Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Инженерное дело. Техника в целом \ Горное дело. Горные предприятия (рудники, шахты, карьеры). Добыча нерудных ископаемых

Исследование заземляющей сети машин и оборудования горной промышленности

Автор: Кутепов Антон Григорьевич, Петров Геннадий Михайлович

Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii

Статья в выпуске: 9, 2012 года.

Бесплатный доступ

Выполнено исследование существующих систем заземления в элек- трических сетях напряжением до 1 кВ. На примере типового участка полу- чены математические выражения и экспериментальные зависимости на- пряжения прикосновения от различных значений токов утечки и сопротив- лений повторного заземлителя.

Электробезопасность, системы заземления, сопротивление утечки, напряжение прикосновения

Короткий адрес: https://sciup.org/140215564

IDR: 140215564 | УДК: 622.012.2

Текст научной статьи Исследование заземляющей сети машин и оборудования горной промышленности

Вопрос заземления открытых проводящих частей электрического оборудования рассматривался с самого начала развития электротехники как одно из основных защитных мероприятий. Заземление применяется в качестве основной меры защиты от поражения электрическим током живых организмов при повреждении изоляции и замыкании на металлический корпус оборудования [4].

Различают две основные системы заземления: без нулевого провода (электрическая сеть с изолированной нейтралью) и с нулевым проводом (электрическая сеть с глухозаземленной нейтралью) [2]. Во втором случае все металлические токопроводящие части оборудования соединяются не только между собой, но и с нулевым проводом. Такая система заземления носит название зануления [1], которая преимущественно используется в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 кВ. Начало применения этой системы положено немецким ученым Леблем в 30-х годах прошлого столетия.

В 40-х годах прошлого века требования к устройству заземлений получили отражения в действующих нормативных документах, которые со временем претерпевали изменения. В последней редакции ПУЭ (7-е издание) и предшествующих ГОСТах в Российской Федерации были приняты следующие типы систем заземления: TN, TT и IT. В свою очередь система TN может иметь следующие разновидности: система TN-C, система TN-S и система TN-C-S [5]. В современных системах электроснабжения при проектировании электрических сетей следует применять системы заземления типа TN-S и TN-C-S. При данных системах заземления для электроснабжения потребителей электроэнергии следует применять пятипроводные линии в трехфазной электрической сети и трехпроводные линии – в однофазных электрических сетях вместо четырех- и двухпроводных линий в соответствующих электрических сетях [3].

Исследование заземляющей сети промышленного предприятия.

В данной работе рассматривается заземляющая система промышленного предприятия в электрической сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 кВ. Исследованию была подвержена схема электроснабжения камнеобрабатывающего цеха.

Рис. 1. Однолинейная схема электроснабжения

На рис. 1 представлена однолинейная схема электроснабжения данного предприятия. Питание электроэнергией осуществляется по двум кабелям марки АСБ 4х240 длиной 180 м от двух трансформаторов мощностью по 1000 кВ^А каждый. Электроснабжение потребителей цеха осуществляется как электропотребителей второй категории. В качестве типового участка была рассмотрена схема заземляющей сети от трансформаторной подстанции до рабочего стола № 8, питающегося от однофазной электрической сети.

На рис. 2 показана схема замыкания фазы на корпус электроприемника через сопротивление утечки. В левой части рисунка показаны пути протекания токов, а в правой части - схема замещения и обозначение различных сопротивлений.

Рис. 2. Схема замыкания фазы на корпус электроприемника.

Zt-Ze^l+ ZvkaE^" Z®k/i3

Z 2— ZPENnnl+ Z РЕкл2+ Z РЕклЗ zo=Ra+Rn3

№ n/n	Тип КОБЕЛЯ	L, м	z, Ом
1	АСБ 4x240	180	0,024
2	BBTheLS 5x10	40	□ ,07165
3	ВВП 3x2,5	6	0,0444

Схема, представленная на рис. 2, описывается системой уравнений (1). Решая данную систему уравнений, получим выражения (2), (3), (4) для определения токов, протекающих в данной цепи:

Для дальнейших преобразований введем соотношения:

Л-^; B=—.

ЛПЗ

А. Рассмотрение случая выполнения только системы зануления. Получим выражения для напряжения прикосновения (5):

U^^z^z^-^A z1 + z3) z, (1 +Л) CZw + Za) + Ze za

Таблица 1.

A	0,05	0,1	0,2	0,4	0,5	0,75
U пр	113,23	115,78	120,54	128,87	132,53	140,51
A	1	1,5	2	5	10	20
U пр	147,15	157,59	165,41	188,84	201,83	210,1

На рис. 3 представлена зависимость напряжения прикосновения от разных значений А = Z ут /Z 1 .

Рис. 3. Зависимость напряжения прикосновения от различных значений А = Z ут /Z 1 при выполнении только системы зануления.

Б. Рассмотрение случая выполнения системы заземления.

Выражение для напряжения прикосновения будет иметь вид (6):

Таблица 2.

B=0
А	0,1	0,2	0,5	1	2	5	10	20
U пр , В	114,55	119,37	131,51	146,33	164,81	188,51	201,65	210
B=1
A	0,1	0,2	0,5	1	2	5	10	20
U пр , В	62,7	69,87	87,94	110	137,55	172,92	192,55	205,03
B=2
A	0,1	0,2	0,5	1	2	5	10	20
U пр , В	45,34	53,29	73,33	97,82	128,4	167,68	189,49	203,36
B=4
A	0,1	0,2	0,5	1	2	5	10	20
U пр , В	31,41	40	61,62	88,04	121,05	163,48	187,03	202,02
B=8
A	0,1	0,2	0,5	1	2	5	10	20
U пр , В	22,12	31,12	53,8	81,51	116,15	160,67	185,39	201,12

В. Рассмотрение случая металлического короткого замыкания (Z ут =0).

Выражение для напряжения прикосновения в этом случае запишется следующим образом (7):

Таблица 3.

R пз = 10 Ом
В	0	0,125	0,25	0,375	0,5	0,625	0,75	0,825	1
U пр , В	109,24	97,17	87,51	79,6	72,99	67,4	62,61	60,04	54,8
R пз = 4 Ом
В	0	0,125	0,25	0,375	0,5	0,625	0,75	0,825	1
U пр , В	108,11	96,28	86,79	79	72,49	66,97	62,24	59,7	54,5
R пз = 2 Ом
В	0	0,125	0,25	0,375	0,5	0,625	0,75	0,825	1
U пр , В	106,28	94,83	85,6	78,01	71,66	66,27	61,63	59,14	54,1
R пз = 1 Ом
В	0	0,125	0,25	0,375	0,5	0,625	0,75	0,825	1
U пр , В	102,8	92,05	83,33	76,13	70,06	64,9	60,44	58,05	53,1
R пз = 0,5 Ом
В	0	0,125	0,25	0,375	0,5	0,625	0,75	0,825	1
U пр , В	96,49	86,96	79,14	72,61	67,07	62,32	58,2	55,98	51,4

На рис. 5 представлены зависимости напряжения прикосновения от B = R 0 / R пз при разных значениях R пз .

Рис. 5. Зависимости напряжения прикосновения от разных значений соотношения В = R₀ / R_пз при разных значениях R _пз в случае металлического короткого замыкания.

Следующим этапом планируется выполнить исследования напряжения прикосновения и токов, протекающих по данной цепи, при переходном режиме.

Выводы

Полученные зависимости показывают, что по мере увеличения А при разных соотношениях В напряжение прикосновения увеличивается. При А , близком к нулю, т. е. при металлическом КЗ, напряжение прикосновения стремится к величине падения напряжения на зануляющей системе. По мере увеличения В при разных значениях сопротивления повторного заземлителя напряжение прикосновения уменьшается. Наиболее безопасной является сеть с выполненной системой заземления при минимальных значениях сопротивления повторных заземлителей.

The investigation of existing grounding systems in electrical power networks with voltage up to 1kV. On an example of a typical site mathematical expressions and experimental the dependences of pressure of a touch on various values of currents of leak and resistance of a repeated grounding conductor are received.

an electro security, grounding systems, resistance leaks, pressure of a touch

Список литературы Исследование заземляющей сети машин и оборудования горной промышленности

Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. -5-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоатомиздат, 1991. -480 с.
Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. -192 с.
Петров Г.М. Обеспечение электробезопасности на предприятиях горнодобывающей промышленности.//Электробезопасность, № 1: ЮУр-ГУ, 2011. -С. 35 -39.
Петров Г.М. К вопросу обеспечения электробезопасности на предприятиях горнодобывающей отрасли//ГИАБ (НТЖ). Отдельный выпуск 4, 2011. -С. 335-340.
Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. -М.: ЗАО "Энергосервис", 2002. -280 с.