Jordingsberegning — metode og formler for beregning av beskyttelsesjording av elektrisk utstyr

Beregning av null er ment å bestemme forholdene under hvilke den pålitelig utfører de tildelte oppgavene - kobler raskt den skadede installasjonen fra nettverket og sikrer samtidig sikkerheten til en person som berører den nullstilte saken i en nødsperiode. I følge dette beskyttende jording stole på bruddkapasiteten samt berøringssikkerheten til kabinettet når fasen er kort til jord (beregning av nøytral jording) og til kabinettet (beregning av gjenjording av nøytral beskyttelsesleder).

a) Avbruddsberegning

Når den ene fasen er lukket til nøytralhuset, vil den elektriske installasjonen automatisk koble fra dersom verdien av enfase kortslutningsstrømmen (dvs. mellom fase og nøytral beskyttelsesleder) OG K, A, tilfredsstiller betingelsen

hvor k — multiplikasjonsfaktor for merkestrømmen Azn A, sikringen eller strøminnstillingen til bryteren, A. (Sikringens merkestrøm er strømmen, hvis verdi er indikert (stemplet) direkte på innsatsen med produsenten.oppvarming over temperaturen angitt av produsenten)

En koeffisient med verdi k aksepteres avhengig av typen beskyttelse av den elektriske installasjonen. Hvis beskyttelsen utføres av en effektbryter som kun har en elektromagnetisk utløsning (avbrudd), det vil si utløst uten tidsforsinkelse, aksepteres k i området 1,25-1,4.

Hvis installasjonen er beskyttet av sikringer, hvis brenntid som kjent avhenger av strømmen (minker med økende strøm), må du ta for å fremskynde avstengningen.

Hvis installasjonen er beskyttet av en effektbryter med en invers strømavhengig karakteristikk lik den for sikringer, vil også

Betydning OG K avhenger av fasespenningen til nettverket Uf og kretsmotstander, inkludert impedansene til transformatoren zt, fasetråden zf, nøytral beskyttelseslederzns, ekstern induktiv motstand til faselederen til sløyfen (sløyfen) — null beskyttelsesleder (fase -null sløyfer) хn, samt fra de aktive motstandene til den nøytrale jordingen til viklingene til strømkilden (transformatoren) ro og gjenjording av den nøytrale beskyttelseslederen rn (fig. 1, a).

Ettersom ro og rn som regel er store sammenlignet med andre kretsmotstander, er det mulig å ignorere den parallelle grenen som dannes av dem. Deretter vil beregningsskjemaet forenkles (fig. 1, b), og uttrykket for kortslutningsstrømmen OG K, A, i kompleks form vil være

eller

hvor Uf er fasespenningen til nettverket, V;

zt — kompleks av impedans av viklingene til en trefase strømkilde (transformator), Ohm;

zf — impedanskomplekset til faselederen, Ohm;

znz — kompleks av impedans av null beskyttelsesleder, Ohm;

Rf og Rns aktiv motstand for fase- og nøytrale beskyttelsesledere, Ohm;

Xf og Xnz — indre induktive motstander til fase- og nøytrale beskyttelsesledere, Ohm;

— kompleks fase av sløyfeimpedans — null, ohm.

Ris. 1. Beregnet skjema for nøytralisering i vekselstrømnettet for kapasitetsavbrudd: a — full, b, c — forenklet

Når du beregner tilbakestillingen, er det tillatt å bruke en omtrentlig formel for å beregne den faktiske verdien (modulen) til kortslutningsstrømmen A, der modulene til motstanden til transformatoren og fasen til sløyfen er null zt og zn Ohm, legg til aritmetisk:

Noen unøyaktigheter (ca. 5%) i denne formelen styrker sikkerhetskravene og anses derfor som akseptable.

Sløyfeimpedansfase - null i reell form (modul) er, Ohm,

Beregningsformelen ser slik ut:

Her er bare motstandene til den nøytrale beskyttelseslederen og ukjente, som kan bestemmes ved egnede beregninger ved hjelp av samme formel. Imidlertid blir disse beregningene vanligvis ikke utført, fordi tverrsnittet til den nøytrale beskyttelseslederen og dens materiale er tatt på forhånd fra betingelsen om at permeabiliteten til den nøytrale beskyttelseslederen er minst 50% av permittiviteten til faselederen , dvs.

eller

Denne betingelsen er etablert av PUE under forutsetningen at for en slik ledningsevne vil Azk ha den nødvendige verdien

Det anbefales å bruke uisolerte eller isolerte ledninger som null PUE beskyttelsesledninger, samt ulike metallkonstruksjoner av bygninger, kranbaner, stålrør for elektriske ledninger, rørledninger, etc.Det anbefales å bruke nøytrale arbeidsledere og som beskyttende nøytralledere samtidig. I dette tilfellet må de nøytrale arbeidsledningene ha tilstrekkelig ledningsevne (minst 50 % av ledningsevnen til faseledningen) og må ikke ha sikringer og brytere.

Derfor er beregningen av tilbakestilling av brytekapasiteten en sjekk av beregningen av riktigheten av valget av ledningsevnen til den nøytrale beskyttelseslederen, eller snarere av tilstrekkeligheten til ledningsevnen til sløyfen, fasen er null.

Betydning zT, Ohm, avhenger av kraften til transformatoren, spenningen og tilkoblingsskjemaet til viklingene, samt utformingen av transformatoren. Ved beregning av tilbakestilling hentes zm-verdien fra tabeller (for eksempel tabell 1).

Verdiene Rf og Rnz, Ohm, for ledere av ikke-jernholdige metaller (kobber, aluminium) bestemmes i henhold til kjente data: tverrsnitt c, mm2, lengde l, m, og materialet til lederne ρ.. I dette tilfellet, den nødvendige motstanden

hvor ρ- den spesifikke motstanden til lederen, lik 0,018 for kobber og 0,028 Ohmm2 / m for aluminium.

Tabell 1. Omtrentlig verdi av beregnede impedanser zt, Ohm, viklinger av oljefylte trefasetransformatorer

Transformatoreffekt, kV A Merkespenning for høyspentviklinger, kV zt, Ohm, med viklingskoblingsskjema Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3.110 0.906 40 6-10 1.949 0.562 63 6-10 0.3607
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

Merk. Disse tabellene refererer til transformatorer med viklinger med lav spenning 400/230 V. Ved lavere spenning 230/127 V må motstandsverdiene gitt i tabellen reduseres med 3 ganger.

Hvis den nøytrale beskyttelseslederen er stål, bestemmes dens aktive motstand ved å bruke tabeller, for eksempel et bord. 2, som viser motstandsverdiene på 1 km (rω, Ohm / km) av forskjellige ståltråder ved forskjellige strømtettheter med en frekvens på 50 Hz.

For å gjøre dette må du stille inn profilen og tverrsnittet til ledningen, samt kjenne dens lengde og den forventede verdien av kortslutningsstrømmen I K som vil passere gjennom denne ledningen i nødsperioden. Tverrsnittet til ledningen justeres slik at kortslutningsstrømtettheten i den er omtrent 0,5-2,0 A / mm2.

Tabell 2. Aktive rω og interne induktive xω motstander av ståltråder ved vekselstrøm (50 Hz), Ohm / km

Seksjonens dimensjoner eller diameter, mm Snitt, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω ved forventet strømtetthet i lederen, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Rektangulær stripe 20 x 4 2 42 ,0 4 42 80 . 2,09 2,97 1,78 30 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 — — 40 x 4 2,8 1,40 x 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 — — Rund ledning 5 19,63 4 17. 7. 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 4 — 5,60 4,0 — 5,60 4 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Xph-verdier og Khnz for kobber- og aluminiumledere er relativt små (ca. 0,0156 Ohm/km), så de kan neglisjeres. For stålledere er de interne induktive reaksjonene store nok og bestemmes ved hjelp av tabeller, for eksempel tabell. 2. I dette tilfellet er det også nødvendig å kjenne profilen og tverrsnittet til ledningen, dens lengde og den forventede verdien av strømmen.

Verdien av Xn, Ohm, kan bestemmes i henhold til formelen kjent fra det teoretiske grunnlaget for elektroteknikk for den induktive motstanden til en totrådslinje med runde ledninger med samme diameter d, m,

hvor ω — vinkelhastighet, rad/s; L — lineær induktans, H; μr — relativ magnetisk permeabilitet til mediet; μo = 4π x 10 -7 — magnetisk konstant, H / m; l — linjelengde, m; e — avstanden mellom ledningens ledere, m.

For 1 km linje plassert i luft (μr = 1) ved gjeldende frekvens f = 50 Hz (ω=314 glad / og), har formelen formen, Ohm / km,

Fra denne ligningen kan man se at den eksterne induktive motstanden avhenger av avstanden mellom ledningene d og deres diameter d... Men siden d varierer innenfor ubetydelige grenser, er dens påvirkning også ubetydelig og derfor avhenger Xn hovedsakelig av d ( motstanden øker med avstanden). Derfor, for å redusere den eksterne induktive motstanden til sløyfen, er fasen null, de nøytrale beskyttelseslederne må legges sammen med faselederne eller i umiddelbar nærhet til dem.

For små verdier av e, i samsvar med diameteren til lederne e, det vil si når fase- og nøytrallederne er plassert i umiddelbar nærhet av hverandre, er motstanden Xn ubetydelig (ikke mer enn 0,1 Ohm / km) og kan neglisjeres.

I praktiske beregninger antar de vanligvis Xn = 0,6 Ohm / km, som tilsvarer avstanden mellom lederne på 70 — 100 cm (omtrent slike avstander er på luftledninger fra nøytrallederen til den fjerneste faselederen).