حساب التأريض - طريقة وصيغ لحساب التأريض الوقائي للمعدات الكهربائية

يهدف حساب الصفر إلى تحديد الظروف التي يؤدي فيها بشكل موثوق المهام المخصصة له - يفصل التثبيت التالف بسرعة عن الشبكة ويضمن في نفس الوقت سلامة الشخص الذي يلامس الحالة الصفرية خلال فترة الطوارئ. على هذا النحو التأريض الوقائي الاعتماد على قدرة القطع وكذلك أمان اللمس للحالة عندما تكون المرحلة قصيرة على الأرض (حساب التأريض المحايد) وللعلبة (حساب إعادة تأريض الموصل الواقي المحايد).

أ) حساب الانقطاع

عندما يتم إغلاق مرحلة واحدة في العلبة المحايدة ، سيتم فصل التركيبات الكهربائية تلقائيًا إذا كانت قيمة تيار الدائرة القصيرة أحادي الطور (أي بين الطور والموصل الواقي المحايد) و K ، A ، تفي بالشرط

حيث k - عامل مضاعفة التيار المقدر Azn A ، المصهر أو الإعداد الحالي للقاطع ، A. (التيار المقدر للصهر هو التيار ، والذي يشار إلى قيمته (مختومة) مباشرة على الإدخال بواسطة الشركة المصنعة.التسخين فوق درجة الحرارة المحددة من قبل الشركة المصنعة)

يتم قبول معامل القيمة k اعتمادًا على نوع حماية التركيبات الكهربائية. إذا تم تنفيذ الحماية بواسطة قاطع دارة له إطلاق كهرومغناطيسي فقط (مقاطعة) ، أي تم تشغيله دون تأخير زمني ، عندئذٍ يتم قبول k في النطاق 1.25-1.4.

إذا كان التثبيت محميًا بواسطة الصمامات ، فإن وقت الاحتراق يعتمد ، كما هو معروف ، على التيار (يتناقص مع زيادة التيار) ، ثم لتسريع الإغلاق ، خذ

إذا كان التثبيت محميًا بواسطة قاطع دائرة بخاصية عكسية تعتمد على التيار مماثلة لتلك الخاصة بالصمامات ، فعندئذٍ أيضًا

يعتمد المعنى و K على جهد الطور لشبكة Uf ومقاومات الدائرة ، بما في ذلك ممانعات المحول zt ، وسلك الطور zf ، موصل وقائي محايدzns ، المقاومة الاستقرائية الخارجية لموصل الطور للحلقة (الحلقة) - موصل واقي صفري (حلقات طور صفرية) хn ، وكذلك من المقاومة النشطة للتأريض المحايد لملفات المصدر الحالي (المحول) ro و إعادة تأريض موصل الحماية المحايد rn (الشكل 1 ، أ).

نظرًا لأن ro و rn ، كقاعدة عامة ، كبيرتان مقارنة بمقاومات الدوائر الأخرى ، فمن الممكن تجاهل الفرع المتوازي الذي تشكلهما. ثم سيتم تبسيط مخطط الحساب (الشكل 1 ، ب) ، والتعبير عن تيار الدائرة القصيرة و K ، A ، في شكل معقد سيكون

أو

حيث Uf هو جهد الطور للشبكة ، V ؛

zt - مجمع مقاومة لفات مصدر تيار ثلاثي الطور (محول) ، أوم ؛

zf - مجمع المعاوقة لموصل الطور ، أوم ؛

znz - مجمع مقاومة موصل الحماية الصفري ، أوم ؛

Rf و Rns المقاومة النشطة للطور والموصلات الواقية المحايدة ، أوم ؛

Xf و Xnz - مقاومات حثي داخلية للطور وموصلات واقية محايدة ، أوم ؛

- المرحلة المعقدة لمقاومة الحلقة - صفر ، أوم.

أرز. 1. مخطط محسوب للتحييد في شبكة التيار المتناوب لانقطاع السعة: أ - كامل ، ب ، ج - مبسط

عند حساب إعادة التعيين ، يجوز استخدام صيغة تقريبية لحساب القيمة الفعلية (الوحدة النمطية) لتيار الدائرة القصيرة A ، حيث تكون وحدات مقاومة المحول وطور الحلقة صفر zt و zn اوم ، اجمع حسابيًا:

بعض عدم الدقة (حوالي 5٪) من هذه الصيغة يعزز متطلبات السلامة وبالتالي تعتبر مقبولة.

مرحلة مقاومة الحلقة - صفر في الشكل الحقيقي (الوحدة النمطية) هو أوم ،

تبدو صيغة الحساب كما يلي:

هنا ، فقط مقاومات موصل الحماية المحايد وغير معروفة ، والتي يمكن تحديدها من خلال حسابات مناسبة باستخدام نفس الصيغة. ومع ذلك ، لا يتم تنفيذ هذه الحسابات عادة ، لأن المقطع العرضي للموصل الواقي المحايد ومواده مأخوذة مسبقًا من شرط أن تكون نفاذية الموصل الوقائي المحايد 50٪ على الأقل من سماحية موصل الطور ، أي.

أو

تم تحديد هذا الشرط بواسطة PUE على افتراض أن Azk سيكون له القيمة المطلوبة لمثل هذه الموصلية

يوصى باستخدام الأسلاك غير المعزولة أو المعزولة مثل أسلاك الحماية التي لا تحتوي على PUE ، بالإضافة إلى الهياكل المعدنية المختلفة للمباني ، ومسارات الرافعات ، والأنابيب الفولاذية للأسلاك الكهربائية ، وخطوط الأنابيب ، إلخ.يوصى باستخدام موصلات عمل محايدة في نفس الوقت وكموصلات محايدة وقائية. في هذه الحالة ، يجب أن تتمتع أسلاك العمل المحايدة بموصلية كافية (على الأقل 50٪ من موصلية سلك الطور) ويجب ألا تحتوي على صمامات ومفاتيح.

لذلك ، فإن حساب إعادة ضبط سعة القطع هو فحص لحساب صحة اختيار الموصلية الواقية للموصل المحايد ، أو بالأحرى كفاية توصيل الحلقة ، المرحلة هي صفر.

المعنى zT ، أوم ، يعتمد على قوة المحول ، مخطط الجهد والتوصيل لملفاته ، وكذلك على تصميم المحول. عند حساب إعادة التعيين ، يتم أخذ قيمة zm من الجداول (على سبيل المثال ، الجدول 1).

يتم تحديد القيم Rf و Rnz ، أوم ، للموصلات من المعادن غير الحديدية (النحاس والألمنيوم) وفقًا للبيانات المعروفة: المقطع العرضي c ، mm2 ، الطول l ، m ، ومادة الموصلات ρ .. في هذه الحالة المقاومة المطلوبة

حيث ρ- المقاومة النوعية للموصل ، تساوي 0.018 للنحاس و 0.028 أوم مم 2 / م للألمنيوم.

الجدول 1. القيم التقريبية للممانعات المحسوبة zt ، Ohm ، لفات المحولات ثلاثية الطور المملوءة بالزيت

طاقة المحول ، kV A الفولطية المقدرة للملفات عالية الجهد ، kV zt ، أوم ، مع مخطط توصيل الملف Y / Yн D / Un U / ZN 25 6-10 3.110 0.906 40 6-10 1.949 0.562 63 6-10 1.237 0.360
20-35 1,136 0,407 100 6-10 0,799 0,226
20-35 0,764 0,327 160 6-10 0,487 0,141
20-35 0,478 0,203 250 6-10 0,312 0,090
20-35 0,305 0,130 400 6-10 0,195 0,056
20-35 0,191 — 630 6-10 0,129 0,042
20-35 0,121 — 1000 6-10 0,081 0.027
20-35 0,077 0,032 1600 6-10 0,054 0,017
20-35 0,051 0,020

ملحوظة. تشير هذه الجداول إلى المحولات ذات اللفات ذات الجهد المنخفض 400/230 فولت. عند الجهد المنخفض 230/127 فولت ، يجب تقليل قيم المقاومة الواردة في الجدول بمقدار 3 مرات.

إذا كان الموصل الواقي المحايد من الصلب ، فسيتم تحديد مقاومته النشطة باستخدام جداول ، على سبيل المثال ، طاولة. 2 ، والذي يوضح قيم المقاومة البالغة 1 كم (rω ، أوم / كم) لأسلاك فولاذية مختلفة بكثافات تيار مختلفة بتردد 50 هرتز.

للقيام بذلك ، تحتاج إلى ضبط ملف التعريف والمقطع العرضي للسلك ، وكذلك معرفة طوله والقيمة المتوقعة لتيار الدائرة القصيرة I K الذي سيمر عبر هذا السلك خلال فترة الطوارئ. يتم ضبط المقطع العرضي للسلك بحيث تكون كثافة تيار الدائرة القصيرة فيه حوالي 0.5-2.0 أمبير / مم 2.

الجدول 2. المقاومة النشطة rω والداخلية الاستقرائية xω للأسلاك الفولاذية عند التيار المتردد (50 هرتز) ، أوم / كم

أبعاد أو قطر المقطع ، مم المقطع ، mm2 rω rω хω rω rω عند الكثافة الحالية المتوقعة في الموصل ، A / مم 2 0.5 1.0 1.5 2.0 شريط مستطيل 20 × 4 80 5.24 3.14 4.20 2.52 3.48 2.09 2.97 1.78 30 x 4120 3.66 2.20 2.91 1.75 2.38 1.43 2.04 1.22 30 x 5150 3.38 2.03 2.56 1.54 2.08 1.25 - - 40 x 4160 2.80 1.68 2.24 1.34 1.81 1.09 1.54 0، 92 50 x 4200 2.28 1.37 1.79 1.07 1.45 0.87 1.24 0.74 50 x 5250 2.10 1.26 1.60 0.96 1.28 0، 77 - - 60 x 5300 1.77 1.06 1.34 0.8 1.08 0.65 - - سلك دائري 5 19.63 17.0 10.2 14.4 8.65 12.4 7، 45 10.7 6.4 6 28.27 13.7 8.20 11.2 6.70 9.4 5.65 8.0 4.8 8 50.27 9.60 5.75 7.5 4، 50 6.4 3.84 5.3 3.2 10 78.54 7.20 4.32 5.4 3.24 4.2 2.52 - - 12 113.1 5.60 3.36 4.0 2.40 - - - - 14 150.9 4.55 2.73 3.2 1.92 - - - - 16 201.1 3.72 2.23 2.7 1.60 - - - -

قيم Xph و Khnz للموصلات النحاسية والألمنيوم صغيرة نسبيًا (حوالي 0.0156 أوم / كم) ، لذلك يمكن إهمالها.بالنسبة للموصلات الفولاذية ، تكون التفاعلات الحثية الداخلية كبيرة بدرجة كافية ويتم تحديدها باستخدام الجداول ، على سبيل المثال الجدول. 2. في هذه الحالة ، من الضروري أيضًا معرفة ملف التعريف والمقطع العرضي للسلك وطوله والقيمة المتوقعة للتيار.

يمكن تحديد قيمة Xn ، أوم ، وفقًا للصيغة المعروفة من الأسس النظرية للهندسة الكهربائية للمقاومة الاستقرائية لخط من سلكين بأسلاك دائرية من نفس القطر د ، م ،

حيث ω - السرعة الزاوية ، راديان / ثانية ؛ L - الحث الخطي ، H ؛ μr - النفاذية المغناطيسية النسبية للوسط ؛ μo = 4π × 10-7 - ثابت مغناطيسي ، H / م ؛ ل - طول الخط ، م ؛ هـ - المسافة بين موصلات الخط ، م.

بالنسبة إلى 1 كم من الخط الموضوع في الهواء (μr = 1) عند التردد الحالي f = 50 هرتز (ω = 314 سعيد / و) ، تأخذ الصيغة الشكل ، أوم / كم ،

من هذه المعادلة ، يمكن ملاحظة أن المقاومة الاستقرائية الخارجية تعتمد على المسافة بين الأسلاك d وقطرها d ... ومع ذلك ، نظرًا لأن d يختلف في حدود غير مهمة ، فإن تأثيرها ضئيل أيضًا وبالتالي Xn ، يعتمد بشكل أساسي على d ( تزداد المقاومة مع المسافة). لذلك ، من أجل تقليل المقاومة الاستقرائية الخارجية للحلقة ، تكون المرحلة صفرًا ، ويجب وضع الموصلات الواقية المحايدة جنبًا إلى جنب مع موصلات الطور أو على مقربة منها.

بالنسبة للقيم الصغيرة لـ e ، التي تتناسب مع قطر الموصلات e ، أي عندما تكون الطور والموصلات المحايدة على مقربة من بعضها البعض ، تكون المقاومة Xn غير مهمة (لا تزيد عن 0.1 أوم / كم) و يمكن إهمالها.

في الحسابات العملية ، يفترضون عادةً أن Xn = 0.6 أوم / كم ، وهو ما يتوافق مع المسافة بين الموصلات من 70 إلى 100 سم (تقريبًا مثل هذه المسافات على خطوط الطاقة العلوية من الموصل المحايد إلى أبعد موصل طور).