Курбатов вар студ 02 / л16

Федеральное Агентство Связи

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра Интеллектуальные системы в управлении и автоматизации

Задача №16

«Расчет основных параметров сети с заземленной нейтралью»

По дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

Москва 2021

Задание:

1. Определить напряжение на корпусе оборудования при замыкании фазы на корпус:

а) при занулении оборудования (подключении корпусов к нулевому проводу);

б) с повторным заземлением нулевого провода.

2. Определить ток короткого замыкания и проверить, удовлетворяет ли он условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя

3. Определить потенциал корпусов при замыкании фазы на корпус и обрыве нулевого провода (до и после места обрыва).

4. Определить ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудования при замыкании фазы на корпус:

а) без повторного заземления нулевого провода;

б) с повторным заземлением нулевого провода.

5. Определить напряжение прикосновения на корпусе установки при замыкании одной из фаз на землю (дать схему).

6. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее из n индивидуальных заземлителей, так, чтобы Rз не превышало 4 Ом.

7. Сформулировать выводы.

Исходные данные:

R_П = 10 Ом; Z_П = 1,4 Ом; Z_Н = 0,9 Ом; Rзм = 150; L = 6 м; d = 0,05 м;

T = 2,5 м; _В = 0,67; Uф = 220 В;

Вид грунта – глина;  = 60 Ом*м.

Решение:

А – величина тока короткого замыкания.

Определим удовлетворяет ли ток короткого замыкания условиям ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя:

, учитывая, что I_н = (20, 30, 50, 100) А:

1. I_н = 20 А:

- удовлетворяет

2. I_н = 30 А:

- удовлетворяет

3. I_н = 50 А:

- удовлетворяет

4. I_н = 100 А:

– не удовлетворяет

U_З = I_К.З. Z_H

В – напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления.

В – напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого провода.

При обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли:

без повторного заземления нулевого провода для:

а) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва

U₁ = Uф = 220 В.

б) корпусов подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва

U₂ = 0;

с повторным заземлением нулевого провода для:

в) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва

В

г) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва

В

Ток через тело человека в указанных случаях будет определяться

следующим образом:

а) , А б)

в) , А г) , А

где R_h = 1000 Ом.

а) A

б)

в) A

г) A

В – напряжение на корпусе зануленного оборудования при случайном замыкании фазы на землю без повторного заземления нулевого провода.

Ом – сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t.

– кол-во необходимых заземлителей.

Выводы:

Мы рассчитали основные параметры сети с заземленной нейтралью и нашли, что чтобы Rз не превышало 4 Ом необходимо 2 заземлителя.

Контрольные вопросы:

1. Основные факторы, влияющие на поражение человека электрическим током.

Основными факторами, определяющими исход поражения человека электрическим током, являются сила тока и путь его прохождения. Величина тока, в свою очередь, зависит от приложенного напряжения и сопротивления тела человека. В зависимости от силы электрический ток может оказывать различное воздействие на организм человека.

2. Какие факторы влияют на сопротивление тела человека?

• Величина тока;

• Увеличение напряжения;

• Род тока (постоянный или переменный);

• Частота тока;

• Время воздействия;

• Площадь контакта на сопротивление;

• Состояние поверхности кожи и внутренних органов;

• Психофизиологические факторы;

• Условия окружающей среды.

3. Виды поражения электрическим током.

Различают ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные токи.

Ощутимый ток вызывает при прохождении через тело человека ощутимые раздражения (ГОСТ 12.1.009). Они появляются при переменном токе 0,6-1,5 мА с частотой 50 Гц и постоянном - 5-7 мА. Эти величины являются пороговыми ощутимыми токами, т.е. наименьшими значениями, с которых начинается область ощутимых токов.

Неотпускающий ток вызывает при прохождении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажатпроводник. Пороговыми неотпускающими токами являются 10-15 мА для переменного (50 Гц) и 50-60 мА - для постоянного тока. Эти токи вызывают едва переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руку невозможно оторвать от электрода.

Фибрилляционный ток вызывает при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца. Пороговыми фибрилляционными токами являются 100 мА переменного (50 Гц) и 300 мА постоянного тока при времени воздействия 1-2 с по пути тока «рука - рука» или «рука - ноги».

4. Напряжение прикосновения. Шаговое напряжение. Охарактеризовать и пояснить технические средства защиты.

В любых электрических сетях человек, находящийся в зоне растекания тока, может оказаться под напряжением шага и напряжением прикосновения.

Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8 м) и на которых одновременно стоит человек.

Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается, так как сечение проводника (почвы) увеличивается пропорционально квадрату радиуса, и на расстоянии, примерно равном 20 м, может быть принят равным нулю. Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает: напряжение шага возрастает, так как ток проходит уже не через ноги, а через все тело человека.

Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали (т.е. заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т.д.

В соответствии с государственными стандартами по электробезопасности и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) номенклатура видов защиты от поражения электрическим током включает в себя следующие способы и средства.

При прямых прикосновениях необходимо:

- применение защитных оболочек и ограждений;

- расположение токоведущих неизолированных частей вне зоны досягаемости;

- применение изоляции (рабочей, дополнительной, усиленной) токоведущих частей;

- использование малого напряжения;

- защитное отключение;

- блокировка опасных зон (пространств);

- применение предупредительной сигнализации, знаков безопасности;

- использование во время работ на сетях или электрооборудовании под напряжением средств индивидуальной защиты;

- контроль изоляции.

При косвенных прикосновениях необходимо:

- зануление с использованием защитных проводников;

- заземление;

- уравнивание потенциалов;

- защитное отключение;

- применение двойной изоляции;

- использование малого напряжения;

- контроль изоляции;

- электрическое разделение сети.

Технические способы и средства защиты применяются раздельно или в комплексе, так чтобы получилась оптимальная защита.

5. Зануление. Область применения и принцип действия.

Заземление - преднамеренное соединение нетоковедущих элементов оборудования, которые в результате пробоя изоляции могут оказаться под напряжением, с землёй.

Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Защитное действие заземления основано на двух принципах:

- Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.

- Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения - УЗО).

Таким образом, заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые ч сотые доли секунды - время срабатывания УЗО).

Области применения защитного заземления:

- сети напряжением до 1 кВ переменного тока: трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью; однофазные двухпроводные, изолированные от земли;

- сети напряжением до 1 кВ постоянного тока: двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

- сети напряжением выше 1 кВ переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной и средней точек.

6. Назначение отдельных элементов зануления.

Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления − обеспечить необходимое для отключения установки значение тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1кВ, − для снижения напряжения зануленных открытых проводящих частей (а следовательно, нулевого защитного проводника) относительно земли до допустимого значения при замыкании фазного провода на землю.

7. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. Назначение и особенность эксплуатации в сетях.

Нулевой рабочий проводник имеет еще одно название – проводник сети. По нему протекает нагрузочный ток. На схеме он обозначается латинской буквой «N».

Основная задача нулевого защитного проводника — обеспечивать безопасность. В системах с нулевым выводом глухозаземленного трансформатора он коммутирует токопроводящие части электрических приемников и нулевую точку питающего трансформатора. В аварийных или нештатных ситуациях они оказываются под ударом.

N – нулевой рабочий провод. Вместе с фазным проводом принимает участие в непрерывном и беспрепятственном обеспечении электропитанием бытовой техники и прочих электрических приборов. По нему постоянно протекает рабочий ток.

РЕ – нулевой защитный провод. Не принимает участия в обеспечении электрических приборов и бытовой техники электричеством. Основная

задача – защита от косвенного взаимодействия в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Прежде чем приступать к монтажу, требуется ознакомиться с правилами, которые предъявляются к прокладке РЕ:

• В линии должны отсутствовать устройства, которые могут стать причиной разъединения, нарушения целостности цепи, например, удаляемые вставки, выключатели, автоматы защиты и предохранители.

• Все оборудование и токоведущие части коммутируются с защитным заземлением напрямую.

• Запрещено соединение нескольких электрических приборов по принципу шлейфа.

• На распределительной шине РЕ выделяется отдельная клемма (зажим). Запрещается к одной клемме одновременно подсоединять нулевой защитный и рабочий провод.

• Если оборудование защитного отключения УЗО установлено в распределительном щите, N и защитный провод не должны иметь контактов на одной линии. Если пренебречь этим правилом, у УЗО будет множество ложных срабатываний.

• У рабочих проводов площадь сечения должна быть больше, чем сечение защитного заземления.

• Нулевая защитная жила должна быть проложена около рабочих проводов.

• Для заземления нельзя использовать предметы и коммуникации, не предназначенные для этого. Чаще всего в данном случае не по назначению используется арматура в стенах, трубопровод и батареи отопления.

• Запрещается подключать РЕ к независимым шинам заземления, если такие в электрической цепи предусмотрены.