Трансформатора и цехового оборудования

8.1 Исходные данные. Электрооборудование цеха получает питание от внутрицеховой подстанции, оборудованной понижающим трансформатором 6/0,4 кВ мощностью 500 кВ×А. Сеть 6 кВ имеет изолированную нейтраль, а на стороне 380 В сеть имеет глухозаземленную нейтраль. Схема расположения оборудования в цехе показана на рисунке 8.1. Полы в цехе бетонные. Длина здания 40 м, ширина 20 м.

Анализ опасности поражения людей электрическим током показывает, что в цехе есть возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования, с одной стороны, и к металлическим частям соседних станков или трубам центрального отопления, с другой стороны, кроме этого пол в цехе токопроводящий, поэтому проектируемый цех относится к помещениям особой опасности. В соответствии с ПУЭ должно быть выполнено зануление. При этом должно быть выполнено общее заземляющее устройство, которое соединялось бы с нулевой точкой трансформатора и присоединялось бы к корпусам электрооборудования.

Для устройства искусственных заземлителей имеются трубы длиной 3 м, диаметром 50 см, с толщиной стенки 4 см, а также стальная полоса сечением 4х20 мм.

Грунт на участке – супесок. Величина удельного сопротивления грунта неизвестна. Предприятие расположено в третьей климатической зоне.

8.2 Выбираем нормативное значение сопротивления заземляющего устройства R_норм. По ПУЭ наибольшее значение сопротивления R_норм равно 4 Ом (см. таблицу 7.1).

8.3 Выбираем тип и размеры заземлителей и составляем схему их расположения. В качестве искусственных заземлителей принимаем стальные трубы, вертикально заглубленные в землю. Заземляющее устройство принимаем контурное, расположенное на расстоянии 3,5 м от фундамента и углубленное в землю на 0,8 м (см. рисунок 3.9). В соответствии с размерами здания длина полосы получается 148 м.

8.4 Уточняем удельное электрическое сопротивление грунта на участке, где будут установлены заземлители. По таблице 7.2 выбираем приближенное значение r_пр для супеска 300 Ом×м. По таблице 7.3 принимаем коэффициент сезонности для вертикально установленных заземлителей y_з равным 1,35, а для полосы, соединяющей заземлители, y_п равным 2,4.

По формуле (7.1) вычисляем r_Г = 300^.2.4 = 720 Ом, r_З = 300 ^. 1,35 = 405 Ом.

8.5 Рассчитываем сопротивление растеканию тока полосы, соединяющей заземлители, R_п по формуле (7.2):

Ом.

8.6 Сравниваем значения R_п и R_норм. Сопротивление растеканию тока полосы 11,5 Ом значительно больше нормативного 4 Ом, поэтому продолжаем расчет контурного заземляющего устройства с вертикально заглубленными трубами.

8.7 Определяем сопротивление растеканию тока одиночного заземлителя (трубы) по формуле (7.3):

Ом.

где м.

8.8 При минимальном расстоянии между заземлителями 3 м и отношении число вертикальных заземлителей будет

L_конт / 3 = 148 / 3 = 49. Принимаем 48 вертикальных заземлителей.

8.9 С учетом влияния вертикальных заземлителей сопротивление контура полосы уточняем по формуле (4) и таблице 5:

Ом.

8.10 Рассчитываем сопротивление для 48 труб по формуле (7.5):

Ом.

8.11 Вычисляем общее сопротивление заземляющего устройства (рисунок 3.9) по формуле (7.6):

Ом.

8.12 Полученное сопротивление заземляющего устройства 5,16 Ом не удовлетворяет требованиям ПУЭ, т.е. превышает 4 Ом. Однако при удельном сопротивлении земли r более 100 Ом^.м допускается увеличивать нормы, указанные в таблице 7.1 в 0,01^.r раз, т.е. в три раза. В нашем случае допустимо R*_норм = 12 Ом.

Заземляющее устройство выполняется следующим образом. По контуру здания на расстоянии 3,5 м от фундамента прокапывается траншея глубиной не менее 0,8 м. В траншеи через 3 м друг от друга забиваются в грунт стальные трубы длиной по 3 м, причем забиваются так, что от дна траншеи остается 10 см вершины трубы. Верхние концы труб свариваются между собой стальной полосой размером 4х20 мм. Заземляющее устройство в двух местах (симметрично здания) с помощью стальной полосы сечением 4х20 мм соединяется с магистральным проводником, проложенным по контуру внутри здания. К внутреннему контуру заземляющего устройства присоединены корпуса распределительных шкафов и электрооборудования.

Тестовые вопросы

1. Какой ток наиболее опасен при напряжении 1000 В?

1) частотой 400 Гц;

2) частотой 20 кГц;

3) постоянный.

4) частотой 50 Гц;

2. Какой ток является ощутимым I_ОЩ, пороговым неотпускающим I_ПОР.Н и смертельно опасным (приводящим к фибриляции сердца за 2 с) I_СМ при частоте 50 Гц?

1) I_ОЩ ³ 0,1 А; I_ПОР.Н ³ 1 А; I_СМ ³ 10 А;

2) I_ОЩ ³ 10 мА; I_ПОР.Н ³ 100 А; I_СМ ³ 1000 мА;

3) I_ОЩ ³ 1 мА; I_ПОР.Н ³ 10 мА; I_СМ ³ 100 мА;

4) I_ОЩ ³ 1 А; I_ПОР.Н ³ 10 А; I_СМ ³ 100 А.

3. В зависимости от каких факторов установлены предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока при аварийном режиме?

1) от сопротивления человека;

2) от продолжительности действия тока;

3) от мощности электроустановки;

4) от напряжения электроустановки.

4. Какое напряжение переменного тока f = 50 Гц считается предельно допустимым (при аварийном режиме и времени больше 1 с)?

1) переменный 50 Гц - 20 В; постоянный - 40 В;

2) переменный 50 Гц - 36 В; постоянный - 60 В;

3) переменный 50 Гц - 42 В; постоянный - 110 В;

4) переменный 50 Гц - 12 В; постоянный - 20 В.

5. Как зависит предельно допустимое напряжение прикосновения U_ДОП при измерении времени t воздействия тока на человека от 0,1 до 1 с?

3) не зависит

6. Принцип действия защитного заземления заключается:

1) в уменьшении напряжения прикосновения;

2) в уменьшении тока проходящего по заземлителю;

3) в создании тока короткого замыкания и отключения поврежденной фазы от сети;

4) в замыкании фазы на землю.

7. Укажите нормированное значение сопротивления заземления для электроустановок, если напряжение сети 380 В и мощность трансформатора, питающего сеть, меньше или равно 100 кВ×А:

1) £ 2 Ом; 2) £ 4 Ом; 3) £ 10 Ом . 4) £ 0,5 Ом;

8. Укажите нормированное значение сопротивления защитного заземления при U_сети= 660 В, N_транс= 500 кВ× А:

1) £ 2 Ом; 2) £ 4 Ом; 3) £ 10 Ом. 4) £ 0,5 Ом;

9. Как течет ток при замыкании фазы на корпус электрооборудования в схеме защитного заземления?

1) фаза, корпус, земля, фаза;

2) обмотка трансформатора, фазный провод, корпус, заземляющее устройство земля, изоляция, фазный провод, трансформатор;

3) обмотка трансформатора, фазный провод, корпус, заземляющее устройство земля.

4) фаза, корпус, земля;

10. В каких сетях до 1000 В применяется защитное заземление и в каких - зануление?

11. Какие элементы должна включать схема зануления?

1) Нулевой провод, заземлитель;

2) Заземлитель и предохранитель (или автоматический выключатель);

3) Основное и дополнительное заземление нулевого провода.;

4) Нулевой провод, предохранитель (или автоматический выключатель).

12. В схеме зануления корпус электрооборудования присоединяется:

1) к фазному проводу;

2) к заземлителю;

3) к повторному заземлителю;

4) к нулевому проводу.

13. Как идет ток при замыкании фазы на корпус в схеме зануления?

1) Фазный провод, корпус, земля, заземлитель нулевой точки трансформатора;

2) Обмотка трансформатора, фазный провод, корпус, земля;

3) Обмотка трансформатора, фазный провод, корпус, нулевой провод, трансформатор;

4) Фазный провод, корпус, земля.

14. Применяется ли защитное заземление в сетях до 1000 В?

1) применяется в сетях с глухозаземленной нейтралью;

2) применяется и в сетях с изолированной нейтралью и с глухозаземленной нейтралью;

3) не применяется ни в сетях с изолированной нейтралью, ни с глухозаземленной нейтралью;

4) применяется в сетях с изолированной нейтралью.

15. Принцип действия зануления заключается:

1) в уменьшении напряжения прикосновения;

2) в уменьшении тока, проходящего по заземлителю;

3) в создании тока короткого замыкания и отключении поврежденной фазы от сети;

4) в замыкании фазы на землю.

16. Как определяется напряжение прикосновения в схеме?

1)

2)

3)

4)

17. Чему равно напряжение U_пр в схеме?

1)

2)

3)

4)

18.
Как определяется ток, проходящий через человека I_ЧЕЛ, в схеме?

1)

2)

3)

4)

18. Как определить ток, проходящий через человека?

1)

2)

3)

4)

19. На каком рисунке правильно показана схема зануления?

19. Что неправильно показано в схеме зануления?

1) корпус соединен с фазным проводом вместо нулевого провода;

2) корпус не соединен с заземлителем;

3) нулевой провод не соединен с заземлителем R_З;

4) корпус не соединен с нулевым проводом.

20. Какая схема зануления не обеспечит безопасности?

21. На каком рисунке правильно показана схема защитного заземления?

22. Какая схема зануления в сетях до 1000 В не обеспечит безопасности?

Задачи для самостоятельного решения

Задачи 1 – 6: определить ток, проходящий через человека

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Задача 4

Задача 5

Задача 6

Задача 7

Помещение цеха 15 x 30 м. Вдоль одной длинной стороны помещения выполнено заземляющее устройство R=10 Ом. В углу помещения расположен распределительный щит (РЩ). В цехе работает мостовой кран. Питание главного привода крана производится от щита по четырехжильному медному проводу сечением 6 мм² длиной 60 м. Выполнено зануление. Ток на распределительный щит подается от силового трансформатора, расположенного в 50 м от помещения (от щита) по воздушной четырехпроводной линии. Провода стальные диаметром 8 мм. Трансформатор на вторичной обмотке имеет линейное напряжение 380 В, общее сопротивление обмоток – 0,2 Ом, нейтраль заземлена, сопротивление заземления нейтрали – 4 Ом. Ток плавкой вставки предохранителя на РЩ I_пл = 50 А.

Определить ток короткого замыкания и отношение I_к.з / I_пл.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок.- 6-е и 7-е изд. с изм. и доп.- Новосибирск: Сибирское университет. изд-во, 2007.- 854 с.

2 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.- Москва: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2006.- 272 с.

3. Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве.- М: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. – 80 с.

Учебное издание

Кравцов Юрий Владимирович

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ