1.3.5. Проектирование зануления электроустановок

Рассчитать проектируемую сеть зануления ЭУ промышленного предприятия(цеха), если известно: электропитание осуществляется четырехжильным кабелем от сухого трансформатора с вторичным напряжением 400/230 В; сопротивле­ние естественного заземлителя Re = 0, естественный заземлитель отсутствует ; количество вертикальных заземлителей nв = 70 шт.; длина их lв = 4,0м; они заглублены в землю на Н0, = 0,7 м от ее поверхности.

Таблица 3. Исходные данные к расчету отключающей способности сети зануления

Вариант	Характеристика трансформатора		Характеристика фазного провода			Величина Iн, А	Коэффициент кратности тока К
	мощность S, кВ.А	соединение обмоток	сечение Sф, мм2	длина lф, м	материал
3	400		35	400	медь	70	3

Таблица 4. Исходные данные к расчету ЗУ нейтрали трансформатора

Вариант	rзм, Ом	, Ом.м	Диаметр вертикального и горизонтального заземлителя и , м	Длина горизонтального заземлителя , м	Значение	Тип контура ЗУ
3	20	500			1	Замкнутый

Расчет защитного зануления ведем в следующем порядке:

I Расчет на отключающую способность.

1. Определяем требуемый по ПУЭ ток однофазного короткого замыкания по формуле:

.

2. Вычисляем сопротивление петли «фаза — нуль» по формуле:

, (1)

где и — активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников соответственно, Ом, определяются по формуле:

, (2)

где — удельное сопротивление проводника, для меди ;

— длина проводника, м;

— сечение, мм²;

и — внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников соответственно, Ом;

— внешнее индуктивное сопротивление петли «фаза — нуль».

По формуле (2) имеем:

.

В качестве НЗП выбираем четвертую жилу кабеля сечением . Тогда по формуле (2) имеем:

.

Величинами , и пренебрегаем из-за их малости.

Подставив найденные значения и в формулу (1) получим:

.

3. Вычисляем фактический ток при однофазном коротком замыкании в проектируемой сети зануления по формуле:

, (3)

где — фазное напряжение, В;

— полное сопротивление трансформатора, Ом, (по табл. 7.3 [2]).

По формуле (3) имеем:

.

Условие выполнено, сечение НЗП выбрано правильно.

II Расчет ЗУ для нейтрали трансформатора.

1. Определяем сопротивление заземление нейтрали заземлителя по формуле:

, (4)

где — предельно допустимое напряжение прикосновения, принимаем по табл. 2 [5] для переменного тока равным 20 В.

По формуле (4) имеем:

.

2. Определяем расчетное сопротивление грунта в том месте, где будет сооружаться сопротивление по формуле:

, (5)

где — климатический коэффициент, принимаемый по табл. 6.4 [2].

По определяем вид грунта в табл. 6.3 [2] — песок. Тогда .

По формуле (5) имеем:

.

3. По табл. 7.4 [2] определяем нормативное сопротивление заземление нейтрали заземлителя:

.

Условие выполнено, для дальнейшего расчета принимаем .

4. Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле:

, (6)

где ;

Тогда по формуле (6):

.

5. Определяем сопротивление горизонтального заземления — прутка, соединяющего вертикальные заземлители.

Для замкнутого контура

, (7)

где .

— длина горизонтального заземлителя.

Тогда по формуле (7) имеем:

.

6. Определяем расчетное сопротивление группового искусственного заземлителя, состоящего из 70 вертикальных заземлителей (длиной ), соединенных прутком по формуле:

, (8)

где — коэффициент использования горизонтальных заземлителей (табл. 6.9 [2]).

— коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от их количества и отношения расстояния между заземлителями к их длине.

Имеем: Имеем при n _в=70 шт: η_в=0,383, η_г=0,17

Тогда по формуле (8):

.

Условие не выполняется. Необходимо увеличить число вертикальных заземлителей и сделать перерасчет.

7. Определяем ориентировочное число вертикальных заземлителей в заземляющем устройстве по формуле:

, (9)

По табл. 6.9 [2] находим коэффициент использования η_в при n _в=70 шт., приняв схему размещения по контуру: η_в=0,383.

Тогда по формуле (9) число вертикальных заземлителей во втором приближении будет равно:

.

Принимаем 268 шт.

.

Тогда по формуле (7) имеем:

.

Имеем при n _в=268 шт: η_в=0,36, η_г=0,19.

Тогда по формуле (8):

.

Условие выполняется.

Рис. 6 Схема электросети с расчетными величинами по отключающей способности

Рис. 7 Разрез и план трансформаторной подстанции с комбинированным ЗУ нейтрали трансформатора мощностью 400 кВА