
- •Проектирование установок электропитания многоканальных телекоммуникационных систем
- •Содержание
- •Введение
- •1 Общие указания по выполнению курсового проекта
- •1.1 Содержание курсового проекта
- •2 Методические указания к расчету и выбору оборудования электропитающей установки
- •2.1 Расчет системы бесперебойного питания переменного тока
- •2.2 Расчет аккумуляторных батарей
- •2.3 Расчет и выбор устройств системы бесперебойного электропитания постоянного тока
- •2.4 Расчет общей мощности потребления системы электропитания
- •2.5 Расчет заземляющего устройства
- •Выбор автомата защиты
- •2) Расчет источника бесперебойного питания переменного тока
- •3) Расчет аккумуляторной батареи эпу постоянного тока (выпря- мительного устройства).
- •5) Полная мощность, потребляемая всей системой электропитания
- •3 Системы и устройства электропитания предприятий связи
- •3.1 Системы электропитания предприятий связи
- •3.2 Системы электропитания постоянного тока
- •3.3 Системы бесперебойного питания переменного тока
- •3.4 Устройства коммутации и вводно - распределительные шкафы
- •3.5 Силовые кабели и шинопроводы токораспределительной сети
- •3.6 Аккумуляторные батареи
- •3.7 Системы заземления
- •3.9 Устройства автоматической защиты цепей питания
- •3.10 Основные требования к электропитающим установкам
- •3.11 Характеристика промышленных устройств бесперебойного электропитания
- •4 Литература
3.7 Системы заземления
В
энергоснабжении предприятия связи
система заземления является элементом
энергораспределения, и одновременно
служит для защиты персонала от
поражения электрическим током. Заземление
в электропитающих установках может
выполняться на стороне переменного и
на стороне постоянного тока.
На рисунке 3.10 изображены основные схемы систем заземления:
система TN — система, в которой нейтраль источника электропитания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников; (на рисунке не показана);
система Т1Ч-С - как система ТК, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рисунок 3.10а);
система Т1Ч-8 - как система ТгГ, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рисунок 3.10б);
система Т1Ч-С-8 — как система ТЫ, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника электропитания (рисунок 3.10в);
система 1Т —система, в которой нейтраль источника электропитания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены (рисунок 3.10г).
В
схемах электропитания с заземлением
на стороне постоянного тока в общем
случае может быть заземлен положительный
или отрицательный полюс. На предприятиях
связи заземляется положительный полюс
источников электропитания. Типовые
схемы систем заземления цепей постоянного
тока показаны на рисунке 3.11.
Заземляющие устройства делятся на защитные и рабочие. Рабочее заземление предназначено для создания нормальных условий работы электроуста
новки. Защитное заземление - это электрическое соединение части электроустановки, нормально не находящейся под напряжением, с заземляющим устройством, обеспечивающим электробезопасность персонала. Для выполнения заземлений различных назначений и разных напряжений рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство, удовлетворяющее требованиям к заземлению этих установок [5].
Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. В качестве заземлителей часто используют естественные за-землители: проложенные в земле стальные водопроводные трубы, стальная броня и свинцовые оболочки силовых кабелей, проложенных в земле, металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надежный контакт с землей. Однако на предприятиях связи обязательным является применение в качестве основных искусственные заземлители.
Конструктивно искусственный заземлитель выполняется в виде одного или нескольких рядов вертикальных электродов (реже горизонтальных). Для электродов искусственных заземлителей применяются забиваемые в землю отрезки труб диаметром 50...75 мм или стержни, называемые электродами. Электроды должны иметь длину 2,5...5 м. Для снижения сопротивления заземления и его стабильности рекомендуется глубину их проникновения в грунт задавать с учетом расположения глинистых слоев. Верхний конец каждого электрода должен находиться на глубине не менее 0,5...0,8 м от поверхности почвы. Электроды располагаются друг от друга на расстоянии не менее 2,5...3 м и соединяются между собой горизонтальными полосами [6].
В открытых распределительных устройствах с напряжением выше 1 кВ вокруг площади, занятой оборудованием, прокладывается замкнутый контур из горизонтальных заземлителей, к которому присоединяется оборудование.
Заземляемые части соединяются с заземлителем проводниками. В качестве заземляющих проводников могут использоваться специально предусмотренные для этой цели проводники, сечения которых не менее установленных в «Правилах устройства электроустановок» [5].
Расчет заземляющего устройства сводится к выбору числа и диаметра заземляющих стержней в зависимости от типа грунта и формы электродов [1]. Для определения сопротивления заземляющего устройства сначала рассчитывается сопротивление одиночного заземлителя ЯВ. В качестве заземли-теля можно принять стальную трубу, забитую вертикально в грунт на некоторую глубину И (рисунок 3.12б). Сопротивление ЯВ зависит от удельного
сопротивления грунта р, Ом-см (сопротивление образца грунта объемом 1 см ), длины трубы /, см, находящейся в грунте, наружного диаметра трубы й, см, и определяется по формуле [14]:
Ев =0,3667[lg 7+2^ ], Ом, (3.9)
где: I - расстояние от поверхности земли до середины трубы (электрода),
см.
а
) б)
Рисунок 3.12 Конструкции заземлителей:
а) горизонтальный электрод; б) вертикальный электрод Большое влияние на сопротивление ЯВ оказывает сезонное колебание проводимости верхних слоев грунта в зависимости от влажности и температуры воздуха. Чтобы уменьшить это влияние, необходимо трубу забивать в землю на глубину И=0,5...1,5 м от поверхности грунта до верхнего конца трубы (рисунок 3.18б).
Сопротивление заземлителя из стальной полосы прямоугольного сечения, уложенной горизонтально (рисунок 3.12а), определяется по формуле:
2
Еп = 0,366 ^^И-, Ом,
(3.10)
где: /1 - длина полосы, см; Ь - ширина полосы, см (Ь=4... 6 см); И - глубина заложения полосы, см (И=40... 60 см).
Наиболее важным фактором, влияющим на сопротивление растекания тока в земле, является удельное сопротивление грунта р=р0-цс„ Ом-см. При проектировании заземления величину р0 определяют опытным путем для того грунта, где будет сооружено заземляющее устройство, а коэффициент се
зонности цс выбирают по таблицам. Наименьшее значение Цс=1 - для марта, наибольшее значение цс=1,75...2,2 - для июля.
Согласно «Правилам устройства электроустановок» [5] в электроустановках напряжением до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства в любое время года допускается Яз<125/1З, но не более 4 Ом, где 1З - расчетный ток замыкания на землю, в амперах. Если в нейтраль включен заземляющий резистор, то за расчетный ток принимают ток, равный 125 % его номинального тока (1,2510)
В установках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью применяется защитное зануление - металлическая связь защищаемых частей электроустановки с нейтралью источника. Заземление нейтрали источника является рабочим, и сопротивление его не должно превышать 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 380 и 220 В источника трехфазного тока. Соединение нейтрали трансформатора или генератора с заземлителем осуществляется специальным проводником, сечение которого не меньше допустимого по «Правилам устройства электроустановок» [5]. Заземлитель нейтрали должен располагаться вблизи трансформатора (генератора), а для внутрицеховых подстанций - около стены здания.
Нулевой рабочий проводник от трансформатора до распределительного шкафа выполняется шиной, жилой кабеля, алюминиевой оболочкой кабеля, проводимость которых должна составлять не менее 50 % проводимости фазных проводов.
В качестве нулевых защитных проводников используются изолированные и неизолированные проводники, нулевые жилы кабелей и проводов, полосовая и угловая сталь, а также металлические конструкции зданий, стальные трубы электропроводок, металлические кожухи шинопроводов и др.
При повреждении изоляции в установке с глухозаземленной нейтралью возникает однофазное короткое замыкание (КЗ), ток которого равен
где: 11ф - фазное напряжение электросети; Zn = - полное со-
противление цепи фаза - нулевой провод; 2Т - полное сопротивление трансформатора при замыкании на корпус, значения которого приведены в таблице 3.1.
С
Таблица 3. 1 Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора
Мощность трансформатора, кВ -А |
40 |
63 |
100 |
160 |
250 |
400 |
630 |
1000 |
Расчетное сопротивление 2т„ Ом |
0,65 |
0,413 |
0,26 |
0,162 |
0,104 |
0,065 |
0,043 |
0,027 |
допустимой для практики точностью принята алгебраическая сумма 2П и 2Т вместо геометрической. Ток 1К, протекающий по петле фаза - нулевой проводник, должен привести к немедленному отключению поврежденного участка, для этого кратность тока короткого замыкания к току уставки автоматического выключателя (номинальному току расцепителя 1НР) или номинальному току плавкого элемента ближайшего предохранителя 1РВст должна иметь нормируемую величину (таблица 3.2).
Т
В качестве нулевых защитных проводников применяются те же элементы, что и для заземляющих проводников, но к ним предъявляются дополнительные требования.
Вид защитного аппарата |
Кратность к в помещениях |
||
с нормальной средой |
с взрывоопасной средой |
||
Плавкие предохранители |
31НВст |
41НВст |
|
Автоматические выключатели с обратной характеристикой |
31нр |
61нр |
|
Автоматические выключатели с электромагнитным расцепи-телем |
1,41нр при 1ном<100 А; 1,251нр при 1ном> 100 А |
1,41нр при 1ном<100 А; 1,251нр при 1ном>100 А |
аблица 3.2 Кратность тока короткого замыкания в сетях с занулением
Расчет зануления заключается в определении сопротивления фазных и нулевых проводников по схеме сети, в подсчете тока КЗ по формуле (2) и сравнении кратности тока короткого замыкания с нормируемой величиной. Сопротивления петли фаза-нуль шинопроводов, кабелей, стальных труб, полос и других проводников, применяемых для зануления, можно определить и найти в соответствующих справочниках [6, 7].