Арсенюк С.Ю. Расчет зануления

Подождите немного. Документ загружается.

КАФЕДРА ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО

СЕРЕДОВИЩА

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичного заняття

"Розрахунок занулення"

з курсу "Охорона праці в галузі"

(для студентів електричних та енергетичних спеціальностей всіх форм

навчання)

Рекомендовано

на засіданні кафедри ОП та НС

Протокол № 6 від 17.03.2005

Затверджено

на засіданні методради ДонДТУ

Протокол № 6 від 18.03.2005

Алчевськ

ДонДТУ

2005

УДК 621.31:658.382

Методичні вказівки до практичного заняття "Розрахунок занулення"

з курсу " Охорона праці в галузі " (для студ. електричних та енергетичних

спец., всіх форм навч.) / Укл.: С.Ю. Арсенюк. – Алчевськ: ДонДТУ, 2005. –

17 с.

Розглянуто конструктивні особливості занулення. Наведено

методику розрахунку занулення та приклад розрахунку.

Укладач С.Ю. Арсенюк, ст. викл.

Відповідальний за випуск В.А. Давиденко, проф.

Відповідальний редактор Е.П. Левченко, доц.

Загальні поняття

Занулення — це навмисне електричне з'єднання металевих не

струмоведучих частин електроустановки, що можуть виявитися під

напругою, з глухозаземленою нейтральною точкою обмотки джерела

струму в трифазних мережах; з глухозаземленим відводом обмотки

джерела струму в однофазних мережах і з глухозаземленою середньою

точкою обмотки джерела енергії в мережах постійного струму (див. рис.1).

Провідник, що забезпечує вказані з'єднання занулених частин з

глухозаземленою нейтральною точкою, відводом і середньою точкою

обмоток джерел струму, називається нульовим захисним провідником.

Нульовий захисний провідник слід відрізняти від так званого

нульового робочого провідника, який також з’єднаний з глухозаземленою

нейтральною точкою, відводом і середньою точкою обмоток джерел

струму, але призначений для живлення струмом електроприймачів, тобто є

частиною ланцюга робочого струму і по ньому проходить робочий струм.

Нульовий робочий провідник рекомендується використовувати

одночасно і як нульовий захисний, тобто для занулення приймачів енергії

(за винятком приймачів однофазного і постійного струму). В цьому

випадку нульовий робочий провідник повинен задовольняти вимогам, що

пред'являються до нульових робочих і захисних провідників.

У нульовому робочому провіднику, якщо він не використовується

одночасно як нульовий захисний, допускається ставити запобіжники.

Призначення занулення — усунення небезпеки ураження

електричним струмом при порушенні ізоляції і появі на корпусах

обладнання небезпечної напруги.

Принцип дії занулення — перетворення замикання на корпус в

однофазне коротке замикання (тобто замикання між фазним і нульовим

захисним провідниками) з метою викликати великий струм, здатний

забезпечити спрацьовування захисту і тим самим автоматично відключити

пошкоджену електроустановку від живлячої мережі.

Таким захистом є:

• плавкі запобіжники або автомати максимального струму,

встановлені для захисту від струмів короткого замикання;

• магнітні пускачі з вбудованим тепловим захистом;

• контактори в поєднанні з тепловими реле, здійснюючі захист

від перевантаження;

• автомати з комбінованими розцеплювачами, що здійснюють

захист одночасно від струмів короткого замикання і

перевантаження.

Крім того, оскільки занулені корпуси (або інші не струмоведучі

металеві частини) заземлені через нульовий захисний провідник, то в

аварійний період, тобто з моменту виникнення замикання на корпус і до

автоматичного відключення пошкодженої електроустановки від мережі,

виявляється захисна властивість цього заземлення, як при захисному

заземленні. Інакше кажучи, заземлення корпусів через нульовий провідник

знижує в аварійний період їх напругу щодо землі.

Таким чином, занулення здійснює дві захисні дії — швидке

автоматичне відключення пошкодженої установки від живлячої мережі і

зниження напруги занулених металевих не струмоведучих частин, що

виявилися під напругою, щодо землі.

При цьому відключення здійснюється лише при замиканні на корпус,

а зниження напруги — у всіх випадках виникнення напруги на занулених

металевих не струмоведучих частинах, зокрема при замиканні на корпус,

при електростатичному і електромагнітному впливах сусідніх ланцюгів,

винесенні потенціалу від інших електроустановок і т.п.

Якщо захисне занулення не спрацьовує протягом визначеного часу,

то людина може бути уражена електричним струмом.

Захисне занулення застосовують у трифазових чотирипроводових

мережах напругою до 1000 В з глухозаземленою нейтраллю, зокрема

найпоширеніші мережі напругою 380/220 В, а також мережі 220/127 і

660/380 В.

Схема занулення вимагає наявності в мережі нульового проводу,

заземлення нейтралі джерела струму та повторного заземлення нульового

проводу.

Призначення нульового проводу — створення для струму короткого

замикання ланки з малим опором з метою швидкого вимкнення

пошкодженої установки від мережі.

Призначення заземлення нейтралі обмоток джерела струму, що

живить мережу до 1000 В, — зниження напруги занулених корпусів (а тим

самим і нульового захисного провідника) щодо землі до безпечного

значення при замиканні фази на землю.

Повторне заземлення нульового захисного провідника практично не

впливає на відключаючу здатність схеми занулення, і в цьому значенні без

нього можна обійтися.

Проте, за відсутністю повторного заземлення нульового захисного

провідника виникає небезпека для людей, що торкаються до зануленого

устаткування в період, поки існує замикання фази на корпус. Крім того, у

разі обриву нульового захисного провідника і замикання фази на корпус за

місцем обриву ця небезпека різко підвищується, оскільки напруга щодо

землі обірваної ділянки нульового проводу і приєднаних до нього корпусів

може досягати фазної напруги

Повторне заземлення нульового захисного провідника знижує

напругу на занулених корпусах в період замикання фази на корпус.

Повторне заземлення нульового захисного провідника значно

зменшує небезпеку поразки струмом, виникаючу в результаті обриву

нульового захисного провідника і замикання фази на корпус за місцем

обриву, але не може усунути її повністю, тобто не може забезпечити тих

умов безпеки, які існували до обриву. У зв'язку з цим потрібна ретельна

прокладка нульового захисного провідника, щоб виключити можливість

його обриву. У нульовому захисному провіднику забороняється ставити

вимикачі, запобіжники і інші прилади, здатні порушити його цілісність.

Таким чином, призначення повторного заземлення захисного

провідника — зниження напруги щодо землі занулених конструкцій в

період замикання фази на корпус як при справній схемі занулення, так і у

разі обриву нульового захисного провідника. Без повторного заземлення

напруга нульового захисного провідника може досягати неприпустимих

значень, тому така схема занулення застосовуватися не повинна.

Згідно вказівкам ПУЕ повторному заземленню підлягають лише

нульові робочі проводи повітряних ліній, які використовуються одночасно

і як нульові захисні провідники. При цьому повторні заземлення

виконуються на кінцях повітряних ліній (або відгалужень) завдовжки

більше 200 м, а також на введеннях повітряних ліній в електроустановки,

які підлягають зануленню.

Розрахунок занулення має на меті визначити умови, при яких воно

надійне виконує покладені на нього задачі — швидко відключає

пошкоджену установку від мережі і в той же час забезпечує безпеку

дотику людини до зануленого корпусу в аварійний період. Відповідно до

цього занулення розраховують на відключаючу здатність, а також на

безпеку дотику до корпусу при замиканні фази на землю (розрахунок

заземлення нейтралі) і на корпус (розрахунок повторного заземлення

нульового захисного провідника).

— заземлення нульової точки трансформатора; Z

— опір обмотки

трансформатора; R

— опір нульового проводу; 1 — плавкі вставки; 2 —

електродвигун; І

кз

— струм короткого замикання; R

— опір фазового проводу; R

— повторне заземлення нульового проводу

Рисунок 1 — Принципова схема занулення

Для надійного спрацювання захисту повинна виконуватись умова

при використанні плавких вставок:

ВСТПЛЗК

ІІ

.....

*3≥

, (1)

де

ВСТПЛ

— номінальний струм плавкої вставки.

У випадку використання автоматичного пристрою, котрий реагує на

струм короткого замикання

АВТЗК

ІІ

....

*25,1≥

, (2)

де

АВТ

— номінальний струм спрацювання автомата.

Плавкі вставки вибираються за величиною пускового струму

електродвигуна з врахуванням режиму його роботи:

ПУС

ДВЕЛ

ВСТПЛ

, (3)

де

ПУС

ДВЕЛ

— пусковий струм електродвигуна;

α — коефіцієнт режиму роботи. Для асинхронних двигунів α =

1,6—2,5.

НПУС

ДВЕЛ

ІІ =

, (4)

де

— номінальний робочий струм електродвигуна;

— коефіцієнт перевантаження, що приймається за каталогом

для електродвигунів,

= 5—7.

Завдання

Розрахувати систему захисного занулення. Дані для розрахунку

наведені у таблиці 1.

Таблиця 1 – Дані для розрахунку занулення

Найменування заданих параметрів

Варіанти

Потужність

трансформатора

Схема з'єднання

обмоток

Тип

електро-

двигуна

, В n, хв.

-1

1 2 3 4 5 6

25 зірка 4А71В2 220

40 трикутник 4А80А2 380

63 зірка 4А80В2 380

100 трикутник 4А90L2 220

160 зірка 4А1002 220

250 трикутник 4А100L2 380

400 зірка 4А112M2 380

630 трикутник 4А71В2 220

1000 зірка 4А1602 380

160 трикутник 4А160M2 220

250 зірка 4А180S2 380

400 трикутник 4А200M2 220

630 зірка 4А220L2 380

1000 трикутник 4А225M2 220

40 трикутник 4А71В2 380

63 зірка 4А80А2 220

100 трикутник 4А80В2 380

160 зірка 4А90L2 380

250 трикутник 4А112M2 380

400 зірка 4А132M2 220

630 трикутник 4А1602 380

1000 зірка 4А200M2 380

250 трикутник 4А180S2 380

400 зірка 4А225M2 380

1000 трикутник 4А220L2 380

25 зірка 4А90L2 220

630 трикутник 4А200M2 380

250 зірка 4А132M2 380

400 трикутник 4А1602 380

1000 зірка 4А225M2 380

3000

Приклад розрахунку

Розрахувати систему захисного занулення при потужності

трансформатора 700 кВА. З'єднання обмоток трансформатора — зіркою.

Електродвигун асинхронний серії 4А. U = 380 В, п = 3000 хв.

-1

, тип

4А132М2.

Перевіряємо умови забезпечення вимикальної спроможності занулення:

ВСТПЛЗК

ІІ

.....

*3≥

;

ЗК

...

, (5)

де U

— фазова напруга, В;

— опір трансформатора, Ом;

— опір петлі фаза—нуль, котрий визначається за

залежністю

)()(

ІНФНФП

XXXRRZ ++++= , (6)

де R

, R

— активні опори фазового та нульового провідників,

Ом;

, Х

— внутрішні індуктивні опори фазового та нульового

провідників, Ом;

— зовнішній індуктивний опір петлі фаза—нуль, Ом.

Значення опору трансформатора Z

вибирається з таблиці 2.

Визначаємо номінальний струм електродвигуна