2.2 Загальні положениня

МЕТА РОЗРАХУНКУ - визначення перерізу нульо­вого захисного провідника, при якому струм короткого за­микання () у задану кількість разів перевищить номіна­льний струм захисного апарата (), що забезпечить се­лективне вимикання ушкодженого споживача у заданий короткий час. Для досягнення цієї мети необхідно виріши­ти такі завдання:

• вибрати тип і параметри захисного апарата, що за­безпечують швидке і надійне вимикання ушкодженої діля­нки електричної мережі при замиканні фази на занулений корпус електроустановки;

• за значенням номінального струму (потужності) електроустановки, що зануляється, визначити і вибрати перерізи фазного і нульового захисних провідників, що за­безпечують необхідну провідність петлі фаза-нуль.

1 Вибір захисного апарата.

Для вибору захисного апарата, визначають величину номінального струму плавкої вставки , виходячи з максимального робочого струму в ланцюзі з урахуван­ням пускового струму електродвигуна :

. (2.3)

Максимальний робочий струм у ланцюзі

, (2.4)

де - номінальна потужність навантажен­ня, кВт;

- номінальна напруга, В;

- коефіцієнт потужності навантаження.

При виборі плавких вставок у ланцюгах електро­двигунів враховують їх пускові струми

, (2.5)

де; коефіцієнт пуску електродвигуна.

Плавку вставку вибирають за найбільшим знамен­ням струму розрахованому за рівняннями (2.3), (2.5) із таблиці 2.1.

2 Вибір перерізу фазного провідника

Переріз фазного провідника вибирається з умови максимально допустимого нагріву

, (2.6)

де - довгочасний допустимий з умови нагріву струм навантаження провідника, А.

Вибір перерізу фазного провода проводиться за ПУЕ (таблицями 1.3.3 - 1.3.25).

3 Вибір перерізу нульового захисного провідника

Якщо фазний та нульовнй провідники виготовлені з одного металу, то

, (2.7)

Якщо провідники виготовлені з різних металів, то

, (2.8)

4 Розрахунок величини струму короткого зами­кання

Значення залежить від фазної вапруги мережі і опорів мережі, у тому числі від повних опорів джерела струму і петлі (контуру) фазного провідника - нульового захисного провідника (петлі фаза - нуль, ), і може бути

Таблиця 2.1 – Значення для деяких типів запобіжників

Тип запобіжника		Тип запобіжника
НПІ 15	6, 10, 15	ПН2 - 400	200, 250, 300, 350, 400
НПН 60М	20, 25, 35, 60	ПН2 - 600	300, 400, 500, 600
ПН2 - 100	30, 40, 60, 50, 80, 100	ПН2 - 1000	500, 600, 750, 800, 100
ПН2 - 250	80, 100, 120, 150, 200, 250

розраховане за формулою для обчислення дійсного зна­чення (модуля) струму короткого замикання:

. (2.9)

Повний опір петлі фаза-нуль у дійсній формі (за модулем) дорівнює

, (2.10)

де - та активні опори відповідно фазного і нульового провідників;

- індуктивний опір петлі фаза-нуль.

Індуктивний опір петлі фаза-нуль , внзначається за виразом

, (2.11)

де , - індуктивні опори відповідно фазного і нульового захисних провідників;

- зовнішній індуктивний опір петлі фаза-нуль (опір взаємоіндукції між фазним і нульовим проводами).

Для мідних і алюмінієвих провідників , порі­вняно малі (близько 0,0156 Ом/км), тому ними можна зне­хтувати.

Зовнішній індуктивний опір , залежить від відстані між проводами (D) та їхньою діаметра (d) (таблиця 2.2). Оскільки d змінюється в незначних межах, вплив його також незначний. Отже, залежить в основному від D (зі збільшенням відстані зростає опір). Тому для зменшення зовнішнього індуктивного опору петлі фаза-нуль нульові захисні провідники прокладаються разом з фазними чи в безпосередній близькості від них. При малих значеннях: D, порівнянних з діаметром проводів d, тобто коли фазний і нульовий провідники розміщені в безпосередній близькості один від іншого, опір незначний (не більше 0,1 Ом/км) і ним ножна знехтувати, тоді розрахункова формула (2.9) набирає вигляду:

Таблиця 2.2 – Погонний активний опір та зовнішній індуктивний опір Ом/км фазних та нульових захисних провідників

Площа перерізу, мм2	проводів або кабелів			проводів ВМ при середній відстані між проводами, мм					проводів та кабелів
1	2	3	4		5	6	7	8		9
	мідних	алюм.	1000		1500	2000	2500	відкриті		Кабель або провід у трубах
16	1,2	1,96	0,389		0,411	0,48	0,442	0,29		0,07
25	0,74	1,27	0,376		0,398	0,407	0,417	0,27		0,07
35	0,54	0,91	0,364		0,388	0,404	0,412	0,26		0,06
50	0,39	0,63	0,454		0,377	0,395	0,409	0,25		0,06
70	0,28	0,45	0,343		0,367	0,385	0,399	0,24		0,06
95	0,2	0,33	0,332		0,355	0,374	0,389	0,23		0,06
120	0,158	0,27	0,325		0,349	0,368	0,382	0,22		0,06
150	0,123	0,21	0,315		0,344	0,36	0,374	0,21		0,06
185	0,103	0,17	0,311		0,339	0,355	0,37	0,21		0,06
240	0,078	0,131	0,304		0,329	0,347	0,361	0,2		0,06
300	0,063	0,105	0,297		0,322	0,34	0,354	0,19		0,06

. (2.12)

Активний опір ланцюга фаза-нуль для провідника з кольорових металів визначається за формулою:

; (2.13)

де - питомий опір матеріалу і-ї ділянки провід­ника (для міді = 0,0175 Ом*мм²/м; для алюмінію = 0,028 Ом*мм²/м);

- довжина, м, і-ї ділянки провідника, який має од­наковий переріз;

- площа перерізу провідника, мм² .

Модулі повного опору для масляних та сухих трансформаторів наведені в таблицях 2.4, 2.5.

5 Перевірка надійності вимикання ушкодженого електроапарата.

Якщо значення розрахункового струму короткого замикання і номінального струму вибраного апарата захисту, в задовольняють умову (2.1), нульовий захис­ний провідник вибраний правильно, тобто здатність систе­ми, що вимикає, забезпечена.

Якщо умова (2.1) не виконується, то виконуємо на­ступне наближення, збільшуючи переріз нульового захис­ного провідника або вибираючи другий захисний апарат з меншим значенням номінального струму. Розрахунок повторюється, поки умова (2.1) не буде виконана.

Таблиця 2.3 – Погонний активний опір та внутрішній індуктивний опір , Ом/км, сталевих провідників

Розмір або діаметр, мм	Переріз, мм2	Очікувана густина струму в провіднику, А/мм2
		0,5		1,0		1,5		2,0
Смуга прямокутного перерізу
20х4	80	5,24	3,14	4,20	2,52	3,48	2,09	2,97	1,78
30х4	120	3,66	2,20	2,91	1,75	2,38	1,43	2,04	1,22
40х4	160	2,80	1,68	2,24	1,34	1,81	1,09	1,54	0,92
50х4	200	2,28	1,37	1,78	1,07	1,45	0,87	1,24	0,74
Провідник круглого перерізу
6	28,27	13,7	8,2	11,2	6,70	9,4	5,65	8,0	4,8
8	50,27	9,6	5,75	7,5	4,5	6,4	3,84	5,3	3,2
10	78,54	7,2	4,32	5,4	3,24	4,2	2,52	-	-
14	150,9	4,55	2,73	3,2	1,92	-	-	-	-
16	201,1	3,72	2,23	2,7	1,6	-	-	-	-

Таблиця 2.4 – Наближені значення повних опорів обмоток масляних трансформаторів при номінальній напрузі обмоток 6-10 кВ

Потужність трансформатора, кВА	,Ом, за схемою з’єднаних обмоток		Потужність трансформатора, кВА	,Ом, за схемою з’єднаних обмоток
	Y/Yн	/Yн		Y/Yн	/Yн
25	3,11	0,906	250	0,312	0,09
40	1,949	0,562	400	0,195	0,056
63	1,237	0,36	630	0,129	0,042
100	0,799	0,226	1000	0,081	0,027
160	0,487	0,141	1600	0,054	0,017

Таблиця 2.5 – Наближені значення повних опорів обмоток сухих трансформаторів

Потужність трансформатора, кВА	Схема з’єднання обмоток	Ом	Потужність трансформатора, кВА	Схема з’єднання обмоток	Ом
160	/Yн	0,165	560	Y/Yн	0,13
180	Y/Yн	0,453	630	/Yн	0,042
250	/Yн	0,106	750	Y/Yн	0,109
320	Y/Yн	0,254	1000	/Yн	0,027
400	/Yн	0,066