Начертить схему трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием. Показать на схеме: «пробой на корпус» оборудования; защиту от этого пробоя с помощью зануления корпуса; повторное заземление нулевого провода; токовую защиту оборудования.
1. Определить напряжение на корпусе оборудования при замыкании фазы на корпус:
а) при занулении оборудования (подключении корпусов к нулевому проводу)
б) с повторным заземлением нулевого провода.
2. Определить ток короткого замыкания и проверить, удовлетворяет ли он условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя:
Iкз ≥3Iн ,
где Iн – ток плавкой вставки (проверить для следующих значений тока Iн = 20, 30,50, 100 А).
3. Определить потенциал корпусов при замыкании фазы на корпус и обрыве нулевого провода (до и после места обрыва).
4. Определить ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования при замыкании фазы на корпус:
а) без повторного заземления нулевого провода;
б) с повторным заземлением нулевого провода.
5. Определить напряжение прикосновения на корпусе зануленной установки при замыкании одной из фаз на землю (дать схему).
6. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из n индивидуальных заземлителей так, чтобы RЗ не превышало 4 Ом.
7. Сформулировать выводы. Исходные данные для решения задачи 1 приведены в табл. 1.1 и 1.2.
Таблица 1.1
Исходные данные Последняя цифра номера студенческого билета
1
Rп
4
Zп
0,8
Zн
0,5
Rзм
100
l,м 4
d,м 0,03
t,м
2
ŋз
0,65
Для всех вариантов UФ = 220 В.
Таблица 1.2
Исходные данные Предпоследняя цифра номера студенческого билета
5
Вид грунта ρ, Ом∙м
Чернозем 50
Решение
Выбираем систему питающей сети, TN-C-S. Принципиальная схема, которой должна содержать электроустановку, плавкие предохранители, зануление, повторное заземление нулевого защитного проводника.
Рис. 1 Схема питающей сети
2. Определяем напряжение на корпусе электроустановки относительно земли в момент замыкания фазы на корпус. Величина Iкз тока короткого замыкания определяется по формуле:
Iкз=UфZп=2200,8=275 А
где Zп – сопротивление фаза-нуль, учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного проводника L, нулевого защитного проводника PE, Ом;
Uф – фазное напряжение, равно 220 В,
а) Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления нулевого защитного проводника РЕ по формуле:
Uз = Iкз∙Zн = 275∙0,5=137,5 В
где Zн – сопротивление нулевого защитного проводника, Ом.
б) Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого защитного проводника РЕ где Rо = 4 Ом определяем по формуле:
Uзп≈UзRп+RоRп
Uзп≈137,54+44=68,75 В
3. Проверим условие на быстрое перегорание плавкой вставки
Iкз≥3Iн (Iн=20, 30, 50, 100 А)
где Iн – ток плавкой вставки
При Iн=20 А 275≥3∙20=60-плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 20 А
При Iн=30 А 275≥3∙30=90 плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 30 А
При Iн=50 А 275≥3∙50=150 А плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 50 А
При Iн=100 А 275 А≤3∙100=300 А плавкая вставка не сработает при загрузке линии нормально рабочим током 100 А.
4. При обрыве нулевого рабочего проводника PEN и замыкания фазы на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли
без повторного заземления нулевого защитного проводника РЕ для:
а) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику за местом обрыва U1 = Uф ;
б) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику перед местом обрыва U2 = 0; с повторным заземлением нулевого защитного проводника РЕ для:
в) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику за местом обрыва
U1'=UфRпR0+Rп=220∙44+4=110 В
г) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику перед местом обрыва
U2'=UфR0R0+Rп=220∙44+4=110 В
5
. Ток через тело человека в указанных случаях будет определяться следующим образом:
а) I1=UфRh А; б) I2 = 0;
в) I1'=U1'Rh А; г) I2'=U2'Rh А
где Rh – сопротивление тела человека (принимают Rh = 1000 Ом):
а) I1=220Rh=0,22 А
б) I2 = 0;
в) I1'=1101000=0,11 А
г) I2'=U2'Rh=1101000=0,11 А
Рис. 2 Схема питающей сети без повторного заземления нулевого защитного проводника
6. Для этого случая напряжение прикосновения равно:
Uпр=Uф∙R0Rзм+R0=220∙4100+4=8,5 В
где R0 – сопротивление заземления нейтрали трансформатора;
Rзм – сопротивление в месте замыкания на землю фазного проводника
Сопротивление одиночного трубчатого заземлителя, забитого в землю на глубину 3 м определяется по формуле:
Rод=0,366∙504∙lg2∙40,03+12∙lg4∙4+24∙4-2=11,4 Ом.
где ρ – удельное сопротивление грунта, 50 Ом∙м;
l – длина трубы, 4 м;
d – диаметр трубы, 0,03 м;
t – расстояние от поверхности земли до середины трубы, 2,0 м.
Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования 0,75.
n=RодηзRз=11,40,65∙4≈4,4 шт=4 шт
где Rз = 4 Ом – требуемое сопротивление заземляющего устройства.
Вывод:
Эффективность применения защитного зануления, состоит в срабатывании защитного отключения при замыкании фазы на корпус электроустановки путем уменьшения сопротивления цепи (путем введения в электрическую сеть нулевого защитного проводника). Однофазное короткое замыкание (между фазным и нулевым защитным проводниками) вызывает достаточно большой ток, который обеспечивает срабатывание защиты (плавкие предохранители или автоматические выключатели) и автоматическое отключение поврежденной электроустановки от питающей сети.
В таком случае корпус зануленного токоприемника не окажется под напряжением относительно земли, и соответственно человек не будет поражен током
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
