asyan.org
добавить свой файл
1
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Занулення здійснюється в чотирьохпровідникових мережах з глухозаземленою нейтраллю з напругою до 1000В.

Зануленням називається навмисне з'єднання корпусів електрообладнання, які можуть випадково опинитись під напругою, з багаторазово заземленим нульовим провідником.

Принцип дії занулення – перетворення замикання на корпус в однофазне замикання, при якому спрацьовує захист (топкі вставки, автомати) і електропристрій вимикається, при цьому .



Коефіцієнт кратності k визначається в залежності від типу запобіжника: для теплових автоматів і топких вставок ; для вибухонебезпечних приміщень .

Опір заземлення нейтралі джерела струму повинен бути 2, 4, 6 Ом при трьохфазній напрузі джерела 660, 380 і 220В відповідно ССБТ [4]. Ці вимоги продиктовані умовою, щоб повний опір кола "фаза-нуль" забезпечував в аварійній ситуації струм короткого замикання .

При короткому замиканні фази на корпус до спрацьовування захисту на всіх елементах ланцюга занулення з'явиться напруга. Внаслідок того, що в контурі протікання струму короткого замикання (джерело струму, кола "фаза-нуль", нульовий захисний дріт) знаходяться елементи, які мають певний індуктивний і активний опір то за місцем замикання на всіх металевих частинах електрообладнання, які під’єднані до нульового дроту, може утворитися небезпечна напруга, наприклад, в мережі 380/220В вона може досягти 147В [3].

При розриві нульового захисного дроту напруга відносно землі нульового дроту і приєднаних до нього корпусів електроприладів може досягнути фазної напруги.
Повторні заземлення призначаються для зниження цієї напруги як при суцільному (цілому), так і з неполадками (має розрив) нульовому дроті. Тобто, основні вимоги до нульового дроту є малий активний опір і відсутність можливих точок від'єднання або розриву.

У ролі нульових захисних провідників ПУЕ рекомендують використовувати неізольовані або ізольовані провідники, а також металеві конструкції будівель, підкранові рельси, стальні труби електропровідників і т.п. Рекомендується використовувати нульові робочі дроти одночасно і як нульові захисні. При цьому нульові робочі дроти повинні мати достатню провідність (не менше 50% провідності фазного дроту) і не повинні мати запобіжників і вимикачів.

Згідно ПУЕ повторному заземленню піддаються лише нульові робочі провідники повітряних ліній (велика імовірність розриву нульового дроту). При цьому повторне заземлення виконують на відстані більше 200м, а також на вводах повітряних ліній в електроустановки, які підлягають зануленню. Опір повторних заземлювачів згідно ССБТ [4] не повинен перевищувати 15, 30, 60 Ом відповідно для 220, 380 і 660В трьохфазної напруги джерела.
^ Розрахунок занулення на відключаючу здатність

Мета розрахунку занулення полягає у визначенні умов, при яких воно надійно і швидко відключає пошкоджену електроустановку від мережі і одночасно забезпечує безпеку дотику людини до занулених частин установки в аварійний період.

При замиканні фази на занулений корпус електроустановка автоматично відключається, якщо значення струму однофазного короткого замикання (тобто між фазним і нульовим захисними провідниками) , А , задовольняє умові: ,

де к – коефіцієнт кратності номінального струму , А плавної вставки запобіжника або вставки струму спрацювання автоматичного вимикача, А.

Модуль струму короткого замикання, А, вираховується за приблизною формулою:

,

де і – модулі повного опору обмоток джерела живлення і повного опору петлі фаза – нуль.

Повний опір петлі фаза нуль визначається:

,

де – активний опір петлі фаза – нуль.

Значення і для провідників із кольорових металів (мідь, алюміній) визначають по відомим даним: січення S, , довжини l і матеріалу провідників.

Активний опір визначається: ,

де - питомий опір провідника (для міді 0,018, а для алюмінію 0,028 ). (Січення нульового захисного провідника , приймається з умови, що , тобто якщо фазні і нульові захисні провідники виконані з одного металу, то (де – січення фазного провідника, ), якщо з різних металів, наприклад, фазний з міді, а нульовий захисний з алюмінію, то .

Значення залежить від потужності трансформатора і схеми з’єднання його обмоток, а також від конструктивного виконання трансформатора (табл.№1).

Значення і для мідних і алюмінієвих провідників порівняно малі (біля 0,0156 Ом/км), тому ними можна знехтувати.

Значення можна визначити за формулою (для ліній прокладених у повітрі) (Ом/км). D – віддаль між проводами d - діаметр

В наближених розрахунках зовнішній індуктивний питомий опір для внутрішньої проводки складає 0,3 Ом/км і 0,6 Ом/км для повітряних ліній (при віддалі між проводами, що відповідають нормам).

– довжина.

Таблиця №1.

Наближенні значення повних опорів обмоток масляних трансформаторів.

Потужність трансформатора, кВА

Номінальна напруга

обмоток вищої напруги, кВ

Ом при схемі з'єднання обмоток





25

6 – 10

3,11

0,906

40

6-10

1,949

0,562

63

6-10

1,237

0,36




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

0,09




20-35

0,305

0,13

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

Розрахунок


Необхідно знайти значення струму однозначного короткого замикання і визначити , вибрати тип запобіжника.

,



З табл.№1 знаходимо повний опір трансформатора .

Визначаємо опір фазного і нульового захисних провідників на ділянках.







Оскільки фазний провід мідний, приймаємо .



; тому приймаємо





Для фазного проводу (алюмінієвий) приймаємо .

Зовнішній індуктивний опір 1 км петлі фаза – нуль приймаємо , тоді







Опір петлі проводів “фазний-нульовий”:



Струм короткого замикання ;





к3 для плавк. запобіжника

Вибираємо запобіжник НПИ 15 на Іном =6А (з таблиці №2)

Табл.№2

Значення для деяких типів запобіжників.

Тип запобіжника

, А

НПИ 15

6,10,15

НПИН 60М

20,25,35,45,60

ПН2-100

30,40,50,60,80,100

ПН2-250

80,100,120,150,200,250

ПН 2-400

200,250,300,350,400

ПН 2-600

300,400,500,600

ПН 2-1000

500,600,750,800,1000

Напруга на корпусі буде максимальною при струмі короткого замикання



Ця напруга на корпусі не повинна перевищувати допустиму напругу дотику (42 В, а в особливо несприятливих умовах 12 В)

- допустима напруга дотику;

Для зниження напруги корпусу необхідно зменшити опір нульового провідника (збільшити його січення або прокласти паралельно кілька провідників) або застосувати повторне заземлення нульового провідника. При наявності повторного заземлення нульового захисного провідника напруга відносно землі на корпусі обладнання:

,

де - опір повторного заземлення, Ом - опір нейтралі трансформатора, Ом.


Література:

  1. Основы техники безопасности в електроустановке, П.А.Долин, 1984г.

  2. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование. Справочник. 1989г.

  3. Охрана труда в электроустановках: Учебник для вузов./Под ред. Б.А. Князевского. 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Энергоатомиздат, 1983 – 336с.

  4. ГОСТ 12.1.030-81, ССБТ "Электробезопасность. Защитное заземление, зануление".