Расчет зануления.

Разработка мероприятий по охране труда при монтаже сети.

В данном дипломном проекте производится разработка вычислительной сети, в состав которой входит 64 ЭВМ, соединение между которыми реализуется при помощи кабелей. В основном, работы по монтажу сети заключаются сборке закупленных компонент сети, их подключении к электросети.

Монтаж, наладка, испытания, а также последующая работа с установкой производится совместно с источниками питания, измерительными приборами, работающими от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью.

Для обеспечения электробезопасности при монтаже, наладке и работе с сетью необходимо обратить особое внимание на создание защитных мер от попадания пользователей и обслуживающего персонала под напряжение, для предотвращения электротравматизма при работе с сетью.

Покрытие рабочего места монтажника должно быть выполнено из изоляционных материалов, при нагревании не выделяющих вредных веществ.

На рабочем месте необходимо наличие зануления. Все электронные устройства необходимо занулить.

Электропитание рабочего места должно быть подключено через рубильник, установленный в месте, удобном для быстрого отключения питания рабочего места, должны быть предприняты меры для

обесточивания рабочего места в аварийных режимах. Обычно ставится автоматический выключатель с защитой от короткого замыкания.

При работе необходимо соблюдать ряд предохранительных мер по предотвращению электротравматизма, для отключения поврежденного электрооборудования используется автоматический выключатель, отключающий рабочее место от сети. При работе необходимо использовать инструмент с изолирующими ручками.

Расчет зануления

Все работы, связанные с наладкой и эксплуатацией сети ведутся в помещении, относящемуся к категории "без повышенной опасности" поражения электрическим током.

Для питания измерительных приборов и устройства на рабочем месте используется сеть переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

В сети с глухозаземленной нейтралью при однофазном замыкании на корпус необходимо обеспечить автоматическое отключение поврежденного электрооборудования. При кратковременном аварийном режиме создается безопасность обслуживания и сохранность электрооборудования. Однако кратковременность может быть обеспечена только созданием определенной кратности тока короткого замыкания на корпус по отношению к номинальному току защитного аппарата. Этого можно добиться только прокладкой специального провода достаточной проводимости - нулевого провода, к которому присоединяются корпуса электрооборудования.

Схема защитного зануления показана на рис.3.1.

Помимо заземления нейтрали, на схеме представлены повторные заземления нулевого провода, которые снижают напряжение на заземленных корпусах электрооборудования в случае обрыва нулевого провода.

Для того, чтобы снизить опасные потенциалы при замыкании на корпус, используются повторные заземлители с сопротивлением заземлителя не более 10 Ом.

В помещении, где производится монтаж сети, питание электроустановок осуществляется от подстанции с трансформатором P=600 кВт, удаленной от рабочего места на 300 м. Питание к распределительному щиту подводится алюминиевым проводом сечением 25 мм¤, а роль нулевого проводника выполняет стальная полоса сечением 50 мм.

При использовании зануления должны быть выполнены следующие условия :

Iкз => k*Iном , (3.1)

где - коэффициент кратности номинального тока Iном (А) плавкой вставки предохранителя, k=3.

Номинальным током плавкой вставки Iном называется ток, значение которого указано непосредственно на вставке заводом-изготовителем. Номинальный ток Iном в помещении 40 А. Значение Iкз зависит от фазного напряжения сети и сопротивления цепи, в том числе от полного сопротивления трансформатора Zт, фазного проводника Zф, нулевого защитного проводника Zнз, внешнего индуктивного сопротивления петли "фазный провод - нулевой защитный провод" (петли "фаза-нуль") Xп, активного сопротивления заземлений нейтрали обмоток трансформатора Rо и повторного заземления нулевого защитного проводника Rп. Поскольку Rо и Rп, как правило, велики по сравнению с другими сопротивлениями, ими можно пренебречь.

Выражение для Iкз будет иметь вид :

Uф

Iкз = ----------- , (3.2)

Zт/3 + Zп

где Zп = Zф + Zнз + Xп - комплексное полное сопротивление петли "фаза-нуль".

Удельное сопротивление фазного провода : p = 0,028 (Ом*мм2)/м , Sсеч = 25 мм2,

отсюда сопротивление фазного провода :

rф = р * (Lф / Sф) = 0,028 * 300 / 25 = 0,336 Ом.

Удельное сопротивление нулевого провода: p = 0,058 (Ом*мм2)/м , Sсеч = 50 (мм2 ),

отсюда сопротивление нулевого провода :

Rнз = p * (L / S) = 0,058 * 300 / 50 = 0,348(Ом).

Значения Xф и Xнз малы, ими можно пренебречь.

Значение Xп можно определить по формуле :

dср

Xп = 0,145*lg---------- , (3.3)

2

k * dф

где k = 0,3894,

dср - расстояние между проводниками,

dф - геометрический диаметр.

Расчеты дают значение Xп = 0,556 Ом.

Сопротивление электрической дуги берем равной

rд = 0,02 (Ом), Xд = 0.

В соответствии с мощностью трансформатора

rт = 0,0044 (Ом), Xт = 0,0127 (Ом)

Полное сопротивление петли "фаза-нуль" :

_

/ 2

Zп = Ö (Rнз+Rф+Rд) +Xп (3.5)

Zп = 0,716 (Ом).

При использовании зануления по требованиям ПУЭ (правила устройства электроустановок)

Rнз/Rф = 0,348/0,336 < 2 , следовательно ПУЭ выполняется.

Uф 220

Iкз = -------- = ------------- = 301,6 А.

Zт/3+Zп 0,013+0,716

При попадании фазы на зануленный корпус электроустановки должно произойти автоматическое отключение.

Iкз => k*Iном

301,6 => 3*40 = 120

Защитное зануление выполнено правильно, следовательно, отключающая способность системы обеспечена.

Определим напряжение прикосновения и ток через человека до срабатывания защиты :

Uпр = Iкзh * Rh

Iкз*Rнп 1/Rh

_

Iкзh = * (3.6)

Rh*Rпз 1 1

------- + Rо --- + ---

Rh Rпз Rh Rпз

Схема замещения представлена на рис.3.2.

Рис.3.2. Схема замещения.

Rпз = 0,348 (Ом), Rнп = 10 (Ом), Rо = 4 (Ом)

Rh = 1 (кОм)

Uпр = 29,9 (В)

Такое напряжение безопасно для человека при времени воздействия :

50

tдоп <= --------

I

hрасч

Uпр 29,9

I = ------- = ------- = 29,9 (мА)

hрасч Rh 1000

Предельно допустимое время пребывания человека под действием электрического тока :

50 50

tдоп <= -------- = ------- = 1,67 (с)

I 29,9

hрасч

В качестве прибора защитного отключения можно выбрать автоматический выключатель, расчитанный на Iном = 40 А и tср = 0,3 (с) при Iкз = 301 (А).