Дипломная (вкр): Система автономного электроснабжения жилого дома

Основной мерой защиты от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000 В является зануление.

Зануление служит для защиты от поражения электрическим током при повреждении изоляции проводов электроустановки.

Занулением называется намеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом. Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.

Цель зануления - быстро отключить электроустановку от сети при замыкании одной (или двух) фазы на корпус, обеспечить безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период.

К частям, подлежащим занулению, относятся корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, выключателей светильников и т.п.; приводы электрических аппаратов: вторичные обмотки измерительных трансформаторов, металлические конструкции распределительных устройств, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, контрольных и наладочных стендов, корпуса передвижных и переносных электроприемников, а также электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя, а для автоматического выключателя с номинальным током более 100А - не менее 1,25.

Принципиальная схема зануления приведена на рисунке 2.24 На схеме видно, что ток короткого замыкания Iкз в фазном проводе зависит от фазного напряжения сети Uф и полного сопротивления цепи, складывающегося из полных сопротивлений обмотки трансформатора Zт/3, фазного проводника Zф, нулевого защитного проводника Zн, внешнего индуктивного сопротивления петли фазный проводник- нулевой защитный проводник (петля фаза - нуль) Xп, активного сопротивления заземления нейтрали трансформатора R0

А-аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель);о-заземление нейтрали.

Рисунок 2.24 - Принципиальная схема сети переменного тока с занулением

Поскольку R0, как правило, велико по сравнению с другими элементами цепи, параллельная ветвь, образованная им, создает незначительное увеличение тока короткого замыкания, что позволяет пренебречь им. В то же время такое допущение ужесточает требования к занулению и значительно упрощает расчетную схему.

Рисунок 2.25 - Упрощенная схема зануления

В этом случае выражение короткого замыкания Iкз (А) в комплексной форме будет:

Iкз = Uф / ( Zт / 3 + Zф + Zн +jХn),                                      (2.29)

где Uф - фазное напряжение сети, В;т - комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора ), Ом;ф = Rф + jХФ-комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;н = Rн + jХн - комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом;ф и Rн - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;ф и Хн - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

Хп - внешнее индуктивное сопротивление контура (петли) фазный проводник - нулевой защитный проводник (петля фаза - нуль), Ом;п =Zф +Zн + jХn - комплекс полного сопротивления петли фаза - нуль, Ом.

С учетом последнего:

кз = Uф / ( Zм / 3 + Zn )                                    (2.30)

При расчете зануления принято применять допущение, при котором для вычисления действительного значения ( модуля ) тока короткого замыкания Iкз модули сопротивления обмотки трансформатора и петли фаза - нуль Zт / 3 и Zп складываются арифметически .Это допущение также ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимым, хотя и вносит некоторую неточность ( 5% ).

Полное сопротивление петли фаза - нуль в действительной форме определяется из выражения:

Zn = Ö( Rф + Rн )2 + (Xф +Хн + Хп )2, Ом                        (2.31)

К тока короткого замыкания, определяемого требованиями к занулению :

К × Iн £ Uф /( Zт/3 + Ö(Rф + Rн) 2 + (Хф + Хн + Хп )2                (2.32)

где Iн- номинальный ток аппарата защиты, которым защищен электроприемник.

Значение коэффициента К принимается равным К 3 в случае, если электроустановка защищается предохранителями и автоматическими выключателями, имеющими обратнозависимую характеристику от тока . В случае, если электроустановка защищается автоматическим выключателем, имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то для автоматов с Iн до 100 А, К = 1,4, а для автоматов с Iн > 100 А, К = 1,25.

Значение полного сопротивления масляного трансформатора во многом определяется его мощностью, напряжением первичной обмотки, конструкцией трансформатора.

Расчет зануления для жилого дома.

Исходные данные:

напряжение сети - 0,23 кВ;

мощность - 8,39кВА;

мощность наиболее удаленного электроприемника (кондиционер)

Р = 2,4 кВт;

ток нагрузки щита распределительного (ЩР) Iн=25,77 А

длина кабеля до ШР-2, L1 = 5 м;

длина провода от ШР-2 до кондиционера, L2 = 10 м

Схема замещения приведена на рисунке 2,26

Рисунок 2.26 - Схема замещения

Определение токов нагрузки и выбор аппаратов защиты:

Номинальный ток (кондиционер):

А                                (2.33)

Принимаем Iнавт.выкл.=25 А; Iнпл.вст=20 А. (>IрТЭН=11,59А)

Определение полных сопротивлений элементов цепи:

а) сопротивление трансформатора для группы соединения Д/У0 - 11 Zт=0,027 Ом

б) сопротивление кабеля, при сечении фазной жилы 10 мм2 и нулевой 8 мм2 Zпфо=1,8 Ом/км

Zп= Zпфо´ L1=1,8´0,005 = 0,009 Ом;                      (2.34)

в) сопротивление провода при сечении фазной жилы 4 мм2 и нулевой 3 мм2 Zпфо=2,54 Ом/км

Zп= Zпфо´ L2= 2,54´ 0,01 = 0,025 Ом            (2.35)

Определение тока КЗ :

                               (2.36)

                       (2.37)

Определение кратности тока

                                              (2.38)

                                         (2.39)

условие Iкз ³ Iн ´ К , где Ка = 1,25; Кпв = 3, то 12221 А >50´1,25=62.5 А и

,25 ´ 20 = 25 А

Определение времени срабатывания аппарата защиты: автомата- принимается из справочника. В данном случае время отключения аппарата защиты равно 0,16 секунд.

Потенциал корпуса поврежденного оборудования:

Uк1 = Iкз´ Zн1 = 12,221 ´ 0,014 = 171.094 В, где Zн1 - сопротивление нулевой жилы кабеля, Zн1 = Rн1 , так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Хн1 алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).

                              (2.40)

где r - удельное сопротивление алюминиевой жилы принимается равной 0,028 Ом´мм2/м;

S - сечение жилы, мм2;

L - длина проводника, м.

Uк2 = Iкз´ Zн2 = 5,116 ´ 0,026 = 133.186 В                      (2.41)

где , где Zн2 - сопротивление нулевого провода, Zн2 = Rн2

                         (2.42)

где r =0.0078 Ток, проходящий через тело человека, равен:

                                     (2.43)

                                      (2.44)

Такие величины тока являются опасными для жизни. Может возникнуть паралич дыхания при воздействий от 3 секунд и дольше, т.е. время срабатывания автоматического выключателя верное.

3.ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

3.1 Производство работ в действующих электроустановках

Ремонтные, монтажные, наладочные, строительные и другие работы, выполняемые в действующих электроустановках, в том числе на воздушных и кабельных линиях электропередачи, в отношении мер безопасности можно разделить на три категории: работа со снятием напряжения, работа без снятия напряжения, работа под напряжением.

Работа со снятием напряжения выполняется при полном или частичном отключении электроустановки. При работах с частичным включением работающий не должен приближаться сам и приближать инструмент и приспособления, с которыми он работает , к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояния меньше указанных в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Наименьшее расстояние от токоведущих частей

Наименьшее допустимое расстояние от людей и применяемых ими инструментов и приспособлений, а так же от временных ограждений до токоведущих частей, находящихся под напряжением.

Рисунок 3.1 Наименьшие допустимые расстояния от человека до токоведущих частей

Наименьшие допустимые расстояния от человека, выполняющего работы в действующей электроустановке, до токоведущих частей, находящихся под напряжением выше 1000 В напряжением, будет меньше указанного в таблице 3.1. В электроустановках напряжением 6... 110 кВ при работе около неогражденных токоведущих частей, находящихся под напряжением, запрещается располагаться так, чтобы эти части находились сзади или с двух боковых сторон.

На рисунке 3.1 показано, как определить расстояния от человека, выполняющего работы в действующих установках, до токоведущих частей, находящихся под напряжением выше 1000 В.

Работы без снятия напряжения выполняются без отключения каких-либо частей электроустановки. При этом работать разрешается за постоянными и временными ограждениями токоведущих частей, на корпусах оборудования, на поверхности оболочек кабелей, а также на расстояниях от неогражденных токоведущих частей, находящихся под напряжением, больше указанных в таблице 3.1.

Работы под напряжением выполняются непосредственно на токоведущих частях, находящихся под напряжением, с применением электрозащитных средств, а также на расстояниях от токоведущих частей меньше указанных в таблице 3.1. Электрозащитные средства, применяемые при этих работах, используются для изоляции человека от токоведущих частей, находящихся под напряжением (изолирующие штанги и клещи, диэлектрические перчатки и т.д.), либо от земли (диэлектрические ковры, боты и галоши, изолирующие подставки, специальные изолирующие устройства, применяемые при работах под напряжением на ВЛ выше 1000 В, и др.).

В электроустановках все работы производятся при обязательном соблюдении следующих условий:

•           работу можно выполнять только с разрешения уполномоченного на это официального лица в соответствии с заданием, оформленным в виде наряда-допуска или распоряжения;

•           должны быть выполнены организационные и технические мероприятия, обеспечивающие персоналу безопасные условия труда.

Наряд выдается на большую часть работ, выполняемых в электроустановках, в том числе наиболее важных, сложных и продолжительных. Он выписывается в двух, а при передаче его по телефону или радио - в трех экземплярах. Выдавать наряд разрешается на срок не более 15 календарных дней со дня начала работы. Он может быть продлен также на 15 календарных дней со дня продления.

Наряды, работы по которым полностью закончены, хранят как документы особой важности в течение 30 сут. По истечении этого срока они могут быть уничтожены.

Распоряжение - устное (или письменное произвольной формы) задание на безопасное выполнение работы, определяющее ее содержание, место, меры безопасности (если они требуются) и лиц, которым поручено ее выполнение. Работы по распоряжению менее сложны, чем работы по наряду, и в большинстве случаев их разрешается выполнять единолично.

Распоряжение выдается на менее сложные, а также на кратковременные (продолжительностью не более 1 ч) и неотложные работы. Оно имеет разовый характер; срок его действия определяется продолжительностью рабочего дня исполнителей. В целях обеспечения безупречной организации выполнения работ для исключения несчастных случаев при высокой производительности труда и хорошем качестве работ принимают следующие организационные мероприятия:

-       назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ;

-       выдача нарядов или распоряжений на проведение работ;

-       допуск бригады к работе;

-       надзор за соблюдением бригадой требований безопасности;

-       оформление перерывов в работе и ее окончания.

Кроме организационных мероприятий необходимо проводить и технические мероприятия:

-       производство необходимых отключений и принятие мер, препятствующих ошибочному или произвольному включению коммутационной аппаратуры;

-       проверка отсутствия напряжения на отключенных токоведущих частях;

-       вывешивание переносных плакатов безопасности при необходимости установки временных ограждений;

-       наложение временных заземлений на отключенные токоведущие части.

Технические мероприятия обеспечивают безопасность персонала при выполнении работ с полным или частичным снятием напряжения с электроустановки.

Ответственные за организацию и выполнение работ в действующих, электроустановках и их функциональные обязанности приведены в таблице. 3.2.

Таблица 3.2 - Ответственные за организацию и выполнение работ в действующих электроустановках и их функциональные обязанности