Охрана труда. Назначение, принцип действия и область применения. Преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей

4. ОХРАНА ТРУДА

4.1. Назначение, принцип действия и область применения

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус, с глухозаземленной (что имеет место в данном дипломном проекте) нейтралью источника трехфазного тока.

Указанные соединения зануляемых частей с глухозаземленной нейтральной точкой выполняются с помощью неоднократно заземленного проводника, называемого  нулевым защитным проводником. Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего проводника, так же соединенного с глухозаземленной нейтральной точкой. Нулевой рабочий проводник должен иметь изоляцию, равноценную изоляции фазных проводников, и сечение его должно быть рассчитано на длительное протекание рабочего тока, так как этот проводник предназначен для питания током электроприемников, т.е. является частью цепи рабочего тока и по нему проходит рабочий ток.

ГОСТ р 50571.3-94. (электроустановки в здании. Часть IV.Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током) допускает совмещение нулевого защитного проводника с нулевым рабочим проводником, если его сечение, т.е. нулевого рабочего провода, не менее 16 мм² ( для алюминиевых проводов, что имеет место в данном дипломном проекте) и рассматриваемая часть электроустановки не защищена, т.е. в нулевом рабочем проводнике не установлено защитных аппаратов. Нулевой рабочий проводник по [6] стр. 217 рекомендуется использовать одновременно и как нулевой защитный, т.е. для зануления приемников эл. энергии ( за исключением приемников однофазного и постоянного тока. В данном дипломном проекте совмещаем нулевой защитный провод с нулевым рабочим, т.к. в данном дипломном проекте сечение нулевого провода на всех участках проектируемой питающей сети не менее 16 мм².

Рис. 4.1. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1000 В с использованием нулевого рабочего проводника в качестве нулевого защитного:

1. Корпус электроустановки;

         2. Аппарат защиты от токов КЗ (в данном дипломном проекте – автоматический выключатель), r₀ – сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока, r_n – сопротивление повторного заземления нулевого защитного (рабочего) проводника; I_к – ток короткого замыкания; I_n  - часть тока КЗ, протекающая через нулевой рабочий проводник, I_з – часть тока КЗ, протекающая через землю.

Рис. 4.2. Трехфазная электрическая сеть до 1000В с нулевым рабочим (N)  и нулевым защитным (РЕ) проводами.

1. Трехфазный электроприемник,

2.  Однофазный электроприемник.

Зануление применяется для того, чтобы устранить опасность поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металлическим нетоковедущим частям, оказывающимся под напряжением относительно земли, вследствие замыкания на корпус.

Это достигается превращением замыкания на корпус в однофазное (однополюсное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазой (полюсом) и нулевым защитным проводником с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой в данном дипломном проекте являются автоматические выключатели с комбинированными расцепителями, устанавливаемые в распределительных шкафах на отходящих линиях к электроприемникам, для защиты от токов КЗ и одновременно от перегрузки

4.2. Расчет зануления

Расчет зануления выполняется для того, чтобы определить условия, при которых быстро отключатся от сети  поврежденная электроустановка и будет обеспечена безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период. [10].

В соответствии с ГОСТ 12.1.038-82, который устанавливает предельно-допустимые значения напряжения прикосновения U_пр, в зависимости от времени воздействия t,c  зануление рассчитываем на отключающую способность и на безопасность прикосновения к корпусу ЭП.

Расчет зануления будем вести для самого удаленного ЭП от ТП, и для наибольшего ЭП в производственном корпусе.

а) на отключающую способность

                                                 I_к ≥ К х I_ном                                                       (4.1)

где К – коэффициент кратности номинального тока I_ном, А установка тока срабатывания автоматического выключателя; I_к – значение тока однофазного КЗ.

Так как в данном дипломном проекте установка защищается автоматическим выключателем с обратно зависимой от тока характеристикой принимаем К= 3 [10].

Самый удаленный электроприемник от ТП – электрокотел ЭЛКО № -89,  

Р_ном = 15кВт,        cos(φ)= 1

Самый наибольший электроприемник – моечнная машина № -22,

Р_ном =51кВт,          cosφ=0,65     

Наименьшие допустимые значения I_к :

1) Для самого удаленного электроприемника указанного под № 89,

                                       (4.2)

2) Для наибольшего электроприемника указанного под № -22,

Рис.4.3. Схема замещения для расчета зануления на отключающую способность а) полная;  б), в) - упрощенная

Обозначения на схеме:

Z_т – комплекс полного сопротивления обмоток трансформатора, Ом;

Z_ф = R_ф + jx_ф – комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;

Z_PEN – комплекс полного сопротивления нулевого рабочего проводника, используемого в качестве защитного;

R_ф и R_PEN – активные сопротивления фазного и нулевого проводников, Ом;

Х_ф и Х _PEN – внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников, Ом ;

Z_n = Z_ф + Z_PEN + jx_n – комплекс полного сопротивления петли фаза