Υπολογισμός γείωσης — μέθοδος και τύποι για τον υπολογισμό της προστατευτικής γείωσης ηλεκτρικού εξοπλισμού

Ο υπολογισμός του μηδενός αποσκοπεί στον προσδιορισμό των συνθηκών υπό τις οποίες εκτελεί αξιόπιστα τα καθήκοντά του - αποσυνδέει γρήγορα την κατεστραμμένη εγκατάσταση από το δίκτυο και ταυτόχρονα διασφαλίζει την ασφάλεια ενός ατόμου που αγγίζει τη μηδενική θήκη κατά τη διάρκεια μιας περιόδου έκτακτης ανάγκης. Σύμφωνα με αυτό προστατευτική γείωση βασιστείτε στην ικανότητα θραύσης καθώς και στην ασφάλεια αφής της θήκης όταν η φάση είναι βραχυκυκλωμένη στη γείωση (υπολογισμός ουδέτερης γείωσης) και της θήκης (υπολογισμός επαναγείωσης του ουδέτερου προστατευτικού αγωγού).

α) Υπολογισμός διακοπής

Όταν μια φάση είναι κλειστή στο ουδέτερο περίβλημα, η ηλεκτρική εγκατάσταση θα αποσυνδεθεί αυτόματα εάν η τιμή του μονοφασικού ρεύματος βραχυκυκλώματος (δηλαδή μεταξύ της φάσης και του ουδέτερου προστατευτικού αγωγού) ΚΑΙ K, A, ικανοποιεί την προϋπόθεση

όπου k — συντελεστής πολλαπλασιασμού του ονομαστικού ρεύματος Azn A, η ασφάλεια ή η τρέχουσα ρύθμιση του διακόπτη, A. (Το ονομαστικό ρεύμα της ασφάλειας είναι το ρεύμα, η τιμή του οποίου υποδεικνύεται (σφραγίζεται) απευθείας στο ένθετο ο κατασκευαστής.θέρμανση πάνω από τη θερμοκρασία που έχει ορίσει ο κατασκευαστής)

Ένας συντελεστής τιμής k είναι αποδεκτός ανάλογα με τον τύπο προστασίας της ηλεκτρικής εγκατάστασης. Εάν η προστασία πραγματοποιείται από διακόπτη κυκλώματος που έχει μόνο ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση (διακοπή), δηλαδή ενεργοποιείται χωρίς χρονική καθυστέρηση, τότε το k γίνεται αποδεκτό στην περιοχή 1,25-1,4.

Εάν η εγκατάσταση προστατεύεται από ασφάλειες, ο χρόνος καύσης των οποίων εξαρτάται, όπως είναι γνωστό, από το ρεύμα (μειώνεται με την αύξηση του ρεύματος), τότε για να επιταχύνετε τη διακοπή λειτουργίας, πάρτε

Εάν η εγκατάσταση προστατεύεται από διακόπτη κυκλώματος με χαρακτηριστικό που εξαρτάται από το αντίστροφο ρεύμα παρόμοιο με αυτό των ασφαλειών, τότε επίσης

Η έννοια ΚΑΙ K εξαρτάται από την τάση φάσης του δικτύου Uf και τις αντιστάσεις του κυκλώματος, συμπεριλαμβανομένων των σύνθετων αντιστάσεων του μετασχηματιστή zt, του καλωδίου φάσης zf, ουδέτερος προστατευτικός αγωγόςzns, εξωτερική επαγωγική αντίσταση του αγωγού φάσης του βρόχου (βρόχος) — μηδενικός προστατευτικός αγωγός (βρόχοι φάσης - μηδέν) хn, καθώς και από τις ενεργές αντιστάσεις της ουδέτερης γείωσης των περιελίξεων της πηγής ρεύματος (μετασχηματιστής) ro και επαναγείωση του ουδέτερου προστατευτικού αγωγού rn (Εικ. 1, α).

Εφόσον το ro και το rn είναι, κατά κανόνα, μεγάλες σε σύγκριση με άλλες αντιστάσεις κυκλώματος, είναι δυνατό να αγνοηθεί ο παράλληλος κλάδος που σχηματίζεται από αυτές. Στη συνέχεια, το σχήμα υπολογισμού θα απλοποιηθεί (Εικ. 1, β) και η έκφραση για το ρεύμα βραχυκυκλώματος ΚΑΙ Κ, Α, σε μιγαδική μορφή θα είναι

ή

όπου Uf είναι η τάση φάσης του δικτύου, V;

zt — σύμπλεγμα σύνθετης αντίστασης των περιελίξεων μιας τριφασικής πηγής ρεύματος (μετασχηματιστής), Ohm;

zf — το σύμπλεγμα σύνθετης αντίστασης του αγωγού φάσης, Ohm;

znz — σύμπλεγμα σύνθετης αντίστασης μηδενικού προστατευτικού αγωγού, Ohm;

Ενεργή αντίσταση Rf και Rns προστατευτικών αγωγών φάσης και ουδέτερου, Ohm;

Xf και Xnz — εσωτερικές επαγωγικές αντιστάσεις αγωγών προστασίας φάσης και ουδέτερου, Ohm.

— σύνθετη φάση σύνθετης αντίστασης βρόχου — μηδέν, Ohm.

Ρύζι. 1. Υπολογισμένο σχήμα εξουδετέρωσης στο δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος για διακοπή χωρητικότητας: a — πλήρες, b, c — απλοποιημένο

Κατά τον υπολογισμό της επαναφοράς, επιτρέπεται η χρήση ενός κατά προσέγγιση τύπου για τον υπολογισμό της πραγματικής τιμής (μονάδας) του ρεύματος βραχυκυκλώματος Α, στον οποίο οι μονάδες της αντίστασης του μετασχηματιστή και της φάσης του βρόχου είναι μηδέν zt και zn Ω, προσθέστε αριθμητικά:

Ορισμένες ανακρίβειες (περίπου 5%) αυτού του τύπου ενισχύουν τις απαιτήσεις ασφαλείας και επομένως θεωρούνται αποδεκτές.

Φάση σύνθετης αντίστασης βρόχου — το μηδέν σε πραγματική μορφή (μονάδα) είναι, Ohm,

Ο τύπος υπολογισμού μοιάζει με αυτό:

Εδώ, μόνο οι αντιστάσεις του ουδέτερου προστατευτικού αγωγού είναι άγνωστες, οι οποίες μπορούν να προσδιοριστούν με κατάλληλους υπολογισμούς χρησιμοποιώντας τον ίδιο τύπο. Ωστόσο, αυτοί οι υπολογισμοί συνήθως δεν πραγματοποιούνται, επειδή η διατομή του ουδέτερου αγωγού προστασίας και του υλικού του λαμβάνονται εκ των προτέρων από την προϋπόθεση ότι η διαπερατότητα του ουδέτερου αγωγού προστασίας είναι τουλάχιστον 50% της διαπερατότητας του αγωγού φάσης , δηλ.

ή

Αυτή η συνθήκη καθορίζεται από το PUE με την υπόθεση ότι για μια τέτοια αγωγιμότητα το Azk θα έχει την απαιτούμενη τιμή

Συνιστάται η χρήση μη μονωμένων ή μονωμένων συρμάτων όπως μηδενικά προστατευτικά καλώδια PUE, καθώς και διάφορες μεταλλικές κατασκευές κτιρίων, ράγες γερανού, χαλύβδινοι σωλήνες για ηλεκτρικές καλωδιώσεις, σωληνώσεις κ.λπ.Συνιστάται η ταυτόχρονη χρήση ουδέτερων αγωγών εργασίας και ως προστατευτικοί ουδέτεροι αγωγοί. Στην περίπτωση αυτή, τα ουδέτερα καλώδια εργασίας πρέπει να έχουν επαρκή αγωγιμότητα (τουλάχιστον το 50% της αγωγιμότητας του καλωδίου φάσης) και να μην έχουν ασφάλειες και διακόπτες.

Επομένως, ο υπολογισμός της επαναφοράς της ικανότητας θραύσης είναι ένας έλεγχος του υπολογισμού της ορθότητας της επιλογής της αγωγιμότητας του ουδέτερου προστατευτικού αγωγού, ή μάλλον της επάρκειας της αγωγιμότητας του βρόχου, η φάση είναι μηδέν.

Η έννοια zT, Ohm, εξαρτάται από την ισχύ του μετασχηματιστή, την τάση και το σχήμα σύνδεσης των περιελίξεων του, καθώς και από τη σχεδίαση του μετασχηματιστή. Κατά τον υπολογισμό της επαναφοράς, η τιμή zm λαμβάνεται από πίνακες (για παράδειγμα, πίνακας 1).

Οι τιμές Rf και Rnz, Ohm, για αγωγούς μη σιδηρούχων μετάλλων (χαλκός, αλουμίνιο) καθορίζονται σύμφωνα με γνωστά δεδομένα: διατομή c, mm2, μήκος l, m και το υλικό των αγωγών ρ.. Στην περίπτωση αυτή, η απαιτούμενη αντίσταση

όπου ρ- η ειδική αντίσταση του αγωγού, ίση με 0,018 για τον χαλκό και 0,028 Ohmm2 / m για το αλουμίνιο.

Πίνακας 1. Κατά προσέγγιση τιμές υπολογισμένων αντιστάσεων zt, Ohm, περιελίξεις τριφασικών μετασχηματιστών με λάδι

Ισχύς μετασχηματιστή, kV A Ονομαστική τάση περιελίξεων υψηλής τάσης, kV zt, Ohm, με διάγραμμα σύνδεσης περιέλιξης Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-601
20-35 1,136 0,407 100 6-10 0,799 0,226
20-35 0,764 0,327 160 6-10 0,487 0,141
20-35 0,478 0,203 250 6-10 0,312 0,090
20-35 0,305 0,130 400 6-10 0,195 0,056
20-35 0,191 — 630 6-10 0,129 0,042
20-35 0,121 — 1000 6-10 0,081 0.027
20-35 0,077 0,032 1600 6-10 0,054 0,017
20-35 0,051 0,020

Σημείωση. Αυτοί οι πίνακες αναφέρονται σε μετασχηματιστές με περιελίξεις χαμηλής τάσης 400/230 V. Σε χαμηλότερη τάση 230/127 V, οι τιμές αντίστασης που δίνονται στον πίνακα πρέπει να μειωθούν κατά 3 φορές.

Εάν ο ουδέτερος προστατευτικός αγωγός είναι χάλυβας, τότε η ενεργός αντίστασή του προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας πίνακες, για παράδειγμα, ένα τραπέζι. 2, το οποίο δείχνει τις τιμές αντίστασης 1 km (rω, Ohm / km) διαφορετικών χαλύβδινων συρμάτων σε διαφορετικές πυκνότητες ρεύματος με συχνότητα 50 Hz.

Για να γίνει αυτό, πρέπει να ρυθμίσετε το προφίλ και τη διατομή του καλωδίου, καθώς και να γνωρίζετε το μήκος του και την αναμενόμενη τιμή του ρεύματος βραχυκυκλώματος I K που θα περάσει από αυτό το καλώδιο κατά την περίοδο έκτακτης ανάγκης. Η διατομή του σύρματος ρυθμίζεται έτσι ώστε η πυκνότητα ρεύματος βραχυκυκλώματος σε αυτό να είναι περίπου 0,5-2,0 A / mm2.

Πίνακας 2. Ενεργές rω και εσωτερικές επαγωγικές xω αντιστάσεις χαλύβδινων συρμάτων σε εναλλασσόμενο ρεύμα (50 Hz), Ohm / km

Διαστάσεις ή διάμετρος τομής, mm Τομή, mm2 rω χω rω χω rω χω rω χω στην αναμενόμενη πυκνότητα ρεύματος στον αγωγό, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Ορθογώνια λωρίδα 20 x 4 80 5,24 3,14 4.203.4 4.201. 0 x 4 120 3,66 2,20 2,91 1,75 2,38 1,43 2,04 1,22 30 x 5 150 3,38 2,03 2,56 1,54 2,08 1,25 — — 401 x 2,04 4. 81 1,09 1,54 0, 92 50 x 4 200 2,28 1,37 1,79 1,07 1,45 0,87 1,24 0,74 50 x 5 250 2,10 1,26 1,60 0,96 1,28 0, 77 — — 60 x 5 300 1,77 1,06 1,34 0,8 1,08 0,65 — — στρογγυλό σύρμα 5 19,614, 24 17. 45 10,7 6,4 6 28,27 13,7 8,20 11,2 6,70 9,4 5,65 8,0 4,8 8 50,27 9,60 5,75 7,5 4, 50 6,4 3,84 5,3 3,2 10 78,54 7,20 4,32 5,4 3,24 4,2 2,52 — 12 113,1 — 5.60 5.60. 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Οι τιμές Xph και Khnz για αγωγούς χαλκού και αλουμινίου είναι σχετικά μικρές (περίπου 0,0156 Ohm / km), επομένως μπορούν να αγνοηθούν. Για τους αγωγούς χάλυβα, οι εσωτερικές επαγωγικές αντιδράσεις είναι αρκετά μεγάλες και καθορίζονται χρησιμοποιώντας πίνακες, για παράδειγμα πίνακα. 2. Σε αυτή την περίπτωση, είναι επίσης απαραίτητο να γνωρίζετε το προφίλ και τη διατομή του σύρματος, το μήκος του και την αναμενόμενη τιμή του ρεύματος.

Η τιμή του Xn, Ohm, μπορεί να προσδιοριστεί σύμφωνα με τον τύπο που είναι γνωστός από τα θεωρητικά θεμέλια της ηλεκτροτεχνικής για την επαγωγική αντίσταση μιας γραμμής δύο συρμάτων με στρογγυλά σύρματα ίδιας διαμέτρου d, m,

όπου ω — γωνιακή ταχύτητα, rad/s; L — γραμμική αυτεπαγωγή, H; μr — σχετική μαγνητική διαπερατότητα του μέσου. μo = 4π x 10 -7 — μαγνητική σταθερά, H / m; l — μήκος γραμμής, m; e — η απόσταση μεταξύ των αγωγών της γραμμής, m.

Για 1 km γραμμής που τοποθετείται στον αέρα (μr = 1) σε συχνότητα ρεύματος f = 50 Hz (ω=314 χαρά / και), ο τύπος παίρνει τη μορφή, Ohm / km,

Από αυτή την εξίσωση φαίνεται ότι η εξωτερική επαγωγική αντίσταση εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των συρμάτων d και της διαμέτρου τους d... Ωστόσο, καθώς το d ποικίλλει εντός ασήμαντων ορίων, η επιρροή του είναι επίσης ασήμαντη και επομένως το Xn, εξαρτάται κυρίως από το d ( η αντίσταση αυξάνεται με την απόσταση). Επομένως, για να μειωθεί η εξωτερική επαγωγική αντίσταση του βρόχου, η φάση είναι μηδέν, οι ουδέτεροι προστατευτικοί αγωγοί πρέπει να τοποθετηθούν μαζί με τους αγωγούς φάσης ή σε κοντινή απόσταση από αυτούς.

Για μικρές τιμές του e, ανάλογες με τη διάμετρο των αγωγών e, δηλαδή όταν οι αγωγοί φάσης και ουδέτερος βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, η αντίσταση Xn είναι ασήμαντη (όχι μεγαλύτερη από 0,1 Ohm / km) και μπορεί να παραμεληθεί.

Σε πρακτικούς υπολογισμούς, συνήθως υποθέτουν Xn = 0,6 Ohm / km, που αντιστοιχεί στην απόσταση μεταξύ των αγωγών των 70 — 100 cm (περίπου τέτοιες αποστάσεις είναι στις εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας από τον ουδέτερο αγωγό έως τον πιο απομακρυσμένο αγωγό φάσης).