Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет зануления на отключающую способность





При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключится, если значение тока однофазного короткого замыкания (т.е. между фазным и нулевым защитным проводниками) I, А, удовлетворяет условию

Iк > k Iном.пр или Iк > k Iном.пр,

где k - коэффициент кратности номинального тока Iном. (А), плавкой вставки предохранителя или ставки тока срабатывания автоматического выключателя.Iуст.эм.

Значение коэффициента kпринимается в зависимости от типа защиты электроустановки. Если защита осуществляется автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), т.е. срабатывающим без выдержки времени, то k принимается в пределах (1,25-1,24) Iуст.эм; Iуст.эм = (10 . . . 12) Iном.ав – номинальный ток автоматического выключателя, А (см. этикетку автоматического выключателя).

Если установка защищается плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит, как известно, от тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения принимают k > 3.

Если установка защищается автоматическим выключателем с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей то также k ≥ 3.

Значение Iк зависит от фазного напряжения сети Uф и сопротивлений цепи, в том числе от полных сопротивлений трансформатора ZТ фазного проводника Zф, нулевого защитного проводника Zнэ внешнего индуктивного сопротивления петли (контура) фазный проводник - нулевой защитный проводник (петли фаза - нуль) Хn, а также от активных сопротивлений заземлений нейтрали обмоток источника тока (трансформатора) г0 и повторного заземления нулевого защитного проводника rn. На рис, 7 приведена расчетная схема зануления.

Поскольку r0 и rn, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями цепи, можно не принимать во внимание параллельную ветвь, образованную ими. Тогда расчетная схема упростится (рис. 7, в), а выражение для тока КЗ Iк, А, в комплексной форме будет

Iк = Uф/ (ZТ / 3+ Zф+ Zнэ+ JXn) (10)

или

Iк = Uф/ (ZТ / 3+ Zф+ Zn), (11)

где Uф - фазное напряжение сети, В; ZТ, - комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора), Ом; Zф = Rф + JXф - комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;

Zнэ = Rнэ + JXn- комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом Rф и Rнэ - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом; Xф и Xнэ - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников. Ом; Zn=Zф+ Zнэ + JXn - комплекс полного сопротивления петли фаза - нуль, Ом.

При расчете зануления допустимо применять приближенную формулу для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыкания Iк, А, в которой модули сопротивлений трансформатора и петли фаза – нульZт, и Zn, Ом, складывается арифметически:

Iк = Uф/ (Zт/3+Zn,). (12)

Некоторая неточность (около 5%) этой формулы ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимой. Полное сопротивление петли фаза - нуль в действительной форме (модуль) равно, Ом,

Zn, = (Rф+Rнэ)²+( Xф+Xнэ+Xn)². (13)

Расчетная формула вытекает из (9), (12) и (13) и имеет следующий вид:

k Iном .= Uф /(zT/3+ (Rф + R нэ)2 + (X ф + X нэ + Xn,)2), (14)

где Rф и R нэ - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников;

X ф и X нэ - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников;

Xn,- внешнее индуктивное сопротивление петли (контура) фазный проводник - нулевой защитный проводник.

Параметры петли фаза - нудь находятся следующим образом:

2.1. Значение Zт, Ом, зависит от мощности трансформатора, напряжения и схемы соединения его обмоток, а также от конструктивного исполнения трансформатора. При расчетах зануления значение Zт берется из таблицы №1 .(мощность трансформатора задается преподавателем).

2.2. Значения Rф и R нэ Ом, для проводников из цветных металлов (медь, алюминий) определяют по известным данным: сечению s, мм², длине l, м, и материалу проводников. При этом искомое сопротивление R = (r*l)/ s, где r - удельное сопротивление проводника, равное для меди 0,018, а для алюминия 0,028 Ом мм2/м.

Если нулевой защитный проводник стальной, то его активное сопротивление Rнэ определяется с помощью таблицы 2, в которой приведены значения сопротивлений 1км (r, Ом/км) различных стальных проводников при разной плотности тока частотой 50 Гц.

Для этого необходимо задаться профилем и сечением проводника, а также знать его длину и ожидаемое значение тока КЗ Iк, который будет приходить по этому проводнику в аварийный период. Сечением проводника задаются из расчета, чтобы плотность тока КЗ в нем была в пределах примерно 0,5 - 2,0А/мм2.

2.3. Определение активного сопротивления фазного провода

Rф= (r*L)/s, (15)

где r - удельное сопротивление, для меди r = 0,018 Ом мм2/м. L- длина фазного провода в метрах (расстояние от силового трансформатора до электродвигателя), s - сечение медных проводов (кабеля) питающего электродвигатель сечения проводов выбирают из ряда 4 - 6 - 10-16 - 25 - 35 мм2 , чтобы плотность номинального тока электродвигателя в нем была в пределах 4-6 А/мм2.

2.4. Определение активного сопротивления нулевого провода Кнэ (например стальной полосы сечения sn = 40*4 = 160 мм2) Решение.

Ожидаемый ток КЗ Iк> к Iном

Ожидаемая плотность тока J = IK / sn, А/ мм2

По таблице 2 находят для полосы 40*4 для вычисленной плотности J тока сопротивление rw Ом/км

Отсюда искомое активное сопротивление полосы

Rнэ = rwL; Ом/мм2. (16)

2.5. Определение внутреннего индуктивного сопротивление Хф фазного провода.

Фазные провода бывают или медные или алюминиевые, индуктивные сопротивления их сравнительно малы (около 0,0156 Ом/км), поэтому ими в расчете можно пренебречь, т.е. принять Х ф=0.

2.6. Для стальных проводников, из которых выполняется защитный кулевой проводник Xнэ определяется аналогично Rнэ (см. п.п.4) для стальной полосы sn. 40*4 = 160 мм2.

По ожидаемой плотности тока J = IK / sn А/ мм из таблицы 2 находят xw Ом/км. Затем находят искомое внутреннее индуктивное сопротивление

Xнэ = xwL , Ом/км. (17)

2.7. Внешнее индуктивное сопротивление 1 км петли фаза - нуль обычно принимают равным xn = 0,6 Ом/км.

Отсюда

Хr = хn L = 0,61 Ом. (18)

Полученные расчетным путем параметры петли фаза - нуль подставляют в формулу (12), вычисляют ток Iк и делают выводы правильно ли выбран защитный провод;

б) обеспечит ли он отключение электродвигателя, изоляция фазы которого пробила на корпус;

в) под каким напряжением находится корпус электродвигателя относительно земли в течение времени срабатывания защиты;

г) какова опасность для человека коснувшегося корпуса электродвигателя в этот момент.

2.8. Для проверочного расчета зануления на отключающую способность студент получает задание от преподавателя:

а) мощность трансформатора из таблицы 1;

б) номинальный ток электродвигателя из ряда: 20-35-60-95-140-200А;

в) расстояние L от трансформатора до электродвигателя произвольно в интервале от 50 до 200 м.

Таблица 1. Приближенные значения расчетных полных сопротивлений ZT Ом, обмоток трехфазных трансформаторов.

Мощность трансформатора, кВ*А Номинальное напряжение обмоток высшего напряжения, кВ.   Zr , Ом, при схеме
    У/Ун Д/Ун и У/ZH
6-10 3.110 0,906
6-10 1 949 0.562
6-10 1,237 0,360
  20-35 1,136 0,407
6-10 0,799 0,226
  20-35 0,764 0,327
6-10 0,487 0,141
  20-35 0,478 0,203
6-10 0,312 0,090
  20-35 0,305 0,130
6-10 0,195 0,056
  20-35 0,193 ….
6-10 0,129 0,042
  20-30 0,121 ….
6-10 0,081 0,02?
  20-35 0,077 0,032
6-10 0,0.4 0,017
  20-35 0,051 0,020

Примечание. Данные таблицы относятся к трансформаторам с обмотками низшего напряжения 400/230 В. При низшем напряжении 230/127 В значения сопротивлений, приведенные в таблице, необходимо уменьшить в три раза.

Таблица 2, Активные ru и внутренние индуктивные xw сопротивления стальных проводников при переменном токе (50 Гц), Ом/км.

 

Размеры или диа-метр сече-ния, мм Сече-ние, мм2 rw xw rw xw rw xw rw xw
При ожидаемой плотности в проводнике
0,5 1,0 1,5 2,0
Полоса прямоугольного сечения
20*4 5,24 3,14 4,20 2,52' 3,48 2,09 2,97 1,78
30*4 3.66 2,20 2,91 1s, 75 2,38 1,43 2,04 1,22
30*5 1,38 2.03 2,56 1, 54 2,08 1,25 - -
40*4 2,80 1,68 2,24 1,34 1.81 1,09 1.54 0,92
50 * 4 2,28 1 ,37 1,79 1 .07 1,45 0,87 1,24 0,74
50 *5 2, 10 1,76 1 ,60 0,96 1,28 0 77   _
60*5 1,77 1,06 1,34 0,80 1,08 0,65 - -
Проводник круглого сечения
19,63 17,0 10,2 14,4 8,65 12,4 7,45 10,7 6,4
28,27 13,7 8,20 11,2 6,70 9.40 5,65 8,0 4,8
50,27 9,60 5,75 7,5 4,50 6.4 3,84 5,3 3,2
78,54 7,20 4,32 5,4 3,24 4,2 2,52 - -
113,1 5,60 3,36 4,0 2,40 - -   -
1 50 ,9 4,55 2,73 3.2 1,92 - - - -
201, 1 3,72 2,23 2,7 1,60 - - - -
                         

3. Проверочный расчет на отключающую способность занулення в сети.

Данные:

1. Нулевой защитный провод — стальная полоса 50x4;

2. Линия 380/220 с медными проводами 3х25мм2 питается от трансформатора 160КВ А, 6/04кВ, со схемой соединения обмоток Д/Уя;

3. Двигатель защищен плавким предохранителем Iном.пр 160 А;

4. Коэффициент кратности к = 3.

Решение: необходимо определить наименьшее допустимое по условию срабатывания защиты ток Iк, затем действительное значение Iк, который будут проходить по петле фаза-нуль и сравнить их. Если действительное значение Iк больше наименьшего допустимого тока, то отключающая способность будет обеспечена.

I. Определим наименьшее значение Iк.

Iк = К*Iпред-3*160 = 480А.

 






Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 546. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.083 сек.) русская версия | украинская версия