Расчет зануления. 
Электроснабжение потребителя первой категории

Питание электроприборов внутри помещения осуществляется от трехфазной сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц с использованием автоматов токовой защиты. Состав оборудования приведен в таблице 15.2.

Таблица 4.2 — Состав оборудования

№.	Наименование оборудования.	Кол-во, шт.
	Аккумуляторные батареи.
	Сигнализация.
	Кондиционер
	Дренажный нагреватель.
	Бытовой потребитель.
	Светильник.
	Радиотехническое оборудование.

Основной мерой защиты от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000 В является зануление.

Зануление служит для защиты от поражения электрическим током при повреждении изоляции проводов электроустановки.

Занулением называется намеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом. Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.

Цель зануления — быстро отключить электроустановку от сети при замыкании одной (или двух) фазы на корпус, обеспечить безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период.

К частям, подлежащим занулению, относятся корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, выключателей светильников и т. п.; приводы электрических аппаратов: вторичные обмотки измерительных трансформаторов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, контрольных и наладочных стендов, корпуса передвижных и переносных электроприемников, а также электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя, а для автоматического выключателя с номинальным током более 100А — не менее 1,25.

Принципиальная схема зануления приведена на рисунке 2. На схеме видно, что ток короткого замыкания I_кз в фазном проводе зависит от фазного напряжения сети U_ф и полного сопротивления цепи, складывающегося из полных сопротивлений обмотки трансформатора Z_т/3, фазного проводника Z_ф, нулевого защитного проводника Z_н, внешнего индуктивного сопротивления петли фазный проводник — нулевой защитный проводник (петля фаза — нуль) X_п, активного сопротивления заземления нейтрали трансформатора R₀

Рисунок 4.2 — Принципиальная схема сети переменного тока с занулением

А-аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель);

Rо-заземление нейтрали.

Рисунок 4.3 — Полная расчетная схема зануления

Поскольку R₀, как правило, велико по сравнению с другими элементами цепи, параллельная ветвь, образованная им, создает незначительное увеличение тока короткого замыкания, что позволяет пренебречь им. В то же время такое допущение ужесточает требования к занулению и значительно упрощает расчетную схему, представленную на рисунке.3.

Рисунок 4.4 — Упрощенная схема зануления.

В этом случае выражение короткого замыкания I_{кз (}А) в комплексной форме будет:

I_кз = U_ф / (Zт / 3 + Z_ф + Z_н +jХ_n), (4.2).

где U_ф — фазное напряжение сети, В;

Z_т — комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора), Ом;

Z_ф = R_ф + jХ_Ф-комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;

Z_н = R_н + jХ_н — комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом;

R_ф и R_н — активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

X_ф и Х_н — внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

Х_п — внешнее индуктивное сопротивление контура (петли) фазный проводник — нулевой защитный проводник (петля фаза — нуль), Ом;

Z_п =Z_ф +Z_н + jХ_n — комплекс полного сопротивления петли фаза — нуль, Ом.

С учетом последнего:

I_кз = U_ф / (Z_м / 3 + Z_n) (4.3).

При расчете зануления принято применять допущение, при котором для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыкания I_кз модули сопротивления обмотки трансформатора и петли фаза — нуль Z_т / 3 и Z_п складываются арифметически. Это допущение также ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимым, хотя и вносит некоторую неточность (5%).

Полное сопротивление петли фаза — нуль в действительной форме определяется из выражения:

Z_n = (R_ф + R_н) ² + (X_ф +Х_н + Х_п) ², Ом (4.4).

Формула для поверочного расчета определяется из (4.2) и (4.3) с учетом коэффициента кратности К тока короткого замыкания, определяемого требованиями к занулению:

К I_н U_ф / (Z_т/3 + (R_ф + R_н) ² + (Х_ф + Х_н + Х_п) ^{2 (}4.5).

где Iн — номинальный ток аппарата защиты, которым защищен электроприемник.

Значение коэффициента К принимается равным К 3 в случае, если электроустановка защищается предохранителями и автоматическими выключателями, имеющими обратнозависимую характеристику от тока. В случае, если электроустановка защищается автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то для автоматов с I_н до 100 А, К = 1,4, а для автоматов с I_н > 100 А, К = 1,25.

Значение полного сопротивления масляного трансформатора во многом определяется его мощностью, напряжением первичной обмотки, конструкцией трансформатора.

Расчет зануления для базовой станций спутниковой связи.

1. Исходные данные:

напряжение сети — 0,23 кВ;

мощность — 8,39кВА;

мощность наиболее удаленного электроприемника (кондиционер) Р = 2,4 кВт;

ток нагрузки Щита Распределительного (ЩР) Iн=34,797 А длина кабеля до ШР-2, L₁ = 5 м;

длина провода от ШР-2 до станка, L₂ = 10 м.

2. Схема замещения приведена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 — Схема замещения Определение токов нагрузки и выбор аппаратов защиты:

Номинальный ток (кондиционер):

А (4.6).

Принимаем Iн_{авт. выкл.} =25 А; Iн_{пл. вст}=20 А. (>Iр_ТЭН=11,59А) Определение полных сопротивлений элементов цепи:

• а) сопротивление трансформатора для группы соединения Д/У_0 — 11 Z_т=0,027 Ом
• б) сопротивление кабеля, при сечении фазной жилы 10 мм² и нулевой 8 мм² Z_пфо=1,8 Ом/км

Z_п= Z_пфо L₁=1,80,005 = 0,009 Ом;

в) сопротивление провода при сечении фазной жилы 4 мм² и нулевой 3 мм² Z_пфо=2,54 Ом/км.

Z_п= Z_пфо L₂= 2,54 0,01 = 0,025 Ом Определение тока КЗ:

Определение кратности тока.

условие I_кз I_н К, где К_а = 1,25; К_пв = 3, то 12 221 А >501,25=62.5 А и.

• 5116 1,25 20 = 25 А
• 5. Определение времени срабатывания аппарата защиты: автомата — принимается из справочника. В данном случае время отключения аппарата защиты равно 0,16 секунд.

Потенциал корпуса поврежденного оборудования:

U_к1 = I_кз Z_н1 = 12,221 0,014 = 171.094 В,.

где Z_н1 — сопротивление нулевой жилы кабеля, Z_н1 = R_н1, так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Х_н1 алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).

где — удельное сопротивление алюминиевой жилы принимается равной 0,028 Оммм²/м;

S — сечение жилы, мм²;

L — длина проводника, м.

U_к2 = I_кз Z_н2 = 5,116 0,026 = 133.186 В где, где Z_н2 — сопротивление нулевого провода, Z_н2 = R_н2

где =0.0078 Ток, проходящий через тело человека, равен:

Такие величины тока являются опасными для жизни. Может возникнуть паралич дыхания при воздеиствий от 3 секунд и дольше, т. е. время срабатывания автоматического выключателя верное.

Защита от шума