Výpočet uzemnění — metoda a vzorce pro výpočet ochranného uzemnění elektrických zařízení
Výpočet nuly je určen k určení podmínek, za kterých spolehlivě plní svěřené úkoly - rychle odpojí poškozenou instalaci od sítě a zároveň zajistí bezpečnost osoby, která se dotkne vynulovaného pouzdra v době nouze. Podle tohoto ochranné uzemnění spoléhat na vypínací schopnost a také na dotykovou bezpečnost pouzdra, když je fáze zkratovaná k zemi (výpočet nulového uzemnění) a pouzdra (výpočet opětovného uzemnění nulového ochranného vodiče).
a) Výpočet přerušení
Při sepnutí jedné fáze k nulovému pouzdru dojde k automatickému odpojení elektroinstalace, pokud hodnota jednofázového zkratového proudu (tj. mezi fázovým a nulovým ochranným vodičem) A K, A, vyhovuje podmínce
kde k — součinitel násobení jmenovitého proudu Azn A, pojistka nebo proudové nastavení jističe, A. (Jmenovitý proud pojistky je proud, jehož hodnota je přímo na vložce vyznačena (vyražena). výrobce.ohřev nad teplotu nastavenou výrobcem)
Koeficient hodnoty k je akceptován v závislosti na typu ochrany elektrické instalace. Pokud je ochrana prováděna jističem, který má pouze elektromagnetickou spoušť (přerušení), to znamená spouští se bez časové prodlevy, je akceptováno k v rozsahu 1,25-1,4.
Je-li instalace chráněna pojistkami, jejichž doba hoření závisí, jak známo, na proudu (se zvyšujícím se proudem klesá), pak pro urychlení vypnutí vezměte
Pokud je instalace chráněna jističem s charakteristikou závislou na inverzním proudu podobnou pojistkám, pak také
Význam AND K závisí na fázovém napětí sítě Uf a odporech obvodu včetně impedancí transformátoru zt, fázového vodiče zf, neutrální ochranný vodičzns, vnější indukční odpor fázového vodiče smyčky (smyčky) — nulový ochranný vodič (smyčky fáze -nula) хn, jakož i z aktivních odporů nulového uzemnění vinutí zdroje proudu (transformátoru) ro a opětovné uzemnění nulového ochranného vodiče rn (obr. 1, a).
Vzhledem k tomu, že ro a rn jsou ve srovnání s jinými obvodovými odpory zpravidla velké, je možné jimi tvořenou paralelní větev ignorovat. Potom bude schéma výpočtu zjednodušeno (obr. 1, b) a výraz pro zkratový proud AND K, A v komplexním tvaru bude
nebo
kde Uf je fázové napětí sítě, V;
zt — komplex impedance vinutí zdroje třífázového proudu (transformátoru), Ohm;
zf — impedanční komplex fázového vodiče, Ohm;
znz — komplex impedance nulového ochranného vodiče, Ohm;
Rf a Rns aktivní odpor fázových a nulových ochranných vodičů, Ohm;
Xf a Xnz — vnitřní indukční odpory fázových a nulových ochranných vodičů, Ohm;
— komplexní fáze impedance smyčky — nula, Ohm.
Rýže. 1. Vypočítané schéma neutralizace v síti střídavého proudu pro přerušení kapacity: a — plné, b, c — zjednodušené
Při výpočtu resetu je přípustné použít přibližný vzorec pro výpočet skutečné hodnoty (modulu) zkratového proudu A, ve kterém jsou moduly odporu transformátoru a fáze smyčky nulové zt a zn. Oh, přidejte aritmeticky:
Některé nepřesnosti (asi 5 %) tohoto vzorce posilují bezpečnostní požadavky, a jsou proto považovány za přijatelné.
Fáze impedance smyčky – nula ve skutečné podobě (modul) je Ohm,
Vzorec pro výpočet vypadá takto:
Zde jsou neznámé pouze odpory nulového ochranného vodiče a, které lze určit vhodnými výpočty pomocí stejného vzorce. Tyto výpočty se však většinou neprovádějí, protože průřez nulového ochranného vodiče a jeho materiál jsou předem brány z podmínky, že propustnost nulového ochranného vodiče je alespoň 50 % permitivity fázového vodiče. , tj.
nebo
Tato podmínka je stanovena PUE za předpokladu, že pro takovou vodivost bude mít Azk požadovanou hodnotu
Doporučuje se používat neizolované nebo izolované vodiče, jako jsou ochranné vodiče s nulovým PUE, stejně jako různé kovové konstrukce budov, jeřábové dráhy, ocelové trubky pro elektrické rozvody, potrubí atd.Doporučuje se současně používat nulové pracovní vodiče a jako ochranné nulové vodiče. V tomto případě musí mít neutrální pracovní vodiče dostatečnou vodivost (nejméně 50 % vodivosti fázového vodiče) a nesmí mít pojistky a spínače.
Proto je výpočet přenastavení vypínací schopnosti kontrolou výpočtu správnosti volby vodivosti nulového ochranného vodiče, respektive dostatečnosti vodivosti smyčky, fáze je nulová.
Význam zT, Ohm, závisí na výkonu transformátoru, napětí a schématu zapojení jeho vinutí a také na konstrukci transformátoru. Při výpočtu resetu je hodnota zm převzata z tabulek (například tabulka 1).
Hodnoty Rf a Rnz, Ohm pro vodiče z neželezných kovů (měď, hliník) jsou určeny podle známých údajů: průřez c, mm2, délka l, m a materiál vodičů ρ.. V tomto případě požadovaný odpor
kde ρ- měrný odpor vodiče, rovný 0,018 pro měď a 0,028 Ohmm2 / m pro hliník.
Tabulka 1. Přibližné hodnoty vypočtených impedancí zt, Ohm, vinutí olejových třífázových transformátorů
Výkon transformátoru, kV A Jmenovité napětí vysokonapěťových vinutí, kV zt, Ohm, se schématem zapojení vinutí Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-10 1,3637
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
Poznámka. Tyto tabulky se týkají transformátorů s vinutím nízkého napětí 400/230 V. Při nižším napětí 230/127 V je třeba hodnoty odporu uvedené v tabulce snížit 3x.
Pokud je nulový ochranný vodič ocel, pak se jeho aktivní odpor určuje pomocí tabulek, například tabulky. 2, který ukazuje hodnoty odporu 1 km (rω, Ohm / km) různých ocelových drátů při různých hustotách proudu s frekvencí 50 Hz.
K tomu je potřeba nastavit profil a průřez vodiče, znát jeho délku a předpokládanou hodnotu zkratového proudu I K, který tímto vodičem projde v období nouze. Průřez vodiče je upraven tak, aby hustota zkratového proudu v něm byla přibližně 0,5-2,0 A / mm2.
Tabulka 2. Aktivní rω a vnitřní indukční xω odpory ocelových drátů při střídavém proudu (50 Hz), Ohm / km
Rozměry nebo průměr průřezu, mm Řez, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω při očekávané proudové hustotě ve vodiči, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Obdélníkový pásek 20 x 4 80 25294 ,24 . 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 28 4 1.1 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 — — Kruhový drát 5 19,61 542 17,04 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 — 12 113,3 — 3,6 — 12 — 113,3 — 3,6 — 1. 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —
Hodnoty Xph a Khnz pro měděné a hliníkové vodiče jsou relativně malé (asi 0,0156 Ohm / km), takže je lze zanedbat.U ocelových vodičů jsou vnitřní indukční reakce dostatečně velké a určují se pomocí tabulek, například tabulky. 2. V tomto případě je také nutné znát profil a průřez drátu, jeho délku a předpokládanou hodnotu proudu.
Hodnotu Xn, Ohm, lze určit podle vzorce známého z teoretických základů elektrotechniky pro indukční odpor dvouvodičového vedení s kruhovými dráty o stejném průměru d, m,
kde ω — úhlová rychlost, rad/s; L — lineární indukčnost, H; μr — relativní magnetická permeabilita prostředí; μo = 4π x 10 -7 — magnetická konstanta, H / m; l — délka čáry, m; e — vzdálenost mezi vodiči vedení, m.
Pro 1 km vedení umístěného ve vzduchu (μr = 1) při aktuální frekvenci f = 50 Hz (ω=314 rad / and) má vzorec tvar Ohm / km,
Z této rovnice je vidět, že vnější indukční odpor závisí na vzdálenosti mezi dráty d a jejich průměru d... Protože se však d pohybuje v nevýznamných mezích, jeho vliv je také nevýznamný, a proto Xn, závisí hlavně na d ( odpor roste se vzdáleností). Proto, aby se snížil vnější indukční odpor smyčky, fáze je nulová, musí být nulové ochranné vodiče položeny společně s fázovými vodiči nebo v jejich těsné blízkosti.
Pro malé hodnoty e, úměrné průměru vodičů e, to znamená, že když jsou fázové a nulové vodiče umístěny v těsné blízkosti sebe, je odpor Xn nevýznamný (ne více než 0,1 Ohm / km) a lze zanedbat.
V praktických výpočtech obvykle předpokládají Xn = 0,6 Ohm / km, což odpovídá vzdálenosti mezi vodiči 70 — 100 cm (přibližně takové vzdálenosti jsou na venkovním elektrickém vedení od nulového vodiče k nejvzdálenějšímu fázovému vodiči).