接地計算 — 電気機器の保護接地を計算する方法と公式
ゼロの計算は、割り当てられたタスクを確実に実行する条件を決定することを目的としています。損傷した設備をネットワークから迅速に切断し、同時に緊急時にゼロ化されたケースに触れる人の安全を確保します。これによれば 保護接地 遮断容量と、相がアースに短絡している場合のケース (中性点接地の計算) およびケース (中性点保護導体の再接地の計算) の接触安全性に依存します。
a) 中断計算
1 つの相が中性ケースに接続されている場合、単相短絡電流 (つまり、相と中性点保護導体の間) の値と K、A が条件を満たしている場合、電気設備は自動的に切断されます。
ここで、 k — 定格電流 Azn A、ヒューズ、またはブレーカーの電流設定 A の乗算係数。 (ヒューズの定格電流は電流であり、その値はインサートに直接表示 (刻印) されています。メーカー。メーカーが設定した温度以上に加熱する）
値 k の係数は、電気設備の保護の種類に応じて受け入れられます。保護が電磁解放 (遮断) のみを備えた回路ブレーカーによって実行される場合、つまり時間遅延なしでトリガーされる場合、k は 1.25 ～ 1.4 の範囲で受け入れられます。
設備がヒューズによって保護されている場合、周知のとおり、ヒューズの燃焼時間は電流に依存します（電流の増加とともに減少します）。シャットダウンをスピードアップするには、次の手順を実行します。
設備がヒューズと同様の逆電流依存特性を持つ回路ブレーカーによって保護されている場合は、
意味 AND K は、ネットワークの相電圧 Uf と、変圧器 zt、相線 zf、 中性保護導体zns、ループの相導体（ループ）の外部誘導抵抗 - ゼロ保護導体（位相ゼロループ）хn、および電流源（変圧器）の巻線の中性点接地のアクティブ抵抗からの抵抗（roおよび）中性点保護導体 rn を再接地します (図 1、a)。
ro と rn は通常、他の回路抵抗に比べて大きいため、これらによって形成される並列分岐は無視できます。次に、計算スキームが簡略化され (図 1、b)、複素形式の短絡電流 AND K、A の式は次のようになります。
また
ここで、Uf はネットワークの相電圧 V です。
zt — 三相電流源 (変圧器) の巻線のインピーダンスの複素数、オーム。
zf — 相導体のインピーダンス複素数、オーム。
znz — ゼロ保護導体のインピーダンスの複素数、オーム。
相および中性保護導体の Rf および Rns アクティブ抵抗、オーム。
Xf および Xnz — 相および中性保護導体の内部誘導抵抗、オーム。
— ループ インピーダンスの複素位相 — ゼロ、オーム。
米。 1. 容量遮断のための交流ネットワークにおける中和の計算スキーム: a — 完全、b、c — 簡略化
リセットを計算する場合、変圧器の抵抗とループの位相のモジュールをゼロ zt および zn とする、短絡電流 A の実際の値 (モジュール) を計算するための近似式を使用することができます。ああ、算術的に追加します。
この式の一部の不正確さ (約 5%) は安全要件を強化するため、許容されると考えられます。
ループ インピーダンス位相 — 実数形式 (モジュール) のゼロは、オーム、
計算式は次のようになります。
ここで、不明なのは中性線保護導体の抵抗のみであり、同じ公式を使用した適切な計算によって決定できます。ただし、中性点保護導体の断面積とその材料は、中性点保護導体の透磁率が相導体の誘電率の少なくとも50%であるという条件から事前に取得されるため、これらの計算は通常は実行されません。 、つまり
また
この条件は、そのような導電率 Azk が必要な値を持つという仮定に基づいて PUE によって確立されます。
建築物の各種金属構造物、クレーントラック、電気配線用鋼管、パイプラインなどはもちろん、ゼロPUE保護線などの非絶縁電線または絶縁電線の使用を推奨します。中性の作業導体と保護中性導体を同時に使用することをお勧めします。この場合、中性線の作動線は十分な導電率 (相線の導電率の少なくとも 50%) を備えている必要があり、ヒューズやスイッチを備えていてはなりません。
したがって、遮断容量のリセットの計算は、中性点保護導体の導電率の選択の計算の正確さ、またはむしろループの導電率の十分性のチェックであり、位相はゼロです。
意味 zT、オームは、変圧器の設計だけでなく、変圧器の電力、電圧、巻線の接続方式にも依存します。リセットを計算するとき、zm 値はテーブル (たとえば、テーブル 1) から取得されます。
非鉄金属（銅、アルミニウム）の導体の Rf および Rnz、オームの値は、既知のデータ、つまり断面積 c、mm2、長さ l、m、および導体の材質 ρ に従って決定されます。この場合、必要な抵抗は
ここで、ρ - 導体の比抵抗。銅の場合は 0.018、アルミニウムの場合は 0.028 Ohmm2 / m に相当します。
表 1. 油入三相変圧器の計算されたインピーダンス zt、オーム、巻線の概算値
変圧器電力、kV A 高圧巻線の定格電圧、kV zt、オーム、巻線接続図付き 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
ノート。これらの表は、低電圧400/230 Vの巻線を備えた変圧器を指します。低電圧230/127 Vでは、表に示されている抵抗値を3分の1に減らす必要があります。
中性点保護導体が鋼鉄の場合、その能動抵抗はテーブルなどの表を使用して決定されます。図２は、周波数５０Ｈｚ、異なる電流密度における異なる鋼線の１ｋｍの抵抗値（ｒω、オーム／ｋｍ）を示す。
これを行うには、ワイヤのプロファイルと断面積を設定するだけでなく、ワイヤの長さと緊急時にこのワイヤを流れる短絡電流 I K の期待値を知る必要があります。ワイヤの断面積は、その短絡電流密度が約0.5〜2.0 A / mm2になるように調整されています。
表 2. 交流 (50 Hz) における鋼線のアクティブ rω 抵抗と内部誘導 xω 抵抗、オーム / km
断面の寸法または直径、mm 断面、mm2 rω хω rω хω rω хω rω хω、導体内の予想される電流密度、A / mm2 0.5 1.0 1.5 2.0 長方形ストリップ 20 x 4 80 5.24 3.14 4.20 2.52 3.48 2.09 2.97 1.78 3 0 × 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 50×4 200 2.28 1.37 1.79 1.07 1.45 0.87 1.24 0.74 50 ×5 250 2.10 1.26 1.60 0.96 1.28 0、77 — — 60 × 5 300 1.77 1.06 1.34 0.8 1.08 0.65 — — 丸線 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 — — — —
銅およびアルミニウム導体の Xph 値と Khnz は比較的小さい (約 0.0156 Ohm / km) ため無視できますが、鋼鉄導体の場合、内部誘導反応は十分に大きく、表などの表を使用して決定されます。 2. この場合、ワイヤのプロファイルと断面積、長さ、および電流の期待値を知る必要もあります。
Xn (オーム) の値は、同じ直径 d、m の丸線を備えた 2 線式ラインの誘導抵抗について、電気工学の理論的基礎から知られている式に従って決定できます。
ここで、ω - 角速度、rad/s。 L — 線形インダクタンス、H; μr — 媒体の比透磁率。 μo = 4π x 10 -7 — 磁気定数、H / m; l — ラインの長さ、m; e — 線路の導体間の距離、m。
現在の周波数 f = 50 Hz (ω=314 Glad / and) で空気中 (μr = 1) に置かれた 1 km の線路の場合、式は次の形式になります。 Ohm / km、
この式から、外部誘導抵抗はワイヤ間の距離 d とワイヤの直径 d に依存することがわかります。ただし、d はわずかな範囲内で変化するため、その影響もわずかであり、したがって Xn は主に d に依存します (抵抗は距離とともに増加します)。したがって、位相がゼロのループの外部誘導抵抗を低減するには、中性点保護導体を位相導体と一緒に、または位相導体に近接して配置する必要があります。
導体 e の直径に比例する e の値が小さい場合、つまり相導体と中性導体が互いに近接して配置されている場合、抵抗 Xn は重要ではありません (0.1 オーム / km 以下)。無視することができます。
実際の計算では、通常、Xn = 0.6 オーム / km と仮定します。これは、導体間の距離 70 ～ 100 cm に相当します (このような距離は、架空送電線の中性線から最も遠い相の導体までの距離となります)。