Topraklama hesaplaması - elektrikli ekipmanın koruyucu topraklamasını hesaplamak için yöntem ve formüller

Sıfırın hesaplanması, atanan görevlerini güvenilir bir şekilde gerçekleştirdiği koşulları belirlemeyi amaçlamaktadır - hasarlı kurulumu ağdan hızlı bir şekilde ayırır ve aynı zamanda acil bir dönemde sıfırlanan kasaya dokunan bir kişinin güvenliğini sağlar. Buna göre koruyucu topraklama fazın toprağa kısa olduğu durumda (nötr topraklamanın hesaplanması) ve kasanın (nötr koruyucu iletkenin yeniden topraklanmasının hesaplanması) olduğu durumda kesme kapasitesinin yanı sıra dokunma güvenliğine güvenin.

a) Kesinti hesabı

Bir faz nötre kapatıldığında, tek fazlı kısa devre akımının değeri (yani faz ve nötr koruyucu iletken arasındaki) VE K, A, koşulu karşılıyorsa elektrik tesisatı otomatik olarak bağlantıyı kesecektir.

burada k - Azn A anma akımının, sigortanın veya kesicinin akım ayarının, A çarpım faktörüdür. (Sigortanın anma akımı, değeri doğrudan ek üzerinde gösterilen (damgalanan) akımdır. üretici.üretici tarafından ayarlanan sıcaklığın üzerinde ısıtma)

Elektrik tesisatının koruma tipine bağlı olarak k değerinde bir katsayı kabul edilir. Koruma, yalnızca elektromanyetik serbest bırakma (kesinti) olan, yani gecikme olmadan tetiklenen bir devre kesici tarafından gerçekleştirilirse, k 1.25-1.4 aralığında kabul edilir.

Tesisat, bilindiği gibi yanma süresi akıma bağlı olan (artan akımla azalır) sigortalarla korunuyorsa, kapatmayı hızlandırmak için

Tesisat, sigortalarınkine benzer ters akıma bağlı bir karakteristiğe sahip bir devre kesici ile korunuyorsa, o zaman ayrıca

Anlam VE K, Uf şebekesinin faz voltajına ve zt transformatörünün empedansları, faz teli zf dahil devre dirençlerine bağlıdır. nötr koruyucu iletkenzns, döngünün (döngü) faz iletkeninin harici endüktif direnci - sıfır koruyucu iletken (faz-sıfır döngüler) хn ve ayrıca akım kaynağının (trafo) sargılarının nötr topraklamasının aktif dirençlerinden ro ve nötr koruyucu iletkenin yeniden topraklanması rn (Şek. 1, a).

Ro ve rn, kural olarak, diğer devre dirençlerine kıyasla büyük olduğundan, bunların oluşturduğu paralel dal göz ardı edilebilir. Daha sonra hesaplama şeması basitleştirilecek (Şekil 1, b) ve kısa devre akımı VE K, A'nın karmaşık biçimdeki ifadesi şu şekilde olacaktır:

veya

burada Uf, ağın faz voltajıdır, V;

zt - üç fazlı bir akım kaynağının (trafo), Ohm sargılarının empedans kompleksi;

zf — faz iletkeninin empedans kompleksi, Ohm;

znz — sıfır koruyucu iletken empedansı kompleksi, Ohm;

Faz ve nötr koruyucu iletkenlerin Rf ve Rns aktif direnci, Ohm;

Xf ve Xnz — faz ve nötr koruyucu iletkenlerin dahili endüktif dirençleri, Ohm;

— döngü empedansının karmaşık fazı — sıfır, Ohm.

Pirinç. 1. Kapasite kesintisi için alternatif akım şebekesinde hesaplanan nötrleştirme şeması: a — tam, b, c — basitleştirilmiş

Sıfırlamayı hesaplarken, kısa devre akımı A'nın gerçek değerini (modülünü) hesaplamak için, transformatörün direnç modüllerinin ve döngünün fazının sıfır olduğu yaklaşık bir formül kullanılmasına izin verilir zt ve zn Ohm, aritmetik olarak ekleyin:

Bu formüldeki bazı yanlışlıklar (yaklaşık %5) güvenlik gereksinimlerini güçlendirir ve bu nedenle kabul edilebilir olarak kabul edilir.

Döngü empedans fazı — gerçek formda sıfır (modül), Ohm,

Hesaplama formülü şöyle görünür:

Burada sadece nötr koruyucu iletkenin dirençleri ve aynı formül kullanılarak uygun hesaplamalarla belirlenebilen bilinmemektedir. Ancak nötr koruyucu iletkenin geçirgenliğinin faz iletkeninin geçirgenliğinin en az %50'si olması şartıyla nötr koruyucu iletkenin ve malzemesinin kesiti önceden alındığından bu hesaplamalar genellikle yapılmaz. , yani

veya

Bu koşul, böyle bir iletkenlik için Azk'nin gerekli değere sahip olacağı varsayımı altında PUE tarafından belirlenir.

Sıfır PUE koruyucu teller gibi yalıtılmamış veya yalıtılmış tellerin yanı sıra binaların çeşitli metal yapıları, vinç rayları, elektrik kabloları için çelik borular, boru hatları vb. kullanılması tavsiye edilir.Nötr çalışma iletkenlerinin ve koruyucu nötr iletkenlerin aynı anda kullanılması önerilir. Bu durumda, nötr çalışma telleri yeterli iletkenliğe (faz telinin iletkenliğinin en az %50'si) sahip olmalı ve sigorta ve anahtarlara sahip olmamalıdır.

Bu nedenle, kesme kapasitesinin sıfırlanmasının hesaplanması, nötr koruyucu iletkenin iletkenlik seçiminin doğruluğunun veya daha doğrusu döngünün iletkenliğinin yeterliliğinin hesaplanmasının bir kontrolüdür, faz sıfırdır.

Anlam zT, Ohm, transformatörün gücüne, sargılarının voltajına ve bağlantı şemasına ve ayrıca transformatörün tasarımına bağlıdır. Sıfırlama hesaplanırken zm değeri tablolardan alınır (örneğin tablo 1).

Demir dışı metallerin (bakır, alüminyum) iletkenleri için Rf ve Rnz, Ohm değerleri bilinen verilere göre belirlenir: kesit c, mm2, uzunluk l, m ve iletkenlerin malzemesi ρ.. Bu durumda gerekli direnç

nerede ρ- iletkenin özgül direnci, bakır için 0,018 ve alüminyum için 0,028 Ohmm2 / m'ye eşittir.

Tablo 1. Yağla doldurulmuş üç fazlı transformatörlerin hesaplanan empedans zt, Ohm, sargılarının yaklaşık değerleri

Trafo gücü, kV A Yüksek gerilim sargılarının anma gerilimi, kV zt, Ohm, sargı bağlantı şeması ile Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3,110 0,906 40 6-10 1,949 0,562 63 6-10 1,237 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

Not. Bu tablolar 400/230 V düşük gerilim sargılı trafoları ifade etmektedir. 230/127 V alt gerilimde tabloda verilen direnç değerleri 3 kat azaltılmalıdır.

Nötr koruyucu iletken çelik ise, aktif direnci tablolar, örneğin bir tablo kullanılarak belirlenir. 50 Hz frekans ile farklı akım yoğunluklarında farklı çelik tellerin 1 km (rω, Ohm/km) direnç değerlerini gösteren 2.

Bunu yapmak için, telin profilini ve enine kesitini ayarlamanız, uzunluğunu ve acil durum sırasında bu telden geçecek kısa devre akımı I K'nın beklenen değerini bilmeniz gerekir. Telin kesiti, içindeki kısa devre akım yoğunluğu yaklaşık 0,5-2,0 A/mm2 olacak şekilde ayarlanır.

Tablo 2. Alternatif akımda (50 Hz), Ohm/km'de çelik tellerin aktif rω ve dahili endüktif xω dirençleri

Kesitin boyutları veya çapı, mm Kesit, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω iletkende beklenen akım yoğunluğunda, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Dikdörtgen şerit 20 x 4 80 5,24 3,14 4,20 2,52 3,48 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 4 160 2,80 1,68 2,24 1,34 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 — — Yuvarlak tel 5 19,63 17,0 10,2 14,4 8,65 12,4 7, 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 3,36 4,0 2,40 — — — — 14 150. 9 4,55 2,73 3,2 1,92 — — — — 16 201,1 3,72 2,23 2,7 1,60 — — — —

Bakır ve alüminyum iletkenler için Xph değerleri ve Khnz nispeten küçüktür (yaklaşık 0,0156 Ohm / km), bu nedenle ihmal edilebilirler Çelik iletkenler için dahili endüktif reaksiyonlar yeterince büyüktür ve tablolar kullanılarak belirlenir, örneğin tablo. 2. Bu durumda telin profilini ve kesitini, uzunluğunu ve beklenen akım değerini de bilmek gerekir.

Xn, Ohm değeri, aynı çapta yuvarlak teller olan iki telli bir hattın endüktif direnci için elektrik mühendisliğinin teorik temellerinden bilinen formüle göre belirlenebilir d, m,

burada ω — açısal hız, rad/sn; L — lineer endüktans, H; μr — ortamın bağıl manyetik geçirgenliği; μo = 4π x 10 -7 — manyetik sabit, H / m; l — hat uzunluğu, m; e - hattın iletkenleri arasındaki mesafe, m.

f = 50 Hz (ω=314 glad / and) akım frekansında havaya (μr = 1) yerleştirilen 1 km'lik hat için formül, Ohm / km,

Bu denklemden, harici endüktif direncin teller arasındaki mesafeye bağlı olduğu görülebilir d ve çapları d... Bununla birlikte, d önemsiz sınırlar içinde değiştiğinden, etkisi de önemsizdir ve bu nedenle Xn, esas olarak d'ye bağlıdır ( direnç mesafe ile artar). Bu nedenle, döngünün harici endüktif direncini azaltmak için, faz sıfırdır, nötr koruyucu iletkenler, faz iletkenleri ile birlikte veya bunlara yakın bir şekilde döşenmelidir.

Küçük e değerleri için, iletkenlerin e çapıyla orantılı, yani faz ve nötr iletkenler birbirine çok yakın yerleştirildiğinde, Xn direnci önemsizdir (0,1 Ohm / km'den fazla değil) ve ihmal edilebilir.

Pratik hesaplamalarda, genellikle iletkenler arasındaki 70 - 100 cm'lik mesafeye karşılık gelen Xn = 0,6 Ohm / km varsayılır (yaklaşık olarak bu tür mesafeler, nötr iletkenden en uzak faz iletkenine kadar havai elektrik hatlarındadır).