книги из ГПНТБ / Сакулин В.П. Безопасность труда при монтаже и эксплуатации электроустановок

Т а б л и ц а 8

Расчетное сопротивление обмотки питающего трансформатора

	Расчетное				Расчетное		ип	Расчетное
Тип	сопротив­	и		Tim	сопротив­	Т		сопротив­
	ление				ление			ление
и мощность			мощность		з ',0м	п мощность
трансфор­	2т	трансфор­			~2 Т	трансфор­		Z T
матора, н В -А	- f . O M	матора, кВ* А				матора, н В -А		7 і ° м
ТМ-16	1.54		ТМА-60		0.797	ТМ-250		0.144
ТМ-20	1.45	ТСМА-60			0,512	ТМ-320		0.117
ТМ-25	1,20			ТМ-100	0.358	ТМ-400		0.106
ТМ-30	1.11		ТМА-100		0.557	ТМ-560		0.087
ТМ-40	0.862	ТСМА-100			0.399	ТМ-630		0,082
ТМ-50	0.722			ТМ-160	0.233	ТМФ-630		0,091
ТМ-60	0Л44			ТМ-180	0,204
(63)
Активное сопротивление R a					проводов сечением S a, равным
35 мм2, н длиной 1000 м составит:
				1000
		Rn		32-35 = 0,89 Ом.
Реактпвное сопротивление Лгп проводов д л и н о й 1 км соста­
вит 0,6 Ом.
Полное сопротивление петли равно:
	Zn = K0,892 + 0,62 = l,06					Ом.
Сопротивление обмотки питающего трансформатора опреде­
ляем из табл. 8.					2
Для трансформатора ТМ-100
					равно 0,358 Ом. Тогда ток

однофазного короткого замыкания будет:

220

155 А.

3“ 1,06 + 0,358

Приближенное значение тока однофазного корот­ кого замыкания можно легко определить, пользуясь низковольтной линейкой (см. приложение 1).

Лпнейка для расчета тока	короткого замыкания (к. з.)
в сетях напряжением 380/220 В	представлена (см. приложе­

ние 1) в виде двух частей.

Верхняя часть линейки пмеет девять шкал; восемь из иих служат для определения сопротивления (Ом), которым обла­ дает участок ВЛ —петля фаза + 0, девятая шкала L пред­

ставляет собой в принятом масштабе длину (м)	цетли фаза +
+ 0.	определенной
Каждая шкала сопротивлений относится к

марке провода и выполнена в соответствующем масштабе.

Для удобства пользования линейкой обозначения шкал нанесены с левой и правой стороны.

Цепа деления шкал сопротивлений позволяет вестп отсчеты с точностью до 0,05—0,005 Ом, а шкала длпн, имеющая цену деления 10 метров, — до 5 м.

Нпжняя часть линейки имеет девять шкал, на восьми из которых паиесеиы значения тока (А) короткого замыкания, а на девятой, самой нижней шкале — зпачеиия суммарного пол­

ного сопротивления 2 Z „	(Ом) петли фаза + 0, которое вклю­
чает II сопротивление	обмотки питающего трансформатора

потребительской подстапцпп.

Против каждой шкалы значений тока короткого замыкания (с обеих сторон) указана соответственно мощность (кВ-А)

трансформатора, а в скобках — сопротивление (Ом) его обмотки (см. главу III § 3).

Определеппе велпчппы тока короткого замыкаппя выпол­ няется в следующем порядке. Значенпе фактической (строи­ тельной) длины (м) петли фаза +0 отсчитывается по шкале длпн L.

_Сопротивление петли фаза +0 определяется на вертикаль­ ной лпипи по одной нз шкал сопротивления, которая соот­ ветствует принятой марке провода, если фаза п 0 выполнены одинаковыми проводами. В гшых случаях зпачепия сопротивле­ ний фазы и 0 определяются порознь по шкалам, соответствую­

щим маркам проводов п длинам, а затем этп значеппя сумми­ руются.

Подсчитанное в таком порядке сопротивление Zn петли фаза + 0 далее суммируется с указанным в скобках (против одной2нз шкал второй части линейки) значением сопротивле-

пня -д- обмотки трансформатора принятой мощности. Полу­

ченная сумма сопротивлений представляет собой: ЕZn = Zn+

2

+ -g- Ом — суммарное полное сопротивление, которое отклады­

вается на нижней шкале с тем, чтобы против этого значения (вверх по вертикали) на одной нз шкал токов короткого замы­ кания (соответственно принятой мощности трансформатора) прочитать значенпе тока однофазного короткого замыкаппя, определяемое для данного участка ВЛ.

Примеры расчетов тока однофазного к. з. 1. Длина петли фаза +0 составляет 1000 м. Фазный и нулевой провода имеют марку А-16. Мощность трансформатора потребительской под­ станции 40 кВ ■А. Определить ток однофазного к. з.

Поскольку шкала длнпы L не позволяет выполнять отсчеты длпн более 750 м, производим суммирование сопротивлений соответствующих длинам 750 и 250 м. На восьмой (сверху) шкале сопротивлений, обозначенной 2А-16, против длины 750 м

имеем 3,0 Ом, а против длины 250 — 1,0 Ом, следовательно,

2

Zn =4 Ом при длине ВЛ 1000 м. Сопротивление фазы-g^ транс­

форматора мощностью 40 кВ • А составляет 0,862 Ом. Тогда суммарное полное сопротивление будет 2Zn = 4,862 Ом, а ток одпофазпого к. з. соответственно (на пятой шкале внизу) со­ ставит 42 А.

121

2. Строительная длина ВЛ напряжением 380/220 В имеет длину 75 м. Линия нынолиопа проводами Л-10, мощность транс­

форматора, установленного па	потребительской	подстанции,
100 кВ • А. Определить величину	тока однофазпого	к. з.
Полная длина петли фаза +0 составит 150 м		(75 м — фаз­
ного провода + 75 м нулевого	провода), при которой Zn —■

= 0,0 Ом. Сопротивление фазы принятого трансформатора

(седьмая строчка снизу)		в этом случае составит	- ^ = 0,358 Ом,
тогда полное сопротивление петли равно - Z п = 0,958 Ом, кото­
рому соответствует (по шкале тока короткого замыкания)				вели­
чина тока	однофазного	к. з., составляющая	в нашем	при­
мере 215 А.
3. Одни пз участков BJI напряжением 380/220 В протяжен­
ностью 100	м выполнен	проводами А-35, а другой протяжен­

ностью 200 м — проводами А-25. Мощность трансформатора на потребительской подстанции составляет 03 кВ • А. Определить величину тока однофазного короткого замыкания.

Полная длина петли фаза +0 первого участка ВЛ составит 200 м. а сопротивление ее Zni = 0,39 Ом.

Полная длина петли фаза +0 второго участка ВЛ составит

400 м, а сопротивление ее — Z	=	1,0В Ом. Тогда сопротивление
„	2	ВЛ будет Zn = Z n[ + Zn2 =
петли фаза + 0 обоих участков

= 1,45 Ом.

Сопротивление фазы трансформатора (шестая строчка снизу) равно 3 = 0,544 Ом,тогда полное сопротивление петлп будет 2Z„ = 1,994 Ом, а ток однофазного к. з. — 95 А.

Вцепи нулевых проводов, служащих для заземле­ ния корпусов электрооборудования, не должно быть предохранителен и отключающих аппаратов. Однако, «Правила устройства электроустановок» допускают при­ менять такие отключающие аппараты, которые одно­ временно с отключением нулевого провода отключают также все фазные провода, находящиеся под напряже­ нием. Применение аппаратов, одновремено отключаю­ щих нулевой провод и все фазные провода, когда ну­ левые провода осветительной сети используются для заземления электроустановок, питающихся по другим линиям, но от одного и того же трансформатора (ге­ нератора), недопустимо. .

Водной и той же электросети запрещается зазем­ лять корпуса одних электроприемников через отдель­ но выполненное заземляющее устройство без соедине­

ния с нулевым проводом, а корпуса	других — занулять.
В случае замыкания фазного	провода на		корпус
электродвигателя, заземленного через		отдельно	выпол­
ненное заземляющее устройство (рис.		38), корпуса за-

122	I

нуленных электроустановок окажутся иод напряже­ нием. Величина напряжения, возникающего между ну­ левым проводом или корпусом запуленного электрообо­ рудования и землей, будет зависеть от соотношения сопротивлений заземляющего устройства потребитель­ ской подстанции, сопротивлений повторных заземле­ ний и сопротивления заземляющего устройства, не име­ ющего соединения с нулевым проводом. На рис. 38

Рис. 38.	Запрещенные комбинации заземления и	зануления
II	одной и той же сети напряжением 380/220	В.

стрелками показаны пути прохождения тока замыка­ ния на землю и поражающего тока в сети, где выпол­ нена запрещенная комбинация заземления и зану­ ления.

Пример. В сети напряжением 380/220 В часть электроуста­ новок заземлена через заземляющее устройство, не имеющее

ісоедшіеппя с нулевым проводом, а. часть запулена. Сопротивле­ ние заземляющего устройства, не соединенного с нулевым про­ водом Н ]л, составляет 2 Ом. Общее сопротивление заземляющего устройства на подстанцпп и повторного заземления R состав­ ляет 3 Ом.

Сопротивление обмотки питающего трансформатора	зт

Типа ТМ-100 составляет 0,358 Ом. Полное сопротивление фазного провода равно 0,5 Ом. Переходным сопротивлением в месте замыкания пренебречь. Определить напряжение между корпу­ сами запуленных электроустановок и землей.

В этом примере ток замыкания па землю І 3 определится
по формуле:	,	220
	3	2+ 0,5 + 0,358 + 3	'

123

ГГрп таком токе напряжение на заземляющем устройстве подстанции и повторном заземлении будет составлять:

а = 37,5 • 3= 112 В.

Еслп пренебречь электрическим сопротивлением пола н обуви, то человек в момент прикосновения к запуленным ча­ стям электроустановок окажется под напряжением, равным 112 В. Такое напряженно является безусловно опасным для жизни.

Каждый заземляемый элемент электроустановки присоеди­ няется к нулевому проводу пли к заземляющей магистрали по­ средством отдельного ответвления. Последовательное включение в нулевой провод нескольких заземляемых частей электроуста­ новки запрещается (см. рис. 34).

§ 4

ЗАЩИТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ И АВТОМАТИЧЕСКИМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ

Предохранители. В сельскохозяйственных электро­ сетях напряжением 380/220 В плавкие предохранители зачастую являются единственной мерой защиты об­ служивающего персонала и сельскохозяйственных жи­ вотных от поражения электрическим током при замы­ кании фазного провода на запуленные части электро­ установок. В настоящее время чаще всего применяются плавкие предохранители с закрытыми патронами. Пре­ дохранители с открытыми трубками не удовлетворяют правилам техники безопасности п поэтому почти не применяются.

Предохранители с закрытыми патронами выпуска­ ются двух типов: без наполнителя серпп ПР2 (патроны предохранителей легко перезаряжаются) н с наполни­ телем сернн ПН2 (наполнителем служит кварцевый песок).

Наиболее совершенными по защитным характери­ стикам являются предохранители, имеющие медные плавкие вставки с оловянным растворителем. Медные плавкие вставки являются нанболее удобными в экс­ плуатации.

Количество тепла, потребное для перегорания плавкой вставки определенного материала, — величина постоянная. Поэтому чем больше ток короткого замы­ кания, тем больше будет выделяться тепла в предохра­ нителе ы тем быстрее он сработает.

Зависимость времени перегорания плавкой вставки предохранителя от величины тока короткого замыка-

шія называется защитной характеристикой предохра­ нителя.

Типовая защитная характеристика предохранителя серии ПН2 представлена па рис. 39, а на рис. 40 — семейство защитных характеристик плавких вставок. По вертикальной оси отложено время срабатывания плавкой вставки сначала в секундах, а затем в ми-

Ряс. 39. Типовая защитная характеристика предохранителей серии ПН2.

нутах. По горизонтальной оси — отношение тока ко­ роткого замыкания к поминальном/ току плавкой вставки. Время срабатывания предохранителя опреде­ ляется по сплошной линии — средняя кривая. Так, на­ пример, при трехкратном превышении тока короткого замыкания над номинальным током илавкой вставки, в соответствии с требованием ПУЭ, время перегорания плавкой вставки составит около 18 с. Если учесть раз­ брос характеристики и определять время срабатывания по верхней пунктирной кривой (рис. 39), то при трех­

125

кратном превышении тока короткого замыкания над номинальным током плавкой вставки время перего­ рания плавкой вставки составит 25 с. В течение всего этого времени пулевой провод тт запуленные корпуса электроустановок будут находиться под напряжением, опасным для жизни человека п сельскохозяйственных

Рис. 40. Семейство защитных характеристик предохранителей серии Г1ІІ2 (на кривых обозначены номинальные токи плавких вставок).

животных. Как показали измерения, проведенные лабо­ раторией электробезопасности НИПТИМЭСХ С.-З. на ряде животноводческих ферм в Ленинградской и Ярос­ лавской областях, при замыкании фазного провода на нулевой провод напряжение между корпусами запу­ ленного оборудования п полом составляло 21—82 В. Поэтому, видимо, нельзя считать, что предохранители являются надежной защитой от поражения электриче­ ским током обслуживающего персонала и животных при замыкании фазного провода на пулевой провод, даже если их плавкие вставки выбраны в полном соот­ ветствии с ПУЭ (ток короткого замыкания не менее

чем в 3 раза превышает номинальный ток плавкой вставки). Время перегорания плавкой вставки доста­ точно велико, и если в момент короткого замыкания человек коснется запуленного оборудования пли нуле­ вого провода, то может получить удар электрическим током, иногда н со смертельным исходом.

Особая опасность возникает, когда применяются предохранители с некалиброваииыми плавкими встав­ ками «жуками» или предохранители с плавкими встав­ ками заводского изготовления, но на больший номи­ нальный ток, чем требуется. В этом случае время сра­ батывания предохранителя может значительно возра­ сти или предохранитель вообще не срабатывает.

Кроме перечисленных типов предохранителей, про­ мышленность выпускает быстродействующие предо­ хранители, предназначенные для защиты германиевых и кремниевых выпрямителей от сверхтоков. Эти предо­

хранители типа ПНБ-2 (предохранитель		с наполните­
лем	быстродействующий) имеют такую	же конструк­
цию,	что и предохранители серии ПН2,	но плавкая

вставка изготовлена из серебра.

Время срабатывания таких предохранителей на­ столько незначительно, что они могут конкурировать со скоростью отключения поврежденного .участка сети автоматическими выключателями.

Так, например, при трехкратном превышении тока короткого замыкания над номинальным током плавкой вставки среднее время перегорания плавкой вставки со­ ставит около 0,1 с вместо 18 с при защите предохрани­ телями серии ПН2.

Иногда при перегорании плавкой вставки нет воз­ можности заменить ее новой заводского изготовления пли изготовить по чертежам завода-изготовителя. В этом случае можно применить проволоку, калибро­ ванную на определенный ток. Токи плавления для про­ волок в зависимости от их диаметра приведены в табл. 9. Время плавления плавких вставок в таких случаях определить по секундомеру.

В том случае, когда диаметр проволоки неизвестен, его легко можно определить (не пользуясь микромет­ ром) следующим простым способом.

Проволоку плотно, виток к витку, наматывают на какой-либо круглый предмет (карандаш, проволоку большого диаметра) и измеряют ширину намотки. Раз-

127

						Т а б	л и ц а 9
	Ток плавлеппя плавких вставок в зависимости
		от их материала и диаметра
лении,	Материал и диаметр про­			Ток	Материал и диаметр про­
Ток		волоки,	мм	А		волоки,	мм
А
плав­				плав­
	медь	олово	сталъ	лении,	медь	олово	сталь
1	0.05	0.19	0.12	25	0.46	1,59	1,01
2	0,09	0,29	0.19	35	0.57	1.95	1.28
3	0,11	0.36	0.25	50	0.73	2,48	1.61
4	0.14	0.46	0.30	60	0.83	3,05	1.81
5	0.16	0.56	0.42	100	1,16	3.95	2,55
10	0.25	0.85	0,55	120	1.31	4,44	2.88
15	0,33	1.11	0.72	160	1,59	5,38	3,49

делив шпрппу иамоткп па количество витков, получают искомый диаметр проволоки.

Как правило, калибровку плавких вставок следует производить на специальном стенде, который легко из­ готовить в мастерской колхоза и л и совхоза. Для этого необходимо иметь нагрузочный однофазпый трансфор­ матор с параметрами: первичное напряжение до 230 В, вторичное напряжение 6 В, вторичный ток до 400 Л. Для этой цели, если нет специального трансформатора, можно приспособить сварочный трансформатор. Кроме нагрузочного трансформатора, необходимо пметь лабо­ раторный автотрансформатор (JIATP) плп регулятор на­ пряжения (РНО), амперметр плп вольтметр, включен­ ные в первичную сеть и отградуированные на ток по вторичной цепи нагрузочного трансформатора. Прибор (амперметр или вольтметр), рукоятка автотрансформа­ тора, контактные зажимы для подключения испытывае­ мой плавкой вставки монтируются на щите из изоля­ ционного материала (текстолит, гитенакс, винипласт и т. п .). Изменение величины тока во вторичной цепи осуществляется путем изменения напряжения в пер­ вичной цепи нагрузочного трансформатора через авто­ трансформатор.

На рис. 41 представлена принципиальная электри­ ческая схема стенда для калибровки плавких вставок предохранителей.

Технические данпые по предохранителям различных серий представлены в приложении 2.

128

Автоматические выключатели. Автоматические вы­

ключатели — аппараты, предназначенные		для	неча­
стых (до	6 раз в час) размыканий и замыкании элект­
рической	цепи. Выключатели типа АП50	и	А3100

имеют тепловую защиту от перегрузки и максимально токовую (отсечку), работающую при коротком замыка­ нии в сети. Выключатели типа ЛГІ50 выполняются на номинальные токи нагрузки до 50 А, а автоматы Л3100 - от 15 до 600 А.

Для защиты обслуживающего персонала от пора­ жения электрическим током в трехполюсных автомати­ ческих выключателях типа АП50 устанавливается включаемый в нулевой провод расцепитель максималь­

ного

тока

(отсечка) мгно­

венного

действия на

но­

минальные

токи

10,

16,

'2208

25, 30, 40 и 50 А, а

уставка

на

токи

мгновен­

ного

срабатывания

фаз­

Рис. 41. Принципиальная элек­

ных

электромагнитных

расцепителей

равна

3,

5,

трическая схема стенда для ка­

8 или 11-кратному значе­

либровки плавких вставок пре­

дохранителей:

нию

их

номинального

то­

1

— регулятор

напряжения —

ка. Автоматы

данной

се­

автотрансформатор;

2

— нагрузоч­

рии

имеют

обозначение

ный

трансформатор;

з

— заж тп.і

АИ50—2МЗТО.

Они

ис­

для

плавкой

вставки предохрани­

пользуются

в

электро­

телей.

установках потребителей сельскохозяйственного назна­ чения. Благодаря их быстродействию поврежденный участок сети (при коротком замыкании фазного про­ вода на нулевой) отключается мгновенно, что очень важно с точки зрения защиты обслуживающего персо­ нала и сельскохозяйственных животных от поражения электрическим током. Их обычно устанавливают в низковольтных щитах потребительских трансформатор­ ных подстанций для защиты отходящих ВЛ напряже­ нием 380/220 В. Они могут быть установлены непос­ редственно в силовом шкафу животноводческой фермы или мастерской и даже па отдельный электродвига­ тель, если по условиям эксплуатации не требуется включение и отключение последнего чаще 6 раз в час. На рис. 42 представлена принципиальная электриче­ ская схема автоматического выключателя типа АП50-2МЗТО.

б В. П. Сакулви, В. М. Шептовицкиіі

129