Расчет электробезопасности, повторного заземления. Проверка отличающей способности зануления в схеме сети

Введение.

Современное строительство промышленных и гражданских зданий, железнодорожного сооружений органически связано с широким применением электрической энергии.

Практика показывает, что во всех областях применения этой энергии имеют место случая поражения людей электрическим током. Поэтому реализации задач, связанных с дальнейшей электрофикацией железных дорог, требует проведения работ, направленных на предупреждение и ликвидацию электротравматизма.

Электрический ток воздействует на рганизм человека как с повреждением тканей, так и рефлекторно – через нервную систему.  

Задача 1.8

            Чему равно фазное напряжение сети, если известно линейное ?

U_ф=

где : U_л – линейное напряжение.

Задача 2.6^а

Электроустановки цеха общей мощности 98 кВт питаются от трансформатора с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В. Грунт влажный, его измеренное удельное сопротивление S_изм= 10² Ом. Глубина заложения заземлителей Н_о=0,7 м. Отношение расстояния между заземлителями к их длине а/l=1.

Рассчитать повторное заземление.

В качестве  одиночных  заземлителей взята трубы диаметром d=0.05 м и длиной l=2.5 м.

Расчет.

Согласно требованиям ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-80 при мощности трансформатора, питающего сеть, не более 100 кВА для установок до 1000 В сопротивление растеканию тока заземлителя принимаем не более 10Ом.

1)  Для определения расчетного удельного сопротивления S_расч воспользуемся формулой :

где :  климатический коэффициент,

2)  Определяем расчетное сопротивление растекание тока одиночного заземлителя по формуле :

где : t – расстояние от поверхности грунта до середины одиночного заземлителя

3)  Число заземлителей находим ориентировачно без коэффициента использования:

где: r_доп- сопротивление растеканию тока заземлителя, не более 10 Ом.

Примем расположение вертикальных заземлителей по замкнутому контуру на расстоянии 2.5 м друг от друга (а=2.5 м ; а/l=1)/

По учебнику /2/ находим коэффициент использования =0.66

4)  Для соединения заземлителей принимаем полосовую сталь 40. При выбранном количестве заземлителей длину полосы определяют по формуле:

5)  Сопротивление растеканию тока полосы без учета вертикальных заземлителей определим по формуле:

где : b – ширина полосовой стали 40 мм;

6)  Находим сопротивление растеканию тока группового заземлителя R_гр по формуле:

где: _т – коэффициент использования заземлителей из труб, при h=4 м а/l=1 _т=0.66;

_п- коэффициент использования соединительной полосы, при h=4 и а/l=1_п=0.45

Это сопротивление оказывается больше,чем допустимое, то есть R_гр>r_доп,поэтому увеличиваем количество вертикальных заземлителей в контуре до 7 шт. Затем находим коэффициенты использования для n=6 и а/l=1 и вычислим R_гр, которое с учетом _т=0.45 и =0.4 будет равно :

Фактическое сопротивление R_гр будет несколько меньше по сравнению с расчетным значением, так как с увеличением количества заземлителей и соответственно длины полосы ее сопротивление уменьшилось.

Действительно, фактическая длина полосы:

-  а ее сопротивление растеканию тока:

Сопротивление группового заземлителя с учетом новой длины полосы :

Вывод:  заземление   состоит  из 7 – ми заземлителей; Длина заземлительной полосы 18.38 м; Сопротивление растеканию тока группового заземлителя 8.63 Ом.

Задача 3.7

Проверить отличающую способность зануления в схеме сети (рисунок 1), проложенную 4- жильным кабелем 3мм² и питающую полуавтоматическую звеносборочную линию типа ППЗЛ-650, которая имеет несколько электродвигателей общей мощностью Р_н=87.5кВм. Один из электродвигателей (для сверлильного станка) имеет наибольшую мощность Р_н1=16 кВм; Cos=0.87 ; =0.86, кратность пусковых токов К_n=6, пуски редкие. Коэффициент спроса К_с=0.7.

Трансформатор подстанции имеет мощность 320 кВм и отстоит от линии на расстоянии 200 м. Напряжение сети 380/220 В. Кроме того, требуется определить силу тока общей плавной ставки предохранителей (для всех электродвигателей) J_Hобщ и электродвигателя J_нВ1.

Рисунок 1-Схема питающей сети.

Расчет.

Проверка отключающей способности сводится к определению токов короткого замыкания и сравнению их с наименьшими допустимыми по условиям срабатывания защиты (общей и отдельных электродвигателей), т.е. к проверке условия  срабатывания защиты по формуле:

J_kkJ_норм

где : k – коэффициент кратности тока;

         J_к- сила тока однофазного замыкания, А;

         J_ном – номинальный ток плавной вставки предохранителя или автоматического выключателя.

 

Сначала необходимо определить номинальные токи плавких вставок J_{н общ}  и J_{н В1.}

1)  Общая расчетная мощность определяется по формуле:

2)  Полная максимальная мощность:

3)  Максимальный общий расчетный ток:

где:U_л- линейное напряжение сети;

4)  Номинальный ток электродвигателя:

5)  Пусковой ток электродвигателя:

6)  Пиковый ток:

7)  Номинальный ток общей плавкой вставки определяют исходя из пикового тока наибольшего по мощности электродвигателя, который равен:

Принимаем J_н.общ= 107 А

8)  Номинальный ток плавкой вставки электродвигателя:

Принимаем J_н.В1= 78 А

9)  Определим величину тока короткого замыкания, который должен привести к срабатыванию плавкой вставки электродвигателя:

10) Дальнейший расчет сводится к проверке сечения нулевого провода, для чего определим полное сопротивление петли фазы-нуль:

где: R_ф – сопротивление фазного провода, Ом;

        R_н – сопротивление нулевого провода, Ом;

        Х_n – полное индуктивное сопротивление, для кабелей Х_n  = 0;

где : l – расстояние от трансформатора до питаемой линии;

                        

11)  Находим действительное значение однофазной силы тока замыкания проходящего по петле фаза-нуль:

где: U_ф – фазное напряжение, В;

         Z_т – полное сопротивление трансформаторной подстанции, Ом, находится по таблице 3.1 /4/

Вывод: 1) значение силы тока однофазного короткого замыкания (453 А) превышает с достаточно надежным запасом наименьшее допустимое по условиям срабатывания защиты ток (234 А);

2) сечение нулевого защитного проводника обеспечивает срабатывание системы зануления;

3) сила тока общей плавкой вставки 107 А;

4)  сила тока плавкой вставки одного предохранителя 78 А; 

Список литературы.

1. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. М. , 1979.
2. Охрана труда на железнодорожном транспорте / Под ред. Ю.Г. Сабарова. М., 1981.
3. Н.Д. Залотницкий , В.А. Пчелинцев “Охрана труда в строительстве “ М., 1987.
4. Электробезопасрость. Методические указания к решению задач.

Зада7ча 3.6^б

 

            Номинальный ток плавких вставок, защищающих электродвигатель I_ном=75 А, коэффициент кратности тока К=3.

            Определить активное сопротивление нулевого защитного проводника.

            Выполненного из стальной полосы сечением S=4084 и длиной l=150 Ом.

Расчет.

Сопротивление нулевого провода.

где : ; 

          l- длина, м;

          S- сечение 40*4

            Вывод : исходя из расчета можно понять ,что активное сопротивления нулевого защитного проводника равно R_н.з.=0.27 Ом.