Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электробезопасность. Учебно-методическое пособие для студентов всех форм обучения направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
.pdf
ния R составляет 3 Ом. Сопротивление обмотки питающего трансформатора
расч
з
расч
U
rI
125
1.92
65
расч
з
расч
U
rI
1 1 1
n зc
R r r
1 1 1
1.23,
0.5 1.3
n
Ом
R
1
0.812,
1.23
n
R Ом
(Zт/3) типа ТМ-100 равно 0,358 Ом. Полное сопротивление фазного провода со-
ставляет 0,5 Ом. Переходным сопротивлением в месте замыкания пренебречь.
Определить напряжение между корпусами зануленных электроустановок и
землей.
Решение. Ток замыкания на землю рассчитаем по формуле:
Напряжение на заземляющем устройстве при таком токе будет составлять
U3 =Iкз· R = 37,5·3 = 112В
Вывод. Если пренебречь сопротивлением пола и обуви, то человек ока-
жется под напряжением 112В, что представляет опасность для жизни.
Пример 6.3 Расчет заземления подстанции
Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся
под напряжением, должны заземляться. Для заземления электрической под-
станции используются естественные и искусственные заземлители. В зависимо-
сти от необходимого сопротивления заземляющего устройства или допустимо-
го напряжения соприкосновения, определяется число электродов.
Порядок расчета заземления: При известных параметрах: l = 5 м; а = 5 м;
d = 12 мм; Rз = 4 Ом; t = 0.5 м; L = 210 м; ρ=400Ом·м
В сетях с незаземленной нейтралью заземляющее устройство заземлений
подстанций высокого напряжения должно иметь сопротивление:
(6.17)
где U
– расчетное напряжение принимаем 125В, так как заземляющее
РАСЧ
устройство используется также и для установок подстанции напряжением
до 1000 В;
I
– полный ток замыкания фазы на землю.
РАСЧ
Таким образом, в качестве расчетного сопротивления принимается сопро-
тивление: r
= 0,5 Ом.
3
Сопротивление искусственного заземлителя рассчитывается с учетом ис-
пользования системы трос-опора. Это сопротивление Rn можно вычислить следующим образом по формуле:
(6.18)
где r
– сопротивление системы трос – опора.
C
41
Рекомендуемое для предварительных расчетов удельное сопротивление
.
2 4 1
ln 0.5 ln
2 4 1
расч в
ВО
lt
R
l d t
45 2 5 4 3.3 1
ln 0.5 ln 11.26,
2 3.14 5 0.012 4 3.3 1
ВО
R Ом
ВО
Bn
R
n
R
11.26
20.1
0.6 0.812
n
2
.
12
ln
2
расч г
г
г
l
R
l b t
2
1 105 2 296.4
ln 1.22
0.27 2 3.14 296.4 0.03 1.15
г
R Ом
грунта в месте сооружения заземлителя для нашего грунта составляет 30 Ом×м.
Повышающие коэффициенты Кr и КВ равны соответственно 3,5 и 1,5. Они
определяются из таблиц [14] для горизонтальных протяженных электродов при
глубине заложения 0,8 м и для вертикальных электродов при глубине заложения вершины 0,5..0,8 м. В качестве вертикальных электродов применяются
электроды, изготовленные из круглой, стали диаметром 12 мм, длиной 5 м с
одним отточенным концом. К ним присоединяются горизонтальные электроды
– полосы 30´4 мм2, приваренные к верхним концам вертикальных.
Расчетное удельное сопротивление для горизонтальных электродов
rрасч.г = Кг×rгр (6.19)
где rгр – удельное сопротивление грунта.
r
расч.г
r
расч.в
= Кг×r
= К
=3,5×30=105 Ом×м,
гр
=1,5×30=45 Ом×м,
в×rгр
Определим сопротивление растеканию одного вертикального электрода
при погружении ниже уровня земли на 0,8 м
(6.20)
где l – длина вертикального электрода, равняется 5 м; d – диаметр верти-
кального электрода, равный 0,012 м; t – геометрический параметр, в данном
случае равный l/2+0,8 ,м.
Определим примерное число вертикальных электродов при предвари-
тельном коэффициенте использования, принятом равным hв = 0,6:
(6.21)
Определим сопротивление растеканию горизонтальных электродов. Ко-
эффициент использования соединительной полосы в контуре при числе электродов порядка 20 и отношении между расстояниями между вертикальными
электродами и их длиной, равном 1 равен по таблицам hв=0,27.
Сопротивление растеканию полосы по периметру контура (l=296,4) равно:
(6.22)
где в = 30 мм – ширина полосы.
Уточненное число вертикальных электродов определяется при коэффици-
енте использования hв=0,47, принятого при числе электродов порядка 18 и от-
ношении расстояний между вертикальными электродами и их длине равном 1.
42
ВО
Bn
R
n
R
(6.23)
10.26
18.2
0.47 1.08
n
Окончательно принимаем 18 вертикальных электродов. Все соединения
элементов заземляющих устройств, в том числе и пересечения, выполняются
сваркой внахлест. У входов и выходов на территорию ОРУ должно быть обеспечено выравнивание потенциалов путем укладки двух полос на расстоянии 1 и
2 м от заземлителя на глубине 1 и 1,5 м соответственно. Расстояние от границ
заземлителя до забора с внутренней стороны должно быть не менее 3 м.
Практическая работа 7
Расчет молниезащиты зданий, сооружений и оборудования
Вопрос защиты от прямых ударов молнии становится актуальнее
с каждым днем. Согласно прогнозам, увеличение числа гроз (грозовой активности) связано с потеплением климата и растет на 10 % на каждый градус,
(по другим данным — увеличивается на 12 ±5 % на каждый градус) глобального потепления и в итоге возрастет примерно на 50 % в течение этого столетия.
Опасность молнии и необходимость защиты от нее людям известна
с древности. Если ещё в относительно недавние времена основной опасностью
удара молнии были пожары и физические повреждения зданий, вызванные
ее термическим и механическим воздействием, то развитие электронной техники и всеобщая цифровизация жизни закономерно ставят дополнительный вопрос защиты электронной аппаратуры от импульсных перенапряжений, вызванных воздействием молнии.
Необходимость молниезащиты. Наиболее эффективным способом борьбы
с прямым ударом молнии и ее вторичными проявлениями было и остается применение систем молниезащиты, назначение которых - переориентирование от
защищаемого объекта и непосредственный прием прямого разряда, распределение и рассеяние тока молнии в земле. Они состоят из внешней молниезащиты
или молниеотвода, включающего в себя молниеприемник, токоотвод и систему
заземления, и внутренней -УЗИП, предупреждающие прорыв тока молнии в
объект.
Необходимость устройства молниезащиты зданий, сооружений и обору-
дования определены Федеральным законом от 22.07. 2008 № 123-ФЗ «Техниче-
ский регламент о требованиях пожарной безопасности» как один из способов
предупреждения пожаров и иными законодательными нормами Российской
Федерации в области пожарной безопасности.
Традиционно для молниезащиты (грозозащиты) использовались прове-
ренные практикой классические стержневые и тросовые молниеотводы, а также
молниеприемная сетка.
На сегодняшний день в России действуют три основных нормативных
документа по традиционной или классической/пассивной молниезащите:
43
РД 34.21.121-74 «Руководящие указания по расчету зон защиты стержне-
Уровень защиты
Надежность защиты
I
0,98
II
0,95
III
0,90
IV
0,80
вых и тросовых молниеотводов»,
РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий
и сооружений»,
СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зда-
ний, сооружений и промышленных коммуникаций».
Совместное применение последних двух наиболее часто используемых
в практике современной молниезащиты определено письмом Ростехнадзора
от 01.12.2004 № 10-03-04/182. Этими нормативными документами определен
порядок проектирования, монтажа, эксплуатации и технического обслуживания
классических систем пассивной молниезащиты — тросовых, стержневых
и сетчатых.
Важнейшей характеристикой любых систем молниезащиты является
надежность защиты от прямого удара молнии, то есть величина, определяемая
как 1-Р, где Р — вероятность прорыва в процентах прямого удара молнии
к объекту, находящемуся в пределах зоны защиты молниеотвода.
Таблица 1. Надежность защиты от прямого удара молнии определена
СО 153-34.21.122-2003
Зоны защиты классических молниеотводов
Наиболее распространены в мировой практике стержневые молниеотво-
ды, отлично защищающие различные объекты на протяжении более чем
260 лет. Зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода, согласно
РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003 является конус с прямолинейной образующей. Вершина конуса находится на оси молниеотвода и расположена ниже вершины молниеприемника.
Размеры зоны защиты (высота и радиус защиты на уровне земли) зависят
от заданной надежности защиты и от высоты молниеотвода. Добавим, что эта
зависимость - линейная (см. рисунок 7.1).
Рисунок 7.1 - Зона защиты стержневым молниеотводом
44
Объект считается защищенным с заданной надежностью от прямого уда-
ра молнии, если целиком располагается внутри зоны защиты молниеотвода.
Пример 7.1 Здание коровника имеет в плане форму вытянутого прямо-
угольника с размерами 21x74м, поэтому для эффективной защиты его необходи-
мо установить два молниеотвода, с перекрывающимися зонами защиты.
Расчет выполним по методике, изложенной в [24]. В соответствии с вы-
бранной схемой молниезащиты здания коровника высота молниеотвода одной
зоны защиты определяется формулой
, м (5.1)
где rх - радиус защитной на высоте зоны защиты, определяемый по формуле:
(5.2)
hx - высота наиболее удаленной точки здания, м.
Примем b1 = b/2 = 37 м, hx = 4 м, тогда
, м;
Радиус защитной зоны на уровне земли определим как
r0=1,5·h=1,517,3=25,9 м
Высота защитной зоны от уровня земли:
h0 = 0,92h = 0,92-17,3 = 15,9 м
Расстояние центра нижней зоны защиты от края здания
В = 74/4 = 18,5 м
Расстояние между центрами зон защиты здания коровника
А = 74/2 = 36 м
Рисунок 7.2 - Зона защиты двойным стержневым молниеотводом
Расчет заземлителя молниезащиты и защитного заземления
Сопротивление растеканию тока одиночного вертикального стержневого
заземлителя составит:
45
где ρ - удельное сопротивление грунта (берем 150 Ом м для суглинистой
почвы);
/ - длина заземлителя (принимаем 3 м);
d- диаметр стержня заземлителя (берем 0, 01 м).
Число заземлителей определим с учетом допустимого сопротивления за-
земления. Так как заземлитель выполняет функции и защитного заземления
электрооборудования, то его допустимое сопротивление по ПУЭ [7] составляет
Rd3 = 4 Ом.
Тогда число заземлителей будет равно:
где ηсез, ηэ — коэффициенты сезонности (1,5 - 1,7; берем 1,6) и использо-
вания (0,9).
Уточненное сопротивление вертикального заземлителя составит:
R
ЗМЛ=Rзаземл
/n=56,4/24=2,35 Ом
Длина соединительной полосы горизонтального заземлителя определяет-
ся по формуле:
L
=1,05аn, (5.3)
пол
Принимая расстояние между соединительными полосами а=2 м, получим
L
=1,05225=52,5 м
пол
Сопротивление растеканию тока горизонтального заземлителя, выпол-
ненного из полосовой стали, толщиной h = 0,01 м, шириной b = 0,04 м и длиной
Lпол = 52,5 м
Определяем результирующее сопротивление заземлителя:
Ом
Для предупреждения поражения людей и животных шаговым на-
пряжением заземлители следует располагать на расстоянии не менее 5м от дорог и пешеходных дорожек, входов в здания. Заземляющие проводники располагают вдали от дверей и ворот. Глубина заложения заземлителей по нормам
должна составлять не менее 0,8 м.
Контрольные вопросы:
1. Как предотвратить попадание разряда молнии в объект?
2. Чем грозозащита отличается от молниезащиты?
3. В чем состоит необходимость молниезащиты?
4. Какие радиционные молниезащиты вы знаете?
5. Что такое внутренняя молниезащита и чем она отличается от внешней?
6. Назовите зоны защиты классических молниеотводов?
46
Практическая работа 8
Оформление наряда-допуска в электроустановках до 1000 В
Цель работы: Научится оформлять бланк наряда-допуска в электроуста-
новках до 1000В и свыше 1000 В.
Оборудование: Схема РУ-0,4кВ, бланки, методические указания, ПБ.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомится с указаниями по заполнению наряда-допуска для работ в
электроустановках до 1000В.
2. Заполнить согласно схемы бланк наряда-допуска.
3. Ответить на контрольные вопросы.
Краткие теоретические сведения
В электроустановках напряжением до 1кВ при работе под напряжением
необходимо:
оградить расположенные вблизи рабочего места, другие токоведущие
части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикос-
новение;
работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей под-
ставке, либо на резиновом диэлектрическом коврике;
применять изолированный инструмент (у отверток, кроме того, должен
быть изолирован стержень), пользоваться диэлектрическими перчатками.
Не допускается работать в электроустановках:
в одежде с короткими или засученными рукавами, а также использо-
вать ножовки, напильники, металлические метры;
в согнутом положении, если при выпрямлении расстояния до токове-
дущих частей будет менее расстояния, указного в таблице 6.6;
около не огражденных токоведущих частей располагаться так, чтобы
эти части находились сзади работника или с двух боковых сторон;
прикасаться без применения электрозащитных средств к изоляторам,
изолирующим частям оборудования, находящегося под напряжением;
в неосвещенных местах.
Персоналу и студентам-практикантам следует помнить, что после исчез-
новения напряжения на электропроводке оно может быть подано вновь без
предупреждения.
Не допускаются работы в неосвещенных местах. Освещенность участков
работ, рабочих мест, проездов и подходов к ним должна быть равномерной, без
слепящего действия осветительных устройств на работающий персонал (сту-
дентов).
При приближении грозы должны быть прекращены все работы на воз-
душных линиях электропередач, открытых распределительных устройствах.
Контрольные вопросы:
1. Кто имеет право выдавать наряд в установках до 1 кВ?
2. Кто может быть ответственным руководителем работ?
3. Кто может быть допускающим в установках до 1 кВ?
47
4. Когда назначается наблюдающий, его группа?
5. За что отвечает допускающий?
6. За что отвечает производитель работ?
7. За что отвечает член бригады?
8. Какие совмещаемые обязанности может выполнять выдающий наряд?
9. Какие совмещаемые обязанности может выполнять ответственный ру-
ководитель работ?
10. Какие совмещаемые обязанности может выполнять производитель ра-
бот из числа оперативного персонала?
11. Каков порядок регистрации и хранения нарядов-допусков?
12. Каков порядок заземления установок для работы по наряду-допуску?
Литература: ПБ. Стр. 159 – 163, 25 – 45.
Оформление наряда-допуска в электроустановках выше 1000В
Цель работы: Научится оформлять бланк наряда-допуска в электроуста-
новках выше 1000В.
Оборудование: Схема РУ-6-10кВ, бланки, методические указания, ПБ.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомится с указаниями по заполнению наряда-допуска для работ в
электроустановках выше 1000В.
2. Заполнить согласно схемы бланк наряда-допуска.
3. Ответить на контрольные вопросы.
Краткие теоретические сведения
Работы в электроустановках по нарядам-допускам и распоряжениям учи-
тываются в журнале по приведенной ниже форме.
При работах по нарядам в журнале оформляется только первичный до-
пуск к работам, и указываются номер наряда, место и наименование работы,
дата и время начала и полного окончания работы (графы 2, 3, 9 и 10); при работах по распоряжению оформляют все графы журнала, за исключением графы 2
(номер наряда).
Форма журнала может быть дополнена или видоизменена. Допускается
учет работ по нарядам и распоряжениям вести иным образом, установленным
руководителем организации, при сохранении сведений, содержащихся в графах
формы журнала. Независимо от принятого порядка учета работ по нарядам и
распоряжениям, факт допуска к работе регистрируется записью в оперативном
журнале.
При выполнении работ по наряду в оперативном журнале производится
запись, как о первичном, так и о ежедневных допусках к работе.
При работах по распоряжению в графе 8 Журнала учета работ по нарядам
и распоряжениям проведение целевых инструктажей регистрируется подписями работников, проводивших целевые инструктажи, и работников, их получивших. Если инструктаж проводится с использованием средств связи, проведение и получение инструктажа фиксируется в двух «Журналах учета работ по
нарядам и распоряжениям» - в журнале работника, отдавшего распоряжение, и
48
в журнале работников, получивших инструктаж, с подтверждающими подпи-
сями в обоих журналах.
Журнал учета работ по нарядам и распоряжениям должен быть пронуме-
рован, прошнурован и скреплен печатью организации. Срок хранения журнала -
один месяц со дня регистрации в графе 10 полного окончания работы по по-
следнему, зарегистрированному в журнале наряду или распоряжению.
Контрольные вопросы:
1. Кто имеет право выдавать наряд в установках свыше 1 кВ?
2. Кто может быть ответственным руководителем работ?
3. Кто может быть допускающим в установках свыше 1 кВ?
4. Когда назначается наблюдающий, его группа?
5. За что отвечает допускающий?
6. За что отвечает производитель работ?
7. За что отвечает член бригады?
8. Какие совмещаемые обязанности может выполнять выдающий наряд?
9. Какие совмещаемые обязанности может выполнять ответственный ру-
ководитель работ?
10. Какие совмещаемые обязанности может выполнять производитель ра-
бот из числа оперативного персонала?
11. Каков порядок регистрации и хранения нарядов-допусков?
12. Каков порядок заземления установок для работы по наряду-допуску?
Литература: ПБ. Стр. 159 – 163, 25 – 45.
Практическая работа 9
Изучение схем защитного отключения
Цель работы: Изучить назначение и схемы устройств защитного отклю-
чения.
Оборудование: УЗО типа М304-4, 40А, 30мА, трёхфазное, паспорт, мето-
дические указания.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомится с теоретическими сведениями.
2. Начертить схемы:
1) дифференциальный трансформатор тока;
2) принцип действия УЗО.
3) схема стенда по проверке УЗО
3. Провести на стенде испытание УЗО, сделать вывод о соответствии тока
срабатывания.
4. Ответить на контрольные вопросы.
Краткие теоретические сведения
Принцип действия УЗО
Функционально УЗО можно определить, как быстродействующий защит-
ный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках,
подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке.
49
Принцип действия УЗО дифференциального типа основан на применении
электромагнитного векторного сумматора токов – дифференциального трансформатора тока. Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюсных УЗО - 4-х токов) по амплитуде и фазе наиболее эффективно, т.е. с мини-
мальной погрешностью, осуществляется электромагнитным путем с помощью
дифференциального трансформатора тока.
Суммарный магнитный поток в сердечнике - Ф∑ пропорциональный раз-
ности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора, i L и i N, наводит во вторичной обмотке трансформатора тока соответствующую эдс, под действием которой в цепи вторичной обмотки протекает
ток i∆вт, также пропорциональный разности первичных токов.
Следует отметить, что к магнитному сердечнику трансформатора тока
электромеханического УЗО предъявляются чрезвычайно высокие требования
по качеству - высокая чувствительность, линейность характеристики намагничивания, температура и временная стабильность и т.д.
Рисунок 8.1 – Дифференциальный трансформатор тока
По этой причине для изготовления сердечников трансформаторов тока,
применяемых при производстве УЗО, используется специальное высококаче-
ственное аморфное (некристаллическое) железо.
Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 8.2.
Важнейшим функциональным блоком УЗО является дифференциальный
трансформатор тока 1.
В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуатируемых в
настоящее время во всем мире, в качестве датчика дифференциального тока ис-
пользуется именно трансформатор тока.
В литературе по вопросам конструирования и применения УЗО этот
трансформатор иногда называют трансформатором тока нулевой последова-
тельности – ТТНП, хотя понятие «нулевая последовательность» применимо
только к трехфазным цепям и используется при расчетах несимметричных ре-
жимов многофазных цепей.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]