Начертить схему трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием

23679152242185
Рисунок 1 Схема при пробое фазы: (А) на корпус электроустановки (ЭУ); зануление корпуса (ЗН); повторное заземление нулевого провода; токовая защита на каждой фазе (ТЗ).
При занулении корпуса электрооборудования соединяются с нулевым проводом. Зануление превращает замыкание на корпус, в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключается поврежденный участок сети. Зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания на корпус или землю.
При замыкании фазы на зануленный корпус ток короткого замыкания протекает по петле фаза‒ноль.
1). Ток короткого замыкания:
IКЗ = UФZП
где ZП сопротивление петли фаза-нуль, учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного провода, нулевого провода, Ом;
UФ фазное напряжение, В.
IКЗ = 2205,0 = 44 А
IКЗ ≥ 3IН,
где IН ток плавкой вставки, проверим для IН = 20, 30, 50, 100 А
Условие IКЗ ≥ 3IН не будет выполняться ни для одного из заданных значений IН, соответственно ток короткого замыкания не удовлетворяет условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя.
2). Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления:
UЗ = Iкз · ZН
где ZН сопротивление нулевого провода, Ом
UЗ = 44·3,0=132 В
3). Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого провода:
UЗП = UзRП+R0·RП
где R0 , RП соответственно сопротивления заземления нейтрали и повторного заземления нулевого провода, причем R0 = 4 Ом.
UЗП = 13220+4 ·20 = 110 В
Повторное заземление нулевого провода снижает напряжение на корпусе в момент короткого замыкания, особенно при обрыве нулевого провода .
4). При обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли:
без повторного заземления нулевого провода для
а) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва,
U1= UФ=220В, I1 = UфRh = 2201000=0,22А,
где Rh= 1000 Ом сопротивление тела человека;
б) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва, U2 = 0, I2 =0А;
с повторным заземлением нулевого провода для
в) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва
U1=Uф∙RПR0+RП
U1= 220·204+20 = 183,33 В
I1 = U1Rh = 183,331000 = 0,18 А
г) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва
U2=Uф∙R0R0+RП
U2= 220·44+20 = 36,67 В
I2 = U2Rh = 36,671000 = 0,04 А
5). Напряжение на корпусе зануленного оборудования при случайном замыкании фазы на землю (без повторного заземления нулевого провода)
Рисунок 2 ‒ Схема замыкания фазы С на землю, A, B, C, – фазные провода, N – нулевой рабочий проводник, PE – нулевой защитный проводник, ПП1, ПП2, ПП3 – плавкие предохранители, ЭУ – электроустановка, R0 – сопротивление заземления нейтрали.
UПP = Uф∙R0R0+RЗМ
где R0 сопротивление заземления нейтрали, R0 = 4 Ом;
RЗМ сопротивление в месте замыкания на землю фазного провода
UПP = 220·44+200 = 4,31 В
6. Сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t
Rод = 0,366ρllg2ld+12lg4t+l4t-l
где ρ удельное сопротивление грунта, Ом∙м (сопротивление образца грунта объемом 1м3);
l длина трубы, м;
d диаметр трубы, м;
t расстояние от поверхности земли до середины трубы, м
Rод = 0,366 · 602,0 lg2·2,00,07+12lg4·2,0+2,04·2,0-2,0 = 20,51 Ом
Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования ηЗ
n= Rод з·Rз= 20,510,81·4 = 7
где RЗ ‒ требуемое сопротивление заземляющего устройства, RЗ = 4 Ом
Выводы
Назначение нулевого провода ‒ создание для тока короткого замыкания цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты, т