Начертить схему трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью и подключенным оборудованием.
1.1 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.
1.2 Определить ток короткого замыкания и проверить, удовлетворяет ли он условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя:
IКЗ ≥ 3∙IН ,
где IН ‒ ток плавкой вставки, проверить для IН = 20, 30, 50, 100 А.
1.3 Определить потенциал корпусов при замыкании фазы на корпус и обрыве нулевого провода (до и после места обрыва).
1.4 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.
1.5 Определить напряжение прикосновения на корпусе зануленной установки при замыкании одной из фаз на землю (дать 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 51
RП = 4 Ом
ZП = 0,8 Ом
ZН = 0,5 Ом
RЗМ = 100 Ом
l = 4,0 Ом
d =0,03 м
t = 2,0 м
ηЗ = 0,65
UФ = 220 В
ρ = 50 Ом∙м (вид грунта‒чернозем)
Решение
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 = 2200,8 = 275 А
IКЗ ≥ 3IН,
где IН ток плавкой вставки, проверим для IН = 20, 30, 50, 100 А
Условие IКЗ ≥ 3IН будет выполняться, соответственно ток короткого замыкания удовлетворяет условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя пpи IН = 20, 30, 50 А.
2). Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления:
UЗ = Iкз · ZН
где ZН сопротивление нулевого провода, Ом
UЗ = 275·0,5=137,5 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 = 137,54+4 ·4 = 68,75 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= 220·44+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)
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+100 = 8,46 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 · 504,0 lg2·4,00,03+12lg4·4,0+2,04·4,0-2,0 = 12,18 Ом
Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования ηЗ
n= Rод з·Rз= 12,180,65·4 = 4
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.
