авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Разработка методик проверки эффективности работы защит в электроустановках до 1 кв с различными системами заземления

На правах рукописи

РАУБАЛЬ ЕВГЕНИЯ ВИКТОРОВНА Разработка методик проверки эффективности работы защит в электроустановках до 1 кВ с различными системами заземления Специальность 05.09.03 – “Электротехнические комплексы и системы”

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010 2

Работа выполнена на кафедре “Электроснабжение промышленных предприятий” Московского энергетического института (Технического университета).

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Цырук Сергей Александрович Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Лещинская Тамара Борисовна кандидат технических наук Сокольников Александр Васильевич Ведущая организация ОAО «ВНИПИнефть» г. Москва

Защита диссертации состоится 15 октября 2010 года в 14 час. 00 мин. в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу:

111250, Москва, ул. Красноказарменная, д.13.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д.14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « 14 » сентября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.157. к.т.н., доцент Цырук С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интеграция России в мировое сообщество обусловила необходимость унификации требований к электроустановкам, о чем свидетельствует появление новых стандартов, максимально приближенных по содержанию к западным аналогам, издаваемых МЭК, а также переиздание Правил устройств электроустановок (ПУЭ). В частности, в переработанной главе 1.7 ПУЭ 7-го издания ужесточены требования, предъявляемые к электробезопасности электроустановок до 1 кВ и выше. Теперь для защиты от поражения электрическим током людей введен критерий надежности срабатывания максимальной токовой защиты (МТЗ), который определяется максимально допустимым временем автоматического отключения повреждения.

Повышение требований к обеспечению электробезопасности в РФ связано и со сложившейся ситуацией с электротравматизом в электроустановках. Как показывают статистические данные, несчастные случаи при работе с электроустановками, как правило, приводят к тяжелым травмам, а нередко - к летальному исходу. В связи с этим создание электробезопасных электроустановок является важной задачей, требующей дополнительных исследований и разработок.

Для принятия новых нормативных документов с более жесткими требованиями к обеспечению электробезопасности необходим пересмотр применяемой коммутационно-защитной аппаратуры, методик выбора кабелей и изменения существующих подходов к проектированию систем электроснабжения в целом.

От выбранной системы заземления зависит как надежность системы электроснабжения, так и принцип построения защиты людей от поражения электрическим током. Системы заземления типа TN, TT и IT равноценны с точки зрения защиты людей при условии соблюдения всех требований к их выполнению и эксплуатации. Однако они не равноценны с точки зрения обеспечения надежности (безотказности, ремонтопригодности) системы электроснабжения электроприемников низкого напряжения.

В отечественной практике, как правило, применяется система заземления типа ТN и в редких случаях IT и TT. Cледует отметить, что в России на сегодняшний день существует методика проверки эффективности автоматического отключения питания для сетей с системами заземления TN, но отсутствует для сетей с системами заземления TT и IT, что недопустимо ввиду того, что существующая нормативная документация допускает их использование.

Кроме того, выполнение условий защиты при косвенном прикосновении в ряде случаев не является гарантией обеспечения электробезопасности электроустановок до 1 кВ. И это подтверждает актуальность поднятой проблемы.

Цель диссертационной работы Основной целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по повышению электробезопасности систем электроснабжения промышленных предприятий за счет предлагаемых методик проверки эффективности защит в сетях до 1 кВ с различными системами заземления.

Достижение конечной цели диссертации осуществляется путем последовательного решения следующих задач:

1. Оценка электробезопасности систем электроснабжения в РФ и выявление основных критериев, определяющих уровень электротравматизма в электроустановках до 1 кВ.

2. Сравнительный анализ безопасности и надежности электрических сетей с системами заземления типа TN, TT и IT.

3. Сравнение посредством расчетного эксперимента дополнительных мер по обеспечению защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с системой заземления TN.

4. Разработка методики практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системами заземления TT и IT.

5. Разработка показателей для электроустановок до 1 кВ, позволяющих на этапе проектирования произвести оценку эффективности защиты по условиям электробезопасности и выбрать оптимальную систему заземления.

Научная новизна 1. Разработаны методики практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системами заземления TT и IT.





2. Предложен новый подход к выбору кабелей по условиям электробезопасности в электроустановках до 1 кВ с различными системами заземления.

3. Проведена комплексная оценка характеристик сети и типа нагрузки, а также эксплуатационных условий и требований, предъявляемых к электроустановкам до 1 кВ. На основании полученных результатов разработаны рекомендации по использованию систем заземления типа TT и IT.

4. Обосновано использование УЗО низкой чувствительности для эффективной защиты при косвенном прикосновении в электроустановках с системой заземления TN, характеризующихся наличием мощных двигателей и значительными длинами питающих кабелей.

5. Получены критерии проверки электроустановки на эффективность защиты при использовании различных систем заземления.

Практическая ценность работы и ее реализация состоят в том, что разработанные методики ориентированы на широкий круг пользователей и могут использоваться в проектных, научно-исследовательских и других профильных организациях. Они позволяют выбирать параметры схемы электроснабжения электроприемников до 1 кВ при использовании различных систем заземления по критериям обеспечения защиты при косвенном прикосновении, что соответствует требованиям современной нормативной документации.

Полученные расчетным путем значения предельных длин кабелей по условиям обеспечения электробезопасности, представленные в табличной форме, позволяют производить предварительную оценку и тем самым упрощают задачу выбора сечения кабеля на этапе проектирования.

Предложения по выбору кабеля могут быть использованы в качестве отраслевых указаний проектными институтами, занимающимися проектированием систем электроснабжения предприятий нефтехимической отрасли, для которых характерно наличие протяженных внутренних сетей до 1 кВ с большим количеством электроприемников первой категории надежности, расположенных в помещениях с повышенной пожаро- и взрывоопасностью.

Разработанные методики внедрены в практику проектирования научно исследовательского института ОАО «ВНИПИнефть» г. Москва и АСНИ «Электроснабжение» кафедры электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (Технического университета).

Достоверность результатов Исследования, проведенные в диссертационной работе, базируются на использовании методов математического моделирования, теории электрических цепей, численных методов решения систем алгебраических уравнений. Достоверность результатов исследования подтверждается корректностью исходных посылок, корректным использованием апробированных математических моделей элементов системы электроснабжения.



Расчетный эксперимент проводился в среде программного комплекса «Мathcad Professional».

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были доложены на: Международной научно-практической конференции «Роль стратегии индустриально-инновационного развития Республики Казахстан в условиях глобализации: проблемы и перспективы» посвященной 50 - летию Рудненского индустриального института (Рудный, 2009);

VII Международной научно практической интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение – XXI век» (Орел, 2009);

международной научной конференция Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2009» (Астрахань, 2009) и на научных семинарах кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий» МЭИ.

Публикации Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в том числе 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 7 приложений. Работа изложена на страницах основного текста, содержит 41 иллюстрацию и 33 таблицы. Список использованной литературы включает в себя 77 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна, охарактеризована структура и практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе дан обзор современной нормативной базы в области электробезопасности, определены стандартизованные системы заземления, приведена статистика по электротравматизму за последнее десятилетие на примере ряда организаций, сформулированы основные принципы защиты от поражения электрическим током, рассмотрен принцип работы различных устройств защиты, применяемых при повреждении изоляции.

Системы заземления TN, TT и IT, применяемые для защиты как людей, так и имущества, обеспечивают условия для управления ситуацией, возникающей в результате повреждения изоляции. Современная система электробезопасности должна обеспечивать защиту человека от поражения в двух наиболее вероятных и опасных случаях: при прямом и косвенном прикосновении к токоведущим частям электрооборудования.

Прямое прикосновение - прикосновение человека к токоведущим частям (фаза или нейтраль), нормально находящимся под напряжением. Для него характерно то, что наличие защитного проводника никак не влияет на эффективность защиты при прямом прикосновении, и какой бы ни была система заземления нейтрали, ток, возвращающийся к источнику питания, равен току, протекающему через тело человека.

Косвенное прикосновение - это прикосновение человека к открытым проводящим частям, нормально не находящимся под напряжением, но оказавшимися под ним в результате повреждения изоляции или ее пробоя на корпус электрооборудования. Степень опасности зависит от напряжения прикосновения, появляющегося между корпусом поврежденного оборудования и землей или сторонними проводящими частями. Косвенное прикосновение характеризуется тем, что через человека никогда не протекает полный ток повреждения, а всегда какая-то его часть, зависящая от типа системы заземления (табл.1).

Таблица 1.

Токи замыкания в сетях с различными системами заземления Тип системы заземления Ток замыкания 0,8 U Id TN R ph RPE U Id TT Ra Rb Тип нейтрали Общий заземлитель Отдельные заземлители 0,8 U 0 U Id Id Распределенная R ph RPE RN 2 Ra IT 0,8 3 U 0 3 U Id Нераспределенная Id R ph RPE Ra Примечание: Id – однофазный ток КЗ;

U0 – номинальное фазное напряжение сети;

Rph – сопротивление фазного проводника до места замыкания;

RPE – сопротивление защитного проводника до места замыкания;

RN – сопротивление нейтрали до места замыкания;

Rа – сопротивление заземляющего устройства открытых проводящих частей электроустановки;

Rb - сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора.

Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции преимущественно применяют автоматическое отключение питания совместно с защитным заземлением. Для осуществления автоматического отключения питания могут быть использованы как устройства защиты от сверхтоков, так и устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток (УЗО). УЗО в отечественной практике проектирования сетей применяется, как правило, в качестве дополнительной меры при прямом прикосновении. Однако опыт западных стран говорит о высокой эффективности применения УЗО как электрозащитного мероприятия при косвенном прикосновении.

Во второй главе проведены исследование электрических сетей до 1 кВ с различными системами заземления и их сравнительный анализ, в результате которых были выявлены достоинства и недостатки существующих систем заземления, особенности реализации защиты при косвенном прикосновении для каждой из систем, разработаны рекомендации по применению систем заземления типа TT и IT, которые не получили по ряду причин широкого применения в РФ.

В России наибольшее распространение получили системы заземления типа TN. Преимущественно это связано с тем, что в ПУЭ 7 издания ее рекомендуется применять в электроустановках до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий. Систему IT нужно использовать при недопустимости перерыва питания.

Систему заземления TT стало возможным применять сравнительно недавно после введения в действие ГОСТ 30331.2 (ранее запрещалось). Но, по сути, она и сейчас «заблокирована», поскольку в п. 1.7.59 ПУЭ указано, что применять систему заземления ТТ допускается только в тех случаях, когда условия безопасности в системе TN не могут быть обеспечены. Однако следует отметить, что в развитых странах системы заземления ТТ (см. табл. 2) находят более широкое распространение, и электроустановки с ними характеризуются высокими показателями надежности и электробезопасности.

Таблица 2.

Системы заземления и сети, применяемые в различных странах Страна Система сети Система заземления Россия, СНГ 3-фазная звезда с заземленной нейтралью 220/380 В Система TN Система TN – 80% Германия Система TT – 20% Швеция Система TN 3-фазная звезда с заземленной нейтралью 230/400 В Система TN – 50% Австрия Система TT – 50% Франция Система TT Однофазная система с заземленной средней точкой США Система TN обмотки трансформатора 120/240 В Однофазная система с заземленной средней точкой Япония Система TT обмотки трансформатора 100/200 В Тип системы заземления определяет степень опасности поражения людей электрическим током.

В системе заземления TN при замыкании на землю создается опасное напряжение косвенного прикосновения, которое необходимо немедленно устранять. Замыкание на корпус эквивалентно КЗ между фазой и нейтралью, при этом значение тока составляет несколько килоампер. Ток повреждения возвращается по PE-проводнику, поэтому значение сопротивления петли «фаза нуль» должно контролироваться. В системе заземления TT при замыкании на землю также возникает опасное напряжение косвенного прикосновения, которое необходимо незамедлительно устранять. Но в этом случае ток замыкания, ограниченный сопротивлением заземления, обычно составляет несколько ампер.

При первом замыкании в системе заземления IT ток повреждения, как правило, не превышает 1 А, а напряжение прикосновения остается на неопасном уровне, и электроустановка может продолжать функционировать. Однако наличие первого замыкания следует выявлять посредством устройства контроля изоляции, определять его место и устранять. При неустраненном первом замыкании и возникновении в сети второго замыкания возникает режим, опасный для здоровья человека, и в этом случае требуется немедленное отключение сети.

Каждая система заземления имеет свои характерные особенности (табл. 3), преимущества и недостатки (табл. 4). С точки зрения защиты людей системы TN, TT и IT равноценны при условии соблюдения всех требований к их выполнению и эксплуатации. Таким образом, ни одной из них не может быть отдано особое предпочтение, поэтому на этапе проектирования электроустановки к выбору типа системы заземления необходимо подходить комплексно, анализируя эксплуатационные условия и требования, а также характеристики сети и тип нагрузки.

Таблица 3.

Рекомендации по применение различных систем заземления в сетях до 1кВ Применение системы заземления в сетях до 1 кВ Виды сетей, установок, нагрузок рекомендуется допустимо не рекомендуется Сеть с наружными воздушными линиями TT TN IT Аварийная резервная генераторная установка IT TT TN Нагрузки, чувствительные к большим токам IT TT TN повреждения (двигатели и т.д.) Многочисленные однофазные нагрузки (подвижные, полустационарные, TT, TN-S - TT, TN-С переносные) Питание через силовой трансформатор со IT без IT с нейтралью TT схемой соединения обмоток Y/Yн нейтрали Помещения с риском пожара IT TN-S, TT TN-C (пожароопасные) Необходимость использования частной подстанции из-за роста потребляемой TT - мощности вследствие увеличения числа низковольтных потребителей Установка с частыми изменениями TT - TN, IT Установка, для которой целостность цепей заземления не может быть точно определена TT TN-S TN-C, IT (рабочие площадки, старые установки) Сеть управления и контроля машин, датчики IT TN-S, TT и приводы Таблица 4.

Основные преимущества и недостатки систем заземления Тип системы Преимущества Недостатки заземления Требует квалифицированного специалиста для Наилучшее решение с точки проектирования и осуществления любого зрения питания изменения или расширения;

в случае электроприемников с низким повреждения изоляции возможно значительное естественным уровнем повреждение обмоток вращающихся машин;

в TN изоляции или мощными помещениях с риском пожара может высокочувствительными представлять повышенную опасность из-за фильтрами значительных токов повреждения Простейшее проектное и монтажное решение;

не Каждое повреждение приводит к перерыву в требуется непрерывный TT электроснабжении контроль при эксплуатации Наилучшее решение с точки Нужен обслуживающий персонал для контроля зрения обеспечения и эксплуатации;

требуется высокий уровень непрерывности изоляции в сети;

необходимо обеспечение IT электроснабжения при защиты нейтрали эксплуатации В третьей главе представлен анализ мер и мероприятий по обеспечению эффективной защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ типа TN на примере предприятия нефтехимической промышленности. Произведена оценка возможности и целесообразности увеличения сечения кабеля как одной из этих мер. Приведено подтвержденное расчетным экспериментом сравнение таких дополнительных мер по обеспечению эффективной защиты как увеличение сечения кабеля и применение УЗО низкой чувствительности. Определены граничные условия, когда использование УЗО низкой чувствительности в качестве дополнительной меры защиты при косвенном прикосновении является единственным способом достижения эффективности защиты.

Для обеспечения защиты при косвенном прикосновении в системе TN необходимым условием является достаточная чувствительность защитного аппарата к току однофазного короткого замыкания в конце защищаемой линии. В случае использования в качестве защитного аппарата автоматического выключателя (АВ) достаточно убедиться, что величина тока однофазного КЗ превышает уставку тока срабатывания отсечки:

I к(1) IТО (1) В случае, если полное сопротивление цепи замыкания велико (значительная длина кабеля, трансформатор со схемой соединения Y/Yн), для выполнения условия (1), как правило, увеличивают сечение PE (PEN)-проводника и/или фазного провода кабельной линии или применяют устройства защитного отключения (УЗО).

Расчетный эксперимент показал, что для мощных двигателей (Pдв 110кВт), подключаемых непосредственно к ГРЩ, чувствительность аппаратов защиты от сверхтоков к минимальным токам КЗ в конце защищаемой линии при схеме соединения обмоток трансформатор /Yн ухудшается при 200 метрах, а при схеме соединения обмоток трансформатор Y/Yн – уже при 150 метрах.

Принимая во внимание то, что повышение сечение кабеля оправдано не более чем на 2 ступени, можно сделать следующие выводы:

оптимальным является подключение двигателей мощностью более 100 кВт к источнику питания, удаленному на расстояние не более 150-200 метров;

не рекомендуется использовать для питания мощных двигателей трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Yн, если электроприемник удален от источника на расстояние, превышающее 100 метров;

для мощных двигателей (Pдв 110кВт) в случае их удаленности от источника питания на расстояние, превышающее 100 метров, целесообразно применять УЗО низкой чувствительности, устанавливаемое последовательно с аппаратом защиты от сверхтоков. Это позволит не только обеспечить требуемую защиту при косвенном прикосновении без дополнительного увеличения сечения, но и снизить опасность повреждения оборудования.

В качестве примера рассмотрим ситуацию с асинхронным двигателем мощностью 75кВт при питании его от трансформатора мощностью 400кВА.

Согласно графическому представлению распределения сечений по длине кабеля (см. рис.1) увеличение сечения происходит для схемы соединения обмоток трансформатора /Yн, начиная с протяженности кабеля, равной 150 метрам, а для схемы соединения обмоток Y/Yн – со 100 метров на одну ступень и со 150 метров на три ступени.

Следует отметить, что использование УЗО низкой чувствительности позволяет не увеличивать сечение кабеля, выбранного по потере напряжения в нормальном и пусковом режиме, что является несомненным преимуществом данной меры.

Схема с автоматическим выключателем Схема автоматический выключатель + УЗО Рис. 1. Распределение сечений по длине кабеля Возможность и целесообразность увеличения сечения кабеля в качестве дополнительной меры по обеспечению защиты при косвенном прикосновении может определяться как экономическими, так и техническими показателями:

увеличение сечения более чем дважды ведет к повышению величин токов КЗ, что неблагоприятно сказывается на надежности электроснабжения;

для медных трех- и четырехжильных кабелей, используемых при прокладке в помещениях с повышенной взрыво- и пожароопасностью (негорючих и нераспространяющих горение), предельным сечением является 185 мм2;

удельная стоимость метра кабеля с увеличением сечения возрастает в пределах 10-30%, что оказывается в ряде случаев экономически нецелесообразным ввиду больших протяженностей кабельных линий;

величина сечения может быть ограничена возможностью зажимов для присоединения кабеля к аппарату защиты и наконечников для присоединения к электродвигателю.

Таким образом, в ситуациях, когда увеличение сечения кабеля нецелесообразно или невозможно следует использовать УЗО низкой чувствительности.

В четвертой главе разработаны методики практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системами заземления TT и IT. Для случаев, когда на этапе проектирования или реконструкции энергетического объекта электробезопасность в сети с системой заземления TN не обеспечивается, обоснован переход к системе заземления TT.

Предложен новый подход к выбору кабелей в электроустановках до 1 кВ по условиям электробезопасности.

В случае, когда эффективность автоматического отключения питания в системе TN при применении дополнительных мер не достигается или использование этих мер затруднено, имеет смысл на этапе проектирования или реконструкции системы электроснабжения рассмотреть вариант перехода к системе заземления TT.

Для защиты при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. Выбор его чувствительности зависит от сопротивления заземлителя электроустановки Rа. Таки образом, должно быть соблюдено условие:

Rа·Iа 50 В, (2) где Iа – ток срабатывания защитного устройства (АВ);

Rа – суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего проводника (при применении УЗО для защиты нескольких электроприемников – заземляющего проводника наиболее удаленного электроприемника).

Автоматическое отключение в сети типа IT должно происходить только при двойном замыкании. В этом случае напряжение косвенного прикосновения может быть опасным, и МТЗ должна обеспечить отключение хотя бы одного из двух поврежденных участков.

Для надежного отключение необходимо обеспечить выполнение условия:

Ik I ТО (3) где IТО – уставка срабатывания токовой отсечки АВ ;

Ik - ток двойного замыкания.

Применение УЗО в качестве дополнительной меры защиты при косвенном прикосновении в электроустановках с системой заземления TN или IT и в качестве основной защиты в электроустановках с системой заземления TT, позволяет обеспечить защиту человека при любой длине линии. Но, учитывая тот факт, что УЗО реагирует на дифференциальный ток и не чувствительно к междуфазным КЗ, то есть к симметричному трехфазному КЗ и несимметричному двухфазному КЗ, необходимо предусмотреть отключение этих токов МТЗ автоматического выключателя.

Таким образом, наряду с контролем выполнения условий защиты при косвенном прикосновении, необходимо принять во внимание условия обеспечения эффективной работы защитных аппаратов по отношению к защищаемому оборудованию и к электроустановке в целом, то есть обеспечить условия, при которых риск развития короткого замыкания в сети, и, как следствие в связи с этим, возникновение пожаров и взрывов, будет сведен к нулю. Для этого необходимо проверить выполнение условия:

I ТО I kmin, (4) где I ТО – уставка срабатывания токовой отсечки автоматического выключателя, А;

I kmin - величина минимального тока КЗ. В данном случае минимальным током короткого замыкания, который должен быть отключен автоматическим выключателем, будет являться двухфазный ток короткого замыкания I k (2) на удаленном конце линии.

В этом случае для всех электроустановок вне зависимости от применяемой в них системы заземления существует диапазон допустимых длин кабелей, который определяется зоной действия отсечки защитного аппарата.

На основании выдвинутых требований и условий были разработаны критерии проверки по условиям электробезопасности для электроустановок с различными системами заземления (табл. 5).

Таблица 5.

Критерии проверки по условиям электробезопасности Если для тока замыкания Id для системы TN из табл. 1 задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника как m, тогда выражение приобретет вид:

0,8 U 0 S ph, (5) Id (1 m) L где L – длина проводника;

– удельное сопротивление проводника;

Sph – сечение фазного проводника, m=Sph/ SPE.

Длина линии, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении, будет максимальной при условии:

Id = IТО (6).

В результате получаем выражение для максимально допустимой длины кабеля Lm по условиям электробезопасности:

0,8 U 0 S ph, (7) Lm (1 m) I ТО где IТО – уставка мгновенного отключения автоматического выключателя.

Таким образом, защита эффективна при условии:

L Lm, (8) где L – фактическая длина проверяемой линии, м;

Lm – максимально допустимая длина линии по условиям электробезопасности, м.

В случае если защита электроустановки с системой заземления TN выполнена с применением УЗО, включенным последовательно с автоматическим выключателем, предельная длина кабеля будет также определяться из условия (6), только током замыкания Id будет являться двухфазный ток короткого замыкания.

Предельная (максимально допустимая) длина для электроустановок с системой заземления TT при применении УЗО будет такой же, как и при системе заземления TN при применении УЗО в качестве дополнительной меры защиты.

Что касается электроустановок с системами заземления IT, то в случае с распределенной нейтралью, когда одним из двух проводников с поврежденной изоляцией является нейтральный проводник, максимально допустимая длина будет в два раза меньше, чем в электроустановке с системой заземления TN, а в случае, когда нейтраль не распределена – меньше в раза. Данные соотношения верны, если поперечные сечения фазных и нейтрального проводников одинаковы.

На основании полученных соотношений был разработан подход к выбору сечения кабеля по условиям электробезопасности для различных систем заземления. Он позволяет при наличии данных (о мощности двигателя, длине питающей линии, мощности и схеме соединения обмоток трансформатора, номинальном токе и токе отсечки автоматического выключателя) определить эффективность защиты потребителя, а также выбрать оптимальную в рассматриваемом случае систему заземления. В качестве примера в табл. представлены предельные (максимально допустимые) длины кабелей по условиям электробезопасности для двигателя мощностью 5,5 кВт при мощности питающего трансформатора 10/0,4 кВ, равной 250 кВА.

Таблица 6.

Предельные длины кабелей, выбранных по условиям электробезопасности, для двигателя мощностью 5,5 кВт В заключении обобщены основные результаты и выводы по работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Разработаны методики практической проверки эффективности 1.

работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системами заземления TT и IT.

Предложен новый подход к выбору кабелей по условиям 2.

электробезопасности в электроустановках до 1 кВ с различными системами заземления.

Разработаны рекомендации по использованию систем заземления 3.

типа TT и IT, базирующиеся на комплексной оценке характеристик сети и типа нагрузки, а также эксплуатационных условий и требований.

Обосновано использование УЗО низкой чувствительности для 4.

эффективной защиты при косвенном прикосновении в электроустановках с системой заземления TN, характеризующихся наличием мощных двигателей и значительными длинами питающих кабелей.

Получены критерии проверки электроустановки на эффективность 5.

защиты при использовании различных систем заземления.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Раубаль Е.В., Саженкова Н.В., Цырук С.А. Обеспечение защиты при косвенном прикосновении в системах электроснабжения, характеризующихся большой протяженностью линий // Вестник МЭИ, 2009.

- № 5. - С.60-65.

2. Рагуткин А.В., Раубаль Е.В., Вихров М.Е. Обеспечение защиты при косвенном прикосновении в системах электроснабжения с заземлением TN от источников бесперебойного питания // Изв. вузов. Проблемы энергетики, 2009. - № 9-10. - С.61-66.

3. Рагуткин А.В., Раубаль Е.В., Кладова Т.В. Новый подход к выбору кабелей в электроустановках до 1 кВ с различными системами заземления // Промышленная энергетика, 2010. - № 8. - С.16-21.

4. Цырук С.А., Раубаль Е.В. Выбор систем заземления в сетях до 1 кВ // Международная научно-практическая конференция «Роль стратегии индустриально-инновационного развития Республики Казахстан в условиях глобализации: проблемы и перспективы», посвященная 50 - летию Рудненского индустриального института.: Сборник статей – Рудный, 2009 - С. 368-373.

5. Раубаль Е.В. Выбор систем заземления в сетях до 1 кВ // VII Международная научно-практическая интернет-конференция «Энерго- и ресурсосбережение – XXI век». Сборник материалов - Орел, 2009.

6. Раубаль Е.В. Выбор систем заземления в сетях до 1 кВ // Международная научная конференция Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2009»: Тез. докл. - Астрахань, 2009.



 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.