Расчет устройств защитного отключения Устройства защитного отключения (УЗО) широко применяют в электроустановках [8, 10, 14, 17]. Основные элементы устройства защитного отключения: – прибор защитного отключения, представляющий собой совокупность отдельных элементов, которые воспринимают входную величину, реагируют на ее изменение и при заданном ее значении дают сигнал на отключение выключателя. Прибор может реагировать на потенциал корпуса, ток замыкания на землю, напряжение и ток нулевой последовательности, оперативный постоянный ток; – исполнительный орган – автоматический выключатель, обеспечивающий отключение соответствующего участка электроустановки при получении сигнала от прибора защитного отключения. В электроустановках напряжением до 1000 В в качестве выключателей, удовлетворяющих требованиям защитного отключения, применяют контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели с независимым расцепителем, специальные выключатели для устройства защитного отключения. Основные требования, предъявляемые к УЗО: высокая чувствительность, малое время отключения, селективность действия, способность осуществлять самоконтроль исправности, высокая надежность. УЗО, реагирующее на потенциал корпуса, применяют как основной технический способ защиты. Защитное действие заключается в быстром отключении от сети электроустановки с поврежденной изоляцией, если возникший на ее корпусе потенциал окажется выше потенциала, при котором напряжение прикосновения к корпусу превышает длительно допустимое значение. Прибором защитного отключения является реле напряжения РН (рис. 1.5), которое подключается между корпусом электроустановки и рабочим заземлителем УЗО. Рис. 1.5. Схема устройства защитного отключения 1 – корпус электроприемника; 2 – предохранители; ОК – отключающая катушка автоматического выключателя; РН – реле напряжения; rо – сопротивление заземления нейтрали; RВ – сопротивление вспомогательного заземления; rп – сопротивление повторного заземления УЗО срабатывает, если напряжение между корпусом электроустановки и землей превышает уставку напряжения срабатывания реле, значение которого выбирают равным предельно допустимому напряжению прикосновения. Напряжение срабатывания реле РН (1.20) где Uпр доп – предельно допустимое значение напряжения прикосновения, В; Rрн, Хрн – активное и индуктивное сопротивление обмотки реле, Ом; a 1,a 2 – коэффициенты напряжения прикосновения; Rв – сопротивление рабочего (вспомогательного) заземлителя УЗО. Если корпус электроустановки заземлен, электроды заземлителя УЗО размещают вне зоны растекания токов заземлителя корпусов (на расстоянии более 20 м от заземлителя корпуса). Примеры решения задач Задача 1.7. В конце линии 380/220 В (рис. 1.5) имеется зануленный потребитель энергии (электродвигатель). Вследствие удаленности его от питающего трансформатора возможны случаи отказа зануления. По условиям безопасности требуется безусловное отключение установки при замыкании фазы на корпус, причем напряжение прикосновения Uпр доп не должно превышать длительно 60 В. Для выполнения этих условий снабжаем электроустановку защитно-отключающим устройством, реагирующим на потенциал корпуса. При этом используем реле напряжения РН, у которого напряжение срабатывания Uср = 30 В, сопротивление обмотки активное Rрн = 400 Ом и индуктивное Хрн = 200 Ом. Решение.Принимаем, что при касании к корпусу человек стоит на сырой земле вне зоны растекания тока с заземлителей, т.е. считаем, что коэффициенты напряжения прикосновения a 1=a 2=1. В этом случае условие безопасности согласно формуле (1.18) будет определяться как В, откуда находим значение сопротивления вспомогательного заземлителя Rв=470 Ом, при котором защитное отключение будет срабатывать, если напряжение прикосновения достигнет 60 В. Задача 1.8. Определить величину напряжения срабатывания при его следующих параметрах: сопротивление измерительного органа Rрн = 7000 Ом; сопротивление рабочего заземляющего устройства Rз = 2000 Ом; ток срабатывания Iср = 3 10-3 А. Решение. Величина напряжения срабатывания УЗО определяется по формуле (1.21) В. Данное УЗО обеспечивает условие электробезопасности при допустимом напряжении прикосновения 36 В. 1.5. Технические способы защиты в самоходных грузоподъемных кранах Защита при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям крана, оказавшимся под напряжением вследствие его приближения к проводам ЛЭП, может быть обеспечена таким техническим способом защиты, как безопасное расположение. Другие технические способы защиты в этом аварийном режиме, как правило, не эффективны [17]. Примеры решения задач Задача 1.9.Оценить опасность прикосновения человека к заземленному (Rзп=10 Ом) корпусу крана, работающего в охранной зоне воздушной ЛЭП с номинальным напряжением U = 380 В, если нейтральная точка питающего линию трансформатора заземлена RЗN (рис. 1.6). Рис. 1.6. Схема аварийного режима при сближении стрелы крана с проводом ЛЭП Решение. При сближении крана с проводом ЛЭП значение тока однофазного замыкания на землю определяется величинами фазного напряжения трансформатора и сопротивления заземляющих устройств по формуле [17] (1.22) где RзN – сопротивление нейтрали трансформатора; Rзп – сопротивление корпуса крана (сопротивлениями трансформатора и проводов ЛЭП можно пренебречь), А. Напряжение корпуса крана относительно земли определяется по формуле (1.23) В. Продолжительность существования аварийного режима ничем не ограничена, режим опасен с точки зрения электробезопасности. Задача 1.10.Оценить опасность прикосновения человека к заземленному (Rзп = 15 Ом) корпусу крана, работающего в охранной зоне воздушной ЛЭП с номинальным напряжением U = 380 В, если нейтральная точка питающего линию трансформатора заземлена RзN=4 Ом. Решение.Ток однофазного замыкания на землю определяется по формуле (1.22) А. В. Продолжительность существования аварийного режима ничем не ограничена, режим опасен с точки зрения электробезопасности. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ГОСТ 12.1.009-76. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Термины и определения. 2. ГОСТ 12.1.019-78. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования. 3. ГОСТ 12.1.030-81. Система стандартов безопасности труда. Защитное заземление, зануление. 4. ГОСТ 12.2.038-88. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов. 5. ГОСТ 12.4.155-85. Система стандартов безопасности труда. Устройства защитного отключения. Классификация. Общие технические требования. 6. Правила электробезопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных железных дорогах ЦЭ-346 / МПС, Управление электрификации и электроснабжения. – М.: Транспорт, 1995. 7. Ослон, А.Б. Зануление как способ обеспечения электробезопасности / А.Б. Ослон // Промышленная энергетика. – 1981. – № 7. 8. Долин, П.А. Основы техники безопасности в электроустановках / П.А. Долин. – М.: Энергоатомиздат, 1984. 9. Долин, П.А. Справочник по технике безопасности / П.А. Долин. – 5-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1982. 10. Князевский Е.А. Электробезопасность в машиностроении / Е.А. Князевский. – М.: Машиностроение, 1980. 11. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1999. 12. ГОСТ Р 50571.10-96. Электроустановки зданий. Ч. 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Гл. 54. Заземляющие устройства и защитные проводники. 13. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. – М.: Энергоатомиздат, 1986. 14.Безопасность жизнедеятельности. Примеры решения задач: Учебное пособие. – В 2-х частях. – Ч.1 / Под ред. Б.А. Мамота. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002. – 96 с.: ил. 15.Безопасность жизнедеятельности. Примеры решения задач: Учебное пособие. – В 2-х частях. – Ч.2 / Под ред. Б.А. Мамота. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002. – 84 с.: ил. 16. Охрана труда в грузовом хозяйстве железных дорог (с примерами решения задач) / В.И. Бекасов, Н.В. Лысенко, В.А. Муратов и др. – М.: Транспорт, 1984. 17. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. В 3-х ч. / Л.А. Бессонов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1967. 18. Безопасность жизнедеятельности: Сборник лабораторных работ. Часть 2 / Под ред. Б.А. Мамот. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. 19. Дулицкий, Г.А. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В: Справочник / Г.А. Дулицкий, А.П. Комаревцев. – М.: Военниздат, 1988. |