Влияния режима электрической сети и ее нейтрали на условия электробезопасности

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский национальный исследовательский технический университет
имени К.И. Сатпаева

Институт Архитектуры и строительства им. Т.Басенова

Кафедра Безопасности жизнедеятельности





ПОЯСНИТЕЛЬНЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе

На тему: «Влияния режима электрической сети и ее нейтрали на условия электробезопасности»




5В073100 – Безопасность жизнедеятельности
и защита окружающей среды


Выполнил:
_______________Каримов Т.В

Руководитель

_____________ Садвакасов Е.Е

«___» ___________2017г.

Нормоконтролер
магистр, лектор
________________ Садвакасов Е.Е
«___» ____________ 2017г.




Алматы 2017
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский национальный исследовательский технический университет
имени К.И. Сатпаева

Институт Архитектуры и строительства им. Т. Басенова

Кафедра «Безопасности жизнедеятельности»




ПОЯСНИТЕЛЬНЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе


На тему: «Влияния режима электрической сети и ее нейтрали на условия электробезопасности»



Инструмент измерения выполнения курсовой работы

Качество выполнения работ
Диапазон
оценки
Получено
%

1 Не выполнено
Отсутствие на занятиях без уважительных причин
0%


2 Выполнение и активность обучающегося
0-50%


3 Оформление работы
0-20%


4 Умение пользоваться справочниками, технической литературой, учебно-методическим комплексом дисциплины, конспект лекций
0-5%


5 Умение пользоваться техническими средствами
0-5%


6 Защита курсовой работы
0-20%


Итого
0-100%




Ф.И.О. обучающегося Каримов Т.В
Шифр специальности 5В073100
Ф.И.О. преподавателя Садвакасов Е.Е



Алматы 2017
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский национальный исследовательский техническийуниверситет
имени К.И. Сатпаева

Институт Архитектуры и строительства им. Т.Басенова

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

5В073100 – Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды



ЗАДАНИЕ
на выполнение курсовой работы
Обучающемуся: Каримову Темирлану Викторовичу
Тема: «Влияния режима электрической сети и ее нейтрали на условия электробезопасности»

Срок сдачи законченного курсовой работе: «___» ___________2017г.

Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):
а) Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности?
б) Методы расчета критериев взрывопожарной опасности помещений?
в) Огнестойкость зданий и сооружений?
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):
а) Цель классификации зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности
б) Выбор и обоснование расчетного варианта
в) Определение категорий В1 В4 помещений

Рекомендуемая основная литература:
1 Государственный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности";
2 Нормы пожарной безопасности НПБ 105-03 "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" (утв. приказом МЧС РК от 18 июня 2003 г. № 314);
3 СП 12.13130.2009 "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности".

ГРАФИК
Подготовки курсовой работы

Наименование разделов, перечень разрабатываемых вопросов
Сроки представления руководителю
Примечание


















Заведующий кафедрой _________________________ Н.Б. Утепов

Руководитель работы ___________________________ Е.Е. Садвакасов

Задание принял к исполнению обучающийся ______________В.Т. Каримов



Дата "_____"______________2017 г.
























СОДЕРЖАНИЕ


Введение


1
Системы с изолированной нейтралью


2
Системы с компенсированной нейтралью


3
Системы с глухозаземлённой нейтралью


4
Системы с заземлённой нейтралью при соединении с землёй через активное сопротивление


5
Выбор режима нейтрали электроустановок


6
Режим нейтрали в сетях напряжением до 1000 В


7
Расчёт заземляющих устройств в установках до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью



ЗАКЛЮЧЕНИЕ



Список использованные литературы





















ВВЕДЕНИЕ
Проблема влияния земли на работу электрических сетей и различного электрооборудования, а также на их электробезопасность обусловлена тем, что земля является проводником электрического тока. По отношению к земле (как к проводнику) провода электрической сети имеют сопротивление Z
· RИЗ
· jXC . Активная составляющая этого сопротивления (сопротивление изоляции) намного больше ёмкостной, поэтому этой составляющей при расчёте режимов электрической сети обычно пренебрегают.
По распределённым ёмкостям фазных проводников по отношению к земле протекают токи. Эти токи имеют максимальное значение в начале линии и линейно уменьшаются до нуля к её концу. Величина их зависит от суммарной длины проводников в сети и составляет для неразветвленных сетей 6-10 кВ единицы ампер, а для сильно разветвлённых сетей до 100 и более ампер.
Ёмкостные токи всегда значительно меньше токов нагрузки электрических сетей, поэтому их влияние на нагрузку не учитывается.
Наиболее частым видом повреждений в современных системах электроснабжения является однофазное короткое замыкание на землю случайное электрическое соединение с землёй находящихся под напряжением частей электроустановки с заземлёнными конструктивными частями или непосредственно с землёй. Ток, проходящий через землю в месте замыкания, называется током однофазного замыкания на землю. В распределительных сетях 6
·35 кВ эти повреждения составляют не менее 75 % от общего числа повреждений. В сетях 110 и 220 кВ однофазные повреждения изоляции составляют соответственно 80 % и 90 %.
Степень опасности замыканий на землю в основном зависит от состояния нейтрале сети, которое имеет непосредственное отношение к проблемам борьбы с авариями и, следовательно, к надёжности обеспечения потребителей электроэнергией.
Нейтрал электроустановки
· это общая точка обмоток генераторов или трансформаторов, соединённых в звезду и потенциал которой относительно земли при её нормальном режиме работы равен нулю.
В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:
1) Сети с изолированной нейтралью, где нейтраль не соединена с землёй
(рисунок 1, а).
Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединённая к заземляющему устройству или присоединённая к нему через приборы или аппараты, имеющие большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, дугогасящие реакторы, трансформаторы напряжения и другие аппараты).
Резонансно-заземлённые (компенсированные) сети, т. е. сети, зазем-
лённые через дугогасящую катушку без сердечника (рисунок 1, б).

Сети с глухим заземлением нейтрали на землю (рисунок 1,в). Короткое замыкание нейтрали на землю принято называть глухим или металлическим замыканием (соединением с землёй).

Глухозаземлённой нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, например, через трансформатор тока.

Сети с заземлённой нейтралью при соединении с землёй через актив-

ное сопротивление (рисунок 1, г).


















Рисунок -1. Способы заземления нейтрали:
а– изолированная нейтраль; б – нейтраль, заземлённая через дугогасящую катушку Р (резонансное заземление); в – глухозаземлённая нейтраль;
г– нейтраль, заземлённая через активное сопротивление R (эффективнозаземлённая нейтраль)


Согласно рекомендациям Международной электротехнической комиссии (МЭК) различают:
Сети с эффективно заземлённой нейтралью, когда коэффициент заземления не превышает 80 %;
Сети с неэффективно заземлённой нейтралью, когда коэффициент заземления больше 80 %.
Коэффициент заземление
· это отношение наивысшего напряжения, воз-никающего при однофазном коротком замыкании на землю на неповреждённой фазе, к междуфазному напряжению, выраженному в процентах. Он определяет выбор того или иного уровня изоляции электроустановок.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) элект-роустановки напряжением свыше 1000 В подразделяются на:
Электроустановки с большими токами замыкания на землю, в которых ток однофазного короткого замыкания на землю превышают 500 А;
2) Установки с малым током замыкания на землю, в которых ток одно-
фазного короткого замыкания на землю менее 500 А.
Однофазное замыкание на землю нарушает симметрию электрической системы, при этом, в зависимости от способа заземления нейтрали, сети по-разному реагируют на однофазное замыкание на землю.


1 Системы с изолированной нейтралью

В этих сетях нейтраль изолирована от земли. К ней могут быть подключены обладающие большим сопротивлением приборы измерения, сигнализации и защиты, которые не сказываются на особенностях влияния земли на сеть. Расчётная схема замещения системы для нормального симметричного режима работы представлена на (рисунке 2, а.)

Данная расчётная схема характеризуется следующими значениями линейных и фазных напряжений:
U A
· U B
· U C
· UФ ,

UO
· 0,

I C A
· I C B
· I C C
· IC,

I CA
· I CB
· I CC
· IO
· 0.

В случае повреждения изоляции и последующего полного замыкания, например, фазы А на землю (рисунок 2, б) через место аварии К проходит ток, который замыкается через ёмкостные проводимости относительно земли «здоровых» фазных проводов. В результате получим, что ёмкостной ток замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью равен тройному ёмкостному току «здоровой» фазы в нормальном режиме:
I ЗA
· 3 I C
· j 3
·C AU A ,




















Рисунок 2- Система с изолированной нейтралью:
а– расчётная схема замещения в нормальном режиме работы;
б – расчётная схема замещения при однофазном коротком замыкании на землю

Токи однофазного короткого замыкания на землю в системе с изолиро-ванной нейтралью малы по сравнению с токами нагрузки и сами по себе не опасны для системы. При этом работа приёмников электроэнергии в аварийном режиме не нарушается.
Возможность бесперебойного электроснабжения приёмников в аварийном режиме однофазного замыкания на землю является основным преимуществом системы с изолированной нейтралью. Однако это преимущество можно использовать без ущерба для срока службы изоляции лишь в тех случаях, когда работа установки с замыканием на землю ограничена сравнительно небольшим периодом времени, необходимым для отыскания и устранения повреждения (не более двух часов), а ток замыкания на землю невелик.
Основными недостатками систем с изолированной нейтралью является:
повышенные капитальные вложения, вызываемые требуемым уровнем изоляции электроустановок (увеличение напряжения неповреждённых фаз относительно земли до величины линейного напряжения);
возможность замыкания фазы на землю через электрическую дугу и появление перемежающихся дуг, имеющих перенапряжения, превосходящие в 2,5–3,2 раза нормальное фазное напряжение, которое распространяется на всю электрически связанную сеть.
Возникновение электрической дуги в месте замыкания на землю может повредить электрооборудование и вызвать двухфазные и даже трёхфазные ко-роткие замыкания, а перенапряжения могут привести к пробою изоляции и об-разованию КЗ в частях установок с ослабленной изоляцией. Следствием этого является неизбежность действия релейной защиты, что влечёт за собой увели-чение числа аварийных отключений, приводящих иногда к полному «развалу» системы электроснабжения.
Рассмотренные недостатки значительно усложняют эксплуатацию систем изолированной нейтралью, ограничивают область их применения системами, где ёмкостной ток однофазного короткого замыкания на землю не может привести к появлению устойчивых перемежающихся дуг. Согласно ПУЭ системы изолированной нейтралью рекомендуются при ёмкостных токах однофазного КЗ на землю не более 10 А при напряжении сетей 35 кВ; 15 А – для сетей от 15 до 20 кВ; 20 А – для сетей 10 кВ; 30 А – для сетей 6 кВ; 5 А – в блоках ге-нератор трансформатор.
Если токи однофазного КЗ на землю превышают указанные выше значения, то применяют либо компенсацию ёмкостных токов путём введения в нейтраль дугогасящей катушки, либо заземление нейтрали.





2 Системы с компенсированной нейтралью

Для уменьшения ёмкостных токов однофазного замыкания на землю между нейтралью источников или приёмников электроэнергии и землёй вклю-чаются компенсирующие устройства: заземляющие катушки с настроенной ин-дуктивностью или трёхфазные заземляющие трансформаторы. Наибольшее распространение получили заземляющие катушки, называемые также дугогасящими. Расчётные схемы в нормальном и аварийном режимах работы приведены на (рисунке 3.)
При резонансной настройке катушки теоретически результирующий ток в месте замыкания на землю IЗAрез должен быть равен нулю, т. е.


I ЗAрез
· I L
· IЗА
· 0, I ЗA
· 3 I C
· j 3
·C AU A.

Однако точно выполнить это условие очень сложно по следующим причинам:

даже при полной компенсации ёмкостного тока замыкания на землю через место аварии тычет так называемый остаточный ток, обусловленный
активной проводимостью катушки, активными токами утечки и прочими причинами, которые в основном зависят от состояния изоляции сети;
периодические включения и отключения отдельных линий системы приводят к постоянным изменениям величины ёмкостного тока сети IС , что требует постоянной регулировки индуктивности катушки для выполнения условий полной компенсации;
для чёткого срабатывания релейной защиты, реагирующей на одно-
фазные замыкания на землю, необходимо, чтобы величина IЗAрез была не менее величины тока срабатывания защиты (в противном случае требуется применение более сложных релейных защит, селективно работающих от токов переходного процесса при замыкании на землю в сетях с полной компенсацией установившегося ёмкостного тока).

















Рисунок-3 Система с нейтралью, заземлённой через дугогасящую катушку:
а– расчётная схема замещения в нормальном режиме работы;
б– расчётная схема замещения в аварийном режиме
При хорошей настройке катушки результирующий ток однофазного за-мыкания на землю не превосходит предельных значений с точки зрения устой-чивой дуги, т. е. исключается возможность существования устойчивой дуги, что является основным преимуществом рассматриваемого способа заземления нейтрали по сравнению с изолированной нейтралью. Кроме того, системы с компенсацией ёмкостных токов при однофазном замыкании на землю характе-ризуются следующими положительными факторами:
при развитии замыкании на землю предупреждается на ранней стадии развивающийся пробой изоляции электроустановок;
переходящие замыкания на землю ликвидируются, причём 70–90 % таких замыканий ликвидируются без отключения; медленно возрастает напряжение в месте повреждения до фазного, что способствует возрастанию электрической прочности изоляции;
при устойчивых замыканиях на землю ток, проходящий через место замыкания, снижается до нескольких процентов ёмкостного, разрешается рабо-
та приёмников на период устранения повреждения, т. е. число отключений у потребителя и время перерывов в энергоснабжении минимальны;
градиенты напряжённости электромагнитного поля вблизи места по-
вреждения значительно снижены, что обеспечивает безопасность людей;
отсутствуют большие электромагнитные влияния.

К недостаткам систем, заземлённых через дугогасящую катушку, можно отнести:

1) повышенные капитальные затраты, вызываемые повышенными требо-
ваниями к уровню изоляции электроустановок;
сложность эксплуатации систем с компенсированной нейтралью из-за необходимости постоянно вести наблюдение за состоянием компенсации и трудности в определении места повреждения, если оно не развилось;
возможность повышения напряжения «здоровых» фаз относительно земли больше линейного и существование перенапряжений, если нет точной настройки и дуга устойчива;

увеличение капитальных вложений и эксплуатационных расходов в связи с установкой дугогасящих аппаратов по сравнению с системой с изолированной нейтралью;
сложность релейной защиты и, следовательно, повышенные затраты
(капитальные и эксплуатационные)
Согласно ПУЭ дугогасящие катушки применяются в установках напряжением 35 кВ при токах однофазного КЗ на землю более 10 А и в установках 6–10 кВ при токах КЗ более 30 А. Во всех сетях с компенсированной нейтралью с помощью симметрирования ёмкостей фаз поддерживают значения UOO
· в пределах не более (0,005–0,0075) UФ , что позволяет удерживать напряжение между нейтралью и землёй в пределах (0,1–0,15) UФ .

3 Системы с глухозаземлённой нейтралью

Однофазное замыкание на землю (например, фазы А) в системе с глухо-заземлённой нейтралью (рисунок4) представляет собой однофазное короткое замыкание, так как повреждённая фаза оказывается короткозамкнутой через землю
·и нейтраль трансформатора или генератора. Ток в месте повреждения ограничен только сопротивлениями линий и внутренним сопротивлением источника питания и поэтому является током КЗ. Данный ток практически не зависит от величины сопротивления изоляции и ёмкости системы относительно земли.
























Рисунок 4 Система с глухозаземлённой нейтралью:
а– расчётная схема замещения в аварийном режиме работы; б – векторная диаграмма напряжений

Поэтому ток короткого замыкания на землю, например, фазы А, определяется выражением, т. е. при глухом заземлении нейтрали величина может достигать больших значений (сотни ампер).
Основные достоинства системы с глухим заземлением нейтрали заключа-ется в следующем:
устраняются возможности появления устойчивых заземляющих дуг и связанные с ними последствия;
облегчается работа изоляции при замыканиях на землю в переходных процессах, что даёт возможность либо снижения уровня изоляции (а следова-тельно, экономии в затратах), либо повышения надёжности работы установок вследствие большого запаса прочности изоляции при сохранении уровня изо-ляции по сравнению с другими способами заземления нейтрали;
обеспечивается выполнение чёткой, надёжной, селективной и быстродействующей релейной защиты;
облегчается эксплуатация системы в отношении режима нейтрали. Однако система с глухим заземлением нейтрали имеет некоторые недостатки, которые заключаются в следующем:
любое однофазное замыкание на землю является полным однофазным коротким замыканием, и релейная защита немедленно отключает повреждённый
коротким замыканием участок, т. е. нарушает бесперебойность электроснабжения, что требует для ограничения бестоковых пауз применения быстродействующих устройств автоматического повторного включения (АПВ) и выполнения систем с резервированием для наиболее ответственных потребителей (повышение затрат, дополнительные капиталовложения и т. п.);
значительное электромагнитное влияние на линии связи приводит к увеличению затрат на защиту последнего;
релейная защита в связи с устройством её в трёхфазном исполнении является более дорогостоящей;

токи КЗ могут достигать очень больших значений (превышать токи трёхфазного КЗ) при замыканиях на землю и являться причиной динамических разрушающих усилий, распространяющихся на значительную часть системы
(разрывы оболочек кабелей, разрушение гирлянд изоляторов на воздушных ЛЭП и т. п.);
при больших токах КЗ уменьшается синхронизирующий момент (синхронные двигатели могут затормозиться, а параллельно работающие станции – выйти из синхронизма);
возрастает опасность поражения людей вследствие больших напряжений прикосновения и шага из-за токов КЗ при однофазном замыкании на землю;
значительно увеличиваются затраты на заземления.


4 Системы с заземлённой нейтралью при соединении с землёй
через активное сопротивление

Уменьшение токов однофазного КЗ в системе с глухозаземлённой нейтралью достигается за счёт введения в нейтраль токоограничивающего сопротивления (активного или индуктивного) до величины тока трёхфазного КЗ, определяющего необходимую отключающую способность выключателей.
При заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление (реактор) ток месте повреждения будет значительно больше ёмкостного тока замыкания на землю, но не более допустимых величин, ограниченных возможностью появления устойчивого дугового замыкания на землю. Напряжение неповреждённых фаз относительно земли в аварийном режиме составляет (0,8–1) UЛ (уровень изоляции, как в системах с изолированной нейтралью). Реакторы в нейтрали повышают устойчивость системы при однофазных замыканиях на землю и ограничивают коммутационные перенапряжения до допустимых пределов.
При заземлении нейтрали через активное сопротивление ток в месте по-вреждения будет больше ёмкостного тока замыкания на землю (но меньше, чем
при заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление), а напряжения «здоровых» фаз относительно земли могут быть выше, чем в системе с изолированной нейтралью – (1,73–1,9)UФ .
При правильно выбранной величине активного сопротивления устойчи-вость системы при однофазных замыканиях на землю обычно выше, чем при глухозаземлённной нейтрали. Заземление нейтрали через активное сопротивле-ние является эффективной мерой для предотвращения перенапряжений при переходных процессах на землю.
Токоограничивающие активное и реактивное сопротивления, заземляющие нейтраль, выбирают такой величины, при которой ток замыкания фазы на землю превышает возможный максимальный ток нагрузки.
Система с нейтралью, заземлённая через активное сопротивление, по сравнению с системой, нейтраль которой заземлена через индуктивное, имеет следующие недостатки;

для достижения одной и той же степени ограничения тока замыкания на землю требуется большая величина активного сопротивления, так как индуктивное сопротивление реактора складывается с индуктивным сопротивлением системы, а, следовательно, напряжения в системе и потери мощности при коротких замыканиях больше;
конструктивно подбор токоограничивающего активного сопротивле-ния сложнее, особенно в системах высоких напряжений и больших мощностей,
стоимость сооружения выше, чем для реакторов (усложняются способы охлаждения).
Введение в нейтраль реактора для ограничения тока однофазного КЗ является более экономически целесообразным мероприятием, получившим соответствующее распространение. Область применения заземления нейтрали через активное сопротивление ограничена в основном генераторами и сетями генераторного напряжения.


5 Выбор режима нейтрали электроустановок

В системах электроснабжения напряжением 6, 10, 20 и 35 кВ применяется в основном изолированная нейтраль, если величины ёмкостных токов замыкания на землю не превосходят указанных ранее допустимых значений, в противном случае применяются нейтрали, заземлённые через дугогасящие аппараты, компенсирующие ёмкостной ток замыкания на землю.
Применение дугогасящих катушек с автоматической компенсацией внастоящее время способствует более широкому распространению систем
компенсацией ёмкостных токов, технически более совершенных, чем системы изолированной нейтралью. При напряжениях 6 и 10 кВ нейтраль генераторов обычно заземляется через активное сопротивление. В системах напряжением 110, 220 и 500 кВ применяется глухое либо эффективное заземление нейтрали с разземлением нейтрали части трансформаторов при необходимости ограничения тока однофазного КЗ.
В трёхфазных электрических сетях напряжением 110 кВ и выше определяющим фактором при выборе способа заземления нейтрали является стоимость изоляции. Применяется в основном эффективное заземление нейтрали, при котором во время однофазного КЗ на землю напряжение на неповреждён-ных фазах равно приблизительно 0,8 линейного напряжения.


Режим нейтрали в сетях напряжением до 1000 В

Электроустановки напряжением до 1000 В работают как с глухозазем-лённой, так и с изолированной нейтралью. При выборе режима нейтрали в се-тях напряжением до 1000 В руководствуются соображениями экономии, надёжности и электробезопасности.
Экономичность.
Системы с изолированной нейтралью при наличии в них устройств кон-троля изоляции экономичнее систем с заземлённой нейтралью, поскольку не требуют установки в них третьего трансформатора тока и токовых реле.
Всякое замыкание на землю в системах с глухозаземлённой нейтралью приводит к немедленному отключению повреждённого участка и, как следствие – к убыткам, связанным с недоотпуском электроэнергии.
Надёжность.
установках с изолированной нейтралью требование немедленного отключения участка с замыканием на землю не ставится. Такая система может работать до отыскания повреждения несколько часов.
С этой точки зрения считается, что надёжность электроснабжения в установках с изолированной нейтралью выше. Однако при работе сети с изолированной нейтралью с замыканием на землю в одной точке в любой момент может произойти замыкание на землю в другой точке другой фазы, особенно в сетях с ослабленной изоляцией; при этом ток двойного замыкания на землю, эквивалентный току двухфазного КЗ, вызовет неселективное отключение одного или обоих мест с замыканием на землю.

Электробезопасность.
системах с глухозаземлённой нейтралью при прикосновении человека к токоведущим частям электроустановки образуется цепь «фаза источника тело
человека обувь пло земля заземление нейтрали источника». Ток, проходящий через тело человека, определяется по формуле:


Iтл
·

,





Rтл












где
Uф – фазное напряжение источника;





Rтл – сопротивление тела человека, его обуви и пола.



В системах с изолированной нейтралью ток, проходящий через тело че-


ловека, определяется по формуле:





Iтл
·
3Uф

,











3Rтл
· Rф


где
Rф – сопротивление изоляции фазы на землю.





При однофазном замыкании на землю прикосновение человека к токове-


дущим частям неповреждённых фаз представляет большую опасность, так как к телу человека прикладывается линейное напряжение источника на (рисунок 5.)
Таким образом, в отсутствие замыканий на землю системы питания с изолированной нейтралью безопаснее систем с глухозаземлённой нейтралью. Согласно ПУЭ в трёхфазных системах питания напряжением 220 и 380 В применяют как изолированную, так и глухозаземлённую нейтраль. Выбор того или иного режима нейтрали должен производиться с учётом всех местных условий с целью обеспечения наилучших условий безопасности. При малораз-ветвлённой сети преимущества имеет система с изолированной нейтралью вследствие незначительных токов однофазного замыкания. При значительно разветвлённой сети целесообразно применять систему с глухозаземлённной нейтралью. В установках 500 и 660 В нейтраль должна быть изолирована.































Рисунок 5 - Электрическая схема соединений аппаратур


Таблица 1- Перечень аппаратуры

Обозначение
Наименование
Тип
Параметры (предельные)


G1
Трёхфазный источник питания
201.2
400 В ~; 16 А ~


А1
Блок линейных дросселей
337
6Ч1,0 Гн; 0,5 А ~


А2
Трёхфазный трансформатор
302
250 В · А, 380/380 В ~,





Y–0/Y–0








A3
Модель участка электрической сети
303
380 В ~; 3 Ч 0,5 А ~


А4
Модель человека
309
380 В ~; 3 Ч 0,5 А ~


А5
Модель замыкания на землю
310
380 В ~; 3 Ч 0,5 А ~





3 мультиметра 0...1000 В~;


Р1
Блок мультиметров
508.2
0...10 А~;





0...20 МОм




7 Расчёт заземляющих устройств в установках до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью
В установках до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью сопротивление заземляющего устройства (R3) к которому присоединяют нейтрали генераторов и трансформаторов должно быть не более величин указанных в табл. 14.6. Эти сопротивления обеспечены с учётом естественных заземлителей и повторного заземления воздушных линий до 1000 В.
Повторные заземления нулевого провода выполняют на концах воздушных линий ответвлений длиной более 200 м и на вводах в здания, электроустановки которые подлежат заземлению.
Сопротивление каждого повторного заземлителя (Rпз) и общее сопротивление всех повторных заземлителей не должно превышать величин, указанных в (таблица 2)
Таблица 2– Допустимые сопротивления заземляющих устройств и повторных заземлителей в сетях ниже 1000 В
Uл/Uф, В
660/380
380/220
220/127

Rз, Ом
2
4
6

Rпз, Ом
15
30
60

Rпз
·, Ом
5
10
20

 

Правила разрешают не устраивать повторных заземлений на ответвлениях длиной до 200 м, а так же в кабельных линиях, поскольку обрыв нулевой жилы в них маловероятен. Всё же повторные заземления и в этих условиях полезно иметь с целью снижения напряжения прикосновения при замыкании на корпус.
В соответствии с ПУЭ для электроустановок напряжением до 1000 В с заземлённой нейтралью при удельном сопротивлении земли более 100 Ом м допускается увеличивать указанные в табл. 14.6 нормы в 
·/100 раз, но не более чем в 10 раз [11, § 1.7.62].
В качестве повторных заземлителей следует максимально использовать естественные заземлители, в частности водопровод. Эти заземлители могут наряду с естественными проводниками иметь хорошую связь с нейтралью трансформатора при обрыве нулевых проводников.
Расчёт заземляющих устройств в установках до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью производится по методике изложенной в п.14.2.1.

Пример– 1

Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции 10/0,38-0,23 кВ с одним трансформатором 400 кВ·А. Сеть 10 кВ работает с изолированной нейтралью, к подстанции подходит воздушная линия длиной 17 км. Ток замыкания на землю равен 12 А. На стороне низкого напряжения нейтраль трансформатора глухозаземлена. От ТП отходят четыре ВЛ 380/220 В, имеющие повторные заземления: Л1 и Л2 по два повторных заземления, на Л3 и Л4 по одному повторному заземлению. Удельное сопротивление грунта, измеренное в дождливую погоду, составляет 
·изм = 140 Ом·м. Ток замыкания на землю на стороне 10 кВ Iз = 12 А.
 
Решение
Намечаем выполнить заземляющее устройство в виде прямоугольного четырёхугольника, заложенного в грунт. Контур состоит из вертикальных стержней длиной 5 м и диаметром 16 мм, соединённых между собой стальной полосой 40 х 4 мм. Глубина заложения стержней контура 0,8 м.
Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле для стержневых заземлителей (для условий Сибири – первая климатическая зона таблицы 14.3).

·расч в = 1,9 140 = 266 ОмЧм

·РАСЧ г = 5 140 = 700 ОмЧм
Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали (длина стержня 5 м, диаметр 0,016 м, глубина заложения 0,8 м)
 
.
Требуемое сопротивление заземляющего устройства

К заземляющему устройству присоединена нейтраль обмотки трансформатора, поэтому сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.
Определяющим явилось второе условие, т.е. требуемое Rз 
· 4 Ом. Сопротивление повторного заземления Rпз не должно превышать 30 Ом при 
·расч = 100 ОмЧ м и ниже. При 
·расч > 100 Kb class=bigc>ОмЧ м ПУЭ разрешает увеличивать сопротивление повторного заземления до
.
Для повторного заземления принимаем один стержень длиной 5 м и диаметром 16 мм, сопротивление которого 57,87 < 79,80 Ом. Общее сопротивление всех повторных заземлений
,
,
9,65 <26,6.
Определяем расчётное сопротивление заземления нейтрали трансформатора с учётом повторных заземлений
.
Определяем теоретическое число стержней
.
Принимаем 9 стержней и располагаем их в грунте на расстоянии 2,5 м друг от друга по контуру подстанции. Длина полосы связи 2,5 x 9 = 22,5 м.
,

.
С учетом повторных заземлений
.


































ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной причиной высокой повреждаемости электрооборудования в сетях среднего класса напряжения являются дуговые перенапряжения, возникающие при перемежающемся характере горения дуги в месте пробоя фазной изоляции на землю.
Проблема повышения надежности работы распределительных сетей напряжением 6–10 кВ складывается из целого комплекса задач, эффективное решение которых может быть найдено для каждой конкретной сети индивидуально с учетом характерных ее особенностей на основе комбинированного использования средств релейной защиты, совершенствования режима заземления нейтрали, применения ограничителей серии ОПН с разными порогами ограничения и системы быстрого и автоматического шунтирования поврежденной фазы.
Эффективное решение проблемы повышения надежности работы распределительных сетей напряжением 6–10 кВ может быть найдено на основе проведения большого объема научных и экспериментальных исследований.



























Список использованные литературы


ПУЭ. Правила устройства электроустановок / М., СПб. : Деан, 2005. –с.
Щербаков, Е. Ф. Электроснабжение и электропотребление в строительстве : учеб. пособие / Е. Ф. Щербаков, Д. С. Александров, А. Л. Дубов. – СПб.: Лань, 2012. – 512 с.
Анчарова, Т. В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений: учеб. / Т. В. Анчарова, М. А. Рашевская, Е. Д. Стебунова. – М.:
Форум; НИЦ ИНФРА-М, 2012. – 416 с.
Фролов, Ю. М. Основы электроснабжения: учеб. пособие/ Ю.М.Фролов, В. П. Шелякин. – СПб.: Лань, 2012. – 418 с.
Князевский, Б. А., Электроснабжение промышленных предприятий:
учеб. для студ. вузов по спец. «Электропривод и автоматизация промышленных установок» / Б. А. Князевский. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1986. – 400 с.
Коробов, Г. В. Электроснабжение. Курсовое проектирование: учеб. пособие / под общ. ред. Г. В. Коробова [и др.]. – 2-е изд. испр. и доп. – СПб.:
Лань, 2011. – 192 с.
Файбисович Д. Л. Справочник по проектированию электрических сетей: учеб. / Д. Л. Файбисович, И. Г. Карапетян, И. М. Шапиро. – М.: Издатель-
ство НЦ ЭНАС, 2012. – 352 с








13PAGE \* MERGEFORMAT14715



Рисунок 36

Приложенные файлы

  • doc 3720750
    Размер файла: 652 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий