КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Расчет защитного заземленияЦельрасчета заземления - определить число и длину вертикальных элементов (стержней), длину горизонтальных элементов (соединительных полос) и разместить заземлители на плане электроустановки, исходя из значений допустимых сопротивления и максимального потенциала заземлителя. Расчет производится в следующем порядке: 1 Определяется норма сопротивления заземления Rн в зависимости от напряжения, режима работы нейтрали, мощности и других данных электроустановки; 2 Определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента:
rрасч = rтабл . y, (8.1) где rрасч - расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента; rтабл - удельное сопротивление грунта по таблице 8.1; y - климатический коэффициент по таблице 8.2.
Таблица 8.1 - Значения удельных сопротивлений грунтов при влажности 10 - 12 % к массе грунта
Таблица8.2 - Значения климатических коэффициентов и признаки зон
3 Определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя R с с учетом удельного сопротивления грунта:
, (8.2) где R с - сопротивление одиночного вертикального заземлителя с учетом удельного сопротивления грунта, Ом; d - диаметр стержня, м; - длина вертикального заземлителя, м; - расстояние от поверхности земли до середины заземлителя; - глубина заложения заземляющего устройства, м.
4 Учитывая нopмy сопротивления заземления R н, определяют число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования:
,(8.3) где n - число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования.
5 Разместив заземлители на плане и, задавшись отношением расстояния между одиночными заземлителями S к их длине , определяют с учетом коэффициента использования вертикальных стержней с окончательно число заземлителей и сопротивление заземлителей - без учета соединительной полосы:
, (8.4) где n1 - окончательное число заземлителей с учетом взаимного экранирования; с - коэффициент использования вертикальных стержней (таблица 8.3).
Таблица 8.3 - Коэффициенты использования вертикальных заземлителей
, (8.5) где Rсс - сопротивление заземлителей без учета соединительной полосы. 6 Определяется сопротивление соединительной полосы :
, (8.6) где - сопротивление соединительной полосы, Ом; - длина соединительной полосы, м; S - расстояние между одиночными заземлителями, м; - ширина соединительной полосы, м; - глубина заложения полосы, м.
Далее с учетом коэффициента использования полосы (таблица 4.4) уточняется:
, (8.7)
Rп' - сопротивление соединительной полосы.
Таблица 8.4 - Коэффициенты использования горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные заземлители
7 Определяют общее сопротивление заземляющего устройства и соединявшей полосы и проверяют, соответствует ли оно нормативному значению Rн:
, (8.8) R - общее сопротивление заземляющего устройства и соединительной полосы.
Пример расчета. Заземлению подлежит оборудование понижающей подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Мощность трансформатора 200 кВ·А, схема соединения обмоток Y/Dн, т.е. на стороне высокого напряжения - глухозаземленная нейтраль, низкого - изолированная нейтраль. Грунт - суглинок, климатическая зона - II. Для заземляющего устройства в качестве вертикальных стержней предполагается использовать угловую сталь с шириной полки 40 мм, длиной 3 м; в качестве соединительной полосы - стальную шину сечением 40х4 мм. 1 Токи замыкания на землю в подобных установках меньше 500 А, поэтому для заданной мощности трансформатора нормированное сопротивление заземляющего устройстваRн £ 4 Ом. 2 Удельное сопротивление грунта Ом·м (см. таблицу 8.1). Сучетом климатических коэффициентов 1,4; 4 (см. таблицу 8.2) расчетные удельные сопротивления: Ом×м, Ом×м. 3 Эквивалентный диаметр стержней: d = 0,95 . 0,04 = 0,038 м. Сопротивление одиночного заземлителя при Н0 = 0,5 м и H = 0,5+ 3/2 = 2 м определяем по формуле (8.2): Ом. 4 Без учета взаимного экранирования число заземлителей n = 40,5 / 4 = 10 шт. 5 Заземляемый объект – небольшое, отдельно стоящее здание, поэтому заземляющее устройство выбираем контурное в виде прямоугольника (рисунок 8.1) с ориентировочным соотношением сторон - 2х3.
Рисунок 8.1 - Эскиз заземления
Исходя из реальных условий, берем отношение = 1. Тогда (см. таблицу 4.3) и шт. Сопротивление заземлителей Ом. 6 Длина соединительной полосы м; берем равной м. Тогда сопротивление соединительной полосы формула (4.6) равно: Ом. С учетом коэффициента использования полосы (см. таблицу 4.4) Ом. 7 Общее сопротивление заземляющего устройства находим по формуле (4.8). Ом. Полученное расчетное сопротивление R удовлетворяет требованиям ПУЭ: R < Rн = 4 Ом. Стержневые заземлители длиной по 3 м в количестве 18 шт. расположены в прямоугольном контуре размером 11х16 м.
8.3 Расчет зануления Цель расчета зануления - определить сечение защитного нулевого провода, удовлетворяющее условию срабатывания максимальной токовой защиты, при известных остальных параметрах сети и заданных параметрах автоматического выключателя или плавкой вставки. Принципиальнаясхема зануления представленана рисунке 4.2.
Рисунок 8.2 - Схема зануления установки При замыкании на зануленный корпус электроустановки ток короткого замыкания I к проходит через следующие участки цепи: обмотки трансформатора Тр, фазный провод В, нулевой проводник Н, а также по параллельной ветви: заземление нейтрали R o, участок грунта, повторное заземление R п. Сопротивление петли "фаза-нуль" обычно не превышает 2 Ом, а сопротивление (R o+ R п), согласно [4] должно быть в пределах 7-28 Ом в зависимости от напряжения сети. Поэтому ток I з , протекающий через землю, много меньше тока I н, проходящего по нулевому проводнику, и можно считать I к = I н, Тогда:
, (8.9) где Iном - номинальный ток срабатывания устройства защиты, А; - коэффициент кратности номинального тока (см. пункт 8.1).
Значение I ном определяется мощностью подключенной электроустановки, и выбирается из условия несрабатывания при протекании через них рабочих токов электроустановки. Например, для электродвигателей ток I ном плавких вставок предохранителей должен в 1,6 - 3 раза превышать номинальные токи. Расчетный ток короткого замыкания с учетом полного сопротивления петли "фаза-нуль" Z п:
IКЗ , (8.10) где IКЗ - расчетный ток короткого замыкания, А; U ф - фазное напряжение сети, В; ZТ - сопротивление трансформатора, Ом. Zп - полное сопротивление проводников петли "фаза-нуль", Ом.
Значения ZТ в зависимости от мощности трансформатора P и схемы соединения обмоток "звезда-звезда" Y/Yн или "треугольник-звезда" /Yн с четвертым нулевым защитным проводником с низкой стороны трансформатора приведены в таблице 8.5.
Таблица 8.5 - Расчетные сопротивления трансформаторов при вторичном напряжении 380/220 В*)
Полное сопротивление проводников петли "фаза-нуль": , (8.11) где Rф, Rн - активные сопротивления фазного и нулевого провода, Ом; xф, xн - внутренние сопротивления разного и нулевого проводов; xп - внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза-нуль".
Для медных и алюминиевых проводников фаз по известным данным: сечению, длине и удельному сопротивлению проводника определяется активное сопротивление:
, (8.12) где Rф, - активное сопротивление фазного провода, Ом; l – длина фазного провода, м; - удельное сопротивление проводника , Ом · мм2/м (для меди = 0,018 Ом · мм2/м, а для алюминия = 0,028 Ом · мм2/м); Sф – сечение фазного провода, мм2.
Значение xф для медных и алюминиевых проводников мало, поэтому в формуле(8.11)им можно пренебречь. Если нулевой защитный проводник выполнен из стали прямоугольного или круглого сечения, то R н = r 1· l, хн = х1 · l, где r 1 и x 1 - активное и внутреннее индуктивное сопротивление 1 км проводника, которые указаны в таблице 8.6. Они зависят от его профиля и площади сечения S н, а также от ожидаемой плотности тока в проводнике i н, А/мм2.
Таблица 8.6 - Значения r 1 и x 1, Ом/км стальных проводников при переменном токе (f = 50 Гц) [11]
i н = I н / S н, (8.13) где i н - плотность тока в проводнике, А/мм2. S н - площадь сечения нулевого защитного проводника, мм2.
При выборе сечения нулевого проводника следует обеспечить i н = 0,5-2,0 А/мм2. Материал и сечение разных проводников выбирают, исходя из мощности потребителей энергии, а материал и сечение нулевого защитного проводника - должны удовлетворять условию:
Z н £ 2 . Z ф , (8.14) где Zн и Zф - полные сопротивления соответственно нулевого и разного проводника, Ом.
Внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза-нуль", если используется воздушная линия электропередачи и частота тока f = 50 Гц, можно определить по формуле:
x п = 0,1256 . l . ln (2 . D / d), (8.15) где хп - внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза-нуль", Ом; l - длина линии,км; D - расстояние между проводниками линии, м; d - диаметр проводников, м.
Для грубых расчетов используют формулу x п = 0,6 . l, что соответствует D = 1 м. Для уменьшения значения x п нулевой защитный проводник следует прикладывать рядом с фазным. Если нулевой проводник является четвертой жилой кабеля или металлической трубой, в которой расположены разные проводники, то x п мало по величине и им можно пренебречь, в формуле (8.11). Если источник питания и линия электропередачи заданы, то необходимо выбрать соответствующий автоматический выключатель, используя приведенные выше рекомендации. Если задан автоматический выключатель задан, тогда необходимо определить сечение нулевого провода. В обоих случаях проводится расчет на срабатывание выключателя. Если в результате расчета условие (4.9) выполняется, то расчет окончен, а если не выполняется, то его повторяют, выполнив одно из мероприятий: изменяют параметры выключателя; утолщают нулевой защитный проводник; измеряют параметры фазных проводников. Пример расчета. Электроустановка снабжается энергией от трансформатора мощностью 630 кВА, напряжением 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/Yн. Линия 380/220 В протяженностью 300 м состоит из трех проводников сечением 15 мм2, нулевой защитный проводник – стальная полоса сечением 50 x 4 - проложена в 20 см от фазных проводников. Проверить обеспечивается ли отключающая способность зануления распределительного щитка, если в качестве зашиты используется автоматический выключатель с I ном = 60 A. 1 Определяем по формуле (8.9) для автоматического выключателя I к = 1,4 . 60 = 84 А. 2 По таблице 8.5 находим сопротивление обмоток трансформатора Z т = 0,129 Ом. Далее рассчитываем по формуле (8.11) полное сопротивление петли "фаза - нуль". 3 По формуле (8.12) находим при l = 300 м R ф = 0,028 . 300/15 = 0,56 Ом. 4 Согласно формуле (8.13) i н = 84/(50 . 4) = 0,42 A/мм2. Считая i н = 0,5, по таблице 8.6 для нулевого защитного проводника находим R 1 = 2,28 Ом/км, x 1 = 1,37 Ом/км. Тогда R н = 2,28 . 0,3 = 0,684 Ом; xy = 1,73 . 0,3 = 0,411 Ом. 5 Условие (8.14) выполняется: Z н = 0,8; 2 · Z ф = 1,1; Z н < 2 · Z ф 6 Внешнее индуктивное сопротивление проводников согласно формуле (8.15) берем с запасом (d = 2· ): x п = 0,1256 . 0,3 . ln (2 . 0,2/0,00564) = 0161 Ом. 7 По формуле (8.11) находим Z п = 1,37 Ом, затем по формуле (8.10) определяем I н = 156 А. Следовательно условие (8.9) выполняется, и отключение распределительного щитка в аварийной ситуации также обеспечивается. Задача 8.1 Спроектировать защитное заземление оборудования лаборатории (ЛАБ) или понижающей подстанции (ПП) 6/0,4 кВ, от которой питается лаборатория. Заземляющее устройство заглублено: Н о = 0,5 - 0,8 м. Для вертикальных заземлителей длиной l c = 2,0 – 3,5 м использовать стальные трубы диаметром не менее 25 мм или уголок с полкой не менее 25 мм. Для соединительной полосы использовать стальную шину сечением 40х4 мм. Варианты остальных исходные данных приведены в таблице 8.7. Таблица 8.7 - Варианты исходных данных для расчета защитного заземления
Задача 8.2 Рассчитать параметры зануления распределительного щитка лаборатории, к которому подведена линия от понижавшего трансформатора 10/0,4 кВ. Определить либо параметры нулевого защитного проводника из стали (например, вариант 1), удовлетворяющие условию срабатывания максимальной токовой защиты при заданных параметрах устройства защиты; сечение нулевого проводника выбирать в пределах, указанных в таблице 8.6. Либо подобрать параметры устройства защиты (например, вариант 2); номинальные токи вставок автоматических выключателей – 20-80 А, номинальные токи плавких вставок предохранителей - в пределах 40-160 А. Варианты остальных исходных данных приведены в таблице 8.8.
Таблица 8.8 - Варианты исходных данных задаче 8.2
Дата добавления: 2015-07-13; Просмотров: 2652; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |