50

6. Расчет зануления на отключающую способность

Цель работы – приобретение практических навыков в выборе параметров электрической сети и самостоятельном решении инженерной задачи расчета зануления на отключающую способность.

1. Методические указания

6.1.1. Изучить общие сведения о занулении: назначение, область его практического применения и основные принципы защиты человека от поражения электрическим током посредством зануления (ГОСТ 12.1.030-81, раздел 3 настоящих указаний).

6.1.2. Оценить степень своей готовности к дальнейшему выполнению работы, ответив на вопросы для самопроверки (раздел 4 настоящих указаний). Возможно коллективное обсуждение по данному пункту под руководством преподавателя.

6.1.3. Ознакомиться с методикой расчета зануления на отключающую способность (раздел 5 настоящих указаний).

6.1.4. Выполнить расчет зануления на отключающую способность, в том числе выполнить схему сети к расчету для данного варианта, осуществить выбор мощности трансформатора и параметров сети, выбор сечений фазного и нулевого защитного проводников, а так же типа и параметров защитного аппарата (раздел 6 настоящих указаний).

6.1.5. Проанализировать результаты расчета и сделать вывод о выполнении (невыполнении) условий надежного отключения поврежденного потребителя в заданно короткое время.

6.2. Содержание отчета.

6.2.1. Цели расчета.

6.2.2. Исходные данные по выполняемому варианту расчета.

6.2.3. Схема сети к расчету.

6.2.4. Выбор мощности трансформатора.

6.2.5. Расчет номинального тока плавкой вставки предохранителя или уставки тока срабатывания автоматического выключателя и выбор аппарата защиты.

6.2.6. Выбор сечений фазного и нулевого защитного проводников и расчет зануления на отключающую способность.

6.2.7. Анализ результатов расчета и оценка правильности выбора сечения нулевого защитного проводника и аппарата защиты.

6.2.8. Выводы.

6.3 Зануление в электроустановках. Общие положения

6.3.1. Зануление предназначено для защиты человека от поражения электрическим током при замыкании фазы на корпус электрооборудования.

6.3.2. Конструктивно зануление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением.

6.3.3. Принципиальная схема зануления в сети трехфазного тока до 1000В представлена на рис.6.1, где:

1	корпус электроустановки;
2	аппараты защиты от токов короткого замыкания (КЗ) (предохранители, автоматические выключатели и т.п.);
Ф	фазный провод;
НЗ	нулевой защитный проводник;
Ro	сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока;
Rn	сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника;
Iк	ток КЗ;
Iн	часть тока КЗ, протекающая через нулевой защитный проводник;
Iз	часть тока КЗ, протекающая через землю.

Рис.6.1 Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1000В.

6.3.4. Принцип действия зануления в следующем: превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты, которая селективно отключит поврежденную электроустановку от сети).

Чем больше ток однофазного короткого замыкания I_к, тем быстрее и надежнее произойдет отключение поврежденного потребителя. Исходя из надежности отключения, ток однофазного короткого замыкания I_к должен значительно превышать уставку защиты, т.е. должно выполняться условие:

							(6.1)
	где		номинальный ток защитного аппарата (номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя);
			коэффициент кратности тока КЗ по отношению к номинальному току аппарата защиты:
						при защите предохранителями или автоматическими выключателями с тепловым расцепителем;
						при защите автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями с номинальным током Iн<100А;
						при защите автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями и номинальным током Iн>100А.

Кроме того, заземление корпусов через нулевой защитный проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

6.3.5 Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия – быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.

6.3.6. Область применения зануления – трехфазные, четырехпроводные сети до 1000В с глухозаземленной нейтралью источника тока, в том числе, наиболее распространенные сети 380/220В, а также, сети 220/127В и 660/380В [ 1 ].

6.3.7. Из рис.6.1 видно, что для схемы зануления необходимы нулевой защитный проводник (НЗ), глухое заземление нейтрали (R_o), повторное заземление нулевого защитного проводника (R_n).

6.3.8. Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления – обеспечить необходимое для отключения установки значение тока однофазного короткого замыкания (I_к) путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением. С этой целью подбирается нулевой защитный проводник с соответствующей проводимостью: проводимость нулевого защитного проводника должна составлять не менее 50 от полной проводимости фазного проводника:

					(6.2)
	где		полное сопротивление нулевого защитного и фазного проводников, Ом.

6.3.9. Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1000В – снижение напряжения зануленных корпусов (а, следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

6.3.10. Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника – снижение напряжения относительно земли зануленных корпусов в период замыкания фазы на корпус как при исправной схеме зануления, так и в случае обрыва нулевого защитного проводника.

6.3.11. Полный расчет зануления имеет целью - определить условия, при которых оно выполняет возложенные на него задачи – быстро отключает поврежденную установку от сети и, в то же время, обеспечивает безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период. В соответствии с этим, зануление рассчитывают на отключающую способность, а также, на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчет заземления нейтрали) и на корпус (расчет повторного заземления нулевого защитного проводника).

6.3.12. Задачей данной работы является расчет зануления на отключающую способность.