Maadoituslaskenta — menetelmä ja kaavat sähkölaitteiden suojamaadoituksen laskemiseksi

Nollan laskennan tarkoituksena on määrittää olosuhteet, joissa se suorittaa sille osoitetut tehtävät luotettavasti - irrottaa nopeasti vaurioituneen asennuksen verkosta ja samalla varmistaa nollattua koteloa koskettavan henkilön turvallisuuden hätätilanteessa. tämän perusteella suojaava maadoitus luottaa kotelon katkaisukykyyn sekä kosketusturvallisuuteen, kun vaihe on oikosulussa maadoitukseen (nollamaadoituksen laskenta) ja kotelon (nollasuojajohtimen uudelleenmaadoituslaskenta).

a) Keskeytyslaskenta

Kun yksi vaihe suljetaan nollakotelosta, sähköasennus katkeaa automaattisesti, jos yksivaiheisen oikosulkuvirran arvo (eli vaiheen ja nollan suojajohtimen välillä) JA K, A täyttää ehdon.

jossa k — kerroin nimellisvirran Azn A, sulakkeen tai katkaisijan virta-asetuksen kertoimella, A. (Sulakkeen nimellisvirta on virta, jonka arvo on merkitty (leimattu) suoraan liittimeen valmistaja.lämmitys valmistajan asettaman lämpötilan yläpuolelle)

Arvon k kerroin hyväksytään sähköasennuksen suojaustyypistä riippuen. Jos suojauksen suorittaa katkaisija, jolla on vain sähkömagneettinen laukaisu (katkos), eli se laukeaa ilman aikaviivettä, niin k hyväksytään välillä 1,25-1,4.

Jos asennus on suojattu sulakkeilla, joiden palamisaika riippuu, kuten tiedetään, virrasta (pienenee virran kasvaessa), niin sammutuksen nopeuttamiseksi ota

Jos asennus on suojattu katkaisijalla, jonka käänteisvirtariippuvainen ominaisuus on samanlainen kuin sulakkeiden, niin myös

Merkitys JA K riippuu verkon vaihejännitteestä Uf ja piirien vastuksista, mukaan lukien muuntajan zt impedanssit, vaihejohtimen zf, neutraali suojajohdinzns, silmukan vaihejohtimen (silmukan) ulkoinen induktiivinen resistanssi - nollasuojajohdin (vaihe -nollasilmukat) хn, sekä virtalähteen (muuntajan) käämien nollamaadoituksen aktiivisista vastuksista ro ja nollasuojajohtimen rn uudelleen maadoitus (kuva 1, a).

Koska ro ja rn ovat pääsääntöisesti suuria muihin piiriresistanssiin verrattuna, on mahdollista jättää huomioimatta niiden muodostama rinnakkaishaara. Tällöin laskentakaavaa yksinkertaistetaan (kuva 1, b), ja oikosulkuvirran JA K, A lauseke kompleksisessa muodossa on

tai

missä Uf on verkon vaihejännite, V;

zt - kolmivaiheisen virtalähteen (muuntajan) käämien impedanssikompleksi, Ohm;

zf — vaihejohtimen impedanssikompleksi, Ohm;

znz - nollasuojajohtimen impedanssikompleksi, Ohm;

Vaihe- ja nollajohtimien aktiivinen resistanssi Rf ja Rns, Ohm;

Xf ja Xnz — vaihe- ja nollasuojajohtimien sisäiset induktiiviset resistanssit, Ohm;

— silmukan impedanssin monimutkainen vaihe — nolla, ohm.

Riisi. 1. Laskettu neutralointikaavio vaihtovirtaverkossa kapasiteetin keskeytyksessä: a — täysi, b, c — yksinkertaistettu

Nollausta laskettaessa on sallittua käyttää likimääräistä kaavaa oikosulkuvirran A todellisen arvon (moduulin) laskemiseen, jossa muuntajan resistanssin moduulit ja silmukan vaihe ovat nolla zt ja zn Ohm, lisää aritmeettisesti:

Jotkut tämän kaavan epätarkkuudet (noin 5 %) vahvistavat turvallisuusvaatimuksia ja ovat siksi hyväksyttäviä.

Silmukan impedanssin vaihe - nolla todellisessa muodossa (moduuli) on Ohm,

Laskukaava näyttää tältä:

Tässä vain nollasuojajohtimen ja resistanssit ovat tuntemattomia, jotka voidaan määrittää sopivilla laskelmilla samaa kaavaa käyttäen. Näitä laskelmia ei kuitenkaan yleensä tehdä, koska nollasuojajohtimen ja sen materiaalin poikkileikkaus otetaan etukäteen siitä ehdosta, että nollasuojajohtimen permeabiliteetti on vähintään 50 % vaihejohtimen permittiivisyydestä. , eli

tai

PUE määrittää tämän ehdon olettaen, että sellaiselle johtavuudelle Azkilla on vaadittu arvo

On suositeltavaa käyttää eristämättömiä tai eristettyjä johtoja, kuten nolla-PUE-suojajohtoja, sekä erilaisia ​​rakennusten metallirakenteita, nosturiraitoja, sähköjohdotuksen teräsputkia, putkia jne.Nollajohtimia ja suojaavina nollajohtimina on suositeltavaa käyttää samanaikaisesti. Tässä tapauksessa nollatyöjohtimien on oltava riittävän johtavia (vähintään 50 % vaihejohdon johtavuudesta) eikä niissä saa olla sulakkeita ja kytkimiä.

Siksi katkaisukyvyn nollauslaskelma on tarkistus nollasuojajohtimen johtavuuden valinnan oikeellisuudesta tai pikemminkin silmukan johtavuuden riittävyydestä, vaihe on nolla.

Merkitys zT, Ohm, riippuu muuntajan tehosta, sen käämien jännitteestä ja kytkentäkaaviosta sekä muuntajan suunnittelusta. Nollausta laskettaessa zm-arvo otetaan taulukoista (esimerkiksi taulukko 1).

Ei-rautametallien (kupari, alumiini) johtimien arvot Rf ja Rnz, Ohm määritetään tunnettujen tietojen mukaan: poikkileikkaus c, mm2, pituus l, m ja johtimien materiaali ρ.. Tässä tapauksessa vaadittu vastus

jossa ρ - johtimen ominaisresistanssi, joka on 0,018 kuparille ja 0,028 ohmm2 / m alumiinille.

Taulukko 1. Laskettujen impedanssien zt, ohm, öljytäytteisten kolmivaihemuuntajien käämien likimääräiset arvot

Muuntajan teho, kV A Suurjännitekäämien nimellisjännite, kV zt, Ohm, käämin kytkentäkaaviolla Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-3637 0,360
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

Huomautus. Nämä taulukot viittaavat muuntajiin, joiden käämit ovat matalajännite 400/230 V. Alemmalla jännitteellä 230/127 V taulukossa annettuja resistanssiarvoja on vähennettävä 3 kertaa.

Jos nollasuojajohdin on terästä, sen aktiivinen vastus määritetään taulukoiden, esimerkiksi taulukon, avulla. 2, joka näyttää eri teräslankojen 1 km:n (rω, Ohm / km) resistanssiarvot eri virrantiheyksillä 50 Hz:n taajuudella.

Tätä varten sinun on asetettava johtimen profiili ja poikkileikkaus sekä tiedettävä sen pituus ja tämän johdon läpi kulkevan oikosulkuvirran I K odotettu arvo hätätilanteessa. Johdon poikkileikkaus säädetään siten, että oikosulkuvirran tiheys siinä on noin 0,5-2,0 A / mm2.

Taulukko 2. Teräslankojen aktiiviset rω ja sisäiset induktiiviset xω resistanssit vaihtovirralla (50 Hz), Ohm / km

Poikkileikkauksen mitat tai halkaisija, mm Poikkileikkaus, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω odotetulla virrantiheydellä johtimessa, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Suorakaiteen muotoinen nauha 20 x 4 8,24 80 .24 80 .24 . 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 — — pyöreä lanka 5 19,63 0,96 1,28 17,2 410 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 5,60 — 12 113,1 5,60 . 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Kupari- ja alumiinijohtimien Xph-arvot ja Khnz ovat suhteellisen pieniä (noin 0,0156 ohm / km), joten ne voidaan jättää huomiotta. Teräsjohtimien sisäiset induktiiviset reaktiot ovat riittävän suuria ja ne määritetään taulukoiden, esim. taulukon avulla. 2. Tässä tapauksessa on myös tiedettävä langan profiili ja poikkileikkaus, sen pituus ja odotettu virran arvo.

Xn, ohmin arvo voidaan määrittää sähkötekniikan teoreettisista perusteista tunnetun kaavan mukaan kaksijohtimisjohdon induktiiviselle resistanssille, jossa on pyöreät johdot, joiden halkaisija on sama d, m,

jossa ω — kulmanopeus, rad/s; L — lineaarinen induktanssi, H; μr - väliaineen suhteellinen magneettinen permeabiliteetti; μo = 4π x 10 -7 — magneettinen vakio, H / m; l - viivan pituus, m; e — johdon johtimien välinen etäisyys, m.

1 km:n linjalle, joka on sijoitettu ilmaan (μr = 1) nykyisellä taajuudella f = 50 Hz (ω = 314 glad / ja), kaava on muotoa Ohm / km,

Tästä yhtälöstä voidaan nähdä, että ulkoinen induktiivinen vastus riippuu johtimien d välisestä etäisyydestä ja niiden halkaisijasta d... Koska d kuitenkin vaihtelee merkityksettömien rajojen sisällä, sen vaikutus on myös merkityksetön ja siksi Xn riippuu pääasiassa d:stä ( vastus kasvaa etäisyyden myötä). Siksi silmukan ulkoisen induktiivisen vastuksen pienentämiseksi vaihe on nolla, nollasuojajohtimet on asetettava yhdessä vaihejohtimien kanssa tai niiden välittömään läheisyyteen.

Pienillä e-arvoilla, jotka ovat oikeassa suhteessa johtimien e halkaisijaan, eli kun vaihe- ja nollajohtimet sijaitsevat lähellä toisiaan, vastus Xn on merkityksetön (enintään 0,1 ohm / km) ja voidaan jättää huomiotta.

Käytännön laskelmissa ne yleensä olettavat Xn = 0,6 ohm / km, mikä vastaa johtimien välistä etäisyyttä 70 - 100 cm (suunnilleen tällaiset etäisyydet ovat ilmajohtimissa nollajohtimesta kauimpana olevaan vaihejohtimeen).