Задача № 2.

Проверить, обеспечена ли отключающая способность зануления в сети при нулевом защитном проводнике из стальной полосы сечением 40 x 4, в миллиметрах.

Исходные данные:

а) линия 380/220 В с медными проводами 3х25 мм², S=25мм²;

б) трансформатор 100 кВА, 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Δ/Y;

в) полное сопротивление трансформатора z_T=0,23 (при схеме соединения обмоток треугольником);

г) расстояние от трансформатора до распределительного устройства l₁=100 м;

д) расстояние от распределительного устройства до электродвигателя l₂=50 м;

е) электродвигатель защищен предохранителем I_ном=125 А;

ж) коэффициент кратности тока К=3, так как установка защищена плавким предохранителем.

 

Решение:

1. Для надежного и быстрого отключения необходимо, чтобы ток короткого замыкания I_k превосходил номинальный ток срабатывания защиты

,

где К=3 – коэффициент кратности номинального тока;

I_ном – номинальный ток плавкой вставки, I_ном=125А.

Определяем величину наименьшего допустимого тока из условия срабатывания защиты (ожидаемое значение тока короткого замыкания)

I_ож.к.з.=К∙I_ном=3∙125=375А

 

2. Ток короткого замыкания определяется по формуле:

где U_ф – фазное напряжение сети, U_ф=220В;

Z_T – сопротивление трансформатора, Z_T=0,23Ом;

Z_п – сопротивление петли фаза-нуль, Ом, которое определяется по зависимости

.

R_ф, R_н.з. – активное сопротивление фазного и нулевого защитного проводников, Ом; R_ф=ρ∙l/S;

ρ – удельное сопротивление медного фазного проводника,

ρ=0,018 Ом∙мм²/м;

х_ф, х_н.з. – внутренние сопротивления фазного и нулевого защитного проводников;

х_п – индуктивное сопротивление петли «фазный проводник – нулевой защитный проводник».

В практических расчетах значение сопротивлений х_п и х_ф. незначительны и ими можно пренебречь.

Общее сопротивление линии состоит из сопротивлений двух участков (первого и второго).

Определяем активное сопротивление фазных проводников R_ф1 и R_ф2:

R_ф1=ρ∙l₁/S=0,018∙100/25=0,072 Ом;

R_ф2=ρ∙l₂/S=0,018∙50/25=0,036 Ом;

Плотность тока в стальной полосе 40х4, S=160 мм², определяется по формуле:

I_пл.=I_ож.к.з./S=375/160= 2,34 А/мм².

 

Тогда R_н.з1 = r_ώl₁=1,54∙0,10=0,154 Ом;

R_н.з2=r_ώl₂=1,54∙0,05=0,077 Ом,

где r_ώ - активное сопротивление нулевого защитного проводника, зависит от плотности тока и определяется с помощью [Таблица 3.2].

х_н.з2. = х_ώl₂=0,92∙0,05=0,046 Ом,

где х_ώ – внутреннее индуктивное сопротивление полосы 40х4, зависит от плотности тока и определяется с помощью [Таблица 3.2].

Определяем сопротивление петли фаза-нуль:

- первого участка

 

- второго участка

 

 

Z_п=Z_п1 + Z_п2 = 0,226+0,231=0,457 Ом.

 

 

Проверяем выполнение условия:

411,99 A > 375 A

Так как выполняется условие надежного срабатывания защиты, значит отключающая способность зануления сети при нулевом защитном проводнике из стальной полосы сечением 40х4 мм будет обеспечена.