การคำนวณการต่อลงดิน — วิธีและสูตรสำหรับการคำนวณการต่อสายดินของอุปกรณ์ไฟฟ้า

การคำนวณศูนย์มีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดเงื่อนไขภายใต้การทำงานที่ได้รับมอบหมายอย่างน่าเชื่อถือ - ตัดการเชื่อมต่อการติดตั้งที่เสียหายออกจากเครือข่ายอย่างรวดเร็ว และในขณะเดียวกันก็รับประกันความปลอดภัยของบุคคลที่สัมผัสเคสที่มีค่าศูนย์ในช่วงเวลาฉุกเฉิน ตามนี้ สายดินป้องกัน ขึ้นอยู่กับความสามารถในการทำลายเช่นเดียวกับความปลอดภัยในการสัมผัสของเคสเมื่อเฟสสั้นถึงกราวด์ (การคำนวณการต่อลงดินที่เป็นกลาง) และของเคส (การคำนวณการต่อสายดินของตัวนำป้องกันที่เป็นกลาง)

ก) การคำนวณการขัดจังหวะ

เมื่อปิดเฟสหนึ่งเข้ากับเคสที่เป็นกลาง การติดตั้งระบบไฟฟ้าจะตัดการเชื่อมต่อโดยอัตโนมัติหากค่าของกระแสลัดวงจรเฟสเดียว (เช่น ระหว่างเฟสและตัวนำป้องกันที่เป็นกลาง) และ K, A เป็นไปตามเงื่อนไข

โดยที่ k — ปัจจัยของการคูณของกระแสที่กำหนด Azn A, ฟิวส์หรือการตั้งค่าปัจจุบันของเบรกเกอร์, A. (กระแสที่กำหนดของฟิวส์คือกระแส, ค่าที่ระบุ (ประทับตรา) โดยตรงบนเม็ดมีดโดย ผู้ผลิตให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิที่ผู้ผลิตกำหนด)

ยอมรับค่าสัมประสิทธิ์ของค่า k ขึ้นอยู่กับประเภทของการป้องกันการติดตั้งไฟฟ้า หากการป้องกันดำเนินการโดยเบรกเกอร์ที่มีการปลดปล่อยแม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น (การหยุดชะงัก) นั่นคือถูกกระตุ้นโดยไม่มีการหน่วงเวลา จากนั้นจึงยอมรับ k ในช่วง 1.25-1.4

หากการติดตั้งได้รับการป้องกันด้วยฟิวส์ เวลาในการเผาไหม้จะขึ้นอยู่กับกระแส (ลดลงตามกระแสที่เพิ่มขึ้น) ตามที่ทราบ เพื่อเร่งการปิดเครื่อง

หากการติดตั้งได้รับการป้องกันโดยเบรกเกอร์ที่มีลักษณะขึ้นกับกระแสผกผันคล้ายกับฟิวส์

ความหมาย และ K ขึ้นอยู่กับแรงดันเฟสของเครือข่าย Uf และความต้านทานของวงจรรวมถึงอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลง zt, เฟสลวด zf, ตัวนำป้องกันที่เป็นกลางzns, ความต้านทานอุปนัยภายนอกของตัวนำเฟสของลูป (ลูป) — ตัวนำป้องกันเป็นศูนย์ (เฟส -ศูนย์ลูป) хnเช่นเดียวกับจากความต้านทานที่ใช้งานอยู่ของสายดินที่เป็นกลางของขดลวดของแหล่งกระแส (หม้อแปลง) ro และ การต่อสายดินของตัวนำป้องกันที่เป็นกลาง rn (รูปที่ 1, a)

ตามกฎแล้ว ro และ rn มีขนาดใหญ่เมื่อเปรียบเทียบกับความต้านทานวงจรอื่น ๆ จึงเป็นไปได้ที่จะเพิกเฉยต่อสาขาคู่ขนานที่เกิดขึ้นจากพวกมัน จากนั้นรูปแบบการคำนวณจะง่ายขึ้น (รูปที่ 1, b) และนิพจน์สำหรับกระแสลัดวงจรและ K, A ในรูปแบบที่ซับซ้อนจะเป็น

หรือ

โดยที่ Uf คือแรงดันเฟสของเครือข่าย V;

zt — ความซับซ้อนของความต้านทานของขดลวดของแหล่งกระแสสามเฟส (หม้อแปลง), โอห์ม;

zf - คอมเพล็กซ์อิมพีแดนซ์ของตัวนำเฟส, โอห์ม;

znz — ความซับซ้อนของอิมพีแดนซ์ของตัวนำป้องกันเป็นศูนย์, โอห์ม;

Rf และ Rns ความต้านทานที่ใช้งานของเฟสและตัวนำป้องกันที่เป็นกลาง โอห์ม;

Xf และ Xnz — ความต้านทานอุปนัยภายในของเฟสและตัวนำป้องกันที่เป็นกลาง, โอห์ม;

— เฟสที่ซับซ้อนของอิมพีแดนซ์ลูป — ศูนย์, โอห์ม

ข้าว. 1. รูปแบบการคำนวณของการทำให้เป็นกลางในเครือข่ายกระแสสลับสำหรับการหยุดชะงักของความจุ: a — เต็ม, b, c — แบบง่าย

เมื่อคำนวณการรีเซ็ตจะอนุญาตให้ใช้สูตรโดยประมาณในการคำนวณค่าจริง (โมดูล) ของกระแสลัดวงจร A ซึ่งโมดูลของความต้านทานของหม้อแปลงและเฟสของลูปเป็นศูนย์ zt และ zn โอห์ม เพิ่มเลขคณิต:

ความไม่ถูกต้องบางประการ (ประมาณ 5%) ของสูตรนี้ช่วยเสริมข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ดังนั้นจึงถือว่ายอมรับได้

เฟสอิมพีแดนซ์ของลูป — ศูนย์ในรูปแบบจริง (โมดูล) คือ โอห์ม

สูตรการคำนวณมีลักษณะดังนี้:

ที่นี่ไม่ทราบเฉพาะความต้านทานของตัวนำป้องกันที่เป็นกลางซึ่งสามารถกำหนดได้โดยการคำนวณที่เหมาะสมโดยใช้สูตรเดียวกัน อย่างไรก็ตาม การคำนวณเหล่านี้มักจะไม่ได้ดำเนินการ เนื่องจากส่วนตัดขวางของตัวนำป้องกันที่เป็นกลางและวัสดุของมันถูกนำมาล่วงหน้าจากเงื่อนไขที่การซึมผ่านของตัวนำป้องกันที่เป็นกลางอย่างน้อย 50% ของการอนุญาตของตัวนำเฟส , เช่น.

หรือ

เงื่อนไขนี้กำหนดโดย PUE ภายใต้สมมติฐานว่าสำหรับค่าการนำไฟฟ้า Azk จะมีค่าที่ต้องการ

ขอแนะนำให้ใช้สายไฟที่ไม่หุ้มฉนวนหรือหุ้มฉนวน เช่น สายป้องกัน PUE เป็นศูนย์ ตลอดจนโครงสร้างโลหะต่างๆ ของอาคาร รางปั้นจั่น ท่อเหล็กสำหรับเดินสายไฟฟ้า ท่อ ฯลฯขอแนะนำให้ใช้ตัวนำการทำงานที่เป็นกลางและเป็นตัวนำที่เป็นกลางเพื่อป้องกันพร้อมกัน ในกรณีนี้ สายไฟที่เป็นกลางจะต้องมีค่าการนำไฟฟ้าเพียงพอ (อย่างน้อย 50% ของค่าการนำไฟฟ้าของสายเฟส) และต้องไม่มีฟิวส์และสวิตช์

ดังนั้นการคำนวณการรีเซ็ตความสามารถในการทำลายจึงเป็นการตรวจสอบการคำนวณความถูกต้องของการเลือกค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำป้องกันที่เป็นกลางหรือมากกว่าความเพียงพอของค่าการนำไฟฟ้าของลูปเฟสจึงเป็นศูนย์

ความหมาย zT, โอห์มขึ้นอยู่กับกำลังของหม้อแปลง แรงดันไฟฟ้าและรูปแบบการเชื่อมต่อของขดลวด เช่นเดียวกับการออกแบบของหม้อแปลง เมื่อคำนวณการรีเซ็ต ค่า zm จะนำมาจากตาราง (เช่น ตารางที่ 1)

ค่า Rf และ Rnz, Ohm สำหรับตัวนำของโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (ทองแดง, อลูมิเนียม) ถูกกำหนดตามข้อมูลที่ทราบ: ส่วนตัดขวาง c, mm2, ความยาว l, m และวัสดุของตัวนำ ρ.. ในกรณีนี้ ความต้านทานที่จำเป็น

โดยที่ ρ- ความต้านทานเฉพาะของตัวนำเท่ากับ 0.018 สำหรับทองแดงและ 0.028 Ohmm2 / m สำหรับอลูมิเนียม

ตารางที่ 1. ค่าโดยประมาณของอิมพีแดนซ์ที่คำนวณได้ zt, โอห์ม, ขดลวดของหม้อแปลงสามเฟสที่เติมน้ำมัน

กำลังหม้อแปลง, kV A พิกัดแรงดันไฟฟ้าของขดลวดไฟฟ้าแรงสูง, kV zt, โอห์ม พร้อมแผนภาพการเชื่อมต่อขดลวด 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

บันทึก. ตารางเหล่านี้อ้างถึงหม้อแปลงที่มีขดลวดแรงดันต่ำ 400/230 V ที่แรงดันต่ำกว่า 230/127 V ค่าความต้านทานที่กำหนดในตารางจะต้องลดลง 3 เท่า

หากตัวนำป้องกันที่เป็นกลางเป็นเหล็ก ความต้านทานที่ใช้งานจะถูกกำหนดโดยใช้ตาราง เช่น ตาราง 2 ซึ่งแสดงค่าความต้านทาน 1 กม. (rω, โอห์ม / กม.) ของลวดเหล็กต่าง ๆ ที่ความหนาแน่นกระแสต่างกันด้วยความถี่ 50 Hz

ในการทำเช่นนี้คุณต้องตั้งค่าโปรไฟล์และส่วนตัดขวางของเส้นลวดรวมทั้งทราบความยาวและค่าที่คาดไว้ของกระแสลัดวงจร I K ที่จะผ่านสายนี้ในช่วงเวลาฉุกเฉิน ส่วนตัดขวางของเส้นลวดถูกปรับเพื่อให้ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรอยู่ที่ประมาณ 0.5-2.0 A / mm2

ตารางที่ 2. ความต้านทาน xω ที่ใช้งานอยู่และความต้านทานภายในของลวดเหล็กที่กระแสสลับ (50 Hz), โอห์ม / กม.

ขนาดหรือเส้นผ่านศูนย์กลางของส่วน mm ส่วน mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω ที่ความหนาแน่นกระแสที่คาดไว้ในตัวนำ A / mm2 0.5 1.0 1.5 2.0 แถบสี่เหลี่ยม 20 x 4 80 5.24 3.14 4.20 2.52 3.48 2.09 2.97 1.78 30 x 4 120 3.66 2.20 2.91 1.75 2.38 1.43 2.04 1.22 30 x 5 150 3.38 2.03 2.56 1.54 2.08 1.25 — — 40 x 4 160 2.80 1.68 2.24 1.34 1. 81 1.09 1.54 0, 92 50 x 4 200 2.28 1.37 1.79 1.07 1.45 0.87 1.24 0.74 50 x 5 250 2.10 1.26 1.60 0.96 1.28 0, 77 — — 60 x 5 300 1.77 1.06 1.34 0.8 1.08 0.65 — — สายกลม 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 — — — —

ค่า Xph และ Khnz สำหรับตัวนำทองแดงและอะลูมิเนียมมีค่าค่อนข้างน้อย (ประมาณ 0.0156 โอห์ม/กม.) ดังนั้นจึงละเลยได้ สำหรับตัวนำ เหล็ก ปฏิกิริยาเหนี่ยวนำภายในมีมากพอและถูกกำหนดโดยใช้ตาราง เช่น ตาราง 2. ในกรณีนี้ จำเป็นต้องทราบโปรไฟล์และส่วนตัดขวางของเส้นลวด ความยาว และค่าที่คาดหวังของกระแส

ค่าของ Xn, โอห์มสามารถกำหนดได้ตามสูตรที่ทราบจากพื้นฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมไฟฟ้าสำหรับความต้านทานอุปนัยของเส้นลวดสองเส้นที่มีเส้นลวดกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน d, m,

โดยที่ ω — ความเร็วเชิงมุม rad/s; L — ตัวเหนี่ยวนำเชิงเส้น, H; μr — การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของตัวกลาง μo = 4π x 10 -7 — ค่าคงที่แม่เหล็ก, H / m; ล. — ความยาวเส้น, ม.; e - ระยะห่างระหว่างตัวนำของเส้น ม.

สำหรับเส้น 1 กม. ที่วางอยู่ในอากาศ (μr = 1) ที่ความถี่ปัจจุบัน f = 50 Hz (ω=314 ดีใจ / และ) สูตรจะใช้รูปแบบ โอห์ม / กม.

จากสมการนี้ จะเห็นได้ว่าความต้านทานอุปนัยภายนอกขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างเส้นลวด d และเส้นผ่านศูนย์กลาง d... อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก d แปรผันภายในขอบเขตที่ไม่มีนัยสำคัญ อิทธิพลของเส้นลวดจึงไม่มีนัยสำคัญเช่นกัน ดังนั้น Xn จึงขึ้นอยู่กับ d เป็นหลัก ( ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามระยะทาง) ดังนั้นเพื่อลดความต้านทานอุปนัยภายนอกของลูป เฟสเป็นศูนย์ ต้องวางตัวนำป้องกันที่เป็นกลางพร้อมกับตัวนำเฟสหรือใกล้กับตัวนำเฟส

สำหรับค่าเล็กน้อยของ e ให้สัมพันธ์กับเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำ e นั่นคือเมื่อเฟสและตัวนำที่เป็นกลางอยู่ใกล้กัน ความต้านทาน Xn นั้นไม่มีนัยสำคัญ (ไม่เกิน 0.1 โอห์ม / กม.) และ สามารถละเลยได้

ในการคำนวณเชิงปฏิบัติ พวกเขามักจะถือว่า Xn = 0.6 โอห์ม / กม. ​​ซึ่งสอดคล้องกับระยะห่างระหว่างตัวนำที่ 70 — 100 ซม. (ระยะห่างดังกล่าวโดยประมาณอยู่บนสายไฟเหนือศีรษะจากตัวนำที่เป็นกลางไปยังตัวนำเฟสที่ไกลที่สุด)