Jordingsberegning — metode og formler til beregning af beskyttelsesjording af elektrisk udstyr

Beregning af nul er beregnet til at bestemme betingelserne, under hvilke den pålideligt udfører sine tildelte opgaver - afbryder hurtigt den beskadigede installation fra netværket og sikrer samtidig sikkerheden for en person, der rører ved den nulstillede sag i en nødperiode. Ifølge denne beskyttende jording stole på brudkapaciteten samt berøringssikkerheden i kabinettet, når fasen er kort til jord (beregning af neutral jording) og af kabinettet (beregning af genjording af den neutrale beskyttelsesleder).

a) Afbrydelsesberegning

Når den ene fase er lukket til neutralhuset, vil den elektriske installation automatisk afbrydes, hvis værdien af ​​den enfasede kortslutningsstrøm (dvs. mellem fase og nulleder) OG K, A, opfylder betingelsen

hvor k — multiplikationsfaktor for mærkestrømmen Azn A, sikringen eller afbryderens aktuelle indstilling, A. (Sikringens mærkestrøm er strømmen, hvis værdi er angivet (stemplet) direkte på indsatsen med producenten.opvarmning over den temperatur, der er indstillet af producenten)

En koefficient på værdien k accepteres afhængigt af typen af ​​beskyttelse af den elektriske installation. Hvis beskyttelsen udføres af en afbryder, der kun har en elektromagnetisk udløsning (afbrydelse), det vil sige udløst uden tidsforsinkelse, accepteres k i området 1,25-1,4.

Hvis installationen er beskyttet af sikringer, hvis brændetid som bekendt afhænger af strømmen (aftager med stigende strøm), så tag for at fremskynde nedlukningen

Hvis installationen er beskyttet af en afbryder med en omvendt strømafhængig karakteristik svarende til den for sikringer, så

Betydning OG K afhænger af fasespændingen af ​​netværket Uf og kredsløbsmodstande, herunder impedanserne af transformeren zt, fasetråden zf, neutral beskyttelseslederzns, ekstern induktiv modstand af faselederen af ​​sløjfen (sløjfe) — nul beskyttelsesleder (fase -nul sløjfer) хn, såvel som fra de aktive modstande af den neutrale jording af viklingerne af strømkilden (transformator) ro og genjording af den neutrale beskyttelsesleder rn (fig. 1, a).

Da ro og rn som regel er store i sammenligning med andre kredsløbsmodstande, er det muligt at ignorere den parallelle gren dannet af dem. Så vil beregningsskemaet blive forenklet (fig. 1, b), og udtrykket for kortslutningsstrømmen OG K, A, i kompleks form vil være

eller

hvor Uf er netværkets fasespænding, V;

zt — kompleks af impedans af viklingerne af en trefaset strømkilde (transformator), Ohm;

zf — faselederens impedanskompleks, Ohm;

znz — kompleks af impedans af nul beskyttelsesleder, Ohm;

Rf og Rns aktiv modstand af fase- og neutrale beskyttelsesledere, Ohm;

Xf og Xnz — indre induktive modstande af fase- og neutrale beskyttelsesledere, Ohm;

— kompleks fase af sløjfeimpedans — nul, ohm.

Ris. 1. Beregnet skema for neutralisering i vekselstrømsnettet for kapacitetsafbrydelse: a — fuld, b, c — forenklet

Ved beregning af nulstillingen er det tilladt at bruge en omtrentlig formel til beregning af den faktiske værdi (modul) af kortslutningsstrømmen A, hvor modulerne af modstanden af ​​transformeren og fasen af ​​sløjfen er nul zt og zn Ohm, tilføje aritmetisk:

Nogle unøjagtigheder (ca. 5%) af denne formel styrker sikkerhedskravene og anses derfor for acceptable.

Sløjfeimpedansfase — nul i reel form (modul) er, ohm,

Beregningsformlen ser sådan ud:

Her er kun modstandene af den neutrale beskyttelsesleder og ukendte, hvilket kan bestemmes ved passende beregninger ved hjælp af samme formel. Disse beregninger udføres dog normalt ikke, fordi tværsnittet af den neutrale beskyttelsesleder og dens materiale er taget på forhånd fra den betingelse, at permeabiliteten af ​​den neutrale beskyttelsesleder er mindst 50 % af faselederens permittivitet , dvs.

eller

Denne betingelse er etableret af PUE under den antagelse, at for en sådan ledningsevne vil Azk have den nødvendige værdi

Det anbefales at bruge ikke-isolerede eller isolerede ledninger såsom nul PUE beskyttelsesledninger, samt forskellige metalkonstruktioner af bygninger, kranbaner, stålrør til elektriske ledninger, rørledninger mv.Det anbefales samtidig at bruge neutrale arbejdsledere og som beskyttende nulledere. I dette tilfælde skal de neutrale arbejdsledninger have tilstrækkelig ledningsevne (mindst 50 % af faseledningens ledningsevne) og må ikke have sikringer og kontakter.

Derfor er beregningen af ​​nulstilling af brudkapaciteten en kontrol af beregningen af ​​rigtigheden af ​​valget af ledningsevnen for den neutrale beskyttelsesleder, eller rettere af tilstrækkeligheden af ​​ledningsevnen af ​​sløjfen, fasen er nul.

Betydning zT, Ohm, afhænger af transformatorens effekt, spændingen og forbindelsesskemaet for dens viklinger samt af transformatorens design. Ved beregning af nulstilling tages zm-værdien fra tabeller (f.eks. tabel 1).

Værdierne Rf og Rnz, Ohm, for ledere af ikke-jernholdige metaller (kobber, aluminium) er bestemt i henhold til kendte data: tværsnit c, mm2, længde l, m og ledernes materiale ρ.. I dette tilfælde den nødvendige modstand

hvor ρ- lederens specifikke modstand, lig med 0,018 for kobber og 0,028 Ohmm2 / m for aluminium.

Tabel 1. Tilnærmede værdier af beregnede impedanser zt, Ohm, viklinger af oliefyldte trefasede transformere

Transformatoreffekt, kV A Nominel spænding af højspændingsviklinger, kV zt, Ohm, med viklingstilslutningsdiagram Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3.110 0.906 40 6-10 1.949 0.562 63 6-10 01.3607
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

Bemærk. Disse tabeller refererer til transformere med viklinger med lav spænding 400/230 V. Ved lavere spænding 230/127 V skal modstandsværdierne angivet i tabellen reduceres med 3 gange.

Hvis den neutrale beskyttelsesleder er stål, bestemmes dens aktive modstand ved hjælp af tabeller, for eksempel en tabel. 2, som viser modstandsværdierne på 1 km (rω, Ohm / km) af forskellige ståltråde ved forskellige strømtætheder med en frekvens på 50 Hz.

For at gøre dette skal du indstille profilen og tværsnit af ledningen, samt kende dens længde og den forventede værdi af kortslutningsstrømmen I K, der vil passere gennem denne ledning i nødperioden. Trådens tværsnit justeres således, at kortslutningsstrømtætheden i den er cirka 0,5-2,0 A/mm2.

Tabel 2. Aktive rω og interne induktive xω modstande af ståltråde ved vekselstrøm (50 Hz), Ohm / km

Sektionens dimensioner eller diameter, mm Snit, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω ved den forventede strømtæthed i lederen, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Rektangulær strimmel 20 x 4 42,50 20 42 52 ,8 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 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 — — Rundtråd 5 19,63 42. 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. 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Xph-værdier og Khnz for kobber- og aluminiumledere er relativt små (ca. 0,0156 Ohm/km), så de kan negligeres. For stålledere er de interne induktive reaktioner store nok og bestemmes ved hjælp af tabeller, for eksempel tabel. 2. I dette tilfælde er det også nødvendigt at kende profilen og tværsnit af ledningen, dens længde og den forventede værdi af strømmen.

Værdien af ​​Xn, Ohm, kan bestemmes i overensstemmelse med formlen kendt fra det teoretiske grundlag for elektroteknik for den induktive modstand af en to-leder linje med runde ledninger med samme diameter d, m,

hvor ω — vinkelhastighed, rad/s; L — lineær induktans, H; μr — mediets relative magnetiske permeabilitet; μo = 4π x 10 -7 — magnetisk konstant, H/m; l — linjelængde, m; e — afstanden mellem ledningens ledere, m.

For 1 km linje placeret i luft (μr = 1) ved den aktuelle frekvens f = 50 Hz (ω=314 glad / og), har formlen formen, Ohm / km,

Fra denne ligning kan det ses, at den eksterne induktive modstand afhænger af afstanden mellem ledningerne d og deres diameter d... Men da d varierer inden for ubetydelige grænser, er dens indflydelse også ubetydelig, og derfor afhænger Xn hovedsageligt af d ( modstanden stiger med afstanden). Derfor, for at reducere sløjfens eksterne induktive modstand, er fasen nul, de neutrale beskyttelsesledere skal lægges sammen med faselederne eller i umiddelbar nærhed af dem.

For små værdier af e, svarende til diameteren af ​​lederne e, det vil sige, når fase- og nullederne er placeret i umiddelbar nærhed af hinanden, er modstanden Xn ubetydelig (ikke mere end 0,1 Ohm / km) og kan negligeres.

I praktiske beregninger antager de normalt Xn = 0,6 Ohm / km, hvilket svarer til afstanden mellem lederne på 70 — 100 cm (ca. sådanne afstande er på luftledninger fra nullederen til den fjerneste faseleder).