Бережной С.А., Седов Ю.И., Любимова Н.С. и др. Практикум по безопасности жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

- 83 -

jп, которая может изменяться от 0,5 до 2,0 А /мм

При расчете проектируемого зануления на отключающую

способность, как правило, задаются сечением НЗП Sнзп, мм

и его материалом и определяют все составляющие формулы

(7.5). При этом значения Rф и Rнзп следует вычислять:

а) для проводников из цветных металлов по формуле

R l S





(7.6)

где  - удельное сопротивление проводника, равное для

меди 0,018, а для алюминия 0.028 Ом*мм/м: lп - длина

проводника, м; S - сечение, мм

;

б) для стальных проводников по табл. 7.1 (см. ниже)

или табл. 5.8...5.11 справочника [18]. При этом

необходимо знать профиль и сечение проводника, его длину,

а также ожидаемое значение тока

кз

, определенное по

формуле (7.4).

Значения Хф и Хнзп для медных и алюминиевых

проводников сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км) и ими

можно пренебречь. Для стальных проводников их определяют

по табл. 7.1 или табл. 5.8...5.11 справочника [18] при

знании плотности тока в проводнике, А/мм*мм. Значение Хп

= 0,б*l (где l - длина линии, км) для отдельно

проложенных НЗП; при прокладке кабелем или в стальных

трубах (малые расстояния между проводниками) Xп нез-

начительны (не более 0.1 Ом/км) и ими можно пренебречь

[16].

Для наглядности вычисления Zп по формуле (7.5)

рассмотрим два примера, чаще встречающихся в практике

расчета зануления на отключающую способность.

Пример 1. Определить Zп, если известно: Sф = 50 мм

(фазные медные жилы в трехжильном кабеле); lп = 100 м;

кз

= 600 А.

Реиение: Для медной жилы кабеля Rф определяем по

формуле (7.6)

Rф = 0.018*100/50 = 0.036 Ом, а Хф = 0,015б*0,1 =

0,00156 Ом (очень мало, поэтому им пренебрегаем).

В качестве НЗП выбираем стальную полосу

прямоугольного сечения Sнзп=100*6 мм

длиной 100 м. Тогда

плотность тока в этой полосе составит,

j J S А мм

п кз

нзп

  / / * , /600 100 6 1 0

По табл. 5.11 справочника [18] находим, что



=1.0



= 0.59 Ом/км. В результате

R r l

нзп п

  



* , * , ,1 0 0 1 0 1

Ом.

Х Х l

нзп п

  



* , * , ,0 59 0 1 0 059

Ом.

-84-

Таблица 7.1. активные



и внутренние

индуктивные Х



сопротивления

стальных проводников при

переменном токе (50 Гц), Ом/

км

Размеры

или

диаметр

провод-

ника , мм

Сечение,

мм



при ожидаемой плотности тока в проводнике, А/мм*мм

0.5 1.0 1.5 2.0

Полоса прямоугольного сечения

20 х 4 80 5.24 3. 14 4.20 2 .52 3 .48 2. 09

1.78

30 х 4 120 3.66 2. 20 2 .91 1 .75 2 .38 1. 43 2.04 1.22

30 х 5 150 3.38 2. 03 2 .56 1 .54 2 .08 1. 25 - -

40 х 4 160 2.80 1. 68 2 .24 1 .34 1 .81 1. 09 1.54 0.92

50 х 4 200 2.28 1. 37 1 .79 1 .07 1 .45 0. 87 1.24 0.74

50 х 5 250 2.10 1. 26 1 .60 0 .96 1 .28 0. 77 - -

60 х 5 300 1.77 1. 06 1 .34 0 .8 1 .08 0. 65

Проводник круглого сечения

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 5 .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 - - - -

Стальная полоса проложена отдельно от питающего кабеля, то

Хп=0,6*lп=0,6*0,1=0,06 Ом.

Подставив найденные значения Rф,Rнзп,Хф,Хнзп и Хп в формулу (7.5),

получим

Z Ом

    ( , , ) ( , , ) ,0 036 0 1 0 059 0 06 0 1807

2 2

Пример 2. Определить Zп, если известно: Sф=16 мм*мм (фазные медные

жилы в четырехжильном кабеле), lп=300м.

Решение Определяем по формуле (7.6)

Rф=0,018*300/16=0,338 Ом,

- 85 -

а Хф = 0.0156*0.3 = 0,00468 Ом (очень мало, поэтому им

пренебрегаем).

В качестве НЗП выбираем четвертую жилу кабеля сечением

Sнзп0,5*Sфп0,5*16 =8 мм

. Тогда Rнзп = 0.018*300/8 =0.675

Ом, а величинами Хнзп и Хп также пренебрегаем из-за их малости

(см. выше).

Подставив найденные значения Rф и Rнзп в формулу (7.5),

получим

Z Ом

  ( , , ) ,0 338 0 675 1 013

4. Вычисляют фактический ток при однофазном К3

кз

, А, в

проектируемой сети зануления по формуле

J U Z Z

кз

ф т п

 / ( / )3

(7.7)

где Uф - фазное напряжение, В; Zт - полное сопротивление

трансформатора, Ом (берут из табл. 7.2 для масляных и из табл.

7.3 для сухих трансформаторов); Zп - сопротивление петли "фаза -

нуль", Ом.

5. Полученное значение

кз

сравнивают со значением

кз

если

кз



кз

, сечение НЗП выбрано правильно и

отключающая способность проектируемого зануления электродвигателя

обеспечена; в противном случае увеличивают сечение или изменяют

материал НЗП и вновь определяют

кз

по формуле (7.7) до тех

пор, пока будет достигнуто соблюдение условия

кз



кз

(7.8)

Следовательно, расчет проектируемого зануления на

отключающую способность является проверочным расчетом

правильности выбора проводимости НЗП.

При расчете ЗУ для нейтрали трансформатора исходят из

условия обеспечения безопасного прикосновения к зануленному

корпусу ЭУ или к НЗП непосредственно при замыкании фазы на землю.

В этом слачае

r r

U U

зм

п доп

ф п доп

р.

р. .





(7.9)

где rо- сопротивление заземления нейтрали трансформатора,

Ом; rзм - сопротивление замыкания фазы на землю, Ом (принимают

rзм20 Ом); Uпр.доп - предельно допустимое напряжение прикосно-

вения, В (принимают по табл. 2 ГОСТ 12.1.038-82); Uф - фазное

напряжение, В.

При выборе Unp.дon, которая зависит от продолжительности

воздействия тока на человека, следует помнить о том, что при

- 86 -

Таблица 7.2. Значения расчетных полных сопротивлений Zт

обмоток масляных трехфазных трансформаторов при

вторичном напряжении 400/230 В

Мощность

трансфо-

рматора S.

кВ*А

Номинальное

напряжение

обмоток

высшего

ZТ, Ом, при

схеме

соединения

обмоток

Мощность

трансфо-

рматора S,

кВ*А

Номинальное

напряжение

обмоток

высвего U, кВ

Zт,Oм, npи

схеме

соединения

обмоток

U, кВ Y/Y0. /Y0. Y/Y0 /Y0

25 6-10 3.110 0.906 400 6-10 0.195 0.056

40 6-10 1.949 0.562 20 - 35 0.191 —

63 6-10 1.23? 0.360 630 6 - 10 0.129 0.042

20 - 35 1.136 0.407 20 - 35 0.121 —

100 6-10 0.796 0.226 1000 6-10 0.081 0.027

20 - 35 0.764 0.327 20 - 35 0.077 0.032

160 6-10 0.487 0.141 1600 6-10 0.054 0.017

20 - 35 0.178 0.203 20 - 35 0.051 0.020

250 S-10 0.312 0.090

20 - 35 0.305 0.130

Таблица 7.3. Значения расчетных сопротивлений сухих транс-

форматоров при вторичном напряжении 400/230 В

Мощность

трансфо-

рматора S.

кВ*А

Схема

соединения

обмоток

Zт/3, Ом Мощность

трансфо-

рматора S,

кВ*A

Схема

соединения

обмоток

Zт/3, On

160



/ Y0 0.055 560 Y /Y0 0.0434

180 Y / Yо 0.151 630 / Y0 0.014

250 / Yo 0.0354 750 Y /Y0 0.0364

320 Y /Y0 0.0847 1000 / Y0 0.009

400



/ Y0 0.022

замыкании фазы на землю ЭУ автоматически, как

правило, не отключится и зануленные корпуса

будут длительное время находиться под напряжением

(до устранения повреждения или отключения ЭУ вручную). Поэтому

Unp.доп чаще принимают равным 20 В для переменного и 40 В

для постоянного тока, т.е. при продолхительнос-

-87-

ти воздействия тока на человека свыше 1с.

Найденную величину R0 по формуле (7.9) затем сравнивают с

нормативной ее величиной

, приведенной в табл. 7.4. При этом

должно выполняться дсловие

r r

0 0



(7.10)

К дальнейшему расчету принимают наименьшую величину из

сравниваемых. Порядок расчета r0 такой же, как при расчете не-

совмещенного ЗУ для защитного заземления ЭУ (см. в разделе 6

задание Nб.2.2 и методические указания к нему).

При расчете повторного заземления_ НЗП врздушной ЛЭП исходят

из условия обеспечения безопасного прикосновения к зануленному

корпусу ЭУ при замыкании фазы на данный корпус. В этом слачае

r nr

J Z U

п доп

кз нзп п доп





р.

(7.11)

где rп - сопротивление одного повторного заземлителя НЗП,

Ом; n - количество повторных заземлений НЗП, шт.; Uпр.доп -

предельно допустимое напряжение прикосновения, В (принимают по

табл. 2 ГОСТ 12.1.038-82); Jкз - ток однофазного КЗ, А, который

определяют по формуле (7,4) или (7.7); Zнзп - полное сопротивление

участка НЗП (от места замыкания фазы на корпус до нейтральной

точки источника тока), Ом. Это сопротивление находят по формуле

Z R Х Х

нзп нзп нзп п

  

2 2

0 5( , * )

(7.12)

при этом расшифровка Rнзп, Хнзп и Хп и метод их определения

был приведен выше.

При выборе величины Uпр.доп следует исходить из времени до

момента отключения защитой поврежденной ЭУ. Однако при отказе или

задержке защиты (например, по причине неисправности авто-

матического выключателя, завышенных уставок и т.п.) это время

может увеличиться. Все это надо учитывать при определении Uпр.доп

по табл. 2 ГОСТ 12.1.038-82.

Расчет rп по формуле (7.11) ведется для всех ЭУ, питающихся

на этом участке НЗП, так как, у каждой ЭУ своя величина Jкз.

Затем найденные величины

сравнивают с нормативной ее

величиной

(см. табл. 7.4). При этом должно выполняться

условие



(7.13)

К дальнейшему расчету принимают наименьшую величину из

сравниваемых. Порядок расчета каждого rп идентичен порядку расчета

несовмещенного 3У для защитного заземления ЭУ (см. в разделе 6

задание Nб.2.2 и методические указания к нему).

Таблица 7.4. Предельно допустимое сопротивление 3У и повторных

заземлителей в сетях U до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью

(извлечение из ПУЭ [15])

Линейное U источника тока, В Сопротивление 3У, Ом Удельное сопротивление

грунта , Ом.м

трехфазного однофазного

1. 3У, к которым присоединены нейтрали генераторов, трансформаторов или выводов

источника однофазного тока (

)

660 380 2/15

ЗВО 220 4/30 100

220 127 8 / 60

660 380 0,02



/ 0,15

380 220 0,04 / 0,30 100<1000

220

660

127

380

O.O 8  / О. 60  .

20 / 150

380 220 40 / 300 >1000

220

2.Повторные заземли

127

тели НЗП во

80 / 600 .

здушной ЛЭП (

)

660 380 5/15

380

220

127

10 / 30

20 / 60 .

100

660 380 0.05 / 0.15

380 220 0,10 / 0.30 100 < 1000

220 127 0.20 / 0,60

660 380 50 / 150

380 220 100 / 300 >1000

220

Примечания.

127

Кп.1 - в чи

200 / 600

слителе дроби дано с

опротивление

учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей НЗП

воздушной ЛЭП до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее

двух, а в знаменателе дроби - сопротивление заземлителя, расположенного

в непосредственной близости от нейтрали источника тока. К п.2 - в числителе дроби

дано общее сопротивление

, а в знаменателе дроби - сопротивление для каждого

из повторных

заземлителей.

- 89 -

На третьем этапе проектирования осуществляется конструктивная

разработка рассчитанных элементов эануления для конкретной ЭУ. Она

выполняется в соответствии с материалами и указаниями подраздела

7.4.

7.2. Задания на расчет

Задание N 7.2.1. Рассчитать отключающую способность

проектируемого зануления ЭУ цеха и определить потребное сопротивление

ЗУ нейтрали трансформатора, если известно: электропитание

осуществляется по трехжильному кабелю от масляного (варианты

1...12) или сухого (варианты 13...25) трансформатора с вторичным

напряжением 400/230 В; для защиты электродвигателя с

короткозамкнутым ротором установлены плавкие предохранители с

кратностью тока 3 (варианты 1...15) или 4 (варианты 16...25);

в кабеле жилы использованы алюминиевые (варианты 1...15) или медные

(варианты 16...25); остальные исходные данные приведены в табл. 7.5.

Задание N 7.2.2. Рассчитать проектируемая сеть зануления ЭУ

промышленного предприятия, цеха, ВЦ или промобъекта, если известно:

электропитание осуществляется четырехжильным кабелем от сухого

(варианты 1...12) или масляного (варианты 13...25) трансформатора с

вторичным напряжением 400/230 В; сопротивление естественного

заземлителя Rе = 0 (варианты 1...5), 5 (варианты 6...10), 10

(варианты 11...15), 15 (варианты 16...20) или 20 Ом (варианты

21...25); количество вертикальных заземлителей nв = 4шт.; длина их lв

= 2.5 (варианты 1...10), 3 (варианты 11...20) или 5 м (варианты

21...25); они заглублены в землю на Н0 = 0,9 м от ее поверхности;

остальные исходные данные приведены в табл. 7.6 и 7.7 (масляные

трансформаторы имеют напряжение на высокой стороне 6-10 кВ).

7.3. Методические указания по выполнению заданий и анализу

результатов расчета

Перед выполнением задания(й) студент изучает обеспечение

электробезопасности техническими способами и средствами защиты по

учебному пособию [7, с. 110...121] и методику проектирования

зануления (см. выше подраздел 7.1), а также он знакомится со своим

вариантом задания(й) из подраздела 7.2.

При выполнении задания N7.2.1 студент рисует принципиаль-

Таблица 7.5. Исходные данные к заданию N7.2.1

Вари-

ант

Данные по трансформатору Номинальная

мощность

электродви-

гателя Pg,. КВт

Длина

пвоводов

lп,м

мощность

S, кВ*А

напряжение на

высокой

стороне, кВ

соединение

обмоток

1 25 6-10 10 100

2 40 6-10 Y/Y0 20 110

3 4 63 63 б - 10

20 - 35

30 35 120 130

5 100 6-10

/Y0

40 140

100

160

20 - 35

6-10

150

160

8 160 20 - 35 Y/ Y0 80 170

250

6 - 10

20 - 35

100

180

190

11 400 6-10 / Y0 110 200

400

630

20 - 35 115

120

250

300

14 630 - Y / Yо 125 350

1000

- 125

125

400

17 630 -



/ Y0 120 350

400

750

- 115

125

300

250

20 560 - Y / Yо 120 200

320

160

- 100

190

180

23 250 - / Y0 90 170

24 400 - 110 160

25 180 — 80 150

Таблица 7.6. Исходные данные к расчетe отключающей

способности сети зануления по заданию N7.2.2

Вари-

ант

Характеристика

трансформатора

Характеристика фазного

провода

Величина Jн, А Коэффи-

циент

кратности

тока К

мощ-

ность

кВ*А

соеди-

нение

обмоток

сече-

ние Sф,

мм

длина

lф, м

материал

1 1000 70 500 140 1.25

2 630 /Y0 50 450 медь 100 1.4

400

750

400

350

126

1.25

5 560 Y/ Y0 50 300 алюминий 90 1.4

320

160

250

200

8 250 / Y0 16 150 медь 32 3

400

180

170

190

11 320 Y/Yо 25 210 алюминий 50 6

560

250

230

250

1.4

14 630 / Y0 70 270 медь 126 1.25

1000

300

350

171

140

1.25

17 630 Y/Y0 50 400 алюминий 100 1.4

400

1000

450

500

190

1.25

20 630 / Yо 70 550 медь 140 1.25

400

250

600

650

100

1.4

23 160 Y/Y0 25 700 алюмииий 45 4

24 100 16 100 30 6

25 250 25 130 50 3

-92-

Таблица 7.7. Исходные данные к расчету 3E нейтрали трансформатора

по задани. N7.2.2

Вари-

ант

rзм, Ом

табл

Ом м

Диаметр

вертик, и

горизонт,

эаземлителя dв

и dг, м

Длина

горизонт.

Заземлителя

lг, м

Зна-

чение

ав/lв

Тип контура 3У

1 400 0.030

2 350 0.028

3 20 300 0.026 10 1 Замкнутый

4 250 0.024

5 200 0.022

6 150 0.020

7 100 0.018

8 25 90 0.016 15 2 Разомкнутый

9 80 0.014

10 70 0.012

11 60 0.012

12 50 0.014

13 30 40 0.016 36 3 Замкнутый

14 30 0.018

15 20 0.020

16 15 0.022

17 10 0.024

18 35 30 0.026 24 2 Замкнутый

19 50 0.028

20 70 0.030

21 90 0.030

22 110 0.028

23 40 130 0.026 15 1 Разомкнутый

24 150 0.024

25 170 0.022