8.2 Проверка оборудования на динамическую стойкость , на отключающую способность, на чувствительность к действиям токов короткого замыкания

При коротком замыкании по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные усилия в шинных конструкциях и аппаратах электрических установок. Эти усилия изменяются во времени по значению, направлению и имеют колебательный характер.

Электродинамические усилия в токоведущих частях трудно поддаются расчёту, поэтому заводы-изготовители указывают предельный сквозной ток КЗ(амплитудное значение), который не должен быть меньше найденного в расчёте ударного тока КЗ. Таким образом проверка аппаратов по электродинамической стойкости производится по условию:

(48),

где, - ток динамической стойкости указанный в паспорте завода-изготовителя.

- ударный ток короткого замыкания.

Произведём проверку вакуумного выключателя ВВ-10-20/630УЗ.

По паспортным данным завода-изготовителя предельный сквозной ток этого выключателя равен – 52кА, условие (48) соблюдено(52кА≥45,16 кА), следовательно вакуумный выключатель прошёл проверку.

Произведём проверку выключателя нагрузки ВН-16.По паспортным данным завода-изготовителя предельный сквозной ток выключателя нагрузки равен- 25кА, условие (48) соблюдено(25кА≥8,34кА), следовательно выключатель нагрузки прошёл проверку.

Произведём проверку рубильника Р27-39341-00.По паспортным данным завода изготовителя предельный сквозной ток рубильника равен- 20кА, условие (48) соблюдено(20кА≥7,55кА), следовательно рубильник прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя А3716ФУЗ. По паспортным данным завода изготовителя предельный сквозной ток автоматического выключателя равен- 10кА, условие (48) соблюдено(10кА≥7,05кА), следовательно автоматический выключатель прошёл проверку.

Произведём проверку рубильника Р-25. По паспортным данным завода изготовителя предельный сквозной ток рубильника равен- 5кА,5≥4,02кА условие(48) соблюдено, следовательно рубильник прошёл проверку.

Проверка на чувствительность оборудования к действиям токов короткого замыкания:

Произведём проверку предохранителя ПН2-400 с номинальным током плавкой вставки 355 А. Предохранитель не должен сработать от максимального тока послеаварийной перегрузки и должен сработать при однофазном коротком замыкании. Найдём максимальный ток послеаварийной перегрузки по формуле (24):

I_пик=323,69-88,73*0,16+213=522,49 А.

(49),

где, - ток плавкой вставки предохранителя

- групповой пиковый ток

355≥261,25, -предохранитель не сработает, следовательно прошёл проверку.

Токи плавких вставок должны соответствовать кратностями токов однофазного короткого замыкания в сетях с заземлённой нейтралью:

(50),

где, - ток однофазного короткого замыкания

- кратность тока замыкания( равен 3 в помещениях с нормальной средой)

- ток плавкой вставки предохранителя

1,13 кА≥ 1,065 кА, -предохранитель сработает, следовательно предохранитель прошёл проверку на чувствительность.

Произведём проверку предохранителя ПР-2-100 с номинальным током плавкой вставки 80А. Предохранитель не должен сработать от максимального тока и должен сработать при однофазном коротком замыкании. По условию (49) произведём расчёт:

80≥70,47- условие соблюдено следовательно предохранитель не сработает. По условию (50) произведём расчёт:

0,79 кА≥ 0,41 кА,- предохранитель сработает, следовательно предохранитель прошёл проверку на чувствительность.

Произведём проверку автоматического выключателя А3716ФУЗ с номинальным током комбинированного расцепителя 80А. Автоматический выключатель не должен срабатывать от максимального рабочего тока приёмника и должен сработать при однофазном токе короткого замыкания. Произведём расчёт по условию:

(51),

где, - ток срабатывания теплового расцепителя.

- расчётный ток приёмника.

(52),

где, - ток срабатывания теплового расцепителя.

- номинальный ток срабатывания теплового расцепителя.

- коэффициент срабатывания (=1,25).

100 А≥21,1*1,25,- условие (52) соблюдено, следовательно автоматический выключатель не сработает.

Произведём расчёт по условию:

(53),

где, - ток однофазного короткого замыкания.

- ток срабатывания теплового расцепителя

0,53 кА≥3*100, условие (53) соблюдено, автоматический выключатель сработает, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя А3716ФУЗ с номинальным током комбинированного расцепителя 80А. Произведём проверку по условию (51):

100 А≥ 5,7 А ,- условие (51)соблюдено, автоматический выключатель не сработает, следовательно прошёл проверку.

Произведём проверку по условию (52):

0,41 кА≥ 3*100 ,- условие (52) соблюдено, автоматический выключатель сработает, следовательно, прошёл проверку.

Проверка на отключающую способность оборудования к действиям токов короткого замыкания:

Проверка оборудования на отключающую способность проверяется по условию:

(54),

где, - предельный ток отключения.

- ток трёхфазного короткого замыкания.

Произведём проверку вакуумного выключателя ВВ-10-20/630УЗ по условию (54). По паспортным данным завода-изготовителя предельный ток отключения равен 40 кА. 40кА≥16,51кА, условие (54) соблюдено, вакуумный выключатель отключит, следовательно ,прошёл проверку.

Произведём проверку выключателя нагрузки ВН-16 по условию (54). По паспортным данным завода изготовителя предельный ток отключения равен 15 кА. 15кА≥3,05кА, условие (54) соблюдено, выключатель нагрузки отключит, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку предохранителя ПН2-400 по условию (54). По паспортным данным завода-изготовителя предельный ток отключения равен 25 кА. 25 кА≥4,12 кА,- условие соблюдено, предохранитель отключит, следовательно, прошёл проверку.

Произведём проверку предохранителя ПР-2-100 по условию (54). По паспортным данным завода- изготовителя предельный ток отключения равен 10 кА.10кА≥2,06кА,-условие соблюдено, предохранитель отключит, следовательно прошёл проверку.

Произведём проверку автоматического выключателя А3716ФУЗ по условию (54). По паспортным данным завода изготовителя предельный ток отключения равен 25кА. 25кА≥1,21 кА,- условие соблюдено, автоматический выключатель отключит, следовательно, прошёл проверку.

9 РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ МЕР ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА

9.1 Расчёт заземляющего устройства

Расчёт сети заземления определяет тип заземлителя, их количество, место размещения и сечение заземляющих проводников. Расчёт производится для необходимого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с требованиями ПУЭ. Расчёт заземлителей производится в следующем порядке:

9.1.2. Определяется расчётный ток замыкания на землю по формуле:

(55),

где, - ток замыкания на землю

- напряжение сети

- общая длинна подключенных к сети кабельных линий

9.1.3. Определяется расчётное удельное сопротивление грунта с учётом климатического коэффициента:

(56),

где, - расчётное удельное сопротивление грунта

- удельное сопротивление грунта, полученное путём измерения или справочной литературы

- климатический коэффициент

По ПУЭ сопротивление искусственных заземлителей должно быть не более 4 Ом для сети до 1 кВ.

9.1.4. Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_ст,од , с учётом расчётного удельного сопротивления грунта:

(57),

где, - удельное сопротивление грунта.

- длинна стержня.

d- диаметр стрежня.

H- высота от поверхности грунта до центра стержня.

R- сопротивление одиночного вертикального заземлителя.

9.1.5. Определяем сопротивление соединительных полос.

(58),

где, R- сопротивление полос

Ρ- удельное сопротивление грунта

- длинна полос

d- диаметр полосы

H- высота заглубления полосы

9.1.6. Определяем максимально допустимое сопротивление вертикальных заземлителей.

(59),

где, - сопротивление стержней

- сопротивление полосы

- сопротивление заземления

9.1.7. Учитывая коэффициент использования вертикальных заземлителей определяем их число.

(60),

где, - сопротивление одного вертикального стержня.

- сопротивление всех стержней

- число вертикальных заземлителей

- коэффициент использования вертикальных заземлителей

(Сопротивление полосы с учетом вертикальных заземлитилей)

6,66 Ом > 4 Ом

Выбираем большее число заземлителей.

3,91 Ом > 4 Ом

9.2 Определение защитных мер от поражения электрическим током обслуживающего персонала.

Безопасность при работе с электроустановками обеспечивается применением защитных мер. Они регламентированы действующими правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

9.2 Основные защитные меры:

• Защитное заземление- При замыканиях тока на конструктивные части электрооборудования (замыкание на корпус) на них появляются напряжения, достаточные для поражения людей или возникновения пожара. Осуществить защиту от поражения электрическим током и возгорания в этом случае можно тремя путями: защитным заземлением, занулением и защитным отключением.

• Защитное зануление- В сетях с глухозаземленной нейтралью замыкание одной из фаз на землю или на проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью, является однофазным коротким замыканием. Если замыкание произошло на корпус электрооборудования, не связанного с землей, то человек, стоящий на земле и прикоснувшийся к этому электрооборудованию, окажется под полным фазовым напряжением и через него пройдет ток однофазного замыкания. Для предупреждения возможности поражения электрическим током при замыкании на корпус поврежденный участок должен быть отключен от сети в возможно короткий срок, чтобы ограничить до минимума время, в течение которого это оборудование будет представлять опасность для персонала. В этих целях в сетях с глухозаземленной нейтралью применяют защитное зануление.

• Защитное отключение- называется система защиты, обеспечивающая автоматическое отключение быстродействующим устройством всех фаз аварийного участка с полным временем отключения с момента возникновения однофазного замыкания не более 0,2 с. Защитное отключение может применяться при снижении уровня изоляции в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и при однофазном замыкании на корпус электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью. Устройства защитного отключения имеют высокую чувствительность и быстродействие. Их токи срабатывания весьма малы (10 - 30 мА), поэтому они реагируют как на токи замыкания на землю, так и на токи утечки при снижении сопротивления изоляции сети, а их быстродействие (0,1 - 0,2 с) обеспечивает почти мгновенное отключение установки. Эти качества устройств защитного отключения почти полностью исключают возможность поражения от токов замыкания, опасных как по величине, так и по продолжительности действия.

• Недоступность токоведущих частей. Установка оградительных устройств- Неизолированные токопроводящие части электроустановок, работающих под любым напряжением, должны быть надежно ограждены или расположены на недоступной высоте, чтобы исключить случайное прикосновение к ним человека. Конструктивно ограждения изготавливают из сплошных металлических листов или металлических сеток.

 Предупредительная сигнализация и блокировки- Для предупреждения об опасности поражения электрическим током используют различные звуковые, световые и цветовые сигнализаторы, устанавливаемые в зонах видимости и слышимости персонала. Кроме того, в конструкциях электроустановок предусмотрены блокировки – автоматические устройства, с помощью которых преграждается путь в опасную зону или предотвращаются неправильные, опасные для человека действия. Блокировки могут быть механические (стопоры, защелки, фигурные вырезы), электрические или электромагнитные.

Использование знаков безопасности и предупреждающих плакатов- Для информации персонала об опасности служат предупредительные плакаты, которые в соответствии с назначением делятся на предостерегающие, запрещающие, разрешающие и напоминающие. Части оборудования, представляющие опасность для людей, окрашивают в сигнальные цвета и на них наносят знак безопасности. Красным цветом окрашивают кнопки и рычаги аварийного отключения электроустановок.

• Использование малых напряжений- для уменьшения опасности поражения током людей, работающих с переносным электроинструментом и осветительными лампами, используют малое напряжение, не превышающее 42 В. В ряде случаев, например, при работе в металлическом резервуаре, для питания ручных переносных ламп используют напряжение 12 В.

• Электрическое разделение сетей- Для повышения безопасности проводят электрическое разделение сетей на отдельные короткие электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющих трансформаторов.

• Выравнивание потенциалов- устранение разности электрических потенциалов между всеми одновременно доступными прикосновению открытыми проводящими частями стационарного электрооборудования и сторонними проводящими частями, включая металлические части строительных конструкций зданий, достигаемое соединением этих частей друг с другом при помощи проводников.

В данном механическом цехе инструментального завода используют следующие защитные меры: защитное заземление, защитное зануление, защитное отключение, недоступность токоведущих частей, использование малых напряжений.