Условные расчетные сопротивления трансформаторов, приведенных к напряжению400 В

Мощность трансформатора, кВ∙А
Zт/3, Ом	1,44	1,11	0,682	0,358	0,203	0,117	0,067

 

Значения R_ф+R_нз (в Ом) определяются по известным данным - сечению, длине, материалу проводника. При этом для проводников из цветных металлов:

R = (ρ∙L)/S (7.8)

где ρ - удельное сопротивление проводника, Ом·мм²/м:

для меди ρ = 0,018 Ом·мм²/м;

для алюминия ρ = 0,028 Ом·мм²/м

L - длина проводника, м;

S - сечение проводника, мм²

Активное сопротивление стальных проводников определяется по табл. 7.5, в Ом/км.

Для этого необходимо знать профиль и сечение проводника, его длину, ожидаемое значение тока короткого замыкания I_кзо,который будет проходить по этому проводнику в аварийный период, а также плотность тока, которая определяется по формуле (7.9).

δ = I_кзо/S_п (7. 9)

где δ - плотность тока, А/мм²;

I_кзо - ожидаемый ток короткого замыкания, А;

S_п - сечение проводника, мм².

Для определения значений активного и индуктивного сопротивлений проводников необходимо провести вычисления по формулам (7.10) и (7.11):

R = r_ωL_п (7.10)

Х = х_ω/L_п, (7.11)

где r_ω и х_ω - сопротивления стальных проводников, определенных по табл. 7.5, Ом/км.

L_п - длина проводника, км.

В приближенных расчетах индуктивное сопротивление петли фаза-нуль Х_п принимают равным 0,3 Ом/км для внутренней проводки и 0,6 Ом/км для воздушной линии. При короткой линии или малом расстоянии между проводами, или если проводка выполнена кабелем или в стальных трубах, индуктивным сопротивлением пренебрегать из-за его малости.

Таблица 7.5

Активные г и индуктивные х сопротивления стальных проводников при переменном токе (50 Гц), Ом/км

Размер или диаметр сечения, мм	Сечение, S мм^2	Плотность тока δ, А/мм^2
0,5	1,0	1,5	2,0
rω	хω	rω	хω	rω	хω	rω	хω
полосы прямоугольного сечения
20x4		5,24	3,14	4,20	2,52	3,48	2,09	2,97	1,78
30x4		3,66	2,20	2,91	1,75	2,38	1,43	2,04	1,22
30x5		3,38	2,03	2,56	1,54	2,08	1,25	-	-
40x4		2,80	1,68	2,24	1,34	1,81	1,09	1,54	0,92
50x4		2,28	1,37	1,79	1,07	1,15	0,87	1,24	0,74
50x5		2,10	1,26	1,60	0,96	1,28	0,77	-	-
60x5		1,77	1,06	1,34	0,80	1,08	0,63	-	-
Проводникик круглого сечения
	19,63	17,0	10,2	14,4	8,65	12,4	7,45	10,7	6,4
	20,27	13,7	8,20	11,2	6,70	9,4	5,65	8,0	4,8
	50,27	9,60	5,75	7,5	4,50	6,4	3,84	5,3	3,2
	78,54	7,20	4,32	5,4	3,24	4,2	2,52	-	-
	113,1	5,60	3,36	4,0	2,40	-	-	-	-
	150,9	4,55	2,73	3,2	1,92	-	-	-	-
	201,1	3,72	2,23	2,7	1,60	-	-	-	-

 

Значения X_ф и Х_н.п для медных и алюминиевых проводников сравнительно мало (около 0,0156 Ом/км), поэтому ими, как правило, можно пренебречь.

Значение Х_п, Ом, для провода круглого сечения диаметром D, м определяется по формуле и длиной L=l км, проложенной в воздушной среде, определяется по формуле (7.12)

X =0,1256 ln2D/d, (7.12)

где D - расстояние между проводами, м;

d - диаметр провода, м;

При малых значениях D, соизмеримых с диаметром проводов, сопротивление Х_п<0,1 Ом/км и им можно пренебречь.

 

Порядок расчета зануления

1) Вычисляем номинальный ток I_ном по формуле (7.4);

2) Определяем коэффициент кратности тока К по табл. 7.1;

3) Если не задан номинальный ток плавкой вставки I^н_пл.вст, то выбираем его значение по табл. 7.2 таким образом, чтобы выполнялось неравенство (7.3);

4) Определяем ожидаемый ток короткого замыкания I_кзо по формуле (7.2);

5) Определяем полное сопротивление трансформатора Z_т по табл. 7.3 и 7.4;

6) Определяем проводник (магистраль), зануление и его длину, профиль, материал, если это не дано в условиях задачи;

7) Вычисляем значение активного сопротивления фазных проводников R_ф по формуле (7.8);

8) Вычисляем значение активного сопротивления нулевого проводника R_нп по табл. 7.5 и формуле (7.10);

9) Вычисляем значение индуктивного сопротивления фазных проводов X_ф по табл. 7.5 и формуле (7.11), если они стальные. Если фазные проводники медные или алюминиевые, то принимаем Х_ф=0;

10) Вычисление значения индуктивного сопротивления нулевого проводника Х_н.п по табл. 7.5 и формуле (7.11);

11) Вычисляем значение индуктивного сопротивления "петли фаза-нуль" Х_п по формуле (7.12);

12) Проверяем, выполняется ли неравенство (7.5), если оно выполняется, то плавкая вставка или автомат тока сработают и отключат поврежденный участок, в противном случае необходимо произвести перерасчет;

13) Выбираем тип предохранителя по табл. 7.2 (если он не задан).

Пример расчета

Задание. Проверить отключающую способность зануления электропитающей установки механического цеха, которая получает электроэнергию от трансформатора D/У_н (Δ/λ) напряжением 10/0,4 кВ, мощностью Р=25 кВ·А. Расстояние от трансформатора до места расположения потребителей энергии L=250 м (0,25 км). Потребитель энергии защищен плавкими вставками.

В качестве фазных проводов используется кабель с медными жилами диаметром d=3,56 мм и сечением 10 мм². Нулевой провод выполнен из стальной шины сечением S_н.п = 20x4 мм² и проложен на расстоянии D=50 см от кабеля.

 

Решение.

1) Вычисляем номинальный ток I_номпо формуле (7.4)

1_ном = Р_ном/3и_ф = 25000/660 + 37,8 А

2) Определяем коэффициент кратности тока К по табл. 7.1. К=3

3) Выбираем номинальный ток плавкой вставки по табл. №2 с учетом выражений (7.3) и (7.4).

I^н_пл.вст < I_ном = I_ном.гр;

В нашем случае подходит номинальный ток плавкой вставки I^н_пл.вст=35 А.

4) Определяем ожидаемый ток короткого замыкания I_кзо ≥ kI_ном= 3-37,8 А=113,4 А

5) Определяем полное сопротивление трансформатора Z_т по табл. 7.3 Z_т = 0,906 Ом

6) Определяем проводник (магистраль), зануление и его длину. В нашем случае это стальная шина сечением S_ст=20x4 мм² и длиной L_п=250 м (0,25 км)

7) Вычисляем значение активного сопротивления фазных проводников R_ф по формуле (7.8)

R_ф= ρL/S = (0,018·250)/10 = 0,45 Ом

8) Вычисляем значение активного сопротивления нулевого проводника R_нп. Для этого предварительно определяем плотность тока короткого замыкания S по формуле (7.9):

δ = I_кзо/S_п = 113,4/80= 1,42 А/мм²

По этой плотности тока по табл. 7.5 находим r_ω= 3,53 Ом/км. По формуле (7.10) вычисляем значение R_нп = r_ω·L_п= 3,48·0,25 = 0,87 Ом

9) Вычисляем значение индуктивного сопротивления фазного проводника. Так как фазные проводники сделаны из меди, то их индуктивное сопротивление мало и им можно пренебречь. Х_ф= 0

10) Вычисляем значение индуктивного сопротивления нулевого проводника Х_нп, аналогично вычислению R_нп,

х_ω = 2,09 Ом/км; Х_нп, = х_ω - L_п=2,09·0,25 = 0,52 Ом

11) Вычисляем значение индуктивного сопротивления "петли фаза-нуль" Х_п по формуле (7.12)

X_п/L =0,1256 ln2D/d = 0,1256 ln (( 2·50·100)/3,56) = 0,66 Ом/км

X_п = L_п·X_п/L = 0,66·0,25 = 0,16 Ом.

12) Проверяем, выполняется ли неравенство (7.2) или (7.3)

Действительный ток короткого замыкания больше ожидаемого тока короткого замыкания, т. е. I_кз > 3I_ном (120 А > 113 А)

13) Если неизвестен тип предохранителя, то по табл. 7.2 подбираем предохранитель типа НПН-60 М на номинальный ток плавкой вставки I^н_пл.вст = 35^ А.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Долин П. А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергия, 1979.

2. Долин П. А. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Лесенко Г. Г. Инженерно-технические средства безопасности труда. Киев: Техника. 1983.

4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М.: Энергоатомиздат, 1998.

5. ГОСТ 12.1.030-81 * ССБТ "Электробезопасность. Защитное заземление, зануление".