15. Расчет зануления. Экспериментальная проверка эффективности зануления.

Зануление – это электрич. Соединение открытых проводящих частей электроустановки с заземленной нейтралью питающего трансформатора или генератора.

Принцип действия зануления основан на получении однофазного К.З. при пробое фазы на открытые проводящие части, благодаря чему срабатывает защита данной электроустановки. Для надежного и эффективного срабатывания зануления, необходимо выполнения условия:

где I_кз⁽¹⁾ - ток 1-фазного К.З.

I_у – ток уставки защитного аппарата, например, предохранителя или автоматич выключателя данной установки. Определяется по нагрузке или пусковому току.

К – коэффициент кратности тока (чувствительность защиты), благодаря чему обеспечивается быстрое отключение электроустановки (менее 0,2 сек.).

К=3 для предохр. и авт.выкл. с зависмой время-токовой характеристикой.

Во взрывоопасных помещениях К=4 для предохр., К=6 для авт.выкл. с завис. характерист.

К=1.25…1.4 для авт.выкл. с независимой время-токовой характерист.(токовая отсечка).

Т.О. расчет сводится к определению тока К.З. и сравнению его.

где Z_тр/3 – полное сопротивление одной обмотки трансформатора .

Z_фо – полное сопротивление петли проводов фазного и нулевого.

Z_тр/3 определяется в зависимости от мощности трансформатора S_н , схемы соединения его обмоток и от напряжения. По табличным данным или по упрощенной формуле: , при U 10/0.4 кВ и схеме соед. обмоток –«звезда/звезда с нулем»

где n – кол-во участков сети определенного сечения проводов.

l – длина каждого участка.

r_ф ,r_о – активное удельное сопротивление проводов данного участка, соответственно фазного и нулевого.

х_ф ,х_о - удельное индуктивное сопротивление проводов данного участка, соответственно фазного и нулевого. Для проводов из цветных металлов они приравниваются нулю.

Х_ФО – удельное индуктивное внешнее сопротивление проводов. Его можно определить по формуле

Где Д – расстояния м/у проводами (Ф и N).

d – диаметр провода.

Ориентировочно Х_ФО= 0,6 Ом/км для ВЛ, и 0,15 Ом/км для проводки в трубах и КЛ.

Если условие не выполняется, то необходимо предусмотреть замену предохранителя на авт. выкл. С токовой отсечкой (уменьшается К) или увеличить сечение нулевого защитного провода или секционирование линии.

Экспериментная проверка эффективности зануления проводится измерением I_кз⁽¹⁾, для этого использ. приборы: Щ – 41160, ЭКО – 200, М – 417 и др.

Периодичность измерения: после монтажа электроустановки, после ее ремонта, затем периодически 1раз в 3 года.

16. Устройство защитного отключения (узо), их принципиальное выполнение. Схема узо по напряжению на корпусе.

Защитное отключение - это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности по­ражения человека электрическим током. Защитное отключение должно осуществлять: защиту от глухих и неполных замыканий на землю (корпус), автоматический контроль изоляции, защиту при прикосновении человека к фазе. Кроме этого, некоторые устройства осуществляют защиту от перехода напряжения с высшей стороны на низшую и предварительный контроль изоляции перед каждым включеним электроустановки.

Устройство защитного отключения (УЗО) состоит из двух ос­новных элементов: прибора-датчика и автоматического выключа­теля. В первый входит непосредственно датчик, реагирующий на какой-то входной сигнал (напряжение, ток), усилитель для усиления входного сигнала датчика, цепь контроля исправности УЗО, элементы сигнализации.

Повреждение электроустановки приводит к изменениям вели­чин, которые могут быть использованы как входные величины УЗО. Так, при замыкании на корпус последний оказывается под напря­жением относительно земли. Если корпус заземлен или замыка­ние произошло непосредственно на землю, возникает ток замыка­ния на землю. Замыкание на землю, даже неполное, приводит к сни­жению общего сопротивления сети относительно земли. Это сопро­тивление уменьшается также при снижении сопротивления изоля­ции без замыкания на землю, даже если сопротивление фаз относи­тельно земли остается симметричным.

При определенном значении входной величины защитное отклю­чение срабатывает и отключает электроустановку. Это значение назы­вается уставкой. В зависимости от того, что является входной вели­чиной, на изменение которой реагирует защитное отключение, вы­деляют следующие схемы: на напряжение корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; на напряжение нулевой последо­вательности; вентильные; на постоянном и переменном токе; комби­нированные.

В качестве примера приведены схемы на напряжение корпуса относительно земли (рис. 5.3). В схемах этого типа датчиком слу­жит реле напряжения РЗ, включенное между корпусом и вспомо­гательным заземлителем.

Д остоинством схемы на напряжение корпуса относительно зем­ли является ее простота, недостатком - необходимость применения вспомогательного заземления, неселективность при общем зазем­лении и отсутствие самоконтроля. Такие устройства могут приме­няться только совместно с заземлением или другими мерами за­щиты.

В УЗО дифференциального типа, реагирующего на токи утеч­ки, возникающие при прикосновении человека к фазе или при сни­жении сопротивления изоляции токоведущих частей ниже допус­тимого значения, в качестве датчика используется трансформатор тока тороидального типа. В нем роль первичной обмотки выполня­ют фазные проводники. Вторичная обмотка имеет большое число витков, равномерно расположенных по тороиду. Она подключает­ся к управляющему органу (в электромеханических УЗО - к чув­ствительному электромагнитному реле, в электронных - к проме­жуточному усилителю и другим электронным элементам исполнительного реле). Роль исполнительного механизма обычно выполняет коммутационный аппарат.

Схема устройства УЗО и включения его в сеть ТN-S приведена на рис. 5.4 (система ТN-S - нулевой рабочий N и защитный РЕ проводники выполнены раздельно; система ТN-С - нулевой рабо­чий и нулевой защитный проводники РЕN объдинены).

Геометрическая сумма токов, протекающих по первичной об­мотке в нормальном режиме работы, равна нулю: I, +1₂ + Ь +1 =0. При утечке тока равновесие их в первичной обмотке нарушается: I, +1₂ + 1₃ + 1_К = 1_у. Тогда в магнитопроводе создается магнитный поток, который индуктирует ток во вторичной обмотке, отключаю­щий цепь.

Под 1_у понимается ток, который протекает в сети с заземленной нейтралью по участку цепи, параллельному нулевому рабочему проводу, при снижении сопротивления изоляции фазного прово­да, замыкании на открытые проводящие части через землю или нулевой защитный проводник, а также в случае прикосновения человека к токоведущим частям. Таким образом, устройства за­щитного отключения данного типа способны защитить человека, коснувшегося непосредственно токоведущих частей, отключить поврежденный электроприемник при замыкании на открытые про­водящие части и предотвратить пожары, возникающие при неисп­равности изоляции или при снижении ее сопротивления.

С огласно межгосударственным стандартам ГОСТ 3 03 31.(1 -9)-95, введенным в действие в Республике Беларусь, применение УЗО обязательно на вновь строящихся и реконструируемых объектах концерна «Белэнерго», имеющих помещения повышенной опас­ности и особо опасные в отношении поражения электрическим током (см. раздел 3.2), а также на вновь строящихся и реконструируе­мых объектах с дорогостоящей бытовой и компьютерной техни­кой, на объектах животноводства (см. раздел 5.9) и в индивиду­альных жилых домах.

В сельском хозяйстве нашли применение УЗО типа ЗОУП-25 (номи­нальное напряжение 380 В, ток главной цепи 25 А, ток уставки 10 мА, время срабатывания 0,05 с) и РУД-05УЗ (напряжение 380/220 В, ток главной цепи 100 А, ток уставки 30 мА и более, время срабатывания (1,06 с), реагирующие на токи утечки.