microbik.ru
1


Федеральное Агентство по связи Российской Федерации

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности

Задача №16

Расчет основных параметров сети с заземленной нейтралью (аварийный режим)





Студент: Ланков А. Ю.




Группа: ЗС 02-01




Вариант: 09















Москва 2005

Задача № 16

Расчет основных параметров сети с заземленной нейтралью (аварийный режим)
В связи с тем, что трехфазная четырех проводная сеть с заземленной нейтра­лью напряжением до 1000 В является наиболее применимой в быту и производст­ве, необходимо рассчитать ее параметры при возможных аварийных ситуациях.


Рис. 16.1 Схема трехфазной четырехпровод­ной сети с заземленной нейтралью
Требуется:

1. Определить напряжение на корпусе оборудования при замыкании фазы на корпус:

а) при занулении оборудования (подключении корпусов к нулевому проводу);

б) с повторным заземлением нулевого провода.

2. Определить ток короткого замыкания и проверить, удовлетворяет ли он условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя:



где IН- ток плавкой вставки (проверить для следующих значений тока: IН = (20, 30,50, 100) А.

3. Определить потенциал корпусов при замыкании фазы на корпус и обрыве нулевого провода (до и после места обрыва).

4. Определить ток, проходящий через тело человека, касающегося оборудо­вания при замыкании фазы на корпус;

а) без повторного заземления нулевого провода;

б) с повторным заземлением нулевого провода.

5. Определить напряжение прикосновения на корпусе установки при замы­кании одной из фаз на землю (дать схему).

6. Рассчитать заземляющее устройство, состоящее на n индивидуальных заземлителей, так, чтобы Rз не превышало 4 Ом.

7. Сформулировать выводы.
Исходные данные:

Rп=20 Ом;

Zп=5 Ом;

Zн=3.0 Ом;

Rзм=200 Ом;

L=2.0 м;

d=0.07 м;

t=2.0 м;

=0.81;

Uф=220 В;

Вид грунта: глина;

=60 Ом*м.
Решение:
При занулении корпуса электрооборудования соединяются с нулевым про­водом. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замы­кание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключается поврежденный участок сети. Зануление снижает потенциалы корпу­сов, появляющиеся в момент замыкания, на корпус или землю.

При замыкании фазы на зануленный корпус ток короткого замыкания про­текает по петле фаза-нуль.
1. Величина Iкз тока короткого замыкания определяется по формуле:
А
где Zn - сопротивление петли фаза-нуль, учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного провода, нулевого провода, Ом;

- фазное напряжение, В.
Iкз=44 А
Проверим, удовлетворяет ли найденный ток условию ПУЭ для перегорания плавкой вставки предохранителя:

При IН=20 А Iкз< 3IН – условие ПУЭ не выполняется.

При IН=30 А Iкз< 3IН – условие ПУЭ не выполняется.

При IН=50 А Iкз< 3IН – условие ПУЭ не выполняется.

При IН=100 А Iкз< 3IН – условие ПУЭ не выполняется.

2. Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления

Uз=132 В.
где zн — сопротивление нулевого провода, Ом.
3. Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением ну­левого провода:

Uз.п.=110 В
где R0, Rп - соответственно сопротивления заземления нейтрали и повторного за­земления нулевого провода, причем r0 = 4 Ом.
Повторное заземление нулевого провода снижает напряжение на корпусе в момент короткого замыкания, особенно при обрыве нулевого провода.
4. При обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва

напряжение корпусов относительно земли:

без повторного заземления нулевою провода для:

а) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва
U1 =Uф, В;

U1=220 В
б) корпусов подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва
U2 = 0;
с повторным заземлением нулевого провода для:

в) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва

183.333 В
г) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва

36.667 В
5.Ток через тело человека в указанных случаях будет определяться следующим образом:

без повторного заземления нулевою провода для:

а) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва


I1=0.22 А
б) корпусов подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва
I2=0 А
с повторным заземлением нулевого провода для:

в) корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва


0.183 А
г) корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва


0.037 А
где Rh - сопротивление тела человека (обычно принимают Rh = 1000 Ом).
6. Напряжение на корпусе зануленного оборудования при случайном замыкании фазы на землю (без повторного заземления нулевого провода)

Uпр=4.314 В
где R0 - сопротивление заземления нейтрали, R0 = 4 Ом:

rз.м. - сопротивление в месте замыкания на землю фазового провода.


Рис. 16.2 Схема трехфазной четырехпроводной сети и заземленной нейтралью в аварийном режиме
7. Сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину t, определяется по формуле:

Rод=20.509 Ом
где - удельное сопротивление грунта, Ом-м (сопротивление образца фунта объемом 1м3);

L- длина трубы, м;

d - диаметр трубы, м;

t - расстояние от поверхности земли до середины трубы, м.

Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования

n=6.33
Округляем до n=7
где r0 - требуемое сопротивление заземляющего устройства.
Вывод: напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления составляет 132 В; напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением ну­левого провода составляет 110 В; при обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва напряжение корпусов относительно земли без повторного заземления нулевою провода для корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва составляет 220 В при токе 0.22 А, для корпусов подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва составляет 0 В при токе 0 А; при обрыве нулевого провода и замыкании на корпус за местом обрыва с повторным заземлением нулевого провода для корпусов, подключенных к нулевому проводу за местом обрыва составляет 183.333 В при токе 0.183 А; для корпусов, подключенных к нулевому проводу перед местом обрыва составляет 36.337 В при токе 0.037 А; напряжение на корпусе зануленного оборудования при случайном замыкании фазы на землю (без повторного заземления нулевого провода) составляет 4.314 В; сопротивление одиночного заземлителя, забитого в землю на глубину 2 м равно 20.509 Ом; необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования равном 0.81 составляет 7 штук.

Контрольные вопросы:


  1. Основные факторы, влияющие на поражение человека электрическим током.


Воздействие электрического тока на организм еловека может вызывать поражения, зависящие от рода и велечины тока, а также от продолжительности его действия. При увеличении тока, проходящего через тело человека, раздражающее действие усиливается. Происходит непроизвольное сокращение мышц, в результате чего человек не может убрать руку, которая касается токоведущей части. При больших значениях тока руки парализуются, затрудняется дыхание и может насупить фибрилляция сердца.


  1. Какие факторы влияют на сопротивление тела человека?


Сопротивление тела человека можно представить в виде эквивалентной схемы.






Сн


На сопротивление тела оказывает влияние площадь и плотность контактов, а также место их приложения, так как сопротивление кожи на различных участках кожи неодинаково. Сопротивление зависит от ряда факторов, поэтому сопротивление тела человека приравнивают к 1000 Ом. Сопротивление тела человека зависит от приложенного напряжения, величины, рода, частоты и длительности прохождения тока через тело человека.


  1. Виды поражений электрическим током.


Действие электротока может привести к 2 видам травм: электрическим травмам и электрическим ударам. Электрическими травмами называются местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием тока или электрической дуги. Различают: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения. Под действием электрического тока происходит возбуждение живых тканей, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц – электрический удар.


  1. Напряжение прикосновения. Шаговое напряжение.


Человек, стоящий на точках почвы с различными потенциалами, находится под действием разности этих потенциалов – шаговое напряжение. Напряжение прикосновения равно разности потенциалов рук и ног.


  1. Зануление. Область применения и принцип действия.


В электроустановках напряжением 1 кВ с заземлением нейтрали для надежной защиты людей от поражения электрическим током применяется зануление, обеспечивающее автоматическое отключение участка сети, на котором произошел пробой на корпус. Занулением называется преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электорооборудования, которые могут случайно оказаться под напряжением. Для срабатывания защиты фазное напряжение распределяется между всеми сопротивлениями короткозамкнутой электрической цепи. На нулевом проводе появляется напряжение относительно земли.