Электроснабжение ответственных потребителей
Понятие электроснабжения ответственных потребителей от источников бесперебойного питания статического типа. Основные положения защиты от поражения электрическим током. Методика расчёта токов короткого замыкания и проверки эффективности работы защиты.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.11.2012 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Таблица 2.3
Величина поправочного коэффициента к1
|
Материал токоведущей жилы |
к1 |
||
|
m=Sph/ SPE =1 |
m=Sph/ SPE =2 |
||
|
Медь |
1 |
0,67 |
|
|
Алюминий |
0,62 |
0,42 |
Таблица 2.4
Величина поправочного коэффициента к2
|
Номинальное фазное напряжение, U0, В |
к2 |
|
|
127 |
0,55 |
|
|
220 |
1,00 |
|
|
380 |
1,73 |
Выражение (2.5) позволяет при отсутствии характеристик питающей сети определять минимальное сечение кабеля, при котором обеспечивается защита при косвенном прикосновении для ЭД средней и малой мощности.
2.2 Методика расчёта токов короткого замыкания и проверки защиты при косвенном прикосновении в сетях TN при питании от ИБП статического типа
В первой главе показаны режимы работы ИБП статического типа топологии двойного преобразования. Можно выделить два варианта питания нагрузки: через инвертор или минуя последний. В [8] приведена классификация режимов работы ИБП статического типа всех топологий с точки зрения защиты при косвенном прикосновении. В таблице 2.5 приведены режимы работы ИБП топологии двойного преобразования.
Таблица 2.5
Режим работы ИБП с точки зрения защиты при косвенном прикосновении
|
Топология ИБП |
Режим работы в соответствии с классификацией стандарта |
Режим питания нагрузки |
|
|
ИБП с двойным преобразованием (double conversion) |
нормальный режим работы |
инверторный |
|
|
автономный режим работы |
инверторный |
||
|
байпас |
от сети |
Как видно из таблицы 2.5 нагрузка может питаться либо от инвертора, либо от сети. Следовательно, при создании методики обеспечения защиты при косвенном прикосновении автоматическим отключением питания нужно учитывать оба варианта питания нагрузки, так как каждый из них имеет свои особенности.
В [22] описаны различия этих режимов, которые приводят к тому, что ток однофазного КЗ рассчитывается по-разному. Следовательно, необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от меньшего из ожидаемых токов однофазного КЗ.
2.2.1 Расчет тока однофазного КЗ в сетях TN в инверторном режиме работы
В инверторном режиме работы ток однофазного КЗ рассчитывается по формуле (2.8), схема замещения для расчета тока однофазного КЗ в первый момент времени представлена на рисунке 2.2 [31]:
Рисунок 2.2 - Схема замещения для расчета тока однофазного КЗ в первый момент времени
, (2.8)
где Uном. вых. ИБП - номинальное выходное напряжение ИБП; Rph, RPE - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводника соответственно.
Если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, выражение (2.8) приобретает следующий вид:
, (2.9)
где L - длина проводника; с - удельное сопротивление, принимаемое по таблице 2.1 в зависимости от целей расчета; S - сечение фазного проводника; m=S/ SPE.
Выражения (2.8) и (2.9) для определения тока однофазного КЗ являются приближенными, так как в них имеется ряд допущений:
?Не учитывается реактивное сопротивление кабельных линии сечением
S 120 мм2. При больших сечениях для учета реактивного сопротивления в [25] предлагается увеличивать активное сопротивление следующим образом:
|
S = 150 мм2 |
R + 15% R |
|
|
S = 185мм2 |
R + 20% R |
|
|
S = 240мм2 |
R + 25% R |
?Не учитывается сопротивление дуги, контактов и т.д.
2.2.2 Расчет тока однофазного КЗ в сетях TN в режиме работы от сети
В режиме работы от сети расчет тока однофазного КЗ аналогичен расчету тока однофазного КЗ при питании от сети через понижающий трансформатор. Следовательно, ток однофазного КЗ может рассчитываться по точной формуле (2.1) или по упрощенной формуле (2.5):
Если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, то получим:
, (2.10)
где L - длина проводника; с - удельное сопротивление, принимаемое по таблице 2.1 в зависимости от целей расчета; S - сечение фазного проводника, m=S/ SPE.
Выражения (2.5), (2.6) и (2.10) для определения тока повреждения и максимально допустимой длины кабеля являются приближенными, так как в них имеется ряд допущений:
предполагается, что участок цепи КЗ выше рассматриваемого щита (сборки) представляет 20% от суммарного сопротивления петли фаза-нуль. Другими словами, напряжение между фазой и PE (PEN) проводником составляет 80% номинального фазного напряжения.
Не учитывается реактивное сопротивление кабельных линии сечением
S120 мм2. При больших сечениях для учета реактивного сопротивления в [6,25] предлагается увеличивать активное сопротивление следующим образом:
|
S = 150 мм2 |
R + 15% R |
|
|
S = 185мм2 |
R + 20% R |
|
|
S = 240мм2 |
R + 25% R |
Не учитывается сопротивление дуги, контактов и т.д.
Выражения (2.9) и (2.10) применимы если: питающий данную установку трансформатор имеет схему соединений Д/Yо или Y/Z;
PE (PEN) проводник проложен в непосредственной близости от фазных проводников (например, если в качестве защитного проводника используется четвертая жила кабеля).
Выражения (2.9) и (2.10) позволяют при отсутствии характеристик питающей сети определять минимальные токи однофазного КЗ (I (1) K, If) и достаточно просто получать максимально допустимую длину линии L, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
2.2.3 Сравнение инверторного режима работы и режима работы от сети при расчета тока однофазного КЗ
В инверторном режиме работы ток однофазного КЗ рассчитывается по формуле 2.8, в которой учитывается поддержание выходного напряжения инвертором и сопротивления петли фаза-ноль. Как видно из формулы, вышестоящая сеть никак не учитывается при расчете тока однофазного КЗ от ИБП. Что вполне соответствует рекомендациям, данным в [32].
В режиме работы от сети ИБП при расчете тока однофазного КЗ учет вышестоящей сети происходит вне зависимости от применяемого метода расчета тока однофазного КЗ. Так при точном расчете по формуле 2.1 [24] учет вышестоящей сети происходит за счет введения эквивалентного индуктивного сопротивления системы до понижающего трансформатора, приведенного к ступени низшего напряжения хс. При расчете тока однофазного КЗ по методу петля-фаза ноль, ток рассчитывается по формуле 2.5 Коэффициент 0,8 учитывает падение напряжения в сети до ИБП, то есть предполагается, что участок цепи КЗ выше рассматриваемого щита представляет 20% суммарного сопротивления петли фаза-нуль. Другими словами, напряжение между фазой и PE (PEN) проводником составляет 80% номинального фазного напряжения [25].
В инверторном режиме работы возможны два варианта соотношения между рассчитанным и реальным током КЗ [33,34]. В первом варианте, когда рассчитанный ток однофазного КЗ за ИБП - IK (1) меньше ограниченного тока применяемого ИБП - Iогр, рассчитанный ток соответствует реальному току КЗ с учетом погрешности расчета. Во втором варианте, когда рассчитанный ток однофазного КЗ за ИБП - Iк (1) больше ограниченного тока ИБП - Iогр, реальный ток КЗ будет меньше рассчитанного за счет токоограничения инвертора. В сети в течение времени токоограничения будет протекать ограниченный ток ИБП, определяемый настройками производителя. Этот вариант является наихудшим с точки зрения обеспечения защиты при косвенном прикосновении автоматическим отключением питания, так как рассчитанный минимальный ток КЗ, ток однофазного КЗ за ИБП - Iк (1), будет больше реального сетевого тока КЗ, равного ограниченному току ИБП - Iогр. Во избежание ошибки при выборе защитного аппарата необходимо учитывать последний вариант.
В сетевом режиме рассчитанный ток КЗ соответствует реальному току КЗ с учетом погрешности расчета [8].
2.2.4 Методика проверки эффективности защиты при косвенном прикосновении в сетях TN при питании от ИБП статического типа
В случае работы ИБП в инверторном режиме рассчитанный по формуле (2.8) ток однофазного КЗ необходимо сравнить с величиной ограниченного тока применяемого ИБП. В [35] принято брать Iогр равным двум - трем номинальным токам ИБП, но анализ источников бесперебойного питания применяемых в Российской Федерации (таблица 2.6), показал, что возможны варианты применения ИБП с Iогр равным четырем номинальным тока ИБП. Поэтому нужно уточнять величину ограниченного тока для каждого конкретного случая.
Таблица 2.6
Ограниченные токи ИБП, применяемых в России
|
Фирма производитель |
Название |
Мощность |
Ограниченный ток |
Время тоограниячения |
|
|
Gutor |
PEW |
5-100 кВА |
2Iном |
100 мс |
|
|
MGE |
3000 TM |
10-30 кВА |
2,7 Iном |
100мс |
|
|
Socomec |
DELPHYS MP |
60 - 200 кВА |
4.6 Iном. |
100мс |
В случае, когда рассчитанный ток однофазного КЗ меньше ограниченного тока ИБП,
IK (1) ? Iогр, (2.11)
то необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока однофазного КЗ IK (1), то есть убедиться, что IK (1) больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток однофазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время, не превышающее указанное в ПУЭ [10], то есть выполняется условие (2.3) (рисунок 2.1, а):
Если защитный аппарат - автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина Iк (1) превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя (2.4). В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б):
Для определения максимально допустимой длины кабеля Lm, при которой обеспечивается требуемый уровень токов однофазных КЗ для гарантированного автоматического отключения питания совместно решаются (2.4) и (2.8), в которых принято IK (1) = IТО, L=Lm [16,36],
Для случая, когда IK (1) ? Iогр и защитным аппаратом является автоматический выключатель в [8] выполнены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе TN при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов приведены в таблице 2.7.
Если рассчитанный ток КЗ больше ограниченного тока ИБП, IK (1) ? Iогр (2.12), то применяемый аппарат защиты необходимо отстраивать от величины ограниченного тока Iогр, так как в этом случае отсутствует зависимость величины тока, протекающего в петле фаза-ноль, от длины проводника. В случае применения в качестве аппарата защиты предохранителя необходимо убедиться, что выполняется условие (2.3) (рисунок 2.1, а). Если защитный аппарат - автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина Iогр превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя. В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б):
Iогр ? Iотс (2.13)
Результаты такой проверки для ИБП фирмы MGE серии Galaxy PW номинального ряда мощностей 40, 60, 80, 100, 120, 200 кВА и автоматических выключателей приведены в таблице 2.8.
Таблица 2.7
Максимальная длина (м) кабельной линии в системе TN к однофазному или трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от инвертора, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
|
S, сечение проводников, мм2 |
Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А |
||||||||||||||
|
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
560 |
630 |
700 |
||
|
1,5 |
120 |
95 |
76 |
60 |
48 |
38 |
30 |
24 |
19 |
16 |
12 |
11 |
10 |
8 |
|
|
2,5 |
200 |
158 |
125 |
100 |
80 |
62 |
50 |
40 |
31 |
25 |
20 |
18 |
16 |
14 |
|
|
4 |
320 |
254 |
200 |
160 |
128 |
100 |
80 |
64 |
50 |
40 |
32 |
29 |
25 |
23 |
|
|
6 |
480 |
380 |
300 |
240 |
192 |
150 |
120 |
96 |
76 |
60 |
48 |
43 |
38 |
35 |
|
|
10 |
500 |
400 |
320 |
250 |
200 |
160 |
125 |
100 |
80 |
72 |
64 |
58 |
|||
|
16 |
512 |
400 |
320 |
256 |
200 |
160 |
128 |
114 |
102 |
91 |
|||||
|
25 |
500 |
400 |
312 |
250 |
200 |
179 |
158 |
143 |
|||||||
|
35 |
560 |
438 |
350 |
280 |
250 |
222 |
200 |
||||||||
|
50 |
625 |
500 |
400 |
358 |
318 |
286 |
|||||||||
|
70 |
500 |
444 |
400 |
||||||||||||
|
95 |
542 |
Таблица 2.8
Применение автоматических выключателей в зависимости от номинальной мощности (ограниченного тока) ИБП, при котором обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
|
Номинальная мощность ИБП, кВА |
Номинальный ток ИБП, А |
Ограниченный ток ИБП, А |
Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А |
||||||||||||||
|
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
560 |
630 |
700 |
||||
|
32 |
60,8 |
141,6 |
|||||||||||||||
|
40 |
76,0 |
177,0 |
|||||||||||||||
|
48 |
91,2 |
212,4 |
|||||||||||||||
|
64 |
121,6 |
283,2 |
|||||||||||||||
|
80 |
151,9 |
354,0 |
|||||||||||||||
|
96 |
182,3 |
424,8 |
|||||||||||||||
|
128 |
243,1 |
566,4 |
|||||||||||||||
|
160 |
303,9 |
708,0 |
Алгоритм методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки от ИБП в инверторном режиме представлен на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Блок-схема алгоритма методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки в инверторном режиме.
Кроме понятия ограниченный ток в [8] рекомендуется рассматривать следующие понятия:
Время токоограничения - время, в течение которого ИБП выдает в сеть ограниченный ток. При времени токоограничения меньше 0,4 с правильная отстройка аппарата защиты позволит селективно отключить поврежденный фидер, не допуская отключения ИБП по токовой перегрузке, и избежать перевода остальной нагрузки на незащищенный режим питания - байпас. При времени токоограничения больше 0,4 с правильная отстройка аппарата защиты позволит выполнить требования новой нормативной базы к времени автоматического отключения питания.
Ограниченная длина - значение длины при данном сечении, при котором в сети протекает ограниченный ток. Эта длина должна быть рассчитана для каждого ИБП для каждого возможного сечения. Знание этого параметра позволит упростить выбор аппарата защиты для инженеров-проектировщиков. При длине меньшей, чем ограниченная длина, аппарат защиты автоматически отстраивается от величины ограниченного тока. При длине большей, чем ограниченная длина, аппарат защиты отстраивается от рассчитанного тока однофазного КЗ в инверторном режиме питания. Ограниченная длина рассчитывается из формулы 2.10, в которой ток IK (1) заменен на Iогр.
В режиме работы от сети необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока однофазного КЗ IK (1) по упрощенной формуле 2.5 или по точной формуле 2.1 в соответствии с ГОСТом [24]. То есть убедиться, что IK (1) больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток однофазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время, не превышающее указанное в ПУЭ [10], то есть выполняется условие (2.3) (рисунок 2.1, а). Если защитный аппарат - автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина IK (1) превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя. В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б), формула (2.4). Для случая, когда защитным аппаратом является автоматический выключатель выполнены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе TN при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП в режиме работы от сети, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов приведены в таблице 2.9.
Таблица 2.9
Максимальная длина (м) кабельной линии в системе TN к однофазному или трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от сети, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
|
S, сечение проводников, мм2 |
Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А |
|||||||||||||||
|
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
560 |
630 |
700 |
800 |
||
|
1,5 |
100 |
79 |
63 |
50 |
40 |
31 |
25 |
20 |
16 |
13 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
|
|
2,5 |
167 |
132 |
104 |
83 |
67 |
52 |
42 |
33 |
26 |
21 |
17 |
15 |
13 |
12 |
10 |
|
|
4 |
267 |
212 |
167 |
133 |
107 |
83 |
67 |
53 |
42 |
33 |
27 |
24 |
21 |
19 |
17 |
|
|
6 |
400 |
317 |
250 |
200 |
160 |
125 |
100 |
80 |
63 |
50 |
40 |
36 |
32 |
29 |
25 |
|
|
10 |
417 |
333 |
267 |
208 |
167 |
133 |
104 |
83 |
67 |
60 |
53 |
48 |
42 |
|||
|
16 |
427 |
333 |
267 |
213 |
167 |
133 |
107 |
95 |
85 |
76 |
67 |
|||||
|
25 |
417 |
333 |
260 |
208 |
167 |
149 |
132 |
119 |
104 |
|||||||
|
35 |
467 |
365 |
292 |
233 |
208 |
185 |
167 |
146 |
||||||||
|
50 |
521 |
417 |
333 |
298 |
265 |
238 |
208 |
|||||||||
|
70 |
417 |
370 |
333 |
292 |
||||||||||||
|
95 |
452 |
396 |
Общий алгоритм методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки от ИБП [8] представлен на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Блок схема алгоритма методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки от ИБП
Глава 3. Методики расчета токов КЗ и проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях с системой заземления IT
В первой главе было сказано, что система заземления IT будет получать всё большее распространение ввиду увеличения доли потребителей, требовательных к бесперебойности электропитания, пожаро - и электробезопасности, а проектная практика показывает, что наилучшим решением для таких потребителей является применение системы заземления IT.
Но, приходится констатировать, отсутствие чётких методик обеспечения защиты для данной системы заземления, ввиду её не очень широкого применения в нашей стране. Однако, как уже было сказано, увеличение числа потребителей, схема электроснабжения которых требует использование системы заземления IT (например, госпитали, вычислительные центры и т.д.), делает проблему разработки методики обеспечения защиты для сети с изолированной нейтралью актуальной научной проблемой.
В связи с этим разработаем методику проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системой заземления IT при питании от понижающего трансформатора и от ИБП статического типа.
3.1 Методика расчёта токов короткого замыкания в сетях IT при питании через понижающий трансформатор
В сети с системой заземления IT (рисунок 1.8, глава 1) нейтраль изолирована от земли или присоединена к ней через большое сопротивление, а все открытые проводящие части отдельно или в группе соединены с землей.
Существуют два вида систем заземления IT в зависимости от структуры нулевого рабочего проводника: с нераспределенной нейтралью (рисунок 3.1), с распределенной нейтралью (рисунок 3.2).
Рисунок 3.1 - Система IT с нераспределённой нейтралью
Рисунок 3.2 - Система IT с распределенной нейтралью.
Прямое прикосновение здесь может быть опасно при большой емкости сети или плохой изоляции [15]. Ток замыкания на землю в системе IT определяется конфигурацией данной системы: наличием или отсутствием распределения нулевого рабочего проводника, способом заземления потребителя. Обычно при первом замыкании ток имеет очень низкие значения, что обуславливает допустимое прикосновению напряжение, поэтому отключение данной сети не требуется, необходимо только своевременно обнаружить и устранить причину одиночного замыкания. Первое замыкание сигнализируется устройством контроля изоляции, включенного между нейтралью и землей. При не устраненном первом замыкании и возникновении в сети второго замыкания возникает режим опасный для здоровья человека, и в этом случае требуется немедленное отключение такой сети.
Рассмотрим подробней замыкания в системе IT с различной конфигурацией.
3.1.1 Первое замыкание
3.1.1.1 Сеть IT с изолированной и нераспределенной нейтралью
При изолированной и нераспределенной нейтрали (рисунок 3.1) (т.е. при отсутствии нейтрального проводника) ток замыкания одной из трех фаз IK, определяется суммой токов, протекающих через емкости по отношению к земле двух других фаз (при замыкании фазы L1 по формуле (3.1)):
, (3.1)
где Ic2=jCfщU12; Ic3=jCfщU13.
В приведенных формулах щ=314 - угловая частота; U12 - комплексное линейное напряжение между фазами L1 и L2; U13 - то же, но между фазами L1 и L3; Cf - емкость фазы по отношению к земле. Выполнив несложные преобразования, получаем действующую величину тока замыкания (3.2):
, (3.2)
Значение этого тока вызывает появление напряжения между корпусом и землей, которое не представляет опасности, и электроустановка может продолжать работу в таком режиме.
3.1.1.2 Сеть IT с заземленной через сопротивление и нераспределенной нейтралью
Если в электроустановке используется система заземления IT с заземленной через сопротивление ZN нейтралью (рисунок 3.3), то комплексный ток замыкания определяется формулой (3.3):
, (3.3)
где
Рисунок 3.3 - Система IT с заземленной через сопротивление ZN нераспределенной нейтралью.
В этом случае напряжение между корпусом электрооборудования и землей в месте замыкания и в этом случае мало и не представляет опасности. Поэтому электроустановка не нуждается в отключении.
3.1.1.3 Сеть IT с изолированной и распределенной нейтралью
Если нейтраль распределена (т.е. в электроустановке используется нейтральный проводник) и сопротивление ZN отсутствует (рисунок 3.2), напряжение смещения нейтрали вызывает дополнительный ток (3.4):
, (3.4)
Аналогично формуле (3.2) получаем формулу (3.5)
; (3.5)
где щ=314 - угловая частота; Cf - емкость фазы по отношению к земле; U0 - фазное напряжение сети.
Электроустановка так же не нуждается в отключении.
3.1.2 Второе замыкание при не устраненном первом
В случае возникновения обоих замыканий на токоведущих частях одной фазы, ситуация не является опасной, и электроустановка может продолжать работу в таком режиме.
3.1.2.1 Сеть IT с нераспределенной нейтралью и общим заземлителем потребителей
Если замыкания возникают на разных фазах сети, когда все открытые проводящие части присоединены к одному заземляющему устройству, то через РЕ-проводник проходит ток двойного замыкания (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 - Двойное замыкание на разных фазах сети в системе IT с общим заземлителем.
Опасность поражения электрическим током в этой ситуации аналогична при замыкании в электроустановке с системой заземления TN и определяется формулой (3.6):
, (3.6)
Если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, выражение (3.6) приобретает следующий вид (3.7)
, (3.7)
Отключение при двойном замыкании в сети с данной конфигурацией должно осуществляться устройством защиты от сверхтоков.
3.1.2.2 Сеть IT с распределенной нейтралью и общим заземлителем потребителей
Если нейтраль распределена, а все открытые проводящие части присоединены к одному заземляющему устройству, то необходимо рассмотреть случай, когда одно замыкание происходит между нейтральным проводником и корпусом, а второе между фазным проводником и корпусом (рисунок 3.5).
Рисунок 3.5 - Двойное замыкание фазы и нейтрали в сети с распределенной нейтралью в системе IT с общим заземлителем.
В этом случае, как и в предыдущем, протекание тока короткого замыкания предоставляет опасность для получения электротравмы и должно производиться отключение устройством защиты от сверхтоков. Ток замыкания вычисляется по формуле (3.8):
, (3.8)
Если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, допустить, что Rph=RN, и длины всех проводников одинаковы, то выражение (3.8) приобретает следующий вид (3.9)
, (3.9)
3.1.2.3 Сеть IT с нераспределенной нейтралью и отдельными заземлителями потребителей
В данном случае замыкание происходит в электроустановках, каждая открытая проводящая часть или отдельные группы этих частей которых присоединены к разным заземляющим устройствам и замыкание происходит на разных фазах (рисунок 3.6).
Рисунок 3.6 - Двойное замыкание на разных фазах сети в системе IT с отдельными заземляющими устройствами.
Ток замыкания в ситуации, возникающей при замыканиях в цепях с отдельными заземляющими устройствами, определяется по формуле (3.10):
, (3.10)
где RЗ - сопротивление заземлителя.
Отключение при таком двойном замыкании должно осуществляться устройством защиты по дифференциальному току.
3.1.2.4 Сеть IT с распределенной нейтралью и отдельными заземлителями потребителей
В данном случае замыкание происходит в системе, где в электроустановках каждая открытая проводящая часть или отдельные группы этих частей присоединены к разным заземляющим устройствам и одно из замыканий происходит между нейтральным проводником и корпусом, а другое между фазным проводником и корпусом другой электроустановки (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 - Двойное замыкание фазы и нейтрали в системе IT с отдельными заземляющими устройствами.
Данная ситуация аналогична предыдущей, различие заключается лишь в том, что в этом случае ток замыкания определяется фазным напряжением а не линейным. Отключение так же должно осуществляться устройством защиты по дифференциальному току. Ток замыкания определяется по (3.11):
, (3.11)
где RЗ - сопротивление заземлителя.
3.2 Методика проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении при питании через понижающий трансформатор
Система IT обеспечивает самую высокую степень бесперебойности электроснабжения, пожаро- и электробезопасности. В России ПУЭ рекомендует применять ее "при недопустимости перерыва питания при первом замыкании на землю" (п.1.7.58 [10]), т.е. для потребителей, требующих высокой степени бесперебойности питания. В Норвегии, например, она используется в городских сетях, во Франции - в заводских. Во Франции нормы требуют обязательного ее использования в сетях, питающих общественные здания [15].
Основным преимуществом системы IT является то, что при первом замыкании на землю быстрое отключение не требуется. Первое замыкание сигнализируется посредством устройства контроля изоляции, после чего персонал отыскивает повреждение и устраняет его в удобное для потребителей время. При двойном замыкании установка автоматически отключается с помощью аппаратов защиты от сверхтоков. Надежность отключения при таком замыкании обеспечивается путем расчетов (при проектировании) или замеров сопротивления изоляции петли фаза-нуль (при эксплуатации).
Таким образом, автоматическое отключение должно происходить только при двойном замыкании. В этом случае напряжение косвенного прикосновения может быть опасным, и защита от сверхтоков должна обеспечить отключение хотя бы одного из двух поврежденных участков [15].
Если нейтральный провод не распределен по сети (распределены три фазы и, возможно, РЕ-проводник), то ток двойного замыкания IK определяется линейным напряжением сети. Если рабочий нейтральный провод распределен, то возможно двойное замыкание между нейтральным и фазным проводами, тогда ток IK определяется фазным напряжением сети. Кроме того, этот ток может быть вдвое меньше соответствующего тока в аналогичной сети TN, если два одинаковых электроприемника, в которых произошли замыкания на корпус (в первом - фазы, во втором - нейтрали), равноудалены от источника питания. В этом случае длина и сопротивление петли фаза-нуль будут вдвое больше, чем для одного электроприемника в сети с системой TN, а ток IK - вдвое меньше. Именно этот ток должен быть принят за расчетный для проверки автоматического отключения.
Для надежного отключение необходимо обеспечить выполнение условия (3.12):
, (3.12)
где ITO - уставка срабатывания токовой отсечки автоматического выключателя, A; IK - ток двойного замыкания. Если это условие не выполняется, необходимо, как и для случая с системой TN, применять дополнительные меры, наиболее распространенным из которых являются установка УЗО и увеличение сечения проводников. Так же, как и при использовании системы заземления TN, в электроустановках с системой заземления IT максимальная длина линии ограничивается параметрами устройств защиты от сверхтоков. Решая совместно (3.12), (3.7) и (3.9), в которых принято IK =IТО, L=Lm, получаем выражение для максимально допустимой длины кабеля Lm, при которой обеспечивается требуемый уровень токов КЗ для гарантированного автоматического отключения питания: при нераспределенной нейтрали (3.13):
, (3.13)
при распределенной нейтрали (3.14):
, (3.14)
3.3 Методики расчёта токов короткого замыкания при питании от ИБП статического типа в сетях IT
Как было показано, в главе 2 в таблице 2.5 при установке в сети источника бесперебойного питания нагрузка может питаться либо от инвертора, либо от сети. Следовательно, при создании методики обеспечения защиты при косвенном прикосновении автоматическим отключением питания нужно учитывать оба варианта питания нагрузки, так как каждый из них имеет свои особенности.
В [8] описаны различия этих режимов, которые приводят к тому, что ток однофазного КЗ рассчитывается по-разному. Следовательно, необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от меньшего из ожидаемых токов КЗ.
3.3.1 Расчет тока КЗ в инверторном режиме и режиме работы от сети в сетях с нераспределенной нейтралью
В инверторном режиме работы ток двухфазного КЗ в сетях с системой заземления IT и нераспределенной нейтралью рассчитывается по формуле (3.15):
, (3.15)
где Uном. вых. ИБП - номинальное выходное фазное напряжение ИБП; Rph, RPE - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводника соответственно. Или аналогично (3.7) и (3.9), если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, выражение (3.15) приобретает следующий вид (3.16):
, (3.16)
В режиме работы от сети расчет тока КЗ аналогичен расчету тока КЗ при питании от сети через понижающий трансформатор. Следовательно, ток КЗ может рассчитываться по формуле (3.6) или (3.7).
3.3.2 Расчет тока двухфазного КЗ в инверторном и режиме работы от сети в сетях с распределенной нейтралью
В инверторном режиме работы ток двухфазного КЗ в сетях с системой заземления IT и распределенной найтралью рассчитывается по формуле (3.17):
, (3.17)
где Uном. вых. ИБП - номинальное выходное фазное напряжение ИБП; Rph, RPE, RN - активные сопротивления фазного, нулевого защитного и нулевого рабочего проводника соответственно. Или аналогично (3.7) и (3.9), если задать отношение площадей поперечных сечений фазного и нулевого защитного проводника, m, выражение (3.17) приобретает следующий вид (3.18):
, (3.18)
В режиме работы от сети расчет тока КЗ аналогичен расчету тока КЗ при питании от сети через понижающий трансформатор. Следовательно, ток КЗ может рассчитываться по формуле (3.8) или (3.9).
3.4 Методика проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении при питании от ИБП статического типа
В случае работы ИБП в инверторном режиме рассчитанный по формулам (3.16) или (3.18) ток двухфазного КЗ необходимо сравнить с величиной ограниченного тока применяемого ИБП. В случае, когда рассчитанный ток однофазного КЗ меньше ограниченного тока ИБП (условие (3.19)),
Iк ? Iогр, (3.19)
то необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока двухфазного КЗ Iк, то есть убедиться, что Iк больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток двухфазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время, не превышающее указанное в ПУЭ [10], то есть выполняется условие (2.3) из главы 2 (рисунок 2.1, а, из главы 2):
Если защитный аппарат - автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина Iк превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя (3.20). В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б, из главы 2):
, (3.20)
Для определения максимально допустимой длины кабеля Lm в сетях IT с нераспределенной нейтралью, при которой обеспечивается требуемый уровень токов двухфазного КЗ для гарантированного автоматического отключения питания (3.21), совместно решаются (3.20) и (3.6), в которых принято Iк =IТО, L=Lm,
(3.21)
Для определения максимально допустимой длины кабеля Lm в сетях IT с распределенной нейтралью получим формулу (3.22)
(3.22)
Для случая, когда Iк ? Iогр и защитным аппаратом является автоматический выключатель проведены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе IT при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов для сетей с нераспределенной нейтралью приведены в таблице 3.1, а для сетей с распределенной нейтралью в таблице 3.2.
Если рассчитанный ток КЗ больше ограниченного тока ИБП (3.23),
Iк ? Iогр (3.23)
то применяемый аппарат защиты необходимо отстраивать от величины ограниченного тока Iогр, так как в этом случае отсутствует зависимость величины тока от длины проводника. В случае применения в качестве аппарата защиты предохранителя необходимо убедиться, что выполняется условие (2.3) из главы 2 (рисунок 2.1, а, из главы 2). Если защитный аппарат - автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина Iогр превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя. В этом случае размыкание контактов автоматического выключателя происходит за время намного меньшее, чем установленное допустимое время [10] (рисунок 2.1, б, из главы 2):
Iогр ? Iотс
Таблица 3.1
Максимальная длина (м) кабельной линии в системе IT с нераспределенной нейтралью к трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от инвертора, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
|
S, сечение проводников, мм2 |
Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А |
||||||||||||||
|
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
560 |
630 |
700 |
||
|
1,5 |
104 |
82 |
66 |
52 |
42 |
32 |
26 |
21 |
16 |
14 |
10 |
10 |
9 |
7 |
|
|
2,5 |
173 |
137 |
108 |
87 |
69 |
54 |
43 |
35 |
27 |
22 |
17 |
16 |
14 |
12 |
|
|
4 |
277 |
220 |
173 |
139 |
111 |
87 |
69 |
55 |
43 |
35 |
28 |
25 |
22 |
20 |
|
|
6 |
416 |
329 |
260 |
208 |
166 |
130 |
104 |
83 |
66 |
52 |
42 |
37 |
33 |
30 |
|
|
10 |
433 |
346 |
277 |
217 |
173 |
139 |
108 |
87 |
69 |
62 |
55 |
50 |
|||
|
16 |
443 |
346 |
277 |
222 |
173 |
139 |
111 |
99 |
88 |
79 |
|||||
|
25 |
433 |
346 |
270 |
217 |
173 |
155 |
137 |
124 |
|||||||
|
35 |
485 |
379 |
303 |
242 |
217 |
192 |
173 |
||||||||
|
50 |
541 |
433 |
346 |
310 |
275 |
248 |
|||||||||
|
70 |
433 |
385 |
346 |
||||||||||||
|
95 |
469 |
Таблица 3.2
Максимальная длина (м) кабельной линии в системе IT с распределенной нейтралью к трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от инвертора, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
|
S, сечение проводников, мм2 |
Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А |
||||||||||||||
|
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
560 |
630 |
700 |
||
|
1,5 |
60 |
47 |
38 |
30 |
24 |
19 |
15 |
12 |
10 |
8 |
6 |
6 |
5 |
4 |
|
|
2,5 |
100 |
79 |
63 |
50 |
40 |
31 |
25 |
20 |
16 |
13 |
10 |
9 |
8 |
7 |
|
|
4 |
160 |
127 |
100 |
80 |
64 |
50 |
40 |
32 |
25 |
20 |
16 |
15 |
13 |
12 |
|
|
6 |
240 |
190 |
150 |
120 |
96 |
75 |
60 |
48 |
38 |
30 |
24 |
22 |
19 |
18 |
|
|
10 |
250 |
200 |
160 |
125 |
100 |
80 |
63 |
50 |
40 |
36 |
32 |
29 |
|||
|
16 |
256 |
200 |
160 |
128 |
100 |
80 |
64 |
57 |
51 |
46 |
|||||
|
25 |
250 |
200 |
156 |
126 |
100 |
90 |
79 |
72 |
|||||||
|
35 |
280 |
219 |
175 |
140 |
125 |
111 |
100 |
||||||||
|
50 |
313 |
250 |
200 |
179 |
159 |
143 |
|||||||||
|
70 |
250 |
222 |
200 |
||||||||||||
|
95 |
271 |
Алгоритм методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении при питании нагрузки от ИБП в инверторном режиме в сетях с системой заземления IT аналогичен представленному во второй главе алгоритму для сетей с системой заземления TN (рисунок 2.3 из главы 2).
В режиме работы от сети необходимо отстраивать применяемый аппарат защиты от величины рассчитанного тока КЗ IK. То есть убедиться, что IK больше или равен току срабатывания применяемого аппарата защиты. При этом если в качестве защитного аппарата применяется предохранитель, необходимо проверить, что ток однофазного КЗ вызывает срабатывание предохранителя за время, не превышающее указанное в ПУЭ [10], то есть выполняется условие (2.3) из главы 2 (рисунок 2.1, а, из главы 2). Если защитный аппарат - автоматический выключатель, то достаточно проверить, что величина IK превышает ток срабатывания электромагнитного расцепителя.
Для случая, когда защитным аппаратом является автоматический выключатель выполнены расчеты максимальных длин кабельных линий в системе IT при напряжении сети 220/380 В при питании от ИБП в режиме работы от сети, при которых обеспечивается защита при косвенном прикосновении. Результаты этих расчетов для сетей с нераспределенной нейтралью приведены в таблице 3.3, а для сетей с распределенной нейтралью в таблице 3.4.
Таблица 3.3
Максимальная длина (м) кабельной линии в системе IT с нераспределенной нейтралью к трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от сети, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
|
S, сечение проводников, мм2 |
Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А |
|||||||||||||||
|
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
560 |
630 |
700 |
800 |
||
|
1,5 |
87 |
68 |
55 |
43 |
35 |
27 |
22 |
17 |
14 |
11 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
|
|
2,5 |
145 |
114 |
90 |
72 |
58 |
45 |
36 |
29 |
23 |
18 |
15 |
13 |
11 |
10 |
9 |
|
|
4 |
231 |
184 |
145 |
115 |
93 |
72 |
58 |
46 |
36 |
29 |
23 |
21 |
18 |
16 |
15 |
|
|
6 |
346 |
275 |
217 |
173 |
139 |
108 |
87 |
69 |
55 |
43 |
35 |
31 |
28 |
25 |
22 |
|
|
10 |
361 |
288 |
231 |
180 |
145 |
115 |
90 |
72 |
58 |
52 |
46 |
42 |
36 |
|||
|
16 |
370 |
288 |
231 |
184 |
145 |
115 |
93 |
82 |
74 |
66 |
58 |
|||||
|
25 |
361 |
288 |
225 |
180 |
145 |
129 |
114 |
103 |
90 |
|||||||
|
35 |
404 |
316 |
253 |
202 |
180 |
160 |
145 |
126 |
||||||||
|
50 |
451 |
361 |
288 |
258 |
229 |
206 |
180 |
|||||||||
|
70 |
361 |
320 |
288 |
253 |
||||||||||||
|
95 |
391 |
343 |
Таблица 3.4
Максимальная длина (м) кабельной линии в системе IT с распределенной нейтралью к трехфазному электроприемнику при напряжении питающей сети 220/380 В при питании от сети, при которой обеспечивается защита при косвенном прикосновении.
|
S, сечение проводников, мм2 |
Ток уставки токовой отсечки автоматического выключателя IТО, А |
|||||||||||||||
|
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
560 |
630 |
700 |
800 |
||
|
1,5 |
50 |
40 |
32 |
25 |
20 |
16 |
13 |
10 |
8 |
7 |
5 |
5 |
4 |
4 |
3 |
|
|
2,5 |
84 |
66 |
52 |
42 |
34 |
26 |
21 |
17 |
13 |
11 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
|
|
4 |
134 |
106 |
84 |
67 |
54 |
42 |
34 |
27 |
21 |
17 |
14 |
12 |
11 |
10 |
9 |
|
|
6 |
200 |
159 |
125 |
100 |
80 |
63 |
50 |
40 |
32 |
25 |
20 |
18 |
16 |
15 |
13 |
|
|
10 |
209 |
167 |
134 |
104 |
84 |
67 |
52 |
42 |
34 |
30 |
27 |
24 |
21 |
|||
|
16 |
214 |
167 |
134 |
107 |
84 |
67 |
54 |
48 |
43 |
38 |
34 |
|||||
|
25 |
209 |
167 |
130 |
104 |
84 |
75 |
66 |
60 |
52 |
|||||||
|
35 |
234 |
183 |
146 |
117 |
104 |
93 |
84 |
73 |
||||||||
|
50 |
261 |
209 |
167 |
149 |
133 |
119 |
104 |
|||||||||
|
70 |
209 |
185 |
167 |
146 |
||||||||||||
|
95 |
226 |
198 |
Общий алгоритм методики проверки на обеспечение защиты при косвенном прикосновении в сетях IT при питании нагрузки от ИБП аналогичен алгоритму для сетей TN [8], представленному на рисунке 2.4 в главе 2. Отличием является определение тока КЗ.
3.5 Дополнительные мероприятия по обеспечению защиты при косвенном прикосновении при электроснабжении от источников бесперебойного питания
В общем случае защита при косвенном прикосновении обеспечивается применением стандартизированной системы заземления [16,36,37]. В случае использования источника бесперебойного питания важно знать систему заземления как до, так и после ИБП. Эти две системы заземления могут быть либо одинаковы, либо различны. Для существующих установок система заземления уже определена. Система заземления после ИБП может быть как такой же, как система заземления до ИБП, так и отлична от нее в зависимости от нагрузки [38,39,40,41].
Выбор нижестоящей системы заземления зависит от следующих факторов:
от существующей или выбранной системы заземления до ИБП;
от наличия байпаса;
от нагрузки (система заземления TN-S рекомендуется для электроснабжения компьютерных и информационных центров; система заземления TN-C не рекомендована или даже запрещена в некоторых случаях, например, в госпиталях ввиду протекания больших токов в PEN проводнике и параллельных ему проводниках (металлических конструкциях зданий); схема IT может быть применена в системе электроснабжения установок для обеспечения безопасности, поскольку в этой схеме не требуется отключение первого однофазного замыкания на землю и установка может продолжать функционировать т.к. замыкание на землю не отключено; схема TT требует установки устройств дифференциальной защиты во всех цепях питания).
В случае если схема заземления до ИБП отлична от схемы заземления после ИБП, необходимо обеспечить гальваническое разделение цепей на всех путях питания.
Это разделение осуществляется одним или несколькими изолирующими трансформаторами, которые могут быть установлены со стороны сети питания или со стороны нагрузки или же в самом ИБП (на всех путях питания - в луче выпрямитель-инвертор и в цепи байпас) (рисунки 3.8, 3.9).
Рисунок 3.8 Изолирующий трансформатор
Рисунок 3.9 Примеры гальванического разделения изолирующим трансформатором:
а) изолирующий трансформатор внутри ИБП; б) изолирующий трансформатор до ИБП; в) изолирующий трансформатор после ИБП.
В случае использования ИБП топологии двойного преобразования необходимо установить изолирующие трансформаторы в луч выпрямитель-инвертор и в цепь питании байпас.
Когда схемы заземления до и после ИБП одинаковые следует различать два случая:
схема до ИБП TN-C;
схема после ИБП может быть TN-C или TN-S, без необходимости установки каких-либо устройств;
схема заземления до ИБП TN-S, TT или IT;
во всех перечисленных случаях требуется гальваническое разделение всех путей питания, которое обеспечивает наилучшую защиту оборудования от нарушения нормальных режимов работы.
В случаях, приведенных на рисунке 3.9, схемы заземления должны быть восстановлены после ИБП:
в схемах TN-S или TT прямой связью с землей точки после этого гальванического разделения;
в схеме IT установкой нового устройства постоянного контроля изоляции (ПКИ).
Если гальваническое разделение не обеспечено на всех путях питания:
в случае повреждения нейтрального проводника до ИБП, например, во время включения аппарата защиты, во время работы от батарей схема заземления становится IT вне зависимости от того, какая схема заземления была до ИБП, обязательно необходимо обеспечить совместимость питаемого оборудования со схемой IT;
если схема до ИБП TN-S или TT, то необходимо проверить, следуя вышеизложенным замечаниям, что условия защиты от косвенного прикосновения обеспечены не только для схемы TN-S или TT, но и для схемы IT.
3.6 Рекомендации по проектированию систем электроснабжения с источниками бесперебойного питания статического типа
В [8] подробно рассмотрены режимы работы ИБП с точки зрения их приоритета. Наименьшим приоритетом обладает режим работы байпас. Переход на режим работы байпас может быть вызван: разрядом батареи, повреждением самого ИБП или внешней перегрузкой, коротким замыканием за ИБП. Для предотвращения перехода ИБП в режим работы байпас, вызванного перегрузкой по току вследствие внешнего КЗ, необходимо максимально разделять подключенную к ИБП нагрузку таким образом, чтобы, соотношение между номинальным током аппарата защиты каждого фидера и номинальным током ИБП было минимально (3.24):
(3.24)
Это позволяет получить такое соотношение между ограниченным током ИБП и током однофазного КЗ в поврежденном фидере, которое позволяет сработать аппарату защиты поврежденного участка и сохранить инверторный режим работы ИБП, что, в свою очередь, означает продолжение электроснабжения нагрузки от ИБП, а не по резервной сети байпас [8].
Рекомендуется использовать быстродействующие автоматические выключатели и предохранители для защиты отходящих фидеров, чтобы аппарат защиты срабатывал до отключения ИБП или переключения на байпас, что так же позволит избежать переключения в режим питания байпас, то есть в не защищенный режим питания нагрузки.
Следует обратить внимание на то, что при наличии в цепи питания дополнительного промежуточного щита особенное внимание следует уделить отстройке аппаратов защиты отходящих фидеров, так как при увеличении длины подключенных кабелей происходит увеличение сопротивления возможной петли фаза-ноль. Последнее, в свою очередь, вызовет уменьшение тока удаленного КЗ, что может привести к случаю, когда ток однофазного КЗ меньше ограниченного тока ИБП. Это означает, что ИБП "не почувствует" КЗ, то есть не будет происходить перегрузка ИБП по току, что может привести к долговременному электроснабжению поврежденного участка при неверной отстройке аппарата защиты.
Заключение
Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Проанализированы особенности функционирования источника бесперебойного питания статического типа при внешнем КЗ.
2. Проанализированы существующие методики расчета тока КЗ при питании через понижающий трансформатор и от источника бесперебойного питания статического типа в сетях TN.
3. Проанализированы существующие методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ при электроснабжении через понижающий трансформатор и от источников бесперебойного питания статического типа в сетях TN.
4. Разработаны методики расчета тока КЗ при питании через понижающий трансформатор и от источника бесперебойного питания статического типа в сетях IT.
5. Разработаны методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ при электроснабжении через понижающий трансформатор и от источников бесперебойного питания статического типа в сетях IT, позволяющие практически реализовать требования современной нормативной базы к времени автоматического отключения питания.
6. Разработаны методики построения систем электроснабжения с источниками бесперебойного питания статического типа.
В данной работе практически не рассматривалась сети с системой заземления TT, так как данная система в нашей стране имеет наименьшее распространение. Однако необходимо отметить, что отсутствие методик для данной системы может негативно сказать при построении систем защиты на практике. Дальнейшие исследование необходимо направить в русло разработки данных методик.
Список используемых источников
1. Быков Е.А. Разработка принципов построения систем гарантированного питания электроснабжения промышленных предприятий - диссертация. М.: 2005
2. Leonardo Power Quality Initiative - rapport 2.1
3. UPS European Guide by CEMEP (European committee of manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics)
4. Вихров М.Е. Обеспечение бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей // Материалы докладов V Международной молодежной научной конференции "Тинчуринские чтения" / Под общ. ред. д-ра физ. - мат. наук, проф. Ю.Я. Петрушенко. В 4 т.; Т.3. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2010. - С100-101.
5. UPS and power protection solution. Design guide, MGE UPS systems, 159, 2005
6. Саженкова Н.В. Разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ на этапе проектирования систем электроснабжения - диссертация. М.: 2006.
7. IEC 62040-3 (1999-03) Uninterruptible power systems (UPS) - Part 3: Method of specifying the performance and test requirements.
8. Рагуткин А.В. Разработка методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ при электроснабжения от источников бесперебойного питания статического типа - диссертация. М.: 2009.
9. Вихров М.Е. Особенности источников бесперебойного питания статического типа топологии двойного преобразования // ХVI международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика": тезисы докладов. В 3 т. Т.2. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010.
10. Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ). Издание 7-ого издания. - М.: Издательстово НЦ ЭНАС, 2002.
11. Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ). Издание 6-е переработанное и дополненное с изменениями. ? М.: Энергоатомиздат, 1998, 608 с.
12. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. - М.: Знак, 2000, 440 с.
13. Вихров М.Е. Электроснабжение ответственных потребителей и выбор системы заземления // Тезисы докладов Седьмой межрегиональной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Информационные технологии, энергетика и экономика". - Смоленск: Изд-во СФМЭИ, 2010 г.
14. Ожиганов С.Н. Сравнительный анализ безопасности электрических сетей TN и ТТ. - Промышленная энергетика, 2003, №2.
15. Лыков Ю.Ф. Сравнительная характеристика систем заземления сетей напряжением до 1000 В. - Промышленная энергетика, 2003, №12.
16. Lacroix B., Calvas R. Les schemas de liaisons a la terre dans le monde et evolutions. - Cahier technique, № 173 (Groupe Schneider).
17. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок: Справочник. - М.: Энерогосервис, 1998
18. ГОСТ Р50571.3-94 (МЭК 364-4-41-92). Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током.
19. Рагуткин А.В., Ужесточение требований к обеспечению электробезопасности // Материалы докладов IV Международной молодежной научной конференции "Тинчуринские чтения" / Под общ. ред. д-ра физ. - мат. наук, проф. Ю.Я. Петрушенко. В 4 т.; Т.3. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2009. - С219.
20. Саженкова Н.В. Повышение надежности систем электроснабжения до 1 кВ, в связи с изменившейся нормативной базой. // Третья всероссийская научно-техническая конференция "Системы управления элетротехническими объектами": Тез. докл. - Тула, ТулГУ, Вып 3, 2005. - С62-64.
21. Фишман В.С. Новые ПУЭ требуют модернизации существующей защитной аппаратуре в сетях до 1000В. - Новости Электротехники, 2003 №2.
22. Беляев А.В. Выбор аппаратуры защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. - Л.: Энергоатомиздат, 1988, 176 с.
23. Вихров М.Е. Методика защиты при косвенном прикосновении при электроснабжении от источника бесперебойного питания статического типа // Сборник работ Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов высших учебных заведений "ЭВРИКА-2009". Новочеркасск: Изд-во ООО "ЛИК", 2010.
24. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. - М.: Издательство стандартов, 1993. - 59с.
25. UTE C15-105, Guide pratique, Determination des sections de conducteurs et choix des dispositifs de protection, Methodes pratiques. - UTE, juillet 2003
26. Guide de l`installation йlectrique. Schneider Electric ? France.: Citef SAS, 2003.
27. Schneider Electric - Саtalogue distribution йlectrique. ?France.: Imaye Graphic, 2002.
28. Саженкова Н.В., Цырук С.А., Кулага М.А. Обеспечение безопасности при косвенном прикосновении // Электрика. - 2006. - №3. - С.21-25.
29. Саженкова Н.В. Повышение надежности систем электроснабжения до 1 кВ. // ХII международная научно-техническая конференция "Радио, электроника, электротехника и энергетика": Тез. докл. - Москва, 2005. - С.371-372.
30. ГОСТ Р 50030.2-99 (МЭК60947-2-98) Аппаратура распределения и управления низковольтная.
31. UTE C15-402, Guide pratique, Alimentation sans interruption (ASI) de type statiqueet systиme de transfert statique (STS), Rиgles d'installation, UTE, 2004.
32. РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования.
33. Fraisse D. Les onduleurs. - Cahier technique, №268 (Groupe Schneider).
34. Krotoff H. Approche industrielle de la surete de fonctionement. - Cahier technique, №134 (Groupe Schneider).
35. Alain Bonzy Selectivite sur reseau ondule - Schneider-electric SA
36. Florina J. N. Cahier Technique Merlin Gerin №129, Protection des personnes et alimentation statiques sans coupure, 1992. - 20с.
37. Рагуткин А.В. Обеспечение времени автоматического отключения питания при электроснабжении от источников бесперебойного питания статического типа. // Электрика. - 2009. - № 8. - С.16-19.
38. Рагуткин А.В., Раубаль Е.В., Вихров М.Е. Обеспечение защиты при косвенном прикосновении в системах электроснабжения с заземлением TN от источников бесперебойного питания // Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 2009. - № 9-10. - С.74-80. (Казань)
39. Саженкова Н.В., Рагуткин А.В., Вихров М.Е. Обеспечение защиты при косвенном прикосновении при электроснабжении от источников бесперебойного питания статического типа без применения автоматического отключения питания // 7 - я Международная научно-практическая интернет конференция. Энерго - и ресурсосбережение 21 век. - 2009. - С.63-65. (Орел)
40. Рагуткин А.В. Классификация источников бесперебойного питания статического типа в соответствии со стандартом IEC 62040-3 // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - 2009. - № 8. - С.16-19. (Москва)
41. Рагуткин А.В., Вихров М.Е. Обеспечение защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ при электроснабжении от источников бесперебойного питания статического типа без применения автоматического отключения питания // Международная научно-практическая конференция "Роль стратегии индустриально-инновационного развития Республики Казахстан в условиях глобализации: проблемы и перспективы", посвященная 50-летию Рудненского индустриального института. - 2009 г.
Подобные документы
Описание применяемой релейной защиты и автоматики. Выбор и обоснование контрольных точек расчёта и вида тока короткого замыкания. Расчет токов короткого замыкания на отходящих линиях. Выбор микропроцессорных терминалов защит системы электроснабжения.
дипломная работа [325,6 K], добавлен 16.01.2014Анализ существующей схемы режимов электропотребления. Расчет режимов работы подстанции, токов короткого замыкания в рассматриваемых точках системы электроснабжения. Выбор устройств релейной защиты и автоматики. Общие сведения о микропроцессорных защитах.
курсовая работа [355,6 K], добавлен 18.01.2014Характеристика источников электроснабжения и потребителей электроэнергии. Определение расчетных нагрузок по предприятию и цехам. Расчет токов короткого замыкания. Определение потерь энергии в элементах систем электроснабжения. Выбор источника света.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 29.07.2012Категория электроустановок шахты по бесперебойности электроснабжения. Анализ потребителей электроэнергии. Проверка устойчивости работы защиты от утечек тока. Построение графика нагрузки и определение расхода энергии. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.12.2012Характеристика объекта электроснабжения. Составление расчётной схемы. Определение нагрузок на вводах потребителей. Выбор мощности потребительской подстанции. Расчет токов короткого замыкания; выбор аппаратуры. Защиты линии и проверка её срабатывания.
курсовая работа [121,6 K], добавлен 28.01.2016Расчеты токов короткого замыкания. Расчет дифференцированной защиты на реле серии ДЗТ-11 и максимальной токовой защиты на стороне 110 кВ и 10 кВ. Работа газовой защиты, защиты от перегрузки и перегрева силового трансформатора. Расчет контура заземления.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 08.06.2010Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Расчёт токов короткого замыкания для целей релейной защиты. Функции защиты от асинхронного режима. Защита электродвигателей от многофазных коротких замыканий. Схема защиты синхронного электродвигателя.
курсовая работа [101,6 K], добавлен 08.11.2012Разработка схемы распределительных сетей для электроснабжения потребителей в нормальном и послеаварийном режимах; выбор трансформаторных подстанций; сечений кабелей по допустимой потере напряжения. Расчет токов короткого замыкания; аппараты защиты.
дипломная работа [917,8 K], добавлен 12.11.2011Расчет токов короткого замыкания для выбора и проверки параметров электрооборудования, уставок релейной защиты. Характеристика потребителей электроэнергии. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Расчет силовой и осветительной нагрузок цеха.
контрольная работа [274,1 K], добавлен 23.11.2014Выбор линий электропередач для системы электроснабжения. Определение номинального первичного тока трансформатора. Анализ схемы замещения для расчёта токов короткого замыкания. Вычисление сопротивления асинхронных двигателей при номинальной нагрузке.
курсовая работа [355,8 K], добавлен 08.06.2017
