Название: Исследование системы автоматического отключения питания с защитным занулением - (В.М. Попов)

Жанр: Экономика

Просмотров: 1152


1.2.  оценка эффективности системы автоматического отключения питания с защитным занулением

 

Важнейшим параметром, определяющим работоспособность системы автоматического отключения питания с защитным занулением является значение тока короткого замыкания. Это значение определяется фазным напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания. На рис. 2 дана эквивалентная схема, на которой показаны элементы цепи тока короткого замыкания и подключение к этой цепи человека. Здесь используются такие обозначения: UA – обмотка источника питания сети, соединенная с фазой, которая замкнула на открытые проводящие части электроприемника ЭП; ZТ/3 – сопротивление обмотки источника питания сети; LФ, LН – индуктивности фазного и нулевого проводников на промежутке от источника питания до аварийного электроприемника соответственно; LВ – взаимная индуктивность между фазным и нулевым проводником на промежутке от источника питания до аварийного электроприемника; RФ, RН – активные сопротивления фазного и нулевого проводников на промежутке от источника питания до аварийного электроприемника, соответственно; Rh – сопротивление тела человека.

 

Рис. 2. Эквивалентная схема электрической сети с защитным занулением для интервала времени от возникновения однофазного замыкания до срабатывания защитного аппарата

 

Для вычисления действующего значения (модуля) тока короткого замыкания IКЗ применяют приближенную формулу, в которой модули сопротивлений обмотки источника напряжения сети ZТ/3 и полное сопротивление цепи фаза–нуль ZП складываются арифметически. Это дает небольшую погрешность (до 5 \%) в сторону уменьшения значения тока короткого замыкания, т.е. некоторый запас.

где UФ – действующее значение фазного напряжения; Zп определяется по формуле:

,

 

здесь RФi, Rнi – активные сопротивления фазного и нулевого проводников i-го участка сети; ХФi, Хнi, ХВi – индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников и сопротивление взаимоиндукции между фазным и нулевым проводником для i-го участка сети; N – число участков сети от источника питания до места однофазного замыкания (места контроля параметров петли фаза–нуль).

При использовании в качестве нулевого защитного провода четвертой жилы кабеля или при прокладке нулевого провода в стальных трубах значением XВ можно пренебречь.

Если считать, что напряжениеUh, под которым может оказаться человек, равно напряжению между корпусом и землей φК (потенциалу корпуса), то:

Uh = φК = IКЗ Zн,

 

где  – полное сопротивление нулевого защитного провода от источника питания до аварийного электроприемника.

Поскольку Zн < Zп, то φК < UФ, т.е. защитное зануление при однофазном замыкании обеспечивает не только срабатывание защитного аппарата, но и снижение потенциалов зануленных корпусов, пока не разомкнулись его контакты.

Используя стандарт [3], по вычисленному или измеренному значению φК находят максимально допустимое время воздействия электрического тока на организм человека (табл. 1), которое и определяет требование к быстродействию защитных аппаратов.

 

Таблица  1

Воздействие электрического тока на человека

Нормируемая

величина

Предельно допустимое время воздействия тока t, с

0,01-0,08

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Свы-ше 1,0

Uh ,В

550

340

160

135

120

105

95

85

75

70

60

20

 

Наряду с этим время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в табл. 2.

 

Таблица  2

Время автоматического отключения электропитания

Номинальное фазное

напряжение UФ, В

Время отключения, с

127

0,8

220

0,4

380

0,2

Более 380

0,1

 

Допускаются значения времени отключения более указанных в табл. 2, но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов или щитков при выполнении одного из следующих условий:

1) полное сопротивление защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения

, Ом

где Uф – номинальное фазное напряжение цепи, В; 50 – падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В;

2) к шине PE распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

Наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников должны соответствовать указанным в табл. 3. Площади сечений приведены для случая, когда защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.

 

Таблица  3

Площади сечений проводников

Сечение фазных проводников, мм2

Наименьшее сечение защитных проводников, мм2

S ≤ 16

S

16 < S ≤ 35

16

S > 35

S / 2

 

Поскольку сечение защитных проводников не может быть меньше половины сечения фазных проводников, сопротивление нулевого защитного провода Zн не превышает сопротивление фазного провода ZФ более чем в два раза, т.е.

Zн ≤ 2ZФ

Если принять Zн = 2ZФ и пренебречь величиной ZТ / 3, то при однофазном замыкании на открытые проводящие части зануленного электроприемника их потенциал не превысит значения

φКmax = 2UФ / 3

Данная величина характеризует предельное напряжение прикосновения к открытым проводящим частям аварийного электроприемника, возможное при использовании системы автоматического отключения питания с защитным занулением.