При замиканні фази на занулення корпус електроустановка авто-матически відключиться, якщо значення струму однофазного короткого зами-Канія (т. Е. Між фазним і нульовим захисним провідниками) IK, А, удо-влетворяет умові
де k - коефіцієнт кратності номінального струму IНОМ, А, плавкою вставки запобіжника або уставки струму спрацювання автоматичного вимикача, А.
Значення коефіцієнта k приймається в залежності від типу за-щити електроустановки. Якщо захист здійснюється автоматичним ви-вимикачів, що мають тільки електромагнітний расцепитель (відсічення), т. Е. Що спрацьовує без витримки часу, то k приймається в межах 1,25-1,4.
Якщо установка захищається плавкими запобіжниками, час пе-регоранія яких залежить, як відомо, від струму (зменшується зі зростанням струму), то з метою прискорення відключення приймають к3.
Якщо установка захищається автоматичним вимикачем з обрат-но залежною від струму характеристикою, подібною характеристикою предох-ранітелей, то також к3.
Значення IK залежить від фазної напруги мережі UФ і опорів ланцюга, в тому числі від повних опорів трансформатора ZT фазного провідника ZФ, нульового захисного провідника ZН3. зовнішнього індуктив-ного опору петлі (контуру) фазний провідник - нульовий захистів-ний провідник (петлі фаза - нуль) ХП, а також від активних опорів заземлень нейтрали обмоток джерела струму (трансформатора) rо і по-повторних заземлення нульового захисного провідника rп (рисунок 6.2, а).
Оскільки r0 і rп, як правило, великі в порівнянні з іншими .сопротівленіямі ланцюга, можна не брати до уваги паралельну гілку, утворену ними. Тоді розрахункова схема спроститься (рисунок 6.2,6), а вираз для струму КЗ IK, А, в комплексній формі буде
де UФ - фазна напруга мережі, В; ZT - комплекс повного опору-тивления обмоток трифазного джерела струму (трансформатора), Ом; ZФ = RФ + jХФ - комплекс повного опору фазного проводу, Ом; ZH, З = RH, З + jXH, З. - комплекс повного опору нульового захисного прово-дніка, Ом; Ro, і RH j - активні опори фазного і нульового за-захисного провідників, Ом; Хф і ХH, З - внутрішні індуктивні опору-лення фазного і нульового захисного провідників, Ом; Zп = ZФ + ZH, З + jXП-комплекс повного опору петлі фаза - нуль, Ом.
При розрахунку занулення допустимо застосовувати наближену форму-лу для обчислення дійсного значення (модуля) струму короткого за-замикання ІК А, в якій модулі опорів трансформатора і петлі фаза - нуль zT і Zп. складаються арифметично. Деяка неточність (близько 5%) цієї формули посилює вимоги безпеки і тому вважається допустимою.
Малюнок 6.2 - Розрахункова схема занулення в мережі змінного струму і від-полягають здатність: а - повна; б, в - спрощені
Повний опір петлі фаза - нуль в дійсній формі (модуль) одно, Ом.
Розрахункова формула випливає з (6.1), (6.4) і (6.5) і має наступний вигляд:
Тут невідомими є лише опору нульового захистів-ного провідника RH, З і XH, З, які можуть бути визначені відповідними-ющими обчисленнями по цій же формулі. Однак ці обчислення зви-но не виробляються, оскільки перетин нульового захисного провідника і його матеріал приймаються заздалегідь з умови, щоб повна проводь-ність нульового захисного провідника була не менше 50% повної прово-хідності фазного проводу, т. Е. 1 / ZH, 3> 1 / 2Zф або ZH, 32 ZФ. Ця умова встановлено ПУЕ в припущенні, що при такій провідності IК матиме необхідне значення, т. Е. IКkIHOM
Як нульові захисні провідники ПУЕ рекомендують при-міняти неізольовані або ізольовані провідники, а також відмінності-ні металеві конструкції будівель, підкранові шляхи, сталеві тру-би елекропроводок, трубопроводи і т. П. Рекомендується використовувати нульові робочі дроти одночасно і як нульові захисні. При цьому нульові робочі дроти повинні мати достатню провідність (не менше 50% провідності фазного проводу) і не повинні мати переді-зберігачів і вимикачів.
Таким чином, розрахунок занулення на здатність, що відключає яв-ляется повірочним розрахунком правильності вибору провідності нульового захисного провідника, а точніше, достатності провідності петлі фаза - нуль.
Значення Zт Ом, залежить від потужності трансформатора, напруги і схеми з'єднання його обмоток, а також від конструктивного виконання трансформатора. При розрахунках занулення значення zT береться з таблиць (наприклад, таблиця 6.1).
Значення Rф і RH3 Ом, для провідників з кольорових металів (мідь, алюміній) визначають за відомими даними: перетину s, мм 2. довжині l. м, і матеріалу провідників. При цьому шуканий опір
де р - питомий опір провідника, рівний для міді 0,018, а для алюмінію 0,028 Ом мм / м.
Якщо нульовий захисний провідник сталевий, то його активну опору-тивление RH3 визначається за допомогою таблиць.
Для цього необхідно задатися профілем і перетином провідника, а також знати його довжину і очікуване значення струму КЗ IК, який буде проходити по цьому провіднику в аварійний період. Перетином провідників-ка задаються з розрахунку, щоб щільність струму КЗ в ньому була в межах приблизно 0,5-2,0 А / мм 2.
Таблиця 6.1 - Наближені значення розрахункових повних опорів обмоток масляних трифазних трансформаторів
Потужність Трансформатора кВ А
Номінальна напруга обмотки вищої напруги, кВ
zT. Ом. при схемі з'єднання обмоток
Потужність трансформатора, кВ А
Примітка. Дані таблиці відносяться до трансформаторів з обмотками нижчої напруги 400 - 230 В. При нижчому напрузі 230 - 127 В значенняопорів, наведені в таблиці, необхідно зменшити в 3 рази.
Приклад: Визначити активний опір RH3 сталевої штаби прямокутного перетину s = 40x4 мм довжиною l = 0,2 км, використовуваної в якості нульового захисного провідника електродвигуна. Номінальний струм плавких вставок запобіжників, що захищають електродвигун, Iном = 125 А. коефіцієнт кратності струму k = 3.
Рішення. Очікуваний струм КЗ IК> kIном = 125 * 3 = 375 А, очікувана пло-тність струму в сталевій смузі
По таблиці 6.2 знаходимо для смуги перетином 40x4 мм при J = 2 А / мм 2 r # 969; = 1,54 Ом / км.
Тоді шукане активний опір смуги RH3 = r # 969; l = 1,54x0.2 = 0.308 Ом.
Значення ХФ і ХН.З для мідних і алюмінієвих провідників порівняй тельно малі (близько 0,0156 Ом / км), тому ними можна знехтувати. Для сталевих провідників внутрішні індуктивні опору надаю-ться досить великими, і їх визначають за допомогою таблиць, наприклад таблиці 6.2. У цьому випадку також необхідно знати профіль і перетин провідника, його довжину і очікуване значення струму IК.
Таблиця 6.2 - Активні та внутрішні індуктивні опору сталевих провідників при змінному струмі (50 Гц), Ом / км
Розміри або діаметр перетину, мм
Приклад: Визначити внутрішній індуктивний опір сталь-ної смуги 40x4 мм довжиною 0,2 км при умовах, зазначених в прикладі 6.1.
Рішення. Очікувані значення Ік = 375А і J = 2 А / мм 2 (див. Рішення прикладу 6.1). По таблиці 6.2 знаходимо для смуги перетином 40x4 мм при J = 2 А / мм 2 х # 969; = 0.92 Ом / км.
Тоді шукане внутрішнє індуктивне опір смуги ХН .З = х # 969; l = 0,92 * 0,2 = 0,184 Ом.
Значення ХП. Ом, може бути визначено за відомою з тео-ських основ електротехніки формулою для індуктивного опору двухпроводной лінії з проводами круглого перетину однакового диамет-ра d, м.
де # 969; - кутова швидкість, рад / с; L - індуктивність лінії, Гн; # 956; r відносна магнітна проникність середовища; # 956; о = 4π * 10 -7 - маг-нітних постійна, Гн / м); l - довжина лінії, м; D - відстань між проводами лінії, м.
Для лінії довжиною 1 км, прокладеної в повітряному середовищі (# 956; r = 1) при частоті струму f = 50 Гц (з = 314 рад / с), (6.8) набуває вигляду, Ом / км,
З цього рівняння видно, що зовнішнє індуктивний опір залежить від відстані між проводами D та їх діаметра d. Однак ПОСК-льку d змінюється в незначних межах, вплив його також незначну-кові і, отже, хп залежить в основному від D (зі збільшенням расс-тояния зростає опір). Тому з метою зменшення зовнішнього ін-дуктівного опору петлі фаза - нуль нульові захисні провід-ники необхідно прокладати спільно з фазними провідниками або в безпосередній близькості від них.
При малих значеннях D, порівнянних з діаметром дротів d, т. Е. Коли фазний і нульовий провідники розташовані в безпосередній близькості один від одного, опір хп незначно (не більше 0,1 Ом / км) і їм можна знехтувати.
Приклад: визначити зовнішнє індуктивний опір хп петлі фази - нуль для гріх випадків: 1) відстань між фазним і нульовим -Провід D = 1 см (це може бути, якщо в якості нульового захисного провідника використовується четверта жила, або алюмінієва оболонка ка-Беля, або сталева труба, в якій прокладені фазні дроти, і т. п.); 2) D = 60 см; 3) D = 300 см. Діаметри обох проводів однакові (d = 1,4 см), частота струму 50 Гц.
Рішення: по (6.9) знаходимо: