Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Особливості функціонування та розрахунку системи заземлення TN




_____________________________________________________________________________

Система заземлення TN, та її різновиди. Основний спосіб (захід) захисту від непрямого дотику в електроустановках. Захист ЛЕП. Принцип дії системи заземлення TN (занулення). Робоче (функціональне) заземлення Rр .Повторне заземлення Rп .Заземлення нейтралі силового трансформатора. Сутність функціонування системи заземлення TN (системи занулення).Провідність РЕN- або N- провідника. Алгоритм розрахунку схеми занулення. Кабельна продукція.

_____________________________________________________________________________

 

Система заземлення TN, та її різновиди TN-S,TN-C,TN-C-Sє вдосконаленням і уніфікацією класичного поняття «занулення» на основі діючих стандартів Міжнародної електротехнічної комісії (МЕК). Відповідно ГОСТ 12.1.009-79, який утратив силу[12], зануленнянавмисне з’єднання з нульовим захисним провідником металевих неструмоведучих частин, які можуть виявитися під напругою.

Занулення є ефективним заходом захисту при живленні електрообладнання від чотирипровідних мереж з глухозаземленою нейтраллю джерела живлення напругою до 1 кВ (звично напругою 220 / 380 В).

Живлення електроустановок напругою до 1кВ зі застосуванням системи заземлення TN доцільно виконувати у випадку розширення системи електропостачання без належної перевірки вимог до автоматичного відключення живлення. При цьому застосовуються системи захисту, які реагують на надструми.

Основним захистом від непрямого дотику в таких електроустановках повинно бути автоматичне відключення живлення з обов’язковим застосуванням ПЗВ(вказане відноситься як до системи TN, так і до системи ТТ).

Відповідно до ПУЕ, в електроустановках напругою вище 1 кВ електричної мережі з глухозаземленою і ефективно заземленою нейтраллю для запобігання ураження електричним струмом у випадку непрямого дотику необхідно застосовувати захисне заземлення відкритих провідних частин, забезпечувати вирівнювання потенціалів і автоматичне відключення ушкодженої ланки мережі.

Відкриті провідні частини електрообладнання, встановленого на лініях електропередачі(ЛЕП), а саме запобіжників, комутаційних апаратів, конденсаторів, силових і вимірювальних трансформаторів тощо, необхідно приєднувати:

§ до РЕN (РЕ)-провіднику, відповідно до особливостей типу заземлення системи в електроустановках з напругою до 1 кВ;

§ до заземлювального пристрою опори ПЛ в електроустановках напругою вище 1 кВ з ефективно заземленою і глухозаземленою нейтраллю;

§ до заземлювального пристрою в електроустановках напругою вище 1 кВ з ізольованою, компенсованою або (і) заземленою через резистор нейтраллю з дотриманням вимог пунктів 1.7.98 і 1.7.101 ПУЕ.

Принцип дії системи заземлення TN (занулення)полягає в перетворенні пробою фази на корпус електрообладнання в однофазне КЗ з метою викликати великий струм однофазного КЗ, здатного забезпечити спрацювання пристрою максимального струмового захисту (ПМСЗ) й автоматично вимкнути пошкоджену електроустановку від мережі живлення.

Основна вимога до занулення – викликати спрацювання максимального струмового захисту. До ПМСЗ відносяться плавкі вставки запобіжників, струмові автомати, магнітні пускачі зі вмонтованим тепловим захистом, контактори в поєднанні з тепловим реле, автомати з комбінованими розчіплювачами.

 Схема системи заземлення TN (див. рис. 4.7, а, б, рис. 5.1, а, б) має глухе заземлення джерела живлення (робоче заземлення) Rр. Захисний провідник (РЕ-провідник чи РЕN-провідник) повітряної лінії (ПЛ) електропередачі має повторне заземлення Rп, виконане на деякій відстані від трансформатора живлення (на кінці ПЛ довжиною більше 200 м, а також на вводі від ПЛ до електроустановки, яка підлягає зануленню.

Вказані повторні заземлення виконують тільки у тому випадку, якщо на ПЛ відсутні заземлювачі, призначені для захисту від грозових перенапруг, або їх недостатньо для виконання умови ПУЕ відносно загального опору всіх заземлювачів, приєднаних до РЕN-провідника кожної лінії (табл. 2).

Робоче (функціональне) заземлення Rр в трифазній мережі до 1 кВ – це заземлення нейтралі силового трансформатора (СТ) або генератора, необхідне для забезпечення роботи електроустановки. Вказане заземлення служить для зниження напруги РЕ(РЕN)-провідника і з’єднаних з ним корпусів обладнання відносно землі при замиканні фази на землю.

Нейтраль СТ приєднується до робочого заземлювача (Rp) захисним заземлюючим провідником. Як правило, це смугова чорна сталь, переріз якої залежить від потужності СТ, але не повинна бути менше 100 мм2 і товщиною стінки 4 мм(рис. 5.9).

Робочий заземлювач повинен бути розташований у безпосередній близькості від СТ. Розрахунок робочого заземлювача проводиться лише за опором розтікання.

Як робоче заземлення насамперед використовуються природні заземлювачі за умови густини розрахункового струму, що протікає по ним.

Штучні заземлювачі переважно виготовляють з чорної сталі без покриття або з покриттям, із нержавіючої сталі або із міді.

Штучні заземлювачі не фарбують. Матеріал, що використовується для заземлювачів і заземлювальних провідників повинен бути електрохімічно сумісний з матеріалом з’єднувальних і контактних елементів.

Поперечний переріз заземлюючого провідника, який з’єднує заземлювач робочого (функціонального) заземлення з головною заземлювальною шиною (ГЗШ), повинно відповідати вимогам стандартів виробника обладнання та бути не менше 10 мм2– для міді, 16 мм2– для алюмінію, 75 мм2– для сталі.

В електроустановках напругою вище 1 кВ електричної мережі з ізольованою, компенсованою або заземленою через резистор нейтраллю провідність заземлювальних провідників повинна складати не менше 1/3 провідності фазних провідників. Як правило, не вимагається застосовувати мідні провідники перерізом більше 25 мм2 , алюмінієві – більше 35 мм2 , стальні – більше 120 мм2 .

В електроустановках напругою вище 1 кВ з глухозаземленою або ефективно заземленою нейтраллю поперечний переріз заземлювальних провідників необхідно вибирати таким чином, щоб у випадку протікання через них найбільшого струму однофазного замикання на землю температура заземлювальних провідників не перевищувала 400°С – короткочасне нагрівання, яке відповідає повному часу дії основного захисту та відключення вимикача.

 Для заземлення нейтралі СТ на стороні нижчої напруги (до 1кВ) може використовуватися заземлювач захисного заземлення на стороні вищої напруги (вище 1кВ).

 Р(РЕN)-провідника.   Нейтраль СТ на стороні до 1кВ повинна бути приєднана до заземлювача і виведена на щит керування розподільчого пристрою (РП). Це здійснюється спеціальним провідником, який на даному відрізку є одночасно робочим і захисним. Якщо фази від СТ виводяться на цей щит керування шинами (абоізольованими проводами), то нульова точка повинна бути виведена шиною на ізоляторах (або ізольованим проводом); при виводі фаз кабелем нульова точка виводиться четвертою жилою кабелю. Рис.5.9.Заземлення нейтралі СТ  

Повторне заземлення Rпце заземлення, виконане через певні проміжки по всій довжині

 

Повторне заземлення не впливає на вимикання пошкодженого електрообладнання. Однак воно дозволяє додатково знизити напругу РЕ(РЕN)-провідника і з’єднаних з ним корпусів електрообладнання відносно землі при замиканні фази на корпус як при нормальному режимі, так і при обриві захисного провідника.

Із вище квазаного випливають такі висновки:

1) всі з’єднання захисного провідника(РЕ(РЕN)-провідника) виконують зварними;

2) до корпусів електрообладнання РЕ(РЕN)-провідник приєднується зварюванням або за допомогою болтів:

3) в захисний провідник (в РЕ(РЕN)-провідник) заборонено встановлювати вимикачі, запобіжники та автомати;

4) заборонено послідовне з’єднання корпусів при зануленні;

5) гвинтову частину лампових патронів і пробкових запобіжників належить підключати до РЕ(РЕN)-провідника, а фазний провідник через вимикач – до контакту в основі конструкції світильника;

6) допускається ПУЕ застосовувати вимикачі, які одночасно з вимкненням РЕ(РЕN)-провідника відключати і всі фазні провідники.

Якщо в РЕN-провіднику, який з’єднує нейтраль джерела трифазного струму з шиною РЕN розподільного щита напругою до 1 кВ, встановлений трансформатор струму, то заземлювальний провідник слід приєднувати не до нейтралі джерела безпосередньо, а до РЕN-провідника і, при можливості, зразу за трансформатором струму. У такому випадку поділ РЕN-провідника на РЕ- і N-провідники в системі TN-S слід виконувати також зовні трансформатору струму. Трансформатор струму належить розміщувати в безпосередній близькості до виводу нейтралі джерела живлення.

Вивід РЕN- або N-провідника від нейтралі джерела на розподільний пристрій слід здійснювати: при виводі фаз шинами – шиною на ізоляторах; при виводі фаз кабелем (проводом) – жилою кабеля (провода) [45].

Система заземлення TN (система занулення) повинна забезпечити надійність спрацьовування захисту за долі секунди.

Умовою цього є співвідношення:

 

                                       Ік.з. / Іном.³k ,                                             (5.22)

 

де Ік.з. – струм однофазного КЗ (ток між фазним і РЕ(РЕN)-провідником); Іном.– номінальний струм ПМСЗ; k – регламентований ПУЕ коефіцієнт, що означає кратність струму КЗ відносно струму уставки:

ü k³ 3 – при захисту плавкими запобіжниками або автоматами, які мають тепловий розчіплював з обернено залежною від струму характеристикою (подібною характеристиці запобіжників);

ü k³ 1,5 – при релейному захисті (автомати мають тільки електромагнітний розчіплювач).

Друга умова надійності спрацьовування захисту в електроустановках напругою до 1 кВ в електричних мережах з глухозаземленою нейтраллю: провідність РЕN- або N- провідника від нейтралі джерела живлення до розподільного пристрою повинна бути не менше 50% провідності вивідного фазного провідника (ПУЕ, с. 84).

Сутність другої вимоги полягає в тому, що автоматичний захист може не спрацювати коли струм замикання на корпус менше струму відключення (уставки) і в колі фазний провідник – захисний провідник (РЕ(РЕN)-провідник) буде протікати значний струм, що викличе небезпечну напругу на корпусі електрообладнання відносно землі.

Відповідно до стандарту [6], гранично допустимі значення напруг дотику і струмів при аварійному режимі виробничих установок напругою до 1кВ з глухозаземленою або ізольованою нейтраллю і вище 1кВ з ізольованою нейтраллю не повинні перевищувати значень, вказаних в табл. 5.2.

Таблиця 5.2

Гранично допустимі значення напруг дотику Uді струмів I при аварійному режимі

 

Нормована

величина

Гранично допустимі значення, не більше, при тривалості дії струму Dt

0,01 ¸ 0,08 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 > 1,0
Uд , В 550 340 160 135 120 105 95 85 75 70 60 20
I, мА 650 400 190 160 140 125 105 90 75 65 50 6

 

Потрібно відзначити, що середні гранично допустимі значення напруг дотику і струмів при аварійному режимі побутових установок приблизно в три рази менші за відповідні значення виробничих установок. Зокрема, при тривалості дії струму більше 1 с відповідні величини, нормуються так: Uд= 12 В,I = 2 мА.

Очевидно, якщо провідність РЕ(РЕN)-провідника буде задовольняти вимогам ПУЕ (не менше 50% провідності вивідного фазного провідника) то при нормованих значеннях робочого заземлення (для кабельної лінії) або робочого та повторного заземлення (для ПЛ), напруга на корпусі електрообладнання, яке знаходиться в аварійному стані, не буде перевищувати допустимі напруги дотику.

На практиці працездатність системи заземлення TN (занулення) перевіряють вимірюванням опору петлі фазний-нульовий провідник. Для цього використовують метод амперметра-вольтметра або відповідні прилади для виміру малих опорів: М 417, МZC-200, ATK-520В, ИФН-200, ЦК 0220 тощо.

При виконанні розрахунку схеми занулення електроустановки на вимикальну здатність необхідно визначити величину струму однофазного КЗ [32]. Від цього струму спрацьовує ПМСЗ і вимикає пошкоджене електрообладнання.

Напишемо формулу для струму КЗ в комплексній формі:

                                         ,                                     (5.23)

де – фазна напруга мережі; Zт / 3 – комплекс загального опору обмотки трифазного трансформатора, Zз – комплекс загального опору петлі “фаза-нуль”. 

Загальний опір петлі “фаза-нуль” розкладемо на складові в алгебраїчній формі, тобто

 

Zз = Zф + Zp + jXв = (rф + jxф) + (rp + jxp) + jxв = (rф + rp) + j (xф + xp + xв).                                 (5.24)

 

Звідси модуль загального опору петлі “фаза-нуль” визначається виразом:

 

                 zз =  = ,                       (5.25)

 

де rф , rp– активні опори фазного та захисного РЕ(РЕN)-провідника; xф , xp – внутрішні індуктивні опори фазного провідника та РЕ(РЕN)-провідника; xв – опір взаємоіндукції(зовнішній індуктивний опір петлі “фаза-нуль”).

В практиці проектування визнано модулі опорів обмотки трансформатора  і петлі “фаза-нуль” складати арифметично, в результаті чого дійсне значення (модуль) струму КЗ буде мати такий вигляд:

 

(5.26)

 

Похибка розрахунку за отриманою формулою біля 5 % в сторону зменшення струму КЗ, тобто в сторону запасу.

У випадку ПЛ, які виконані з кольорових металів (міді, алюмінію), внутрішніми індуктивними опорами (xф, xp) можна знехтувати, зважаючи на їх малість (біля 0,0156 Ом / км).

Отож, для повітряної мережі з глухозаземленою нейтраллю джерела живлення маємо

 

(5.27)

 

 

Якщо ПЛ виконана стальними проводами, то їх внутрішній індуктивний опір виявляється достатньо великим. При протіканні змінного струму по стальному провіднику змінюється магнітна проникність m сталі та проявляються явища гістерезису та поверхневого ефекту. У зв’язку з цим складно визначити активний та внутрішній індуктивний опір стальних провідників, які залежать від поверхневої густини струму [12].

Струм КЗ для ПЛ, яка виконана стальними проводами визначається виразом:

 

(5.28)

 

 

де – внутрішній індуктивний опір петлі “фаза-нуль”.

Зазначимо, що опір обмотки силового трансформатора Zт / 3 суттєво залежить від виду охолодження трансформатора (сухий або маслонаповнений), потужності трансформатора, схеми з’єднання його обмоток, величини напруги первинних обмоток трансформатора. 

Розрахунковий опір Zт / 3 обмотки силового масляного трансформатора загальної потужності S номінальної первинної напруги Uн за певною схемою з’єднання обмоток наведений в табл. 5.3 .

 

Таблиця 5.3

Розрахункові опори Zт / 3 обмоток масляних трифазних трансформаторів

S, кВ × А Uн, кВ Схема з’єднання обмоток Zт / 3, Ом Uн, кВ Схема з’єднання обмоток Zт / 3, Ом
25 6 –10 U/Uн , D/Uн , U/Zн 1,037 0,302 6 –10 20–35 D/Uн , U/Zн 0,030 0,043
40 6 –10 U/Uн , D/Uн , U/Zн 0,649 0,187 6 –10 20–35 U/Uн 0,065 0,064
63 6 –10 20–35 U/Uн 0,412 0,379 6 –10 D/Uн , U/Zн 0,019
63 6 –10 20 D/Uн , U/Zн 0,120 0,135 6 –10 20–35 U/Uн 0,043 0,040
100 6 –10 20–35 U/Uн 0,259 0,254 6 –10 D/Uн , U/Zн 0,014
100 6 –10 20–35 D/Uн , U/Zн 0,075 0,109 6 –10 20–35 U/Uн 0,027 0,026
160 6 –10 20–35 U/Uн 0,162 0,159 6 –10 20 D/Uн , U/Zн 0,009 0,011
160 6 –10 20–35 D/Uн , U/Zн 0,047 0,068 6 –10 20–35 U/Uн 0,018 0,017
250 6 –10 20–35 U/Uн 0,104 0,102 6 –10 20 D/Uн , U/Zн 0,006 0,007

 

Розрахунковий опір Zт / 3 обмотки силових сухих трансформаторів загальної потужності Sпри вторинній напрузі 400 / 230 В за певною схемою з’єднання обмоток наведений в табл. 5.4.

Таблиця 5.4

Розрахункові опори Zт / 3 сухихтрифазних трансформаторів при вторинній напрузі 400 / 230 В [58].

S, кВ × А 160 180 250 320 400 560 630 750 1000
Схема з’єднання обмоток D/Uн U/Uн D/Uн U/Uн D/Uн U/Uн D/Uн U/Uн D/Uн
Zт / 3, Ом 0,055 0,151 0,0354 0,0847 0,022 0,0434 0,014 0,0364 0,009

 

Зауважимо, що якщо вторинна фазна напруга  мережі відрізняється від 220 В, то наведені в таблицях розрахункові опори потрібно помножити на коефіцієнт ( / 220)2 . Зв'язок між первісними генераторними напругами такі: Uф = Uл /  = 400 В /  = 230 В.

Наведені в формулах (5.27) і (5.28) активні опори фазного і РЕ(РЕN)-провідників (проводів) визначають за погонним опоромr/(табл. 5.5) і довжиною L:

 

                               rф = ×L ; rp = ×L .                                    (5.29)

 

Зовнішній індуктивний опір петлі “фаза-нуль” також визначають за погонним опором , враховуючи площу поперечного перерізу фазного провідника S і середню відстань Dміж проводами(табл. 5.5) :

 

                                         xв = ×L .                                               (5.30)

 

Зауважимо, що петля “фаза-нуль”може складатися із послідовно з’єднаних мідного (обмотка трансформатора), алюмінієвого (жила кабелю) і стального (заземлювальний провід) провідників. Очевидно, активний опір петлі “фаза-нуль”буде визначатися таким чином:

                                       ,                                            (5.31)

 

де Li–довжина відрізку проводу із одного матеріалу і одного перерізу; Si– площа поперечного перерізу проводу із одного матеріалу; ri– питомий опір матеріалу проводу, який має такі значення [33]: мідь r = 0,0172 Ом×мм2 / м, алюміній r = 0,028 Ом×мм2 / м, сталь r = 0,1 Ом×мм2 / м.

У табл. 5.5 наведені дані про активні погонні опори r/,Ом/км проводів або жил кабелю при 20°С мідних (Cu) і алюмінієвих чи сталеалюмінієвих (Al), зовнішній погонний індуктивний опір алюмінієвих чи сталеалюмінієвих проводів при середній відстані D, ммміж проводами, а також погонний індуктивний опір , Ом/км проводів і кабелів, коли провід прокладений відкрито (А) або провід прокладений в трубах чи кабель (В).

Таблиця 5.5

Погонні електричні опори проводів і кабелів[12]

S,

мм2

r/

, Ом / км

,Ом / км

Cu Al D=800 D=1000 D=1500 D=2000 D=2500 А В
10 1,64 3,14 0,31 0,07
16 1,2 1,96 0,374 0,389 0,411 0,48 0,442 0,29 0,07
25 0,74 1,27 0,362 0,376 0,398 0,407 0,417 0,27 0,07
35 0,54 0,91 0,349 0,364 0,388 0,404 0,412 0,26 0,06
50 0,39 0,63 0,339 0,354 0,377 0,395 0,409 0,25 0,06
70 0,28 0,45 0,329 0,343 0,367 0,385 0,399 0,24 0,06
95 0,2 0,33 0,318 0,332 0,355 0,374 0,389 0,23 0,06
120 0,158 0,27 0,315 0,325 0,349 0,368 0,382 0,22 0,06
150 0,123 0,21 0,311 0,315 0,344 0,36 0,374 0,21 0,06
185 0,103 0,17 0,298 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

 

Після визначення значення сили струму однофазного КЗ за формулою (51) чи (52) необхідно розрахувати занулення на вимикальну здатність. Це перевірний розрахунок достатності провідності петлі “фаза-нуль”. Для цього визначається за формулою (5.22) кратність струму однофазного КЗ по відношенню до номінального струму ПМСЗ. Якщо Ік.з. / Іном.<k, то необхідно збільшити поперечний переріз проводів і в першу чергу РЕ(РЕN)-провідників. Захисні неізольовані та ізольовані РЕ(РЕN)-провідники повинні мати найменші розміри, які регламентуються ПУЕ (див. табл. 3 і табл. 5.6).

Таблиця 5.6

Мінімальні перерізи неізольованих РЕ(РЕN)-провідників

Найменування Мідь Алюміній
Поперечний переріз при наявності механічного захисту ³2,5 мм2 ³ 16 мм2
Поперечний переріз при відсутності механічного захисту ³4 мм2   ³ 16 мм2  

Система заземлення TN, яка розрахована тільки на вимикальну здатність, не гарантує необхідну безпеку. Тому визначають величину максимальної напруги корпусу електрообладнання відносно землі при замиканні фази на корпус в проміжок часу спрацювання захисту:

 

                                     Uк.max = Ік.з.×zp ,                                                                           (5.32)

 

де zpповний опір РЕ(РЕN)-провідника, який для ПЛ з використанням мідного або алюмінієвого провідника складається з активного та зовнішнього індуктивного опорів:

 

                                      zp = .                                           (5.33)

 

Значення xp , подібно значенню rp , визначається за погоним опором , знаючи площу перерізуРЕ(РЕN)-проводу та його довжину (див. табл. 10):

 

                                        xp = ×L .                                              (5.34)

 

За формулою (5.32) знаходять значення Uн.max, яке не повинно перевищувати допустиму напругу дотику при аварійному режиміUд = 20 Впри тривалості дії струму Dtбільше 1 с . У супротивному випадку необхідно зменшити опір РЕ(РЕN)-проводу, збільшуючи його переріз або застосувати повторне заземлення захисного провідника.

Другий випадок припускає застосування одного повторного заземлення, тоді напруга на корпусі електрообладнання визначається виразом

 

                           Uк.max = Ік.з.×zp×Rп /(Rр + Rп) ,                                (5.35)

 

або у випадку декількох повторних заземлень з еквівалентним опором Rе.п. – виразом

 

                        Uк.max = Ік.з.×zp×Rе.п. /(Rр + Rе.п. ) .                              (5.36)

 

Система заземлення TN електроустановки може живитися від кабельної лінії.

Кабелем називають виріб, який складається з однієї чи більше ізольованих жил, замкнених у герметичну (металеву або неметалеву) оболонку, зверх якої може бути броня та захисний покрив (ГОСТ 15845-80, рис. 5.10).

 

 

                    Рис.5.10. Кабельна продукція:силові кабелі різної потужності

 

Звично використовують силові кабелі, що призначені для каналізації електроенергії, які мають три фазні жили і одну захисну (відносно меншого поперечного перерізу). Мінімальний переріз РЕ-провідників, які виконують захисну функцію, визначається за табл. 3.

Нехай електродвигун (Д) з’єднаний з силовим трансформатором (Тр) трьома відрізками провідників – трьома дільницями кабельної лінії (рис. 5.10). Тоді еквівалентний опір фазного провідника та захисного РЕ-провідника, який входить в склад кабелю, можна, в першому наближенні, вважати арифметичною сумою активних (rp.) і зовнішніх індуктивних (xp) опорів окремих дільниць:

 

              rф.е. =rф.1 + rф.2 + rф.3=                     (5.37)

               rp.е. =rp.1 + rp.2 + rp.3=                      (5.38)

           xф.е. =xф.1 + xф.2 + xф.3=                  (5.39)

           xp.е. =xp.1 + xp.2 + xp.3=                 (5.40)

 

Результати розрахунків за формулами (5.37 ¸ 5.40) показує, що значення зовнішніх індуктивних опорів xф.i , xp.i , РЕ-провідників на порядок менше, ніж відповідні значення активних опорів rф.i , rp.i , .Цей факт можна підтвердити, аналізуючи формулу зовнішнього індуктивного опору петлі фаза-нуль (опору взаємоіндукції) [34]:

 

                                xв = wm0L/p×ln 2D/d ,                                      (5.41)

 

де w–кругова частота струму; m0 = 4p× Гн/м –магнітна постійна; L – довжина петлі “фаза-нуль”; D –відстань між проводами; d – діаметр проводу.

Як видно з формули (5.41), враховуючи монотонно зростаючу логарифмічну функцію y = lnx маємо, що зі зменшенням відстані D між проводами опір взаємоіндукції також зменшується і стає незначним (xв< 0,1 Ом/км) при значеннях D, які сумірні з діаметром проводу d, тобто коли фазний і захисний РЕ-провідник розташовані в безпосередній близькості один від другого. Останнє реалізується, коли проводка виконана в стальних трубах або у випадку кабельних ліній.

 

 

Як правило, при прокладанні кабелем значенням зовнішнього індуктивного опору xв нехтують. Внутрішні індуктивні опори фазного провідника xфі захисного РЕ(РЕN)-провідника xp мідних і алюмінієвих проводів малі, тому ними також нехтують.

Отже, для кабельних ліній формула (5.28), яка виражає струм КЗ, з врахуванням того, що rф = rф.е.,rp = rp.е., буде мати вигляд:

 

                       (5.42)

 

де Zт / 3 – розрахунковий опір обмотки силового трансформатора, значення якого знаходиться за табл. 5.3 або за табл. 5.4.

Розрахунок системи заземлення TN електроустановки на вимикальну здатність дає можливість дізнатися, достатня чи недостатня провідність петлі “фаза-нуль”. Для цього визначають розрахункову кратність струму КЗ по відношенню до номінального струму ПМСЗ (плавкої вставки або автомату):

 

                                                                      Ік.з. / Іном.³k,                                           (5.43)                

 

де k³ 3 або k³ 1,5.

Відзначимо, що виконання системи заземлення TN, розрахованої тільки на вимикальну здатність, не гарантує необхідної безпеки. Це пов’язано з двома причинами:

а) на протязі часу Dtспрацьовування захисту на РЕ(РЕN)-провіднику та на TN-заземленому (зануленому) корпусі електродвигуна буде максимальна напруга, яка відповідає струму КЗ:

 

                                     Uк.max = Ік.з.×zp ;                                                                           (5.44)

 

б) якщо за якоїсь причини струм замикання на корпус Із.стане менше струму відключення, то захист не спрацює і в колі фазний провід – РЕ(РЕN)-провід тривалий час буде протікати значний струм, який викличе появу на корпусі електродвигуна небезпечну напругу відносно землі:

 

                                        Uк. = Із.×zp .                                                                               (5.45)

 

Значення напруг Uк.і Uк.max суттєво залежать від матеріалу лінії передачі струму. Тому повний (загальний) опір захисного РЕ(РЕN)-провідника zp має такі вирази:

1) для стальних проводів

                               zp =                                   (5.46)

 

де xз і xвн – зовнішній і внутрішній реактивний опір РЕ(РЕN)-проводу, а rp–його активний опір;

2) для  проводівіз кольорових металів (мідних чи алюмінієвих)

 

                                                 zp =                                             (5.47)

 

де xв – опір взаємоіндукції(зовнішній індуктивний опір петлі “фаза-нуль”);

3) для  кабельних лінійzp = rp = rp.e. , де rp – активний опір РЕ(РЕN)-провідника, який дорівнює його еквівалентному опору.

Якщо значення Uк.max> 20 В при Dt> 1 с, то для зниження напруги на корпусі електродвигуна необхідно застосовувати повторне заземлення захисного проводу.

Потрібний опір одного повторного заземлення Rпвизначається за формулою (59), звідси шляхом нескладних перетворень, враховуючи, що максимальна напруга на корпусі електродвигуна (і на захисному провіднику) не перевищує допустимої напруги дотику, тобто Uк.max£Uгр.доп, маємо:

 

                               Rп£ ,                                     (5.48)

 

де Rр – активний опір робочого заземлення.

Якщо одного повторного заземлення недостатньо, то використовуються m однакових за величиною повторних заземлень. Еквівалентний опір повторних заземлень Rе.п. , які включені паралельно, визначається як

 

                                      Rе.п. = Rп / m .                                            (5.49)

 

Еквівалентний опір повинен задовольняти нерівність (5.48).

_____________________________________________________________________________










Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 238.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...