Calcul de la mise à la terre — méthode et formules de calcul de la mise à la terre de protection des équipements électriques

Le calcul du zéro est destiné à déterminer les conditions dans lesquelles il exécute de manière fiable les tâches qui lui sont assignées - déconnecte rapidement l'installation endommagée du réseau et assure en même temps la sécurité d'une personne touchant le boîtier mis à zéro pendant une période d'urgence. Selon ce mise à la terre de protection s'appuyer sur le pouvoir de coupure ainsi que sur la sécurité au toucher du boîtier lorsque la phase est en court-circuit à la terre (calcul de mise à la terre du neutre) et du boîtier (calcul de remise à la terre du conducteur de protection neutre).

a) Calcul de l'interruption

Lorsqu'une phase est fermée au neutre, l'installation électrique se déconnecte automatiquement si la valeur du courant de court-circuit monophasé (c'est-à-dire entre la phase et le conducteur de protection neutre) ET K, A, satisfait la condition

où k - facteur de multiplication du courant nominal Azn A, du fusible ou du réglage de courant du disjoncteur, A. (Le courant nominal du fusible est le courant dont la valeur est indiquée (estampée) directement sur l'insert par le fabricant.chauffage au-dessus de la température fixée par le fabricant)

Un coefficient de valeur k est accepté selon le type de protection de l'installation électrique. Si la protection est assurée par un disjoncteur qui n'a qu'un déclencheur électromagnétique (interruption), c'est-à-dire déclenché sans temporisation, alors k accepté dans la plage 1,25-1,4.

Si l'installation est protégée par des fusibles dont le temps de combustion dépend, comme on le sait, du courant (diminue avec l'augmentation du courant), alors pour accélérer l'arrêt, prenez

Si l'installation est protégée par un disjoncteur avec une caractéristique dépendante du courant inverse similaire à celle des fusibles, alors également

La signification ET K dépend de la tension de phase du réseau Uf et des résistances du circuit, y compris les impédances du transformateur zt, du fil de phase zf, conducteur de protection neutrezns, résistance inductive externe du conducteur de phase de la boucle (boucle) - conducteur de protection zéro (boucles phase -zéro) хn, ainsi que des résistances actives de la mise à la terre neutre des enroulements de la source de courant (transformateur) ro et remise à la terre du conducteur de protection neutre rn (Fig. 1, a).

Dans la mesure où ro et rn sont, en règle générale, grands par rapport aux autres résistances de circuit, il est possible d'ignorer la branche parallèle qu'ils forment. Ensuite, le schéma de calcul sera simplifié (Fig.1, b) et l'expression du courant de court-circuit ET K, A, sous forme complexe sera

ou

où Uf est la tension de phase du réseau, V ;

zt - complexe d'impédance des enroulements d'une source de courant triphasée (transformateur), Ohm;

zf — le complexe d'impédance du conducteur de phase, Ohm ;

znz — complexe d'impédance du conducteur de protection zéro, Ohm ;

Résistance active Rf et Rns des conducteurs de protection phase et neutre, Ohm ;

Xf et Xnz — résistances inductives internes des conducteurs de protection phase et neutre, Ohm ;

— phase complexe de l'impédance de boucle — zéro, Ohm.

Riz. 1. Schéma calculé de neutralisation dans le réseau à courant alternatif pour interruption de capacité: a - complet, b, c - simplifié

Lors du calcul de la réinitialisation, il est permis d'utiliser une formule approximative pour calculer la valeur réelle (module) du courant de court-circuit A, dans laquelle les modules de la résistance du transformateur et la phase de la boucle sont nuls zt et zn Ohm, additionnez arithmétiquement :

Certaines imprécisions (environ 5%) de cette formule renforcent les exigences de sécurité et sont donc considérées comme acceptables.

Phase d'impédance de boucle - zéro sous forme réelle (module) est, Ohm,

La formule de calcul ressemble à ceci :

Ici, seules les résistances du conducteur de protection neutre et sont inconnues, ce qui peut être déterminé par des calculs appropriés utilisant la même formule. Cependant, ces calculs ne sont généralement pas effectués, car la section du conducteur de protection neutre et son matériau sont pris à l'avance à condition que la perméabilité du conducteur de protection neutre soit d'au moins 50% de la permittivité du conducteur de phase , c'est à dire.

ou

Cette condition est établie par PUE sous l'hypothèse que pour une telle conductivité Azk aura la valeur requise

Il est recommandé d'utiliser des fils non isolés ou isolés tels que des fils de protection zéro PUE, ainsi que diverses structures métalliques de bâtiments, voies de grue, tuyaux en acier pour câblage électrique, pipelines, etc.Il est recommandé d'utiliser simultanément des conducteurs de travail neutres et des conducteurs neutres de protection. Dans ce cas, les fils de travail neutres doivent avoir une conductivité suffisante (au moins 50% de la conductivité du fil de phase) et ne doivent pas avoir de fusibles et d'interrupteurs.

Par conséquent, le calcul de la réinitialisation du pouvoir de coupure est une vérification du calcul de l'exactitude de la sélection de la conductivité du conducteur de protection neutre, ou plutôt de la suffisance de la conductivité de la boucle, la phase est nulle.

Signification zT, Ohm, dépend de la puissance du transformateur, de la tension et du schéma de connexion de ses enroulements, ainsi que de la conception du transformateur. Lors du calcul de la réinitialisation, la valeur zm est extraite des tables (par exemple, la table 1).

Les valeurs Rf et Rnz, Ohm, pour les conducteurs en métaux non ferreux (cuivre, aluminium) sont déterminées en fonction de données connues : section c, mm2, longueur l, m, et le matériau des conducteurs ρ.. Dans ce cas, la résistance requise

où ρ- la résistance spécifique du conducteur, égale à 0,018 pour le cuivre et 0,028 Ohmm2/m pour l'aluminium.

Tableau 1. Valeurs approximatives des impédances calculées zt, Ohm, enroulements de transformateurs triphasés remplis d'huile

Puissance du transformateur, kV A Tension nominale des enroulements haute tension, kV zt, Ohm, avec schéma de raccordement des enroulements Y / Yí 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

Note. Ces tableaux se réfèrent à des transformateurs avec des enroulements de basse tension 400/230 V. À une tension inférieure 230/127 V, les valeurs de résistance indiquées dans le tableau doivent être réduites de 3 fois.

Si le conducteur de protection neutre est en acier, sa résistance active est déterminée à l'aide de tableaux, par exemple un tableau. 2, qui montre les valeurs de résistance de 1 km (rω, Ohm/km) de différents fils d'acier à différentes densités de courant avec une fréquence de 50 Hz.

Pour ce faire, vous devez définir le profil et la section du fil, ainsi que connaître sa longueur et la valeur attendue du courant de court-circuit I K qui traversera ce fil pendant la période d'urgence. La section transversale du fil est ajustée de manière à ce que la densité de courant de court-circuit soit d'environ 0,5-2,0 A / mm2.

Tableau 2. Résistances actives rω et inductives internes xω des fils d'acier à courant alternatif (50 Hz), Ohm / km

Dimensions ou diamètre de la section, mm Section, mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω à la densité de courant attendue dans le conducteur, A / mm2 0,5 1,0 1,5 2,0 Bande rectangulaire 20 x 4 80 5,24 3,14 4,20 2,52 3,48 2,09 2 0,97 1,78 30 × 4 120 3,66 2,20 2,91 1,75 2,38 1,43 2,04 1,22 30 × 5 150 3,38 2,03 2,56 1,54 2,08 1,25 — — 40 × 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 — — Fil rond 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 — — — —

Les valeurs Xph et Khnz pour les conducteurs en cuivre et en aluminium sont relativement faibles (environ 0,0156 Ohm/km), elles peuvent donc être négligées.Pour les conducteurs en acier, les réactions inductives internes sont suffisamment importantes et sont déterminées à l'aide de tables, par exemple table. 2. Dans ce cas, il est également nécessaire de connaître le profil et la section du fil, sa longueur et la valeur attendue du courant.

La valeur de Xn, Ohm, peut être déterminée selon la formule connue des fondements théoriques de l'électrotechnique pour la résistance inductive d'une ligne à deux fils avec des fils ronds de même diamètre d, m,

où ω — vitesse angulaire, rad/s ; L — inductance linéaire, H ; μr — perméabilité magnétique relative du milieu ; μo = 4π x 10 -7 — constante magnétique, H / m ; l — longueur de la ligne, m ; e — la distance entre les conducteurs de la ligne, m.

Pour 1 km de ligne placée dans l'air (μr = 1) à la fréquence du courant f = 50 Hz (ω=314 glad / and), la formule prend la forme, Ohm / km,

De cette équation, on peut voir que la résistance inductive externe dépend de la distance entre les fils d et de leur diamètre d... Cependant, comme d varie dans des limites insignifiantes, son influence est également insignifiante et donc Xn, dépend principalement de d ( la résistance augmente avec la distance). Par conséquent, afin de réduire la résistance inductive externe de la boucle, la phase est nulle, les conducteurs de protection neutres doivent être posés avec les conducteurs de phase ou à proximité immédiate de ceux-ci.

Pour de petites valeurs de e, proportionnelles au diamètre des conducteurs e, c'est-à-dire lorsque les conducteurs de phase et de neutre sont situés à proximité l'un de l'autre, la résistance Xn est insignifiante (pas plus de 0,1 Ohm / km) et peut être négligé.

Dans les calculs pratiques, ils supposent généralement Xn = 0,6 Ohm / km, ce qui correspond à la distance entre les conducteurs de 70 à 100 cm (environ ces distances sont sur les lignes électriques aériennes du conducteur neutre au conducteur de phase le plus éloigné).