Расчет зануления

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Задание ..........................................................................................................3

Аннотация .....................................................................................................4

Введение ........................................................................................................5

1.Общие положения.......................................................................................6

2.Методика поверочного расчета защитного зануления на отключающую способность…………………………………………… ……………………. 22

3.Поверочный расчет защитного зануления на отключающую способность…………………………………………………………………..31

Вывод.............................................................................................................36

Список использованной литературы..........................................................37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №14

Выполнить поверочный расчет защитного зануления на отключающую способность.

     Исходные  данные:

1. Источник электроэнергии – трехфазный трансформатор мощностью 160 кВА; схема соединения его обмоток Y/Y;

2. Электросеть системы TN с линейным напряжением 380 В;

3. Потребитель электроэнергии – трехфазный  асинхронный электродвигатель мощностью 18 кВт;

4. Длина воздушной магистральной линии электропередачи от источника электроэнергии до распределительного электрощита – 175 м;

5. Материал проводов воздушной  магистральной линии электропередачи  – алюминий;

6. Площадь поперечного сечения фазных проводов: а) – ; б) – ; в) – ; нулевого провода – ;

7. Электродвигатель подключен  к распределительному электрощиту 4-х жильным электрокабелем длиной: а) – 40м;  б) – 32м с алюминиевыми  жилами сечением: фазных жил –  ; нулевой жилы – ;

8. Кратность пускового  тока электродвигателя ( – 6;

9. Коэффициент, учитывающий  условия пуска электродвигателя ;

10. Тип защиты – предохранитель  с плавкой вставкой.

 

 

Аннотация

В данной работе выполнен поверочный расчет защитного зануления на отключающую способность в соответствии с заданием по методике, изложенной в лекционных и практических занятиях по предмету «Электробезопасность».

        По  результатам расчетов, все шесть  вариантов решения задачи удовлетворяют  условию  . Следовательно, во всех вариантах, при замыкании фазы на зануленный корпус, электроустановка автоматически отключится за регламентированный промежуток времени, что обеспечит защиту персонала от поражения электрическим током.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Электроустановки различного класса напряжения потенциально являются источниками опасности для людей в целом и для обслуживающего их персонала в частности. Травматизм и смертность при их эксплуатации довольно велики. Однако в силу объективных причин их применение является неотъемлемой частью нашей жизни. С целью сокращения несчастных случаев разработана система правил эксплуатации электроустановок - ПУЭ. В этом документе нашли своё отражение, как общие требования, так и специальные. Среди всех их внимание уделено и использованию защитных заземлений и занулений.

Согласно ПУЭ [4, глава 1.7] для защиты людей от поражения электрическим током должна быть применена, по крайней мере, одна из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение, разделительный трансформатор, малое напряжение, двойная изоляция, выравнивание потенциалов.

 В данной работе  в соответствии с заданием  выполнен расчет защитного зануления на отключающую способность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Общие положения.

Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ представляет собой преднамеренное электрическое соединение открытых нетоковедущих проводящих (электропроводящих) частей электрооборудования, которое в результате нарушения изоляции может оказаться под напряжением, с нулевым проводом (нейтралью) электрической сети трёхфазного переменного тока (система TN с одновременной установкой отключающих устройств на фазных проводах, питающих эти электроустановки).

  В качестве отключающих устройств как правило применяются плавкие вставки, которые расплавляясь, под действием тока короткого замыкания(КЗ), разрывают электрическую цепь энергопитания аварийного участка электрооборудования, а также электромагнитные выключатели, также разрывающие цепь при КЗ.

  Область применения защитного зануления – трехфазные, четырех- и пяти- проводные сети напряжением до 1000 В с заземляющей нейтралью.

Зачастую при эксплуатации электроустановок нетоковедущие части их оказываются под напряжением. Величина его может быть различна в зависимости от причины.

Наиболее частая причина - наведение напряжения от близко расположенных токоведущих частей. В частности, например, на корпус трансформатора наводится потенциал от проходящих сквозь него магнитных потоков. Таким образом, не будучи запитанным корпус становится опасным для прикосновения. К таким же объектам можно отнести ещё и сетчатые ограждения на распределяющие устройства, корпуса двигателей и генераторов, ячеек КРУ (комплектные распределительные устройства) и другое оборудование.

Второй причиной может стать замыкание на корпус одной или нескольких фаз за счет разрушения изоляции электропроводов. При этом корпус оказывается под напряжением.

Таким образом, нетоковедущие части электроустановок или элементы РУ оказываются под напряжением относительно земли. Понятно, что при соприкосновении с ним произойдёт поражение человека электрическим током, что проявляется в электрическом ударе и ожоге кожного покрова. Следствием электрического удара могут быть судороги мышц грудной клетки, прекращение деятельности органов дыхания, потеря сознания и расстройство сердечной деятельности со, в том числе, смертельным исходом.

Зануление производственного оборудования осуществляется с целью защиты персонала от опасности поражения электротоком в случае пробоя фазы на металлический корпус. Оно позволяет снизить до минимума риск травмирования вследствие быстрого отключения электроустановки от питающей сети. Для обеспечения этого нужно, чтобы сопротивление участка «фаза-ноль» было небольшим. Это достигается не только, безусловно, высоким качеством монтажа защитного проводника, но и предварительным расчётом зануления.

Расчёт делают с целью определить параметры, при которых зануление надёжно выполняет свои функции: уменьшает опасность поражения электротоком при прикосновении к токопроводящим частям и быстро отсоединяет повреждённую установку от питания. Зануление рассчитывают на отключающую способность.

Проводится так же расчёт заземления нейтрали питающего трансформатора. Положения ПУЭ требуют чтобы сопротивление заземления нейтральной точки было всегда до 8 Ом при сети 220/127 вольт, не более 4 Ом при напряжении 380/220 В и при сети 660/380 В не выше 2 Ом. Кроме того рассчитывается повторное заземление защитного нулевого проводника. ПУЭ устанавливает, что величина сопротивления растеканию заземлителей каждого повторного заземления воздушной линии всегда не должна превышать при трёхфазной сети напряжением:

- 220 В – 20 Ом;

- 380 В – 10 Ом;

- 660 В – 5 Ом.

То же самое установлено и при однофазном питании: 
- 127В – 20 Ом;

- 220 В – 10 Ом;

- 380 В – 5 Ом.

Правила требуют, чтобы повторные заземления выполнялись на концах воздушных линий и на вводах в сооружения, электроустановки которых зануляют.

Расчёт на отключающую способность является основным, поэтому ПУЭ устанавливают конкретные временные интервалы, в течение которых защита должна отключить устройство от сети. Максимальное время равняется: 
- при напряжении фазы 127 В – 0,8 с;

- при 220 В – 0,4 с;

- при 380 В – 0,2 с;

- свыше 380 В – 0,1 с.

Указанные сроки отключения достаточны и для защиты персонала, использующего переносной электроинструмент класса 1. При питании стационарных токоприёмников от этажных, распределительных и т.п. щитов время отключения не может быть дольше 5 с.

Сам расчёт сводится к определению характеристик нулевого проводника (сечение, длина, материал), которые бы приводили к срабатыванию токовой защиты за вышеуказанное время. Естественно, чем выше проводимость нулевой защитной жилы, тем выше кратность сверхтока замыкания против величины срабатывания автоматических выключателей. Пункт 1.7.79 ПУЭ устанавливает, что ток замыкания должен быть больше:

- в три раза номинального  тока ближайшего предохранителя;

- в 3 раза тока расцепителя автомата  с обратной токовой зависимостью;

- на 10% тока мгновенного срабатывания  автоматического выключателя с  расцепителем без выдержки.

Правила определяют, что данные показатели во взрывоопасной среде должны быть увеличены:

- до 4 раз при защите плавкой  вставкой;

- до 6 раз в цепи с автоматом, оснащённым расцепителем с обратной

зависимостью от тока.

Выполнение вышеуказанных требований гарантирует нужное по времени срабатывание защиты. Необходимо учесть, что в любом случае проводимость защитной жилы должна быть не менее половины от фазного провода. Это обеспечивает уменьшение потенциала на корпусе до безопасного минимума вплоть до отключения повреждённого устройства от сети.

Степень поражения человека определяется величиной тока, путем и длительностью прохождения его через тело человека. Величина тока зависит от напряжения прикосновения и сопротивления всей электрической цепи в которую «включается» человек.

Необходимость проведения защитных мероприятий, а также устройство защитного зануления любых электроустановок зависит от ряда факторов.

К ним в первую очередь относится:

- рабочее напряжение электроустановки

- режим работы нейтрали электроустановки

Зануление электроустановок следует выполнять:

1) при напряжении 380 В и выше переменного тока - во всех электроустановках.

2) при номинальных напряжениях  выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

К помещениям с повышенной опасностью относятся те помещения, где есть:

- токопроводящая пыль

- токопроводящие полы

- высокая температура воздуха более 35

- относительная влажность воздуха более 75%

3) во взрывоопасных помещениях  при всех напряжениях.

К последним можно отнести аккумуляторные на подстанциях, в кислородных, водородных и других цехах различных предприятий.

Cогласно ПУЭ [4, глава 1.7] к частям, подлежащим занулению относятся:

1) корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников  и т.п.

2) корпуса приводов электрических аппаратов;

3) вторичные обмотки измерительных  трансформаторов

4) каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съемные или открывающиеся  части, если на последних установлено  электрооборудование напряжением  выше 42 В переменного тока;

5) металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические кабельные соединительные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, металлические рукава и трубы электропроводки, кожухи и опорные конструкции шинопроводов, лотки, короба, струны, тросы и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной или зануленной металлической оболочкой или броней), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;

6) металлические оболочки и броня  контрольных и силовых кабелей  и проводов напряжением до 42 В переменного тока, проложенных на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п. Вместе с кабелями и проводами, металлические оболочки и броня которых подлежат заземлению или занулению;

7) металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников;

8) электрооборудование, размещенное  на движущихся частях станков, машин и механизмов.

Ряд требований отражает условия безопасной работы электроустановки для обслуживающего персонала, однако существуют требования, которые напрямую зависят от условий работы электроустановки. Так например, несоблюдение требования по заземлению вторичной обмотки трансформатора тока приведет в лучшем случае изменению класса точности [5, глава 4], что отрицательно скажется на показаниях приборов или работы релейной защиты включенных в цепь трансформатора тока. В худшем случае это приведет к неисправности аппарата.

Не требуется преднамеренно занулять:

1) корпуса электрооборудования, аппаратов  и электромонтажных конструкций, установленных на заземленных (зануленных) металлических конструкциях, распределительных устройствах, на щитах, шкафах, щитках, станинах станков, машин и механизмов, при условии обеспечения надежного электрического контакта с заземленными или зануленными основаниями

2) конструкции, при условии надежного  электрического контакта между  этими конструкциями и установленными  на них заземленным или зануленным электрооборудованием. При этом указанные конструкции не могут быть использованы для заземления или зануления установленного на них другого электрооборудования;