Maandusarvutus — elektriseadmete kaitsemaanduse arvutamise meetod ja valemid

Nulli arvutamise eesmärk on määrata kindlaks tingimused, mille korral see usaldusväärselt täidab talle määratud ülesandeid - lahutab kahjustatud paigaldise kiiresti võrgust ja tagab samal ajal nullitud korpust puudutava inimese ohutuse hädaolukorras. Selle järgi kaitsemaandus tugineda nii korpuse katkestusvõimele kui ka puuteohutusele, kui faas on maandusega lühises (nullmaanduse arvutamine) ja korpuse (nullkaitsejuhi taasmaanduse arvutamine).

a) Katkestuse arvutamine

Kui üks faas on neutraalkorpuse suhtes suletud, lülitub elektripaigaldis automaatselt välja, kui ühefaasilise lühisevoolu väärtus (st faasi ja nulli kaitsejuhi vahel) JA K, A vastab tingimusele.

kus k — nimivoolu Azn A korrutustegur, kaitsme või kaitselüliti vooluseadistus, A. (Kaitsme nimivool on vool, mille väärtus on näidatud (tembeldatud) otse sisendile tootja.kuumutamine üle tootja määratud temperatuuri)

Sõltuvalt elektripaigaldise kaitse tüübist aktsepteeritakse väärtuste koefitsienti k. Kui kaitset teostab kaitselüliti, millel on ainult elektromagnetiline vabastus (katkestus), see tähendab, et see käivitatakse ilma viivituseta, siis k aktsepteeritakse vahemikus 1,25-1,4.

Kui paigaldus on kaitstud kaitsmetega, mille põlemisaeg sõltub teadupärast voolust (voolu suurenedes väheneb), siis väljalülitamise kiirendamiseks võtke

Kui paigaldis on kaitstud kaitsmega, mille pöördvoolust sõltuv karakteristik on sarnane kaitsmetega, siis ka

Tähendus JA K sõltub võrgu faasipingest Uf ja vooluahela takistustest, sealhulgas trafo zt, faasijuhtme zf, takistustest, neutraalne kaitsejuhtzns, ahela faasijuhi väline induktiivtakistus (silmus) — nullkaitsejuht (faas -null aasad) хn, samuti vooluallika (trafo) mähiste nullmaanduse aktiivtakistustest ro ja neutraalse kaitsejuhi rn uuesti maandamine (joonis 1, a).

Kuna ro ja rn on reeglina teiste vooluahela takistustega võrreldes suured, siis on võimalik nende poolt moodustatud paralleelharu ignoreerida. Seejärel lihtsustatakse arvutusskeemi (joonis 1, b) ja lühisvoolu JA K, A avaldis komplekssel kujul on

või

kus Uf on võrgu faasipinge, V;

zt - kolmefaasilise vooluallika (trafo) mähiste impedantsi kompleks, Ohm;

zf — faasijuhi impedantsi kompleks Ohm;

znz — nullkaitsejuhi impedantsi kompleks, Ohm;

Faasi- ja nullkaitsejuhtide Rf ja Rns aktiivtakistus, Ohm;

Xf ja Xnz — faasi- ja nullkaitsejuhtide sisemised induktiivtakistused, Ohm;

— silmuse impedantsi kompleksfaas — null, oomi.

Riis. 1. Arvutatud neutraliseerimise skeem vahelduvvooluvõrgus võimsuse katkestuse korral: a — täis, b, c — lihtsustatud

Lähtestamise arvutamisel on lubatud kasutada lühisvoolu A tegeliku väärtuse (mooduli) arvutamiseks ligikaudset valemit, milles trafo takistuse moodulid ja silmuse faas on null zt ja zn Oh, lisa aritmeetiliselt:

Mõned selle valemi ebatäpsused (umbes 5%) tugevdavad ohutusnõudeid ja seetõttu peetakse neid vastuvõetavaks.

Silmuse impedantsi faas — null tegelikul kujul (moodul) on oomi,

Arvutusvalem näeb välja selline:

Siin on teadmata ainult neutraalse kaitsejuhi ja takistused, mida saab määrata sobivate arvutustega sama valemi abil. Neid arvutusi aga tavaliselt ei tehta, kuna nullkaitsejuhi ja selle materjali ristlõige on eelnevalt võetud tingimusest, et neutraalse kaitsejuhi läbilaskvus on vähemalt 50% faasijuhtme läbilaskvusest. , st.

või

Selle tingimuse kehtestab PUE eeldusel, et sellise juhtivuse korral on Azkil nõutav väärtus

Soovitatav on kasutada isoleerimata või isoleeritud juhtmeid, näiteks null-PUE kaitsejuhtmeid, aga ka erinevaid hoonete metallkonstruktsioone, kraanaradu, elektrijuhtmete terastorusid, torustikke jne.Soovitatav on kasutada samaaegselt neutraalseid tööjuhte ja kaitsvate nulljuhtmetena. Sel juhul peavad neutraalsed tööjuhtmed olema piisava juhtivusega (vähemalt 50% faasijuhtme juhtivusest) ning neil ei tohi olla kaitsmeid ja lüliteid.

Seetõttu on katkestusvõimsuse lähtestamise arvutamine neutraalse kaitsejuhi juhtivuse valiku õigsuse või õigemini ahela juhtivuse piisavuse arvutuse kontroll, faas on null.

Tähendus zT, Ohm, sõltub trafo võimsusest, selle mähiste pingest ja ühendusskeemist, samuti trafo konstruktsioonist. Lähtestamise arvutamisel võetakse zm väärtus tabelitest (näiteks tabel 1).

Värviliste metallide (vask, alumiinium) juhtmete väärtused Rf ja Rnz, Ohm määratakse vastavalt teadaolevatele andmetele: ristlõige c, mm2, pikkus l, m ja juhtmete materjal ρ.. Sel juhul nõutav takistus

kus ρ - juhi eritakistus, mis võrdub 0,018 vase ja 0,028 Ohmm2 / m alumiiniumiga.

Tabel 1. Arvutatud takistuste zt, Ohm, õliga täidetud kolmefaasiliste trafode mähiste ligikaudsed väärtused

Trafo võimsus, kV A Kõrgepingemähiste nimipinge, kV zt, Ohm, koos mähise ühendusskeemiga Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-10 1.3607 1.
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

Märge. Need tabelid viitavad madalpinge 400/230 V mähistega trafodele. Madalama pinge korral 230/127 V tuleb tabelis toodud takistuse väärtusi vähendada 3 korda.

Kui neutraalne kaitsejuht on terasest, määratakse selle aktiivne takistus tabelite, näiteks tabeli abil. 2, mis näitab erinevate terastraatide takistuse väärtusi 1 km (rω, Ohm / km) erineva voolutiheduse korral sagedusega 50 Hz.

Selleks tuleb määrata juhtme profiil ja ristlõige, samuti teada selle pikkust ja seda juhet avariiperioodil läbiva lühisvoolu I K eeldatavat väärtust. Traadi ristlõige on reguleeritud nii, et lühisvoolu tihedus selles on ligikaudu 0,5-2,0 A / mm2.

Tabel 2. Terastraatide aktiivsed rω ja sisemised induktiivsed xω takistused vahelduvvoolul (50 Hz), Ohm / km

Sektsiooni mõõtmed või läbimõõt, mm Sektsioon, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω eeldatava voolutiheduse juures juhis, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Ristkülikukujuline riba 20 x 4 80 ,214248,2,2,2,24,245,245,25. 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 4,8 .160 . 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 — ümmargune traat 5 19,63 , . 5 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 5,70 -4 . 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Vase- ja alumiiniumjuhtmete Xph- ja Khnz-väärtused on suhteliselt väikesed (umbes 0,0156 oomi / km), seega võib neid tähelepanuta jätta. Terasjuhtmete sisemised induktiivreaktsioonid on piisavalt suured ja määratakse tabelite, näiteks tabeli abil. 2. Sel juhul on vaja teada ka traadi profiili ja ristlõiget, selle pikkust ja voolu eeldatavat väärtust.

Väärtuse Xn, Ohm, saab määrata valemiga, mis on teada elektrotehnika teoreetilistest alustest kahejuhtmelise liini induktiivtakistuseks sama läbimõõduga ümmarguste juhtmetega d, m,

kus ω — nurkkiirus, rad/s; L — lineaarne induktiivsus, H; μr — kandja suhteline magnetiline läbilaskvus; μo = 4π x 10 -7 — magnetkonstant, H / m; l — joone pikkus, m; e — liini juhtide vaheline kaugus, m.

1 km liini puhul, mis on paigutatud õhku (μr = 1) voolusagedusel f = 50 Hz (ω = 314 rõõmus / ja), on valem kujul, Ohm / km,

Sellest võrrandist on näha, et väline induktiivtakistus sõltub juhtmete vahelisest kaugusest d ja nende läbimõõdust d... Kuna aga d varieerub ebaolulistes piirides, siis on ka selle mõju tähtsusetu ja seega Xn, sõltub peamiselt d ( takistus suureneb koos kaugusega). Seetõttu on ahela välise induktiivtakistuse vähendamiseks faas null, neutraalsed kaitsejuhid tuleb asetada koos faasijuhtmetega või nende vahetusse lähedusse.

Väikeste e väärtuste korral, mis on proportsionaalsed juhtmete e läbimõõduga, st kui faasi- ja nulljuhtmed asuvad üksteise vahetus läheduses, on takistus Xn tähtsusetu (mitte üle 0,1 oomi / km) ja võib tähelepanuta jätta.

Praktilistes arvutustes eeldavad nad tavaliselt Xn = 0,6 oomi / km, mis vastab juhtmete vahelisele kaugusele 70–100 cm (ligikaudu sellised vahemaad on elektriõhuliinidel nulljuhtmest kaugeima faasijuhtmeni).