39. Аналіз небезпеки трифазної трьохдротової мережі змінного струму з ізольованою нейтралю напругою до 1000 в (глухе замикання)

Глухое заземление опасно тем, что нетоковедущие части, которых человек касается в процессе работы, оказываются под. напряжением, а напряжение исправных фаз возрастает до линейного. Ток глухого замыкания на землю опред., принимая во внимание в качестве переходного сопротивления сопротивление заземления.

Проводимость Gз = 1\R3 и, учитывая что Gз > |Ya+Yb+Yc| ток замыкания на землю равен ток замыкания на землю равен Y3 = Uф[Yb(1-a²)+Yc(1-a). Если принять, что Ya+Yb+Yc=Y, а Y=1\z, ток замыкания Y3=3Uф\z. Напряжение поврежденной фазы А получим из закона Ома: Ûaз=IзRз. Т.к. |z|>>Rз, то это напряжение составляет лишь небольшую часть от фазного напряжения. Напряжение нейтрали при глухом замыкании будет равно Gз>|Ya+a²Yb+aYc|, т.е. почти равно фазному напряжению источника. В абсолютных значениях Uвз = Uсз = Uф’.

Если человек прикоснулся к исправной фазе, он попадает под. линейное напряжение:

Iчел = Uф\Rчел.

Аналіз небезпеки трифазної чотирьох дротової мережі змінного струму з напругою до 1000 В з глухозаземленною нейтралю(неповне замикання).

Сопротивление заземления нейтрали составляет несколько ом, что значительно меньше сопротивления фаз относительно земли. Проводимость заземления нейтрали:

Y0 = G0 = 1/R0

Значительно больше проводимости фаз относительно земли:

G0 >= |Ya + Yb + Yc|

G0 >= |Yb * (1 – a^2) + Yc * (1 - a)|

Учитывая эти соотношения и пренебрегая проводимостями фаз относительно земли, получаем ток, проходящий через тело человека при прикосновении к одной фазе:

Ih = U*g_h * (G0 / (Gch + G0))

или:

Ih = U / (Rch + R0)

В этом выражении можно пренебречь сопротивлением заземления нейтрали (R0), так как оно не превышает 10 Ом, а сопротивление цепи человека не ниже 1000 Ом. Тогда

Ih = Uф / Rch

Следовательно, касаясь одной из фаз в сети с глухо заземленной нейтралью, человек попадает под фазное напряжение, причем ток, проходящий через человека, не зависит ни от сопротивления изоляции, ни от емкости сети относительно земли. В этом случае существенно повышает безопасность сопротивление обуви, грунта(пола) и другие сопротивления в цепи человека.

41. Аналіз небезпеки трифазної чотирьох дротової мережі змінної о струму напругою до 1000 В з глухозаземленною нейтралю(глухе замикання).

42.Вибір режиму нейтралі мережі.

При создании новых предприятий, внедрении новых технологических процессов и организации новых производственных участков встает вопрос о том, какую электросеть лучше использовать. Рассмотрим два наиболее распространенных вида 3-фазных электросетей, уже знакомые нам по предыдущим вопросам: 3-фазную 3-проводную с изолированной нейтралью и 3-фазную 4-проводную с глухо-заземленной нейтралью с напряжением до 1000 В (см. рисунки 1 и 2).

Выбирая сеть и режим нейтрали, исходят из технологических соображений и соображений безопасности.

Из технологических соображений наиболее удобной является 3-фазная 4-проводная сеть с глухо-заземленной нейтралью, так как дает потребителю два вида напряжения: фазное и линейное. Обычно мощное технологическое оборудование включают на линейное (более высокое) напряжение. Менее мощное оборудование, электроприборы, электрифицированный инструмент включают на фазное напряжение. Менее удобной является 3-фазная 3-проводная с изолированной нейтралью. Так как дает потребителю лищь линейное напряжение.

Из соображений безопасности оценим значения токов, протекающие через тело человека, возникающие в обоих видах сетей. Обе сети рассмотрим в двух режимах: нормальном и аварийном.

.

а (нормальный режим) б (аварийный режим)

Рис. 1- Трехфазная трехпроводная сеть с изолированнойнейтралью

Как отмечалось раньше, безопасность человека в 3-фазной 3-проводнаой сети с изолированной нейтралью определяется главным образом состоянием ее изоляции. В первом случае не только активным, но и емкостным сопротивлением между проводами фаз и землей.

В 3-фазной 4-проводной сети с глухо-заземленной нейтралью безопасность человека в меньшей степени зависит от состояния изоляции.

;

а (нормальный режим) б (аварийный режим)

Рис. 2 - Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленнойнейтралью

Сравнивая токи через тело человека для сетей в одинаковых режимах, приходим к выводу, что в нормальном режиме, когда сети исправны, более безопасна 3-фазная 3-проводная сеть с изолированной нейтралью (на схеме обозначеа знаком « »). В аварийном режиме более безопасна 3-фазная 4-проводная сеть с глухозаземленнойнейтралью, т. к. напряжение прикосновения на практике всегда ниже линейного.

Возникло противоречие. Для его разрешения рассматривают условия, в которых предполагается использовать сеть. Решение принимают в пользу той сети, которая окажется более безопасной в конкретных условиях.

Если требуется короткая сеть (десятки метров), не разветвленная, а следовательно, имеющая малое активное и емкостное сопротивление с землей; открытая сеть (легко доступная для визуального осмотра), применяют 3-фазную 3-проводную с изолированной нейтралью. На практике такие сети используются на открытых технологических площадках, на подвижных объектах, при проведении временных и горных работ.

Если требуется сеть большей длины, разветвленная, а следовательно, имеющая большое активное и емкостное сопротивление с землей; сеть, скрытая штукатуркой или другими элементами здания, применяют 3-фазную 4-проводную сеть с глухозаземленнойнейтралью. На практике такие сети используют на стационарных объектах (в зданиях промышленных предприятий, учреждений, организаций, жилых домах городской и сельской местности и т. д .).

Занулення: принципова схема, призначення, принцип дії, умова спрацювання струмового захисту.

Зануление – намеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом.

Область применения:

Зануление применятеся в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.

Предназначение:

Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Кроме того, зануление снижает потенциалы корпусов, появляющиеся в момент замыкания на землю.

Принцип действия:

При замыкании на зануленный корпус ток короткого замыкания проходит через следующие участки цепи: обмотки трансформатора, фазный провод и нулевой провод. Величина тока определяется напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания:

Iз = U / (Zt/3 + Zф.пр + Z0)

при этом сопротивление трансформатора и проводов имеют активную и индуктивную составляющие.

В сетях с напряжением меньше 1000В с глухозаземленной нейтралью ток замыкания:

Iз = U / (Rз + R0)

При длительном прохождении тока:

U = Iз * Rз = Rз * Uф / (R0 + Rз)

Условие срабатывания токовой защиты:

Основное назначение зануления – обеспечить срабатывание максимально-токовой защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замыкания должен значительно превышать уставку защиты или номинальный ток плавких вставок предохранителей.

Согласно ПУЭ ток однофазного короткого замыкания должен превышать не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от тока характеристикой.

Наличие заземленной нейтрали дает возможность отключать аварийный участок сети. Соединение нулевого провода с корпусом электроустановки:

Iз = Uф / Zпетля

Для того чтобы аварийный режим был кратковременным необходимо быстрое отключение аварийного участка. Это будет возможно в том случае, если сопротивление петли «фаза-ноль» будет иметь такую величину, которая обеспечила бы ток замыкания, равный величине уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс, и на коэффициент разброса 1,1.

Iз >= k*Iном

Iном – номинальный ток плавкой вставки.

Коэффициент кратности токи и коэф. надежности:

3 - для плавких предохранителей или автоматов с обратной зависимой от тока характеристикой;

4 - при защите предохранителями или автоматами с обратной зависимой от тока характеристикой во взрывоопасных установках;

1,4 - для автоматов с электромагнитными расцепителями и номинальной силой тока до 100 А;

1,25 - для автоматов с электромагнитными расцепителями и номинальной силой тока более 100 А.

Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50% проводимости фазного проводника .

Если вышеуказанные требования выполнить невозможно, то отключения при возможных замыканиях должны обеспечиваться при помощи специальных защит.

При расчете зануления необходимо исключить ложные срабатывания максимальной токовой защиты, вызванные работой (включением) потребителей. Так например, при включении мощных электродвигателей токи пусковых обмоток могут в 3…7 раз превосходить рабочие токи. Таким образом номинальный ток срабатывания максимальной токовой защиты должен быть больше максимального рабочего тока.

Перегорание автомата согласно ПУЭ должно быть не более 0,1-0,2с.

Струм короткого замикання в схемі занулення. Призначення нульового захисного провідника. Контроль занулення.

При непрерывном нулевом проводе однофазное замыкание приводит к появлению напряжений на корпусах оборудования. Величины этих напряжений зависят от длины участков нулевого провода между нейтралью источника и местом присоединения корпуса к нулевому проводу, а также от целостности нулевого провода.

На рис. 1 показано короткое замыкание фазы 1 на корпус 3 в условной сети без повторного заземления нулевого провода: а - общая электрическая схема сети (со всеми фазами); б - упрощенная эквивалентная схема (фаза 1); в - распределение электрического потенциала вдоль нулевого провода (с обрывом и без обрыва).

Рисунок 1 - Сеть (условная) без повторного заземления нулевого провода

Из полученных графиков следуют выводы:

- с увеличением расстояния от заземленной нейтрали до места пробоя фазы напряжение короткого замыкания возрастает и достигает максимальной величины, представляя угрозу для жизни человека:

;

- обрыв нулевого провода исключает возможность короткого замыкания и срабатывание максимальной токовой защиты.

Для уменьшения опасности поражения электротоком применяют многократное повторное заземление нулевого провода. На рис. 2 показано короткое замыкание фазы 1 на корпус 3 в сети с повторным заземлением нулевого провода а - общая электрическая схема сети (со всеми фазами); б - упрощенная эквивалентная схема (фаза 1); в - распределение электрического потенциала вдоль нулевого провода (с обрывом и без обрыва).

Рисунок 2 - Сеть с повторным заземлением нулевого провода

Наличие повторного заземления нулевого провода, представленное на схемах резистором , уменьшает напряжение прикосновения (между корпусом и землей).

Можно сделать вывод о том, что повторное заземление нулевого провода при его обрыве аналогично защитному заземлению. Оно не обеспечивает полную защиту, но существенно снижает опасность поражения электротоком.

Повторное заземление нулевого провода применяется в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В совместно с занулением.

Согласно ПУЭ - 85, повторное заземление нулевого провода следует выполнять на воздушных линиях электропередачи через 200 м, на их ответвлениях и концах, а также при вводе воздушной линии в здание.

В сетях с линейным напряжением 380 В, согласно ПУЭ-85, сопротивление каждого из повторных заземлителей должно быто не более 30 Ом. Общее сопротивление всех повторных заземлителей - не более 10 Ом.

Контроль зануления выполняется при вводе электроустановки в эксплуатацию, периодически и после ремонта. Контроль основан на измерении сопротивления петли «фаза-нуль». При стальном нулевом проводе оно измеряется на переменном токе. После измерения проверяется условие ( - номинальный ток плавкой вставки или уставной ток срабатывания электромагнитного элемента автомата; k - коэффициент кратности тока ) и оценивается напряжение прикосновения (при времени срабатывания защиты 0,2 с В).

45 – повторное заземление нулевого провода

Согласно ГОСТ 12.1.003-81 сечение нулевого провода сети должно быть не менее 50% фазного.

При обрыве нулевого провода происходит разрыв цепи зануления.

При отсутствии повторного заземления все корпуса эл. оборудования, которые находятся за местом обрыва оказываются под напряжением.

Цель повторного заземления: снижение напряжения на корпусе во время короткого замыкания при обрыве нулевого провода.

Для воздушных линий повторное заземление нулевого провода выполняется через каждые 250 м на концах ответвлений длиной не более 200 м.

Сопротивление заземляющих устройств R повторное должно быть не более 10 Ом, а R0 – не более 4 Ом.

Для мощности источника 100 кВт и ниже: Rповторное не более 30 Ом (при их числе не менее 3-х); R0 – не более 10 Ом.

46 – защитное заземление: определение, принцип действия, область применения

Определение:

Защитное заземление – преднамеренное эл.соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей эл.оборудования, которое в следствии замыкания может оказаться под напряжением.

Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемые объекты с заземлителем.

Заземлитель - совокупность обьединенных проводников, которые находятся в контакте с землей или ее эквивалентом.

Заземляющее устройство – совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителя.

Область применения защитного заземления:

Трехфазные трехпроходные сети с изолированной нейтралью до 1000В и с любым режимом нейтрали выше 1000В.

Принцип действия:

Защитное заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземлителя. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью до 1000В, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус величина тока не зависит от величины проводимости и сопротивления заземлителя.

Защитное заземление снижает напряжение фаз относительно земли до безопасной величины на металлических частях электрического оборудования нормально не находящихся под напряжением, но оказавшихся под шаговым напряжением из-за пробоя изоляции.

47 – оборудование, подлежащее защитному заземлению

Оборудование, подлежащее защитному заземлению:

Для помещений с повышенной опасностью и особо опасных при Uном. больше 36 В для переменного тока и 100 В для постоянного.

В помещениях без повышенной опасности при напряжении 500 В и выше.

Во взрывоопасных помещениях заземление выполняется при всех напряжениях.

Не подлежит заземлению:

Оборудование, установленное на уже заземленных конструкциях.

Оборудование, установленное на деревянных опорах или на деревянных конструкциях открытых подстанций.

Электрические приемники напряжением до 1000 В с двойной изоляцией.

Корпуса электроизмерительных приборов, установленные на щитах (шкафах), а также на стенах камер распределительных щитов.

При номинальном напряжении 380 В и ниже для переменного тока и 440 В и ниже для постоянного тока в сухих помещениях с нетокопроводящими полами.

При номинальном напряжении 127 В для переменного тока и 110 В для постоянного тока во всех помещениях.