагрузки (А) для проводов и кабелей с медными жилами.

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Одножильные	Двужильные		Трехжильные
	При прокладке
	в воздухе	В воздухе	В земле	В воздухе	В земле
1,5	23	19	33	19	27
2,5	30	27	44	25	38
4	41	33	55	35	49
6	50	50	70	42	60
10	80	70	105	55	90
16	100	90	135	75	115
25	140	115	175	95	150
35	I70	140	210	120	180
50	215	175	255	145	225
70	270	215	320	180	275
95	325	260	385	220	330
I20	385	300	445	260	385
150	440	350	505	305	435
185	510	405	570	350	500
240	605	_-	_-	_-	_-

______________________________________________________________________________

Таблица 8 .5 - Токовые нагрузки (А) для кабелей с алюминиевыми жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Одножилъные	Двухжильные		Трехжильные
	при прокладке
	в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
2,5	23	21	34	19	29
4	31	29	42	27	38
6	38	38	55	32	46
10	60	55	80	42	70
16	75	70	105	60	90
25	105	90	135	75	115
35	130	105	160	90	140
50	165	135	205	НО	175
70	210	165	245	140	210
95	250	200	295	170	255
120	295	230	340	200	295
150	340	270	390	235	335
185	395	310	440	270	385
240	465	-	-	-	-

__________________________________________________________________________________

Таблица 8.6 - Голые алюминиевые и медные провода.

Медные провода			Алюминиевые провода
сечение токопроводящей жилы, мм2	токовая нагрузка, А		сечение токопроводящей жилы, мм2	токовая нагрузка, А
	вне помещений	внутри помещений		вне помещений	внутри помещений
4	50	25	16	105	75
6	70	35	25	135	105
10	95	60	35	170	130
16	130	100	50	215	165
25	180	135	70	265	210
35	220	170	95	320	255
50	270	215	120	375	300
70	340	270	150	440	355
95	415	335	185	500	410
120	485	395	240	590	490

150	570	465	300	680	570
185	640	530	400	815	690
240	760	685	500	980	820
300	880	740	600	1070	930
400	1050 _	895

__________________________________________________________________________________

Таблица 8.7 - Голые стальные провода.

Сечение токопроводящей жилы, мм2		Токовая нагрузка, А	Сечение токопроводящей жилы, мм2	Токовая нагрузка , А
3	23		25	60
3,5 4	26 30		35 50	75 90
5	35		70	125
__________________________________________			95	135

____________________________________________________________________________

Таблица 8.8 - Характеристика некоторых конструкций кабелей с пластмассовой изоляцией на переменное напряжение до 3 кВ (или постоянное 7,5 кВ) с медным или алюминиевыми жилами.

Марка кабеля	Число жил	Номинальное сечение жил при номинальном напряжении,кВ
		0,66		1,0		3,0
		Медные жилы	Алюминевые жилы	Медные жилы	Алюминевые жилы	Медные жилы	Алюминевые
ВВГ, АВВГ, ПВГ	1,2,3	1,5-50	2,5-50	1,5-240	2,5-240	4-240	4-240
АПВГ, ПсВГ	4	2,5-50	2,5-50	2,5-185	2,5-135	-	-
АПсВГ	5	-	-	1,5-25	1,5-25	-	-
ВВБ, АВВБ	1,2,3*	1,5-50	2,5-50	1,5-240	2,5-240	4-240	4-240
ПВБ, АПВБ	4	2,5-50	2,5-50	2,5-185	2,5-240	-	-
АВАШв (АПАШв)	3	-	-	-	4-185	-	4-185
ВВБбГ, АВББб	1,2,3*	1,5-50	2,5-50	1,5-240	2,5-240	4-240	4-240
*-Сечение медных жил двух- и трехжильных кабелей 2,5 мм и более

Примечание: обозначение кабелей

А - Алюминиевая жила

Б - Броня из двух стальных лент с антикоррозионным защитным покровом

Г - Отсутствие защитных покровов поверх брони или оболочки

Шв(Шн) - Защитный покров в виде выпрессованого шланга (оболочки) из поливинилхлорида (полиэтилена)

П – Броня из оцинкованных плоских проволок, поверх которых наложен защитный покров

В – Изоляция или оболочка из поливинилхлорида

Нс – Изоляция или оболочка из самозатухающего полиэтилена (не поддерживающего горение)

Бб – Броня из профилированной стальной ленты

Таблица 8.9. – Сечение нулевой жилы для конструкций с уменьшенным сечением этой жилы в четырёхжильных кабелях

Сечение основных жил, мм2	10	16	25	35	50	70	95	120	150	185
Сечение нулевой жилы, мм2	6	10	16	16	25	25	35	35	50	50