Начертить схему трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием

1. 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=2201,6=137,5 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 = 137,5∙0,9=123,75 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≈123,7520+420=103,13 В
3. Проверим условие на быстрое перегорание плавкой вставки
где Iн – ток плавкой вставки = 20, 30,50, 100 А
Iкз≥3Iн (Iн=20, 30, 50, 100 А)
где Iн – ток плавкой вставки
При Iн=20 А 137,5≥3∙20=60-плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 20 А
При Iн=30 А 137,5≥3∙30=90 плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 30 А
При Iн=50 А 137,5≤3∙50=150 А плавкая вставка не сработает при загрузке линии нормально рабочим током 50 А
При Iн=100 А 137,5≤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∙204+20=183,33 В
г) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику перед местом обрыва
U2'=UфR0R0+Rп=220∙44+20=36,67 В
5 . Ток через тело человека в указанных случаях будет определяться следующим образом:
а) А; б) I2 = 0;
в) А; г). А,
где Rh – сопротивление тела человека (принимают Rh = 1000 Ом):
а) =0,22А
б) I2 = 0;
в) I1'=183,33 1000=0,18 А
г) I2'=U2'Rh=36,67 1000=0,037 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=8,46 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∙603∙lg2∙30,07+12∙lg4∙2,5+34∙2,5-3=15,10 Ом.
где ρ - удельное сопротивление грунта, 60 Ом∙м;
l – длина трубы, 3 м;
d – диаметр трубы, 0,07 м;
t – расстояние от поверхности земли до середины трубы, 2,5 м.
Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования 0,75.
n=RодηзRз=15,100,75∙4≈5,03 шт=5 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)