अर्थिंग गणना - विद्युत उपकरणों की सुरक्षात्मक अर्थिंग की गणना के लिए विधि और सूत्र

शून्य की गणना का उद्देश्य उन स्थितियों को निर्धारित करना है जिसके तहत यह अपने असाइन किए गए कार्यों को विश्वसनीय रूप से निष्पादित करता है - नेटवर्क से क्षतिग्रस्त स्थापना को तुरंत डिस्कनेक्ट करता है और साथ ही आपातकालीन अवधि के दौरान शून्य वाले मामले को छूने वाले व्यक्ति की सुरक्षा सुनिश्चित करता है। इसके तहत सुरक्षात्मक अर्थिंग ब्रेकिंग क्षमता के साथ-साथ मामले की स्पर्श सुरक्षा पर भरोसा करें जब चरण ग्राउंड (न्यूट्रल अर्थिंग की गणना) और केस (तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर की री-अर्थिंग की गणना) से छोटा हो।

ए) व्यवधान गणना

जब एक चरण तटस्थ मामले में बंद हो जाता है, तो एकल-चरण शॉर्ट-सर्किट वर्तमान (यानी चरण और तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर के बीच) और के, ए का मान स्थिति को संतुष्ट करता है, तो विद्युत स्थापना स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट हो जाएगी

जहाँ k - रेटेड वर्तमान Azn A, फ्यूज या ब्रेकर की वर्तमान सेटिंग, A के गुणन का कारक। निर्माता।निर्माता द्वारा निर्धारित तापमान से ऊपर ताप)

विद्युत स्थापना के संरक्षण के प्रकार के आधार पर मान k का गुणांक स्वीकार किया जाता है। यदि सुरक्षा एक सर्किट ब्रेकर द्वारा की जाती है जिसमें केवल एक विद्युत चुम्बकीय रिलीज (व्यवधान) होता है, जो बिना समय की देरी के चालू हो जाता है, तो k 1.25-1.4 की सीमा में स्वीकार किया जाता है।

यदि स्थापना फ़्यूज़ द्वारा संरक्षित है, जिसके जलने का समय निर्भर करता है, जैसा कि जाना जाता है, वर्तमान पर (वर्तमान बढ़ने के साथ घटता है), तो शटडाउन को तेज करने के लिए, ले लो

यदि स्थापना फ़्यूज़ के समान एक उलटा वर्तमान-निर्भर विशेषता वाले सर्किट ब्रेकर द्वारा संरक्षित है, तो भी

अर्थ और के नेटवर्क के चरण वोल्टेज पर निर्भर करता है यूएफ और सर्किट प्रतिरोध, ट्रांसफॉर्मर जेडटी, चरण तार जेडएफ के प्रतिबाधा सहित, तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टरzns, लूप (लूप) के चरण कंडक्टर का बाहरी आगमनात्मक प्रतिरोध - शून्य सुरक्षात्मक कंडक्टर (चरण-शून्य लूप) хn, साथ ही वर्तमान स्रोत (ट्रांसफार्मर) आरओ की वाइंडिंग के तटस्थ ग्राउंडिंग के सक्रिय प्रतिरोधों से तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर आरएन (छवि 1, ए) का पुन: ग्राउंडिंग।

जहां तक ​​​​आरओ और आरएन, एक नियम के रूप में, अन्य सर्किट प्रतिरोधों की तुलना में बड़े हैं, उनके द्वारा बनाई गई समानांतर शाखा को अनदेखा करना संभव है। फिर गणना योजना को सरल बनाया जाएगा (चित्र 1, बी), और शॉर्ट-सर्किट वर्तमान और के, ए के लिए अभिव्यक्ति जटिल रूप में होगी

या

जहां यूएफ नेटवर्क का चरण वोल्टेज है, वी;

zt - तीन-चरण वर्तमान स्रोत (ट्रांसफार्मर), ओम की वाइंडिंग के प्रतिबाधा का परिसर;

जेडएफ - चरण कंडक्टर का प्रतिबाधा परिसर, ओम;

znz - शून्य सुरक्षात्मक कंडक्टर प्रतिबाधा परिसर, ओम;

चरण और तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर के आरएफ और आरएनएस सक्रिय प्रतिरोध, ओम;

Xf और Xnz - चरण और तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टरों के आंतरिक आगमनात्मक प्रतिरोध, ओम;

- लूप प्रतिबाधा का जटिल चरण - शून्य, ओम।

चावल। 1. क्षमता रुकावट के लिए वैकल्पिक चालू नेटवर्क में तटस्थता की परिकलित योजना: ए - पूर्ण, बी, सी - सरलीकृत

रीसेट की गणना करते समय, शॉर्ट-सर्किट करंट ए के वास्तविक मूल्य (मॉड्यूल) की गणना के लिए एक अनुमानित सूत्र का उपयोग करने की अनुमति है, जिसमें ट्रांसफार्मर के प्रतिरोध के मॉड्यूल और लूप के चरण शून्य zt और zn हैं ओह, अंकगणित में जोड़ें:

इस फॉर्मूले की कुछ अशुद्धियाँ (लगभग 5%) सुरक्षा आवश्यकताओं को मजबूत करती हैं और इसलिए उन्हें स्वीकार्य माना जाता है।

पाश प्रतिबाधा चरण - वास्तविक रूप में शून्य (मॉड्यूल) है, ओम,

गणना सूत्र इस तरह दिखता है:

यहां, केवल तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर के प्रतिरोध अज्ञात हैं, जिन्हें एक ही सूत्र का उपयोग करके उपयुक्त गणनाओं द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। हालांकि, ये गणना आमतौर पर नहीं की जाती है, क्योंकि तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर और इसकी सामग्री का क्रॉस-सेक्शन इस शर्त से अग्रिम रूप से लिया जाता है कि तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर की पारगम्यता चरण कंडक्टर की पारगम्यता का कम से कम 50% है। , अर्थात।

या

यह स्थिति PUE द्वारा इस धारणा के तहत स्थापित की गई है कि ऐसी चालकता के लिए Azk का आवश्यक मान होगा

गैर-अछूता या अछूता तारों जैसे शून्य PUE सुरक्षात्मक तारों के साथ-साथ इमारतों की विभिन्न धातु संरचनाओं, क्रेन पटरियों, बिजली के तारों, पाइपलाइनों आदि के लिए स्टील पाइपों का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।एक साथ तटस्थ काम करने वाले कंडक्टर और सुरक्षात्मक तटस्थ कंडक्टर के रूप में उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। इस मामले में, तटस्थ काम करने वाले तारों में पर्याप्त चालकता (चरण तार की चालकता का कम से कम 50%) होना चाहिए और फ़्यूज़ और स्विच नहीं होना चाहिए।

इसलिए, ब्रेकिंग क्षमता को रीसेट करने की गणना तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर की चालकता के चयन की शुद्धता की गणना की जांच है, या लूप की चालकता की पर्याप्तता के बजाय, चरण शून्य है।

मतलब zT, ओम, ट्रांसफार्मर की शक्ति, वोल्टेज और इसकी वाइंडिंग की कनेक्शन योजना के साथ-साथ ट्रांसफार्मर के डिजाइन पर निर्भर करता है। रीसेट की गणना करते समय, zm मान तालिकाओं से लिया जाता है (उदाहरण के लिए, तालिका 1)।

गैर-लौह धातुओं (तांबा, एल्यूमीनियम) के कंडक्टरों के लिए मान Rf और Rnz, ओम, ज्ञात डेटा के अनुसार निर्धारित किए जाते हैं: क्रॉस-सेक्शन c, mm2, लंबाई l, m, और कंडक्टरों की सामग्री ρ.. इस मामले में, आवश्यक प्रतिरोध

जहाँ ρ- कंडक्टर का विशिष्ट प्रतिरोध, तांबे के लिए 0.018 और एल्यूमीनियम के लिए 0.028 ओहम2 / मी के बराबर।

तालिका 1. गणना की गई प्रतिबाधा zt, ओम, तेल से भरे तीन-चरण ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग के अनुमानित मूल्य

ट्रांसफॉर्मर पावर, केवी उच्च वोल्टेज वाइंडिंग्स का रेटेड वोल्टेज, केवी जेडटी, ओहम, घुमावदार कनेक्शन आरेख वाई / वाईएन डी / यूएन यू / जेडएन 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

टिप्पणी। ये टेबल ट्रांसफॉर्मर को कम वोल्टेज 400/230 वी के घुमाव के साथ संदर्भित करते हैं। कम वोल्टेज 230/127 वी पर, तालिका में दिए गए प्रतिरोध मूल्यों को 3 गुना कम किया जाना चाहिए।

यदि तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टर स्टील है, तो इसका सक्रिय प्रतिरोध तालिकाओं का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, उदाहरण के लिए, तालिका। 2, जो 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ विभिन्न वर्तमान घनत्वों पर विभिन्न स्टील तारों के 1 किमी (rω, ओम / किमी) के प्रतिरोध मान दिखाता है।

ऐसा करने के लिए, आपको तार के प्रोफाइल और क्रॉस-सेक्शन को सेट करने की आवश्यकता है, साथ ही इसकी लंबाई और शॉर्ट-सर्किट वर्तमान आईके के अपेक्षित मूल्य को जानने की जरूरत है जो आपातकालीन अवधि के दौरान इस तार से गुजरेंगे। तार के क्रॉस-सेक्शन को समायोजित किया जाता है ताकि इसमें शॉर्ट-सर्किट वर्तमान घनत्व लगभग 0.5-2.0 A / mm2 हो।

तालिका 2. प्रत्यावर्ती धारा (50 हर्ट्ज), ओम / किमी पर स्टील के तारों के सक्रिय rω और आंतरिक आगमनात्मक xω प्रतिरोध

अनुभाग के आयाम या व्यास, मिमी अनुभाग, मिमी2 rω хω rω хω rω хω rω хω कंडक्टर में अपेक्षित वर्तमान घनत्व पर, A / mm2 0.5 1.0 1.5 2.0 आयताकार पट्टी 20 x 4 80 5.24 3.14 4.20 2.52 3.48 2.09 2.9 7 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 — — राउंड वायर 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 — — —

तांबे और एल्यूमीनियम कंडक्टरों के लिए Xph मान और Khnz अपेक्षाकृत छोटे (लगभग 0.0156 ओम / किमी) हैं, इसलिए उन्हें उपेक्षित किया जा सकता है। स्टील कंडक्टरों के लिए, आंतरिक आगमनात्मक प्रतिक्रियाएं काफी बड़ी होती हैं और तालिकाओं का उपयोग करके निर्धारित की जाती हैं, उदाहरण के लिए तालिका। 2. इस मामले में, तार के प्रोफाइल और क्रॉस-सेक्शन, उसकी लंबाई और वर्तमान के अपेक्षित मूल्य को जानना भी आवश्यक है।

Xn, ओम का मान, उसी व्यास d, m, के गोल तारों के साथ दो-तार लाइन के आगमनात्मक प्रतिरोध के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव से ज्ञात सूत्र के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है।

जहाँ ω — कोणीय वेग, रेड/से; एल - रैखिक अधिष्ठापन, एच; μr - माध्यम की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता; μo = 4π x 10 -7 — चुंबकीय स्थिरांक, H / m; एल - रेखा की लंबाई, मी; ई - लाइन के कंडक्टरों के बीच की दूरी, मी।

वर्तमान आवृत्ति f = 50 हर्ट्ज (ω=314 खुशी / और) पर हवा में रखी गई 1 किमी लाइन (μr = 1) के लिए, सूत्र रूप लेता है, ओम / किमी,

इस समीकरण से यह देखा जा सकता है कि बाहरी आगमनात्मक प्रतिरोध तारों के बीच की दूरी d और उनके व्यास d पर निर्भर करता है... हालाँकि, चूंकि d नगण्य सीमा के भीतर भिन्न होता है, इसका प्रभाव भी नगण्य होता है और इसलिए Xn, मुख्य रूप से d पर निर्भर करता है ( प्रतिरोध दूरी के साथ बढ़ता है)। इसलिए, लूप के बाहरी आगमनात्मक प्रतिरोध को कम करने के लिए, चरण शून्य है, तटस्थ सुरक्षात्मक कंडक्टरों को चरण कंडक्टरों के साथ या उनके करीब निकटता में रखा जाना चाहिए।

ई के छोटे मूल्यों के लिए, कंडक्टर ई के व्यास के अनुरूप, यानी, जब चरण और तटस्थ कंडक्टर एक दूसरे के करीब निकटता में स्थित होते हैं, तो प्रतिरोध एक्सएन महत्वहीन होता है (0.1 ओहम / किमी से अधिक नहीं) और उपेक्षित किया जा सकता है।

व्यावहारिक गणना में, वे आमतौर पर एक्सएन = 0.6 ओहम / किमी मानते हैं, जो 70 - 100 सेमी के कंडक्टर के बीच की दूरी से मेल खाती है (लगभग ऐसी दूरी तटस्थ कंडक्टर से सबसे दूर चरण कंडक्टर तक ओवरहेड पावर लाइनों पर होती है)।