 |
Расчетное сопротивление обмотки трансформатора при вторичном напряжении 380 / 220 В.
|
|
|
|
Министерство образования и науки Украины
Приазовский государственный технический университет
Бухаров И.И.
Волошин В.С.
Методическое указание
К расчету на ПК зануления
Электрооборудования
Мариуполь, ПГТУ, 2010.
Приазовский государственный технический университет
Кафедра «Охрана труда и окружающей среды им. Н.С. Немцова»
Бухаров И.И.
Волошин В.С.
Методическое указание
К расчету на ПК зануления
Электрооборудования
Мариуполь, ПГТУ, 2010.
Разработали: доц., к.т.н. Бухаров И.И.
проф., д.т.н. Волошин В.С.
Рецензент: ст. преподаватель
Данилова Т.Г.
Ответственный
за выпуск: зам. зав. кафедрой ОТ и ОС
Бухаров И.И.
Утверждено на заседании кафедры «ОТ и ОС»
Протокол № 7 от «11» 02.2010г.
Рекомендовано методической комиссией
энергетического факультета
Протокол № 2 от «15» 02.2010 г.
НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ЗАНУЛЕНИЯ
Зануление применяется в электрических сетях напряжением до 1000 В с наглухо заземленной нейтралью источника. Оно предназначено для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током при замыкании фазы на корпус электрооборудования. Защита осуществляется за счет снижения потенциала корпуса в момент замыкания на него фазы и быстрого (0,05 – 0,2 с) селективного отключения поврежденной установки в результате срабатывания максимальной токовой защиты.
Для надежности и быстроты срабатывания максимальной токовой защиты превращают замыкание фазы на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. в замыкание между фазным и нулевым защитным проводами) с целью вызвать большой ток.
|
|
|
Достигают это путем прокладки нулевого защитного проводника от источника тока до каждого электроприемника.
Все токопроводящие элементы и конструкции машин, механизмов, электроустановок, не находящихся под напряжением при нормальном режиме работы, присоединяют параллельно к нулевому проводу.
Чтобы обеспечить непрерывность цепи зануления, запрещается установка в нулевой провод предохранителей и выключателей.
Зануление электроустановок и др. устройств осуществляют специальным защитным проводником из стали, алюминия или меди (специальным проводом или жилой кабеля). Проводимость нулевого проводника должна составлять не менее 50 % проводимости фазного провода [I]
Для снижения потенциала корпусов электроустановок в момент замыкания фазы нулевой защитный проводник заземляют около нейтрали источника тока (трансформатора или генератора), – основной заземлитель R0, на концах ответвлений длиной более 200 м, а также на вводах в здания, электроустановки которых подлежат занулению (повторные заземлители Rn).
Сопротивления заземляющих устройств, к которым присоединены нулевые защитные проводники, не должны превышать в любое время года значений, приведенных в табл. 2.1. [I]
Таблица 2.1
Допустимые сопротивления заземляющих устройств нулевого проводника в электроустановках напряжением до 1000 В
| Допустимое сопротивление, Ом | Суммарная мощность питающих трансформаторов или генераторов |
| Основное заземление R0 ≤ 4 Каждое повторное Rn ≤ 10 | Выше 100 кВ ∙ А |
| Основное заземление R0 ≤ 10 Каждое повторное Rn ≤ 30 | 100 кВ ∙ А и менее |
Методика расчета заземляющих устройств на ПК изложена в [2, 3]
ЦЕЛЬ РАСЧЕТА
Расчет зануления заключается в определении максимальной токовой защиты, а также площадей поперечного сечения жил фазных и нулевого проводников, чтобы их проводимости обеспечивали надежное отключение установки или участка сети при замыкании фазы на корпус.
|
|
|
Электроустановка автоматически отключается, если значение тока однофазного короткого замыкания I2, А, удовлетворяет условию
I2 ≥ X5 I3, (2.1)
где I3 – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя (уставки защиты), А;
Х5 – коэффициент кратности тока.
Значение коэффициента Х5 принимается в зависимости от типа защиты электроустановки.
В соответствии с требованием ПУЭ [I] в электроустановках с напряжением до 1000 В с глухим заземлением нейтрали для плавких предохранителей коэффициент Х5 ≥ 3 (во взрывоопасных помещениях Х5 ≥ 4). При защите автоматическими выключателями с обратной зависимостью расцепителя от тока – Х5 ≥ 3 (во взрывоопасных помещениях Х5 ≥ 6).
Для автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем (отсечкой), который срабатывает без выдержки времени, коэффициент кратности тока определяют по формуле
Х5 = 1,1 · К, (2.2)
где К – коэффициент, учитывающий разброс автомата, определяется по паспорту выключателя.
При отсутствии паспортных данных для автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем (отсечкой) коэффициент (Х5) следует принимать для автоматов с номинальным током до 100 А
Х5 ≥ 1.4, для прочих автоматов – Х5 ≥ 1,25.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
При расчете зануления на ПК заполняют таблицу 3.1 и вводят данные в компьютер
Таблица 3.1.
Программа: Зануление – ………………
Фамилия, имя и отчество студента, группа…………………………
ИСХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
| Номер п/п | Наименование параметра | Условное обозначение | Размерность | Численное значение | |
| Мощность электроустановки | S | кВ m | |||
| Фазное напряжение | U | B | |||
| Косинус ФИ электроустановки | cos φ | – | |||
| Удельное электрическое сопротивление проводников | Р | 
| |||
| Длина проводника | L | м | |||
| Сопротивление одной обмотки тр-ра | Z1 | Ом | |||
| Индуктивное сопротивление провода | Х2 | Ом/м | |||
| Коэффициент | С | – | |||
| Коэффициент | М | – | |||
| Коэффициент | Отношение площади нулевого провода к фазному | Х1 | – | ||
| Отношение пускового тока к рабочему | Х3 | – | |||
| Режим работы установки | Х4 | – | |||
| Кратности тока | Х5 | – |
|
|
|
После слова зануление над таблицей 3.1. записывают над максимальной токовой защиты. При защите плавкой вставкой пишут – «вставка», если применяют автоматические выключатели (расцепители), то следует написать – «уставка».
Для заполнения таблицы 3.1. необходимо установить:
а) мощность электроустановки (S), (выбрать наиболее мощную на участке, в лаборатории и т.п.);
б) фазное напряжение (V);
в) косинус ФИ электроустановки (cos φ);
г) мощность трансформатора, от которого питается электроустановка, и сопротивление одной обмотки трансформатора (Z1), таблица п. 1.1;
д) расстояние от электроустановки до трансформатора, то есть длину проводника (приложить схему расположения электроустановки и трансформатора);
е) по виду металла жил проводов и способу их прокладки определить коэффициенты С и М (таблица п. 1.2);
ж) удельное электрическое сопротивление проводника (Р, таблица п. 1.3);
з) коэффициент пуска электроустановки (Х3), то есть отношение величины тока во время пуска ее в работу к номинальному (рабочему) току. Коэффициент пуска (Х3) принимают по паспортным данным. Для электродвигателей с короткозамкнутым ротором Х3 = 2 ÷ 7;
и) коэффициент кратности тока Х5 (см. 2).
После расчета для проводов с алюминиевыми жилами проверить соответствие их площадей минимальной стандартной площади поперечного сечения, которая составляет 2,5 мм2.
Если расчетная площадь алюминиевых жил окажется меньше минимального стандартного значения, то принимают площадь жил фазного и нулевого проводов по 2,5 мм2.
Также необходимо проверить для проводов как с алюминиевыми, так и медными жилами соответствие отношения площадей нулевых проводников (F2) к фазным (FI). Если это отношение менше, чем
, (3.1)
то необходимо выбрать нулевой провод с такой стандартной площадью (табл. п. 1.4), чтобы выполнить условие 3.1.*
Полученные результаты расчета вместе с исходными параметрами прикрепляют к черновику подраздела «электробезопасность» и сдают на проверку преподавателю-консультанту. После проверки результаты расчета с исходными параметрами помещают в подраздел «электробезопасность» пояснительной записки дипломного проекта или в приложение к ней.
|
|
|
*Примечание. На печать машина выдает стандартные величины плавких вставок и сечения жил проводов.
ПРИМЕР
ЗАДАНИЕ: Определить величину рабочего тока в трехфазной четырехпроводной сети с глухим зазаемлением нейтрали источника, рассчитать площади поперечного сечения фазных и нулевого проводов. В качестве максимальной токовой защиты установить плавкую вставку.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: (выбраны произвольно). Электродвигатель с короткозамкнутым ротором мощностью S = 50 кВт питается электроэнергией от трансформатора мощностью 63 кВ·А (соединение обмоток звезда-звезда), расположенного на расстоянии L = 100 м.
По паспорту пусковой ток электродвигателя превышает рабочий в
5 раз (Х3 = 5), cos φ = 0,9. в тчение смены электродвигатель работает практически без остановок, поэтому коэффициент режима работы принят
Х4 = 2,5.
Фазное напряжение источника U = 220 В.
РАСЧЕТ: Для передачи энергии от трансформатора до электродвигателя принимаем провода с алюминиевыми жилами (сплав № 5), удельное электрическое сопротивление которых Р = 0,0295 
(табл. п. 1.3). индуктивное сопротивление проводов из цветных металлов принимаем
Х2 = 0,0006 Ом/м [I]
Провода от трансформатора до электродвигателя проложены в трубах, поэтому коэффициенты С = 1,75 и М = 34,46 (табл. п. 1.2).
Отношение площади нулевого провода (F2) к фазному (F1) принимаем
ХI = 
Сопротивление одной обмотки трансформатора (соединение по схеме
V - VH) равно Z1 = 0,15 Ом. (табл. п. 1.1)
Коэффициент кратности тока для плавкой вставки Х5 = 3.
Заносим величины исходных параметров в таблицу 4.1 и вводим в ПК.
Результаты расчета представлены в таблице 4.2. Сечение фазного провода F1 = 35 мм2, нулевого F2 = 25 мм2, что больше минимального стандартного значения для алюминиевых жил.
Отношение 
удовлетворяет требованию ПУЭ [I].
Для защиты от поражения током при замыкании фазы на корпус в цепь фазных проводов необходимо поставить плавкие вставки с номинальным током I3 (Н) = 200 А.
Таблица 4.1
Расчет зануления и тока плавкой вставки / программа: зануление – вставка/
/кафедра охраны труда /
Фамилия, инициалы студента, группа………………………………
Исходные параметры
| Номер п/п | Наименование параметра | Условное обозначение | Размерность | Численное значение |
| Мощность электроустановки | S | кВт | 50,0000 | |
| Фазное напряжение | U | B | 220,0000 | |
| Косинус ФИ электроустановки | cos Fi | – | 0,9000 |
|
|
|
Продолжение таблицы 4.1
| Удельное электрическое сопротивление | Р |
| 0,0295 | ||
| Длина проводника | L | м | 100,0000 | ||
| Сопротивление одной обмотки тр-ра | Z1 | Ом | 0,1500 | ||
| Индуктивное сопротивление провода | Х2 | Ом/м | 0,0006 | ||
| Коэффициент | С | – | 1,5700 | ||
| Коэффициент | м | – | 34,4600 | ||
| Коэффициент | Отношения площади нулевого провода к фазному | Х1 | – | 0,6000 | |
| Отношение пускового тока к рабочему | Х3 | – | 5,0000 | ||
| Режима работы установки | Х4 | – | 2,5000 | ||
| Кратности тока | Х5 | – | 3,0000 |
Таблица 4.2
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
| Рабочий ток | I1 | А | 84,1751 | |
| Площадь поперечного сечения фазного провода | F1 | мм2 | 35,000 | |
| Площадь поперечного сечения нулевого провода | F2 | мм2 | 25,0000 | |
| Ток однофазного короткого замыкания | I2 | А | 609,0340 | |
| Ток плавкой вставки | I3 | А | 200,0000 | |
| Полное сопротивление цепи фаза-нуль | Z4 | Ом | 0,3632 |
Приложение I
Таблица п. I.I.
Расчетное сопротивление обмотки трансформатора при вторичном напряжении 380 / 220 В.
| Мощность тр-ра, кВ·А | Схема соединения обмоток | Сопротивление одной обмотки Z1, Ом | Мощность тр-ра, кВ·А | Схема соединения обмоток | Сопротивление одной обмотки Z1, Ом |
| Δ/YH | 0,302 | Y/YH | 0,085 | ||
| Δ/YH | 0,187 | Δ/YH | 0,022 | ||
 Y/YH
Δ/YH
| 0,150 0,120 | Y/YH | 0,043 | ||
| Δ/YH | 0,075 | Δ/YH | 0,014 | ||
| Δ/YH | 0,055 | Δ/YH | 0,009 | ||
| Δ/YH | 0,035 | Δ/YH | 0,006 |
Таблица п. 1.2
Значение коэффициентов С и М
| Коэффициент | Провода и шнуры с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией | |||
| С медными жилами | С алюминиевыми жилами | |||
| Проложенные открыто | Проложенные в трубах | Проложенные открыто | Проложенные в трубах | |
| С | 1,53 | 1,63 | 1,53 | 1,57 |
| М | 76,40 | 72,82 | 50,35 | 34,46 |
Приложение I
Таблица п. 1.3
Удельное электрическое сопротивление жил проводов
| Номер сплава металла | Медные жилы | Алюминиевые жилы |
| Удельное электрическое сопротивление,
Р,
| Удельное электрическое сопротивление,
Р,
| |
| 0,0179 | 0,0291 | |
| 0,0180 | 0,0292 | |
| 0,0181 | 0,0293 | |
| 0,0182 | 0,0294 | |
| 0,0183 | 0,0295 |
Продолжение таблицы 1.3
| 0,0184 | 0,0296 | |
| 0,0185 | 0,0297 | |
| 0,0186 | 0,0298 | |
| 0,0187 | 0,0299 | |
| 0,0188 | 0,0300 |
Таблица п. 1.4*
Стандартные сечении токопроводящих жил, мм2
0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6; 10; 16; 25; 35; 50;
-----------------------------------------------------------------------------------
70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400
*Примечание. Проводники с алюминиевыми жилами сечением
менее 2,5 мм2 не применяются
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила устройства электроустановок, М – Л: Энергия, 1966.
2. Бухаров И.И. Расчет вертикального контурного заземляющего устройства ЭЦВМ «Наири» – и БЭСК – 4М. ЖдМИ, 1980.
3. Бухаров И.И. Расчет вертикального контурного заземляющего устройства на ЭВМ типа «Наири – 3» и Минск – 22. ЖдМИ, 1984.
4. Долин П.А. Техника безопасности в электроэнергетических установках. М.: Энергоатомиздат, 1988.
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр
1. Назначение и устройство занулениея………………………………. 3
2. Цель расчета………………………………………………………….. 4
3. Методика расчета……………………………………………………. 4
4. Пример………………………………………………………………… 6
5. Приложение…………………………………………………………… 9
6. Литература…………………………………………………………….. 11
|
|
|
