Начертить схему трехфазной четырехпроводной сети системы ТN с подключенной электроустановкой (выбрать вариант типа системы заземления TN-C или TN-C-S).
1.1 Согласно выбранному варианту питающей сети определить напряжение на корпусе электроустановки относительно земли в момент замыкания фазы на корпус:
а) без повторного заземления нулевого защитного проводника;
б) с повторным заземлением нулевого защитного проводника (PEN в системе TN-C или PE в системе TN-C-S).
1.2 Определить ток короткого замыкания и проверить, удовлетворяет ли он условию для перегорания плавкой вставки предохранителя:
IКЗ ≥ 3∙IН,
где IН ‒ ток плавкой вставки, проверить для IН = 20, 30, 50, 100 А.
1.3 Определить напряжение на корпусе электроустановки относительно земли при замыкании фазы на корпус и неисправности нулевого рабочего PEN проводника (до и после места обрыва).
1.4 Определить ток, проходящий через тело человека по п.3:
а) без повторного заземления нулевого защитного проводника;
б) с повторным заземлением нулевого защитного проводника (PEN в системе TN-C или PE в системе TN-C-S).
1.5 Определить напряжение прикосновения на корпусе электроустановки при замыкании одной из фаз на землю и без применения повторного заземления нулевого защитного проводника (начертить схему).
1.6 Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из n индивидуальных заземлителей так, чтобы RЗ не превышало 4 Ом.
1.7 Сформулировать выводы.
Исходные данные
Шифр 24
Таблица 1.1 ‒ Исходные данные к задаче 1
Последняя цифра номера студенческого билета
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
RП, Ом 4 10 20 4 10 20 4 10 20 4
ZП, Ом 0,8 1,4 1,6 2 2,4 3,2 3,6 4,5 5 6,3
ZН, Ом 0,5 0,9 0,9 1 1,2 1,8 2,1 2,8 3,0 4,0
RЗМ, Ом 100 150 100 75 50 50 100 100 200 100
L, м 4,0 6,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0
D, м 0,03 0,05 0,07 0,03 0,05 0,07 0,03 0,05 0,07 0,03
t, м 2,0 2,5 2,0 2,5 2,0 2,5 2,0 2,5 2,0 2,5
ηЗ 0,65 0,67 0,69 0,71 0,73 0,75 0,77 0,79 0,81 0,83
Для всех вариантов Uф = 220 В
Таблица 1.2 ‒ Исходные данные к задаче 1
Предпоследняя цифра номера студенческого билета
1,7 2,8 3,9 4,0 5 6
Вид грунта Песок влажный Супесок Суглинок Глина Чернозем Торф
, Ом·м 500 300 80 60 50 25
Нужно полное решение этой работы?
Решение
RП = 4 Ом
ZП = 2 Ом
ZН = 1 Ом
RЗМ = 75 Ом
L = 3,0 Ом
D = 0,03 м
t = 2,5 м
ηЗ = 0,71
UФ = 220 В
ρ = 300 Ом∙м (вид грунта ‒ торф)
Рисунок 1 Принципиальная схема TN-C-S, которая содержит электроустановку, плавкие предохранители, зануление, повторное заземление нулевого защитного проводника
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 проводника L, нулевого защитного проводника PE, Ом;
UФ фазное напряжение, В.
IКЗ = 2202 = 110 А
IКЗ ≥ 3IН,
где IН ток плавкой вставки, проверим для IН = 20, 30, 50, 100 А
Условие IКЗ ≥ 3IН выполняется только для одного из значений тока плавкой вставки IН = 50 и 100 А, соответственно ток короткого замыкания не удовлетворяет условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя при значениях тока плавкой вставки IН =20, 30 А, отключения не произойдет.
2). Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления:
UЗ = Iкз · ZН
где ZН сопротивление нулевого провода, Ом
UЗ = 110 · 1 = 110 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 = 1104+4 ·4 = 55 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 = 0,22 А,
где Rh= 1000 Ом сопротивление тела человека;
б) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва, U2 = 0, I2 =0 А;
с повторным заземлением нулевого провода для
в) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва
U1=Uф∙RПR0+RП
U1= 220·44+4 = 110 В
I1 = U1Rh = 1101000 = 0,11 А
г) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва
U2=Uф∙R0R0+RП
U2= 220·44+4 = 110 В
I2 = U2Rh = 1101000 = 0,11 А
5). Напряжение на корпусе зануленного оборудования при случайном замыкании фазы на землю (без повторного заземления нулевого провода)
UПP = Uф∙R0R0+RЗМ
где R0 сопротивление заземления нейтрали, R0 = 4 Ом;
RЗМ сопротивление в месте замыкания на землю фазного провода
UПP = 220·44+75 = 11,1 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 · 3003,0 lg2·3,00,03+12lg4·2,5+3,04·2,5-3,0 = 89,14 Ом
Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования ηЗ
n= Rод з·Rз= 89,140,71·4 = 32
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
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
