6.1.3 Расчет средства защиты

6.1.3.1 Расчет защитного зануления

Зануление – защитное мероприятие, применяемое только в сетях с глухо заземленной нейтралью напряжением ниже 1 кВ, предназначенное для защиты людей от напряжения, возникающего на металлических частях оборудования нормально не касающихся, но могущих оказаться под напряжением при тех или иных повреждениях изоляции и заземляющихся в целях создания в поврежденной цепи значения тока, достаточного для надежного срабатывания защиты. Расчет зануления имеет цель определить условия, при которых оно надежно выполнит возложенные на него задачи.

Расчет зануления ведется в двух направлениях: на отключающую способность и безопасность прикосновения, как при замыкании фазы на корпус, так и при замыкании фазы на землю (расчет повторного нулевого провода).

Расчет на отключающую способность.

Исходные данные:

- линия с алюминиевыми проводами;

- прокладка кабеля сечением 3  4 + 1 2,5 мм²;

- питание от трансформатора 1000 кВА, 6/0,4 кВ 63;

- расстояние до лабораторного стенда 150 м;

- удельное сопротивление Al:  =0,028 Ом  мм²/м.

Расчет на отключающую способность заключается в проверке выполнения неравенства:

I_к.з.  k  I_н,

где I_к.з. – ток однофазного короткого замыкания, А

k – коэффициент кратности, определяемый видом аппарата защиты и характеристикой фазы по взрывоопасности.

k  1,4 – для автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем. При расчете для упрощения используем формулу, в которой полные сопротивления трансформатора Zт и петли фаза — нуль Zп совпадают алгебраически:

Некоторая погрешность ужесточает требования к заземлению, то есть повышает условие безопасности и поэтому допустима расчетная формула:

Rф, Rn - активные сопротивления фазного и нулевого проводов, определяемые по сечениям.

Хп - внешнее, индуктивное сопротивление петли фаза - нуль, если проводка выполнена кабелем.

По ПУЭ надо, чтобы проводимость фазного провода была на 50% больше проводимости нулевого провода.

В соответствии с этим расчет зануления сводится к проверке выбранного сечения нулевого провода по выражению:

Sф, Sо - сечение фазного и нулевого проводов, мм.

Rф+Rо=0,028∙(1/4+1/2,5)=0,018 Ом

Zп1= 0,018 Ом, так как Хп = 0

Zп = 1∙Zп1 = 0,25∙ 0,018 = 0,45 Ом - полное сопротивление петли фаза-нуль.

Ток К.З. при этом будет равен:

Номинальный ток преобразователя частоты принимаем равным по величине номинальному току двигателя.

Предварительно выбираем автоматический выключатель АП - 50 ,

Iн = 6,3 А.

Iн ≥ I1н ; Uн ≥ U1н , где I1н, U1н - классификационные параметры автоматического включателя.

I1н = Ктр ∙ I2н - номинальный ток в 1- ой обмотке трансформатора.

I1н = 1,7∙0,5= 0,85 А.

Ктр = 380 / 220 = 1,7 - коэффициент трансформации.

Выбираем окончательно АП - 50, Iн = 6,3 А, Uн = 380 А.

Необходимый для отключения ток:

К ∙ Iн = 1,4∙ 6,3 = 8,82 А

Условие выполняется 8,82 < 461,2. Следовательно выбранная проводимость проводов надежно обеспечивает отключающую способность.

6.1.3.2 Расчет на допустимое напряжение прикосновения при замыкании фазы на землю

Расчет на допустимое напряжение прикосновения при замыкании фазы на землю заключается в проверке выполнения неравенства:

10  1,1Ом

где U_{пр доп}– допустимое напряжение прикосновения, определяемое временем срабатывания защиты.

r₀= 10Ом – нормативное сопротивление заземления нейтрали

r_зм= 10Ом – сопротивление замыкания на землю

r_п= 10Ом – нормативное сопротивление повторных заземлителей

n – rоличество повторных заземлителей

Таким образом, выбранные параметры системы зануления обеспечивают безопасность.