Электроснабжение отделочной фабрики текстильного комбината (стр. 16 из 18)
10.2 Разработка вопросов электробезопасности низковольтного электрооборудования (расчет зануления)
Основной мерой защиты от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000 В является зануление.
Цель зануления – быстро отключить электроустановку от сети при замыкании одной (или двух) фазы на корпус. Обеспечить безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период.
К частям подлежащим занулению, относятся корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, выключателей светильников и т.п.; приводы электрических аппаратов: вторичные обмотки измерительных трансформаторов, металлических конструкций распределительных устройств, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, контрольных и наладочных стендов, корпуса передвижных и переносных электроприемников, а также электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов.
В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя, а для автоматического выключателя с номинальным током более 100А – не менее 1,25.
Расчет зануления.
Принципиальная схема зануления приведена на рисунке 10.4. На схеме видно что ток короткого замыкания Iкз в фазном проводе зависит от фазного напряжения сети Uф и полное сопротивление цепи, складывающегося из полных сопротивлений обмотки трансформатора Zт/3, фазного проводника Zф, нулевого защитного проводника Zн, внешнего индуктивного сопротивления петли фаза – ноль Xп, активного сопротивления заземления нейтрали трансформатора R0 ( рисунок 10.2.1).
Рисунок 10.2.1- Принципиальная схема сети переменного тока с занулением
А-аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель);
Rо-заземление нейтрали; Rп-повторное заземление
Рисунок 10.2.2- Полная расчетная схема соединения зануления
Поскольку R0, как правило , велико по сравнению с другими элементами цепи, параллельная ветвь , образованная им создает незначительное увеличение тока короткого замыкания , что позволяет пренебречь им . В то же время такое допущение ужесточает требования к занулению и значительно упрощает расчетную схему , представленную на рис.10.2.3
Рис. 10.2.3- Упрощенная схема зануления.
В этом случае выражение короткого замыкания Iкз (А) в комплексной форме будет :
Iкз = Uф / ( Zм / 3 + Zф + Zн +jХn), ( 5.2.1.1 )
где Uф – фазное напряжение сети, В;
Zт – комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока ( трансформатора ), Ом;
Zф = Rф + jХn - комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом;
Zн = Rн + jХn – комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом;
Rф и Rн – активное сопротивление фазного и нулевого защитного проводников, Ом;
Xф и Хн – внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом;
Хп – внешнее индуктивное сопротивление контура (петли) фазный проводник – нулевой защитный проводник ( петля – фаза – нуль ), Ом;
Zп =Zф +Zн + jХn – комплекс полного сопротивления петли фаза – нуль, Ом;
С учетом последнего:
Iкз = Uф / ( Zм / 3 + Zn).
При расчете зануления принято применять допущения , при котором для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыкания Iкз модули сопротивления обмоток трансформатора и петли фаза нуль Zт/3 и Zп складываются арифметически. Это допущение также ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимым, хотя и вносит некоторую неточность (5%).
Полное сопротивление петли фаза – нуль в действительной форме определяется из выражения :
Zn = Ö( Rф + Rн )2 + (Xф +Хн + Хп )2, Ом.Формула для проверочного расчета определяется с учетом коэффициента кратности К тока короткого замыкания определяемого требованиями к занулению :
К × Iн £ Uф /( Zт/3 + Ö(Rф + Rн) 2 + (Хф + Хн + Хп )2)Значение коэффициента К принимается равным К³3 в случае если электроустановка защищается предохранителями и автоматическими выключателями имеющими обратнозависимую характеристику от тока. В случае если электроустановка защищается автоматическим выключателем имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то для автоматов с Iн до 100 А, К = 1,4, а для автоматов с Iн > 100 А, К = 1,25.
Значение полного сопротивления маслянного трансформатора во многом определяется его мощностью, напряжением первичной обмотки, конструкцией трансформатора.
Расчет зануления участка механического цеха.
Исходные данные:
напряжение сети – 0,38 кВ;
мощность трансформатора – 1000 кВА;
мощность наиболее удаленного электроприемника (вентиляторы каллориферов дверей) 30кВт
длина кабеля от ТП до ШРА-3, L1 = 40 м;
длина шинопровода ШРА-3, L2 = 36 м;
длина провода от ШРА-3 до станка, L3 = 5 м.
Схема замещения приведена рисунке 10.2.4
Определение токов нагрузки и выбор аппаратов защиты:
Iнпв200 А; Iна=250 А.
Определение полных сопротивлений элементов цепи:
а) сопротивление трансформатора для группы соединения Д/У0–11 Zт=0,17 Ом (таблица 3.1. /5/).
б) сопротивление кабеля, при сечении фазной жилы 70 мм2 и нулевой 50 мм2 Zпфо=1,09 Ом/км /5/.
Zп= Zпфо´ L1=1,09´0,04 =0,0436 Ом;
в) сопротивление шинопровода ШРА73 при Iн=250 А, Zпфо=0,59 Ом/км
Zп= Zпфо´ L2=0,59´0,036= 0,021 Ом.
г) сопротивление провода при сечении фазной жилы 25 мм2 и нулевой 25 мм2 Zпфо=2,96 Ом/км /5/
Zп= Zпфо´ L3= 2,96´0,005 =0,0148 Ом
Определение тока КЗ :
Определение кратности тока
,условие Iкз³Iн´К
где Ка=1,25; Кпв=3, то 4460 А >400´1,25=500 А и 2580А>3´200=600 А
Определение времени срабатывания аппарата защиты: плавкой вставки определяется по защитной характеристике плавкой вставки /5/, а для автомата принимается из справочника. В данном случае при токе КЗ 2580 А и номинальном токе плавкой вставки 200А время отключения аппарата защиты 0,1 секунд. Время отключения автоматического выключателя – 0,15 секунды.
Потенциал корпуса поврежденного оборудования:
Uк1=Iкз´Zн1=4,46´0,0224=99 В, где Zн1 – сопротивление нулевой жилы кабеля, Zн1=Rн1, так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Хн1 алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).
где r - удельное сопротивление алюминиевой жилы принимается равной 0,028 Ом´мм2/м;
S – сечение жилы, мм2;
L – длина проводника, м.
Uк2 = Iкз´( Zн2 + Zн3)= 2580 ´(0,0056 + 0,01) = 40,3 В,
где Zн3 – сопротивление нулевого провода, Zн3 = Rн3
Zун2 = 0,29 Ом/км /5/, Zн2= Z yн2´ L2=0,29´0,036= 0,01 Ом.
Ток, проходящий через тело человека, равен:
Согласно /6/ такие величины тока являются допустимыми при времени воздействия соответственно 0,5 и 1,2 секунды, т.е. время срабатывания автоматического выключателя и предохранителя не превышает допустимых величин.
10.3 Акустический расчет ремонтно-механического цеха
Источниками шума в ремонтно-механическом цехе являются: прессы, станки, полуавтоматы, мостовые краны, стенды, вентиляторы.
Согласно ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» по характеру спектра шум в цеху является широкополосным с непрерывным спектром шириной более одной октавы;