Проверка эффективности зануления при проектировании установки и на действующей электроустановке по направлению подготовки 13. 03. 02 Электроэнергетика и электротехника

• Название: Проверка эффективности зануления при проектировании установки и на действующей электроустановке по направлению подготовки 13. 03. 02 Электроэнергетика и электротехника
• Дата: 12.12.2021
• Размер: 111.99 Kb.
• Имя файла: Elektrobezopasnost_tema_20_Sokolov_E_A (1).docx
• Тип: Реферат; #300771

М ИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный аграрный университет»

Институт агроинженерии
Факультет Энергетический

Кафедра Энергообеспечение и автоматизация технологических процессов

Дисциплина Электрическая безопасность

РЕФЕРАТ

на тему:

ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАНУЛЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ УСТАНОВКИ И НА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКЕ
по направлению подготовки - 13.03.02 Электроэнергетика и

электротехника

профиль – Электроснабжение

Студент Соколов Е.А.

Группа 28

Шифр 19415

Руководитель Попов В.М.

Челябинск

2 021

Содержание

Введение……………………………………………………………………...……3

1 Проверка эффективности зануления при проектировании установки……....4

2 Проверка эффективности зануления на действующей электроустановке..…6

Заключение………………………………………………………………….……11

Список литературы………………………………………………………………12
Введение
При выполнении технологических операций и обслуживании производственного оборудования операторы прикасаются к его нетоковедущим металлическим частям, изолированным от источников электрического напряжения (органы управления, корпуса, ограждения и т.п.). Например, при работе на металлорежущем станке, приводом которого является электродвигатель. В электрооборудовании установки возможно появление неисправности, например, в виде пробоя изоляции одной из фаз на корпус, что может вызвать появление напряжения на этих нетоковедущих металлических частях, что в свою очередь может привести к несчастному случаю.

Одним из защитных мероприятий при появлении напряжения на корпусе оборудования служит защитное заземление. Заземление применяется в тех случаях, когда оборудование подсоединено к сетям с изолированной нейтралью или при напряжении в сети больше 1000 В.

Если же оборудование подсоединено к сети с заземленной нейтралью и в сети действует напряжение до 1000 В, то согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ), оно должно быть занулено, т. к. заземление корпуса установки не способно обеспечить в полной мере защиту от поражения электрическим током [1].

Цель работы: рассмотреть проверку эффективности зануления при проектировании установки и на действующей электроустановке.

1 Проверка эффективности зануления при проектировании установки
Зануление – это электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановки с заземленной нейтралью питающего трансформатора или генератора [2].

Принцип действия зануления основан на получении однофазного К.З. при пробое фазы на открытые проводящие части, благодаря чему срабатывает защита данной электроустановки. Для надежного и эффективного срабатывания зануления, необходимо выполнения условия:



где Iкз⁽¹⁾ - ток 1-фазного К.З;

Iу – ток уставки защитного аппарата, например, предохранителя или автоматич выключателя данной установки. Определяется по нагрузке или пусковому току;

К – коэффициент кратности тока (чувствительность защиты), благодаря чему обеспечивается быстрое отключение электроустановки (менее 0,2 сек.).

К=3 для предохранителей и автоматических выключателей с зависимой время-токовой характеристикой.

Во взрывоопасных помещениях К=4 для предохранителей, К=6 для автоматических выключателей с зависимой время-токовой характеристикой.

К=1.25…1.4 для автоматических выключателей с независимой время-токовой характеристикой (токовая отсечка).

Таким образом расчет сводится к определению тока К.З. и сравнению его.



где Zтр/3 – полное сопротивление одной обмотки трансформатора;

Zфо – полное сопротивление петли проводов фазного и нулевого;

Zтр/3 определяется в зависимости от мощности трансформатора Sн, схемы соединения его обмоток и от напряжения. По табличным данным или по упрощенной формуле:   , при U 10/0.4 кВ и схеме соединительных обмоток –«звезда/звезда с нулем»



где n – кол-во участков сети определенного сечения проводов;

l – длина каждого участка.

r_ф , r_о – активное удельное сопротивление проводов данного участка, соответственно фазного и нулевого.

х_ф , х_о - удельное индуктивное сопротивление проводов данного участка, соответственно фазного и нулевого. Для проводов из цветных металлов они приравниваются нулю.

Х_ФО – удельное индуктивное внешнее сопротивление проводов. Его можно определить по формуле



где Д – расстояния между проводами (Ф и N);

d – диаметр провода.

Ориентировочно Х_ФО= 0,6 Ом/км для ВЛ, и 0,15 Ом/км для проводки в трубах и КЛ.

Если условие не выполняется, то необходимо предусмотреть замену предохранителя на авт. выкл. С токовой отсечкой (уменьшается К) или увеличить сечение нулевого защитного провода или секционирование линии.

Экспериментальная проверка эффективности зануления проводится измерением Iкз⁽¹⁾, для этого используются приборы: Щ – 41160, ЭКО – 200, М – 417 и др.

Периодичность измерения: после монтажа электроустановки, после ее ремонта, затем периодически 1раз в 3 года.

2 Проверка эффективности зануления на действующей электроустановке
По окончании монтажных и ремонтных работ, а также в процессе эксплуатации необходимо проводить проверку системы зануления на соответствие требованиям ПУЭ. Для этого необходимо:

- измерять сопротивления заземления нейтрали и повторных заземлений нулевого проводника;

- проверять состояние элементов заземляющих устройств, целостности заземляющей сети, в том числе наличие цепи между нулевым защитным проводником и запуленным оборудованием;

- измерять сопротивление петли фаза-нуль.

Кроме этого, необходимо измерять напряжение прикосновения и ток, протекающий через тело человека.

Измерение сопротивления петли фаза-нуль должно производиться на наиболее мощных электроприемниках, а также наиболее удаленных от источника тока, но не менее чем на 10 % общего количества этих приемников.

Целью измерения является определение истинного значения полного сопротивления петли фаза-нуль. Сопротивление должно быть таким, чтобы ток однофазного короткого замыкания был достаточным для отключения поврежденной установки от сети.

На рис. 1 показана одна из схем измерения сопротивления петли фаза-нуль с помощью вольтметра и амперметра. Реализация такой схемы на практике требует отключения испытуемой установки от сети.

Для проведения измерения в соответствии со схемой на рис. 1 необходимо иметь однофазный понижающий трансформатор напряжением 42 или 12 В, реостат, амперметр, вольтметр и соединительные провода.

Один вывод вторичной обмотки понижающего трансформатора присоединяют к нулевому защитному проводнику как можно ближе к силовому трансформатору, чтобы учесть сопротивление нулевого проводника на всем участке, где проходит испытательный ток.



Рисунок 1 – Схема измерения сопротивления петли фаза-нуль с отключением испытуемого электроприемника от сети

Второй проводник присоединяют к одному из фазных проводников, идущих к электроприемнику, после рубильника Р₁ который при этом должен быть отключен. Фазный проводник и корпус электро- приемника соединяют надежной перемычкой, имитирующей замыкание фазы на корпус.

Выключая рубильник Р₂, реостатом устанавливают ток достаточный для отсчета показаний вольтметра и амперметра. Частное от деления измеренных значений является полным сопротивлением петли фаза-нуль.

Необходимо заметить, что при измерении по схеме на рис. 1 не учитывается сопротивление фазного проводника на участке АВ, но при этом учитываются сопротивления вспомогательных проводов, соединяющих вторичную обмотку понижающего трансформатора с сетью.

При большом расстоянии между точками А и В погрешность в измерениях без учета сопротивления фазного провода на участке АВ может быть существенной, поэтому в таких случаях целесообразно применять схему (рис. 2), при которой требуется отключение всей сети от силового трансформатора.



Рисунок 2 – Схема измерения сопротивления петли фаза-нуль с отключением всей сети

Рассмотренные схемы позволяют также контролировать значение тока, вызывающего перегорание предохранителя или срабатывание автоматического выключателя. Схемы, представленные на рис. 1 и 2, не единственные.

На практике применяют схемы для измерения полного сопротивления петли фаза-нуль без отключения оборудования.

Чтобы проверить, насколько действенно зануление, нужно сделать замер сопротивления петли фаза-ноль в наиболее отдаленной от источника электропитания точке. Это даст возможность проверить защищенность в случае воздействия тока на корпус.

Сопротивление измеряется с использованием специализированной аппаратуры. Измерительные приборы оснащены двумя щупами. Один щуп направляют на фазу, второй - на зануленную электроустановку.

По результатам измерений устанавливают уровень сопротивления на петле фазы и нуля. С полученным результатом рассчитывают ток однофазного замыкания, применяя закон Ома. Расчетное значение тока однофазного замыкания должно быть равно или превышать ток срабатывания защитного оборудования.

Предположим, что для предохранения электроцепи от перегрузок и коротких замыканий подключен автомат-выключатель. Ток срабатывания составляет 100 Ампер. По результатам измерений сопротивление петли фазы и нуля равно 2 Ом, а фазовое напряжение в сети — 220 Вольт. Делаем расчет тока однофазного замыкания на основе закона Ома:

I = U/R = 220 Вольт/2 Ом = 110 Ампер.

Поскольку расчетный ток короткого замыкания превышает ток мгновенного срабатывания автомата-выключателя, делаем вывод об эффективности защитного зануления. В противном случае понадобилась бы замена автомата-выключателя на прибор с меньшим током срабатывания. Другой вариант решения проблемы — сокращение сопротивления петли фаза-ноль.

Нередко при проведении расчетов ток срабатывания автомата умножают на коэффициент надежности (Кн) или коэффициент запаса. Причина в том, что отсечка не всегда равна указанному показателю, то есть возможна определенная погрешность. Поэтому использование коэффициента позволяет получить более надежный результат. Для старого оборудования Кн составляет от 1,25 до 1,4. Для новой техники применяется коэффициент 1,1, так как такие автоматы работают с большей точностью.

Заключение
Таким образом, согласно Правилам устройства электроустановок, защитное зануление в электроустановках напряжением до 1000 В – это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановки с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Зануление следует выполнять электрическим соединением открытых проводящих частей электроустановок с заземленной точкой источника питания электроэнергией при помощи нулевого защитного проводника.

В стационарных электроустановках трехфазного тока в сети с заземленной нейтралью или заземленным выводом однофазного источника питания электроэнергией, а также с заземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление.

При занулении фазные и нулевые защитные проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник, возникал ток короткого замыкания, обеспечивающий отключение максимальной токовой защиты.

В цепи нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей. В цепи нулевых рабочих проводников, если они одновременно служат для целей зануления, допускается применение разъединительных приспособлений, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников отключают также все проводники, находящиеся под напряжением.

Таким образом, принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание с целью вызвать ток короткого замыкания, способный обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети.

Список литературы
1. Правила устройства электроустановок / Минтопэнерго РФ. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2003.

2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонадзор Минтопэнерго РФ. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2003.

3. Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках: СО 153 – 34.03.603 – 2003 Минтопэнерго РФ. – 10-е изд., перераб. и доп. – М.: Главгосэнергонадзор, 2003.