Защитное зануление

Проектирование участка электрической цепи сопровождается выбором сечения проводов для питания электроустройства заданной мощности. Одновременно сечение проводов подбирается исходя из необходимого сопротивления петли «фаза-ноль» для надежного и быстрого срабатывания защиты (или для выбора защиты). Быстрота срабатывания снижает вероятность гибели людей и возникновения пожара.

Время автоматического отключения питания в электрической сети с глухозаземленной нейтралью и подсоединенными к этому заземлению открытыми проводящими частями оборудования (TN-система) не должно превышать величин, указанных в таблице 2.1, причем приведенное время отключения обеспечивает безопасность, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электропотребители и ручной электроинструмент класса 1.

При замыкании фазы на корпус, по цепи пойдет ток пропорциональный напряжению и обратно пропорциональный сопротивлению петли «фаза-ноль». Надежное отключение поврежденного участка считается обеспеченным, если ток однофазного замыкания на корпус или нулевой провод I_КЗ отвечает условию:

Таблица 2.1 – Допустимое время автоматического отключения питания в электрической сети с глухозаземленной нейтралью

Примечания

1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и другие щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

2. Допускается время отключения более указанного в таблице (но не более 5 с) в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов или щитков при выполнении одного из следующих условий: а) полное сопротивление защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения 50Z_п/U_о Ом (где 50 – падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, Z_п – полное сопротивление петли «фаза-ноль», Ом, U_о - номинальное фазное напряжение, В); б)к защитной шине (РЕ) распределительного щитка или щита подсоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

I_КЗ > К∙I_Н,

где I_Н – номинальный ток плавкой вставки или ток уставки расцепителя автоматического выключателя;

К – коэффициент, соответствующий (в зависимости от вида защиты) требованиям ПУЭ (таблица 2.2).

Определение I_кз может быть выполнено двумя способами: расчетом полного сопротивления цепи однофазного замыкания

Таблица 2.2 – Коэффициент К

на корпус или нулевой провод при полном напряжении сети; измерением сопротивления цепи однофазного замыкания на корпус или нулевой провод при полном напряжении сети.

Ток однофазного короткого замыкания I_кз на землю (корпус) в сети с напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью в цепи «фаза-ноль» может быть определен по формуле:

I_кз = U_ф/(Z_ц + Z_т/3),

где U_ф – фазное напряжение сети, В;

Z_ц – полное сопротивление цепи фазный провод-нулевой провод, Ом;

Z_т – полное сопротивление обмотки трансформатора, Ом.

Учитывая фиксированное фазное напряжение в сети ток замыкания в основном будет зависеть от полного (активного и реактивного) сопротивления петли «фаза-ноль». Это сопротивление состоит из сопротивления одной ветви вторичной обмотки питающего трансформатора Z_т/3 и сопротивления проводов петли «фаза-ноль». Сопротивление обмоток трансформатора приводится в справочных или в паспортных данных (таблица 2.3) или приближенно может быть рассчитано по выражению:

Z_т/3 ≈ k/S_н,

где S_н – номинальная мощность трансформатора, кВ∙А;

k – коэффициент, определяемый по таблице 2.4 для трансформаторов с трехпроводной первичной стороной и четырехпроводной вторичной сетью.

Таблица 2.3 – Значения Z_т трансформатора с соединением обмоток «звезда-звезда с нулевой точкой»

Таблица 2.4 – Значения k для трансформаторов с соединением обмоток «звезда-звезда с нулевой точкой»

Сопротивление проводов рассчитывается по формуле:

где Σ – знак суммирования всех участков электрической линии;

L – длина участка линии, км;

R_ф и R_н – удельные активные сопротивления фазного и нулевого проводников, Ом/км;

Χ_ф и Χ_н – удельные значения внутренних индуктивных сопротивлений фазного и нулевого проводов, Ом/км;

Χ_п – удельное внешнее индуктивное сопротивление проводников петли «фаза-ноль».

R_ф и R_н можно определить зная металл и его сечение (таблица 2.5); X_ф и X_н для проводов из цветных металлов можно принять нулю; X_п = 0,6 Ом/км для проводки на изоляторах внутри помещений, 0,4 Ом/км для проводки на роликах и 0,15 Ом/км для проводки в трубах, а также для кабелей.

Таблица 2.5 – Удельное активное сопротивление алюминиевых

и сталеалюминиевых проводов

После определения тока короткого замыкания выбирается защита (ток срабатывания) или проверяется на соответствие выбранная защита.

Поиск по сайту: