4 курс (заочка) / Учебное пособие

присоединкзаземляющемуустройствнепосредственноетсяиличерезмало

е

сопротивление.Еслиженейтраль

источника присоединенакзаземляющемуустройств

илиприсоединенакзаземляющемуустройствчерезаппараты,имеющиебесконечно

большоесопр,тэтосетьивлениезолировнейтральюИН(). нной

Взависимонейтралиотрежимасттоканаличиячниканулевогоп

ровода

различаютследующиевидытрехфазныеети:я

l)трехпрсизолировводныенейтралью; нной

2)трехпроводсзаземленнойнейтралью; ые

3)четырехпроводсизолированейтр; нльюыеной

4)четырехпроводныесзаземленнойнейтралью.

СогласноПравиламустройства

электроустановок,

вРФпринапряжениидо1000В

применяетсялишьперваячетвсхемы,априртаянапряжениисвыше1000В

- перваяи

вторая.

Напряжениемеждудвумяфазнымипроводамисетиназываетсялинейным

напряжением(

Uл)

[с№4 ]. Напряжмнейтральюждуние

источникапитания

началом

любого токоведущего провода сетиназывфазныметсяпряжением

(Uф) [с№4 ].Для

сетиглухозазенейтрафазныможсчлеьюитатьнойапрямефазждуенымие

проводомиземлёй.

Напрямеждутоковедение

ущимипроводами

- линапряжениеейное:

U л

=

3

×U ф .

(1)

Анализопасноститрехфазнойтрехпроводнойсетиизолированной

ейтралью.

Вслучаеприкосновениячеловекаоднойиз

трехфазнойтрехпроводнойсети

изолированной нейтральюсоздается

цепьтокачерез

телочеловекаиизоляциюпродвдругихуходов

фаз.

3U ф

I h =

(2)

3R

h

+ R

из

Как видноизформулы(2),вслучаеприкодномуосновенияиздвухпроводовсети

трехфазноготокасизолировнейтрчеловеканнойльюходитсяподзащитой

изоляциифаз.Вразветвленнкабельныхсетяхисетяхбольшойпротяженностихемкость

фазныхпров

одовотносительноземлизначительна.

При Rиз

= ¥, Сф = С А = СВ = С . Токчерезтелочеловпризевыражениякаделяется:

I h =

3U

фwСф

, w = 2pf , f

= 50Гц

1 + 9Rh

2wCф

Сетьможетнаходитьсявнормальномрежимерабк(отисключаеторыйава

Аварийныйрежим

рийный)

иливаварийном.Аварийныйрежимподразумевает:)

замыканиепроводов

междусобой;

б)замыканиеихназемлю;в)сопротивле

низоляцииенесоотвре,тствуетбованиям

обусловленнымПУЭ.

Изрисункавидно,чтосетиИН

, в

аварийном режиме,

чел,коснувшийсявекодной

фазы,поплиноадаапряжениетйн,т,оке

проходящийчерезнего,определяется

выражением

31

Анализопаснострехфазнойче ыреи

хпроводнойсетизаземленнойнейтралью

Приоднополюсприксетиосновениизазенейтральюмленнойсоздаетсяцепь

токачерезтелочеловекаималоесопротивнейтрализаземления

Rо.

Человек

оказывается поддействиемфазногонапряжениявеличинаток

а,проходящегочерезнего,

еслипренебречьсопротивлениемобувипола,будетз висетьсобственного

сопротичело. вленияека

Всетяхдо1000ВпоПУЭоR≤4м. 0

I h

=

U ф

( 4 )

R0 + Rh

I h

=

U

ф

Rдоб

+ Rh

Где Rдоб - сопротивлениезащитныхсредств.

Аварийныйрежим.

Вэтомслучаетокпротекаетподвумпетлям:

1–ая – отистокачерезчникачеловека

R0 ,

2-ая – отистокачерезчникачеловека

и Rзам.

U ф < U h

< U л

Каквидноизпр аналведенногоправарийномзарежимедлясетей

изолированзаземленнойнейтральювеличинатока,проходящегочерезтело

челове,прикоаснувшегправнпров,независитодумуосяпроти

вления

изоляции,ноприсеЗНток,проходящийчерезчеловека,оказываетсяменьше,чем

присетиИН.

Поэтприпостояннадежноммуи контролезасостояниемизоляции,когда

заземлеземлюфазынаилнедопустимснижениесопротивленияизможляции

но

быстрообнаружитьустранприменять,следуетсизолировнейтралью. нной

Когдасетьпротяженная,естьхимическиактивнсред,повышевлажя инетнаяость

возмконтролироватьжнвеличсопротивленияизону,с яцедусетменять

сзазем ленейтральюной.

32

Защитноезаземление

Заземляющимустройствомназысо аетсякупностьдиночныхзаземлителей

заземляющпров,соеддниковзаземлняющихмеждусобойзаземляемыетеличасти

электроустановкисзаземлителязаземляющих.Разлдвачпаютустройств:выносное

(заземлитвынеспределыплощадкильн,накоторойразмещенозаземляемое

оборуд)иконтур(дивазазниеочныеоеразмещаютсямлители

попериметру иплощади

площадки,накоторнах дий

тсязаземляемкачествеоборуд)В. одиваночныхие

заземлииспотльзуютсястальныхелейрезкитруб,угловойстали.Заземляющпроводниеки

выполняютсяизполосовойстали.

Сопротивлениезаземлителясоп( астетокавземлее)зани,виситя

основном,отудельнсопротивлениягрунта.го

Дляодиночноготрубчатзаземл,забвгрунтионатогонекоторуюеляглубину

h,

этос противление

Rод

определяетсяпоформуле:

Rод = 0.366 × (lg(2 ×

l

) +

1

× lg(

4t +1

)),

(1)

d

2

4t -1

где r- удельнсопргрунтао,Омтивление*;

l- длиназаземлителя,;

d- диаметр

заземлителя,;

t = h +

l

- расстояние отповерхностиземлидосерединызаземлителя,.

2

Обычносопродиночноготивлениезаземлителяпревышаетзначение,допустимое

правиламиустройстваэлектр.ДляполученияустаннеобходимогоПУЭвок

сопротивзаземустройствалзабиваютяющегоенияземлюне

скодинлькочных

заземлсоединяютлейи мхсобойждупараллельнопомощсталполосы. нойю

Длявыравниванияпотенциаловнаповерхностиземлизаземлрасполагаютодинтели

отдругогонарасстоянии,значитеменьшемпорастельноякадногозаземния

лителя.

Приэтомполярастеокатдельныхзаземлителейниянаклаоднонаываютсяругое,..

возникявлениевзаэкранироваимногоет,препятствующееполраснияомутоканию

каждогозаземлителя.Врезультатеэкранисопротивлениегрупповогованиязаз

емлителя

увеличиваетсяпосравнениюрасчетнымсопротивзаземприихлениемителей

параллельнсоединении.Этоувеличениемпротивленоцениваетсякоэффициентом

использованиязаземлителей

h.Если

h

1,этозначит,что

расстояниемежду

заземлболеем40икаждыйтелямизаземлительиспользуеполностью.Напрактикеся

h

колеблетсяотдо0,60,82Необходиколич. заземлителействоое

n длязаземляющего

устройстваопределяетсяпоформуле:

Rод

n =

,

(2)

h × Rз

где Rз - общеесопротивзаземустроляющегоение

йствапоПУЭ,Ом,.е.всепараллельно

соединенныхзаземлителей;

h- коэффицииспользованиязазе.млителейнт

Винженрасчетахв рныхличина

h выбираетсяизсправочныхтаблиц.

Заземлениеметаллическихчастейкор

пусовэлектр,нооборудрмальноне вания

находящихсяподнапряжением,однаизнаиболеераспространенэффективмер ных

защитывсетяхИНнапряждо1000Вивсетяхсвышением1000Ввнезависимостиот

режиманейтралиисточникапитания.

33

ЗащитноезаземлениеЗЗ()

— это преднамеэлектсоединениерическоеенноеземлей

металлическихнетоковчастэлектроустановокдущихй,котм рыегутказатьсяпод

напвряжениемезультат

енарушенияизоэлектроустановокяции.

НазначениеЗЗ

- устранениеопасностипоражлюдэленияктрическимйтокомпри

появлениинапряженияконструктивныхнетоковчастяхэлектрооборудованиядущих,.е.

призамыкании« накорпус».

ПринципдействияЗЗ

- снижениенапрямекорпусомж,дуоказывающимсяенияпод

Пояснэтонапрсетиимдо1000ереВ

c ИНнебольшойпрот

яженностиС(≈0)Если.

корпусустановкинезаземленоказалсяко фазнымтактепроводом,топрикосновение

человекатакорамупусувносильприкфазнпрнорисо(вению.водумуВ1),этом

случаеток,проходящийчерезчелов,будравен: кат

3Uф

I h

=

,

(3)

× Rh + Rиз

3

где U ф - фазноенапряжениес,В;ти

Rh -

сопротивлтелачелов,О ениека

м; Rиз -

сопротивлениеизоляциисети,Ом.

Каквидноизформу(3),прималомсопротивленииы изоляциитокм жетказаться

U ф =220В,

Rиз =5кОм,

Сиз

= 0, Rh = 1 кОмпо

опаснымдлячеловека.Например

формуле(3)получим

I h = 82.5 мА.Такойтокдлячеловекасмертельнооп.Напряжениесен,

Еслижекорпусзаземленрис(.2),величинасопротивзаземустройстваляющегоения

вомногоразменьшесопротич .лоПоэтому,вслучленияекапробосновнаянакорпусе,

частьтоказамкнназемлюч малоетрезсопротивлениеяза

земляющегоустройства

Rз.

Значениеэтогокапределяетсяпоформуле:

I з

= 3 ×

U

ф

× Rз

+ Rиз

3

Напряжениекорпусаотносительноземливэтомслучбудетравно

U k = U з = I з × Rз ,

атокчерезчеловека,касающегосякорпусаприсамыхнеблагопруслов,будетиятных

равен:

34

Ih

=

U

з

= 3 ×

U

ф × Rз

(4)

R

× R

+ R ) ×

R

h

(3

з

h

из

Изформулывидно(4),чточерезкчеловбудтемменьше,катчемменьше

сопротивзаземленияе

Rз

ибольше

Rиз .

СогласноПУЭ,сопрзазетивление

млениявустановках

напряждо1000ВдолжноенипреОмвышать4.При

Rз £ 10

мощнистпиосчникадот100аниякВАдопускается

Ом.Дляаппаратурысвязивеличинасопротивзаземления

нормируетсясогласноГОСТу464

-79.

I з

=

U ф

,где

R0 - сопротивнейтрализазем,ления

Rз

+ R0

Ом.

Приэтомпадефазногонапряженияие

распределяется между Rз и R0

т.е. U з = I з × Rз ,

U 0 = I з × R0 ,

U ф = U з +U 0 .

Такимобр,н пряжениезомкорпусаотносиземлизавтоотльситоотношенияк

сопротивлений R0 и Rз .

Всети1000В

токможет

оказатьнедостаточным,чтобывызватьясрабатывание

токовойзащи,.е.ус можетыанотключитьсяовканапряжение

U з накорпусебудет

существоватьдлитель

но.Поэтвсетяхдому1000ВЗНзащитноезаземлениене

применяется.

1 – корпусэлектроустановки

;

2 – плавкиепредохранители

;

r0 – заземлениенейтрали

;

Рис. 1 Схемазануления

B сетяхг

лухозаземленнойнейтральюпри

U≤ I000Взащитноезаземлениене

обеспечиванадежнойзащиты.Поэтомусетиглухозаземнейтраопасностьленнойью

поражениятокомприккорпосновениидрнетоковедущимсугиметаллическим

частямэлектрооборудования,

оказавшимсяподнапряжевследствиезамыканиянаием

корпусиподругпр,иможетчинамбытьус быстрымраненаотключением

поврежденнойэлектроусотпитающейсевместеановкитемснижениемнапряжения

корпусаотносиземли.Этойцселзаужитьноуле

ние.

35

Зануление — преднамесоединениеоеэлектрическмногократное

заземнулевымзащитнымннымпроводеталлическихникочастковм дущихй

электроустановки,котморыегутказатьсяподнапряжением.

Нулевымзащитпроводником(.з..ым)

,называется прово,соедникиняющий

зануляемыечастикорпус(электроустано)глухозаземленнойнулеточкойвки

истока. чника

Егоследуетотличать

нулеврабпроводникачего

,котакжеорыйсоединен

глухозаземленнойнулевойточкойистока, чникапредназнач

ендляпитаниятоком

электро,..понемупроходиемнрабт.Поэтокчийонкд ивлженмуеть

изоляциюфазныхпроводников,сечениеегорассчитывается,какдля

фазныхпроводников,

надлительнпрохождраб. екачегоние

Нулевойрабочийпроводможноик

использоватькакзащитныйрабочий

одновременно.Вэтомслучаеондолженудовлетворять

требованиям,

предъявляемымк

нулевымрабочимзащитнымпроводникам.

Принципдействиязануления

— превращениезамыканиянакорпусоднофазное

короткоезамыкание..(

междуфазными защитнымлевымпроводником)сцелью

вызватьбольштокIсп, ообеспечсобныйсрабзатываниещитытемтьсамым

автоматичеотключиповрежденнуюсткиотьпитающейановкусети.

Такойзащитойявляются:плавкпредохраниилиавтомателиы

,устанав ливаемые

длязащитыоттоковкороткихзамыканий

.иперегрузок.

Областьприменения

— трехфазныечетырседотихпроводные1000

В

сзаземленннейтралью.Обычноэтсети660/380,и220/I27В. 380/220

Занулениепримвс постяхетсятока, янного

еслиредняяточка

источника

заземле,такжеводнсетяхофазныхпеременноготокасзаземленнымвыв. дом

Изрис.

1 видно,чтосхемазанулентребуналвсетинулевогоячзащитногоя

проводника,глухогозаземленнейтралиисттокаповторногочникаяз

аземления

нулевогозащитнпров. огодника

Назначеннулевогозащитнпровсхемеозагоднуленийика

— обеспечение

необходимогодляотключенияустанзначевкикаднофазногоиякороткого

замыканияпутемсозданиядляэтоготокацепималымсопротивлением.

Отсюсле, дуета

чвторехфасетидоI000Всзаземленнойнейтральюбезнулевогозащитного

проводниканевобеспечитьзможнобезоппризамысностьфазынакорпусании,

поэтомутакуюсетьприменятьзапрещается.

Рассетьмотризолнейтральюировм нной

ибезповторногозаземления

защитнпров.Нетрудновидегодника,чтоэтойсетиьзанулениеобеспечит

отключповреждустаниетакеовкиадежнонной,каксетизаземленной

нейтралью.

С этозрейчкирежимнейтралииякакбыимеетзначе.Одния

акопри

замыканиифазыназе еждузануленнымлюоборудиземлейвованиемзникает

напряжение Uкблизкоепозначенапряжениюфазному.

Назаземлнач йтраливниесдоI000Вя

— снижениенапряжения

зануленкорпусовотносительноземлиыхдобезопа

сногозначенияпризамыканиифазы

наземлю.

Отсюда:электрическа

ясетьдо1000

Вснулевымзащитнымпроводникомбеззаземления

нейтралиопаснаприменятьсянедолжна.

Крто,т.к.гомек,оказавшиесярпусаподнапряжзаземленыч нулрезни вой

защитныйп

роводникна

rо и rп,товаварийныйпериод,т..с

момевознтаикновения

замыканияна

корпусидоавтоматическогоот

ключенияповрежденнойэлектроустан

овки

отсети,проявляетсязащит

ноесвойствоэтог

озаземления,подобнотомукак

этоимеет

местопри

защитнозаземлении.

Повторноезаземнузащлевогониетн

огопроводниказна

чительноуменьшает

опасностьпораже

ниятоком,возникающуюрезуль

татеобрыванулевогозащитного

36

пров,нонеможустрдникаее нить

пол,т.е.нмостьюежбеспечить

техусловий

безопаснос,котои

рыесуществодообры. вали

Поэтомутребуетщательнаяпрокся

ладканулевогоз щитнпровогод

ника,чтобы

исключитьвозможностьегообрыва.

Внулевомзащитнпровзапрещаетсяодникемставитьвыключатели,

предохранителидругие

.приб,способныеры

нарушитьегоцелостность.

Схбповторногоемаззаземнузащлевогопровиятногодника

применятьсяне

должна.

Расчетзануления

Занудолжнообеспечитьениебыстроенадежноеавтоматическое

отключение

поврежденныхучассе. тиков

Призамыканиифазына

нуленныйкорпусустанавтовкаматически

отключается,

еслизначетокаднофазногоиекороткогозамыкания

удовлетворяютусловию

I k ³ kI ном ,

( 1

)

где

I ном - номинальныйтокплав

койвставкипредохранителяилиток

срабатывания

автоматического выключателя;

k — коэффициенткрат

ноститока

.

Значениекоэффициента

k

принимаетсявзависимостиоттипа

защиты

электроустановки ивидапомещения

.

Еслизащитаосуществляетсяавтом

атичесвыключателемимАВ,имею

щимтолько

электромагнирасцепительотсечку(),..ко ныйорый

срабвыдержкиезатывает

времени

k=1.25÷1.4

Еслиустзановкащи

щается,плавким

ипредохранителями,времяпере

горания

которыхзависиттокауменьшается( росто

мтока),с

целью бысотключениярого

принимают k≤3,взрывоопаспомещеныхиях

ZТ

k≥6.

Значение Iк зависит от Uфисопротивлений

+ Z n

петлифаза«

-нуль».

3

U

I k

=

ф

,

(2)

ZТ

+ Z n

ZТ

3

где

— комплекссопротивлениеодфазнойбмоткийтрансформатора

;

3

Zn — полное сопропефаза"тивлениели

-нуль",т.е.коропепокоторойкойлипротек

ает

Обычэтивеличинырассчитываюто,сечениенулевогозащитного

проводника

иегоматерипринзаранееизусловиямаются,чтобы

полнаяпроводимостьнулевого

защитнпровбыламенееогодника50%

полнойпроводимостифазн года

.

Этоусловиеуста

новленоПУЭ

,т.к.практикапоказ ла

, чтоприта

койпроводимости

Iк будетиметьтребузначение,т..выполняетсямое(1).

Такимобразом

расчетзанулениянаотключающ

уюспособностьявляется

проверочнымрасчетомправыбораильностипроводнулевогозащитмости

ного

пров,аточднееика

— достаточнойпроводимостипетлифаза"

-нуль".

Устройсзащиотключенияногова

Защитноеотключение

– быстродейзащита,обеспечивающаятвующая

автоматическоеот

ключениеэлектпривоустазникновениинейопасностки

поражениячелт .комвека

37

Рис. УЗО1,.реагирующеенапотенциалк

орпуса.

Назначение УЗОрассматриваемоготипа

- устранеопасностипоражениялюдейие

токомпривозникновенииназаземленномилизанузаземленномли корпусе

повышпотенциаланого

,обычно этиустройстваявляютсядополнительноймерой

защитык

аземлениюилизанулению.

Принципдействия

– быстроеотключениесетиповрежденногооборудования,

есливознаегоикшийпотенциалрпусеφк,В,окажевышетφсякенциала.доп,В,

прикоторомнапряжениеприккорпусуосновеннаибольшееимеетдлительно

допустимоезначени

U пр.доп

,В.

Принципиальнаясхема

одногоизтаких

устройствпокнриса.зано1.

Датчикомв

этойсхемеслужитрмаксимальноголенапряж,включенноемеждузащищаемымния

корпусомивспомогательнымзаземлителе.Непоср дств

енноиличетрезансформатор

напряжения.

Электродывспомогательногозаземдобыразмещеныжныиелявнезоны

растетоков,стеканияз землитющихкорпусаилизазенулевоголямителей

проводникасети.

Припробоефазыназаземленныйилизануленныйкорпус

вначалепроявляется

защитноесвойствозаземленияили(зануления),снижающеепотенциалкорпусадо

некоторогопредела.

38

замыканияназемлю

Принципдействия

– быстротключениеповрежденногооборудованияотсети,

еслитокпроходящийчерезпроводникзаземляющ

ийкорпусэтогооборудования,

превыситдопус имый

I з.доп,прикоторомнапряжеприкосновенияимеетаибольшееие

длительнодопустимоезначени

U пр.доп ,В.

Принципиальнаясхема

приведенарис.2Датчиком. служиттоковоерелеРТ,

Назначение

этихУЗО

– устранение

опасностипоражевозникающейтоком, при

глухзамыкаоднойилидвухфазназемлюии,в

томчислепризамыканиифазыназаземленный

корпус.

Принципдействия

–

быстроеотключение

сеисточнот питанияпрвозникновениика

напряжениянулевойпоследовательности,..не

симметрииполныхпроводимостейпроводовсети

Рис.УЗО3,реагирующнапряжение

относитземливышекоторогольнопредела.

нулевойпоследовательности

Рис. Некоторыетипы4. фильтровн

апряжения

нулевойпоследовательности:

а – вольтметры

Принципиальнаясхема

устрпокнйстварис.3Датчикомзана. служит

фильтрнапряжениянулевойпоследовательно,сосизоящейрехконденсти

аторов,

соединенныхвзвезду.Дляэтойцелимогутприменятдругиефильтры. 4с.я

Реленапряж,включеноем нулевойждунияточкойфильтраземлей,

срабатывает,когданапряжениенулевойпоследователь,..напрямеждуностиие

нейтральнойточкойисточ

никатока

землейU

0,достигаетзначения,прикотором

напрязажрелестановитсяимахниеравнымилипревышаетнапряжение

срабатыванияреле.Приэтомпроисхотключениесеисточникад.

Областьприменения

УЗО,реагирующихнапряжениенулевой

последовательности - трехфазныетрехпроводныесетипреимущдо1000Вс ственно

изолировпротяженнйнейтральюмал , бладающиевысокимстью

сопротизоляциинебольшвлениемемкостьюотнземлийсительно.

СхемаУЗОсфильтнапнулевойромяженияпоследоват

ельности,собранномна

вольтметрахширокосподконтрользуетсязавеличинсопротивленияизоляциий

метрехвольтметроводом

[с№6 ].

Достоинством рассматриваемогоУЗОявляютсяпростотаегосхемынадежность

срабатыванияприглухихзамыканияхназемлю.

Кдостоотноитоситсятвам

обстоятельство,чтоэтиустройстваобеспечиваютотключесетиприпереходенаееие

высшегонапряжениятрансформатора.

Недостаток - нечувствительносксимметричномуснижениюсопро ивленияь

изоляциипроводов,т.е.к

естественномустарению

.

Электротехзащитныесредстваические

Защитнсредствамогутбыусловнотьразделенынатригруппы:изолирующие,

ограждающиепредохранительные.

Изолирующиезащитныесредства

изолируютчеловекаоттоковедущихили

40