Опасность поражения электрическим током

На проектируемом участке существует опасность поражения электрическим током рабочих, т.к. технологическое оборудование подключено к сети с напряжением 220 или 380V. Степень опасного воздействия на человека электрического тока зависит от рода тока, его частоты, пути прохождения через человека, продолжительности действия, условий внешней среды. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое и биологическое воздействие.

На проектируемом участке расположен станок с ЧПУ, который представляет собой комплекс как самого оборудования, так и вспомогательных элементов (электрический шкаф). Для станка с ЧПУ производителем в конструкции предусмотрено множество систем защиты от поражения электрическим током, в частности, в стандартной поставке имеется автоматическое отключение при коротком замыкании или пробое. Станок заземлен. Электрическая аппаратура и токоведущие части надежно изолированы.

Существующие электрозащитные мероприятия можно разделить на следующие основные группы:

1. Организационные мероприятия (для квалифицированного персонала), включающие оформление работ нарядом-допуском, подготовку рабочих мест и допуск к работе, надзор во время выполнения работы и т. п.

2. Организационно-технические мероприятия, включающие изоляцию и ограждение токоведущих частей электрооборудования; безопасные режимы работы сети; применение блокировок, защитных средств, защитной изоляции, сигнализации, переносных заземлителей, предупредительных плакатов; изолирование рабочего места и др.

3. Технические меры защиты, предусматривающие:

· защитное заземление;

· автоматическое отключение питания (защитное зануление, защитное отключение);

· уравнивание (выравнивание) потенциалов;

· двойную изоляцию, изолирование рабочего места;

· сверхнизкое (малое) напряжение;

· защитное электрическое разделение сетей;

· контроль, профилактика изоляции, обнаружение её повреждений, защита от замыканий на землю;

· защиту от перехода напряжения с высшей стороны на низшую;

· грозозащиту.

В настоящее время одним из наиболее эффективных электрозащитных средств является автоматическое отключение источника питания, включающее защитное зануление или защитное отключение, которое защищает человека от поражения в условиях неисправности электроустановки – при повреждении или пробое изоляции электроустановки на корпус.

Принцип действия зануления заключается в том, что при появлении напряжения на нетоковедущих частях оборудования возникает ток короткого замыкания Iк.з, то есть замыкание между фазным и нулевым защитным проводниками (петля "фаза – ноль"). Его значение превышает номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или автоматических выключателей (расцепителя автоматического выключателя, магнитного пускателя со встроенной тепловой защитой, контактора с тепловыми реле и т. п.) не менее чем в 3 раза. При такой силе тока короткого замыкания происходит быстрое перегорание плавкой вставки (или срабатывание других автоматических защитных средств). Перегорание плавких вставок происходит за 5…7 с, отключение повреждённых фаз автоматическими устройствами – за 1…2 с.

Расчёт системы защитного зануления на отключающую способность сводится к выбору плавких вставок предохранителей, гарантирующих срабатывание системы.

Дано: источник тока – трансформатор мощностью 400 кВ·А n=1500 мин^-1 и схемой соединения обмоток λ (звезда).

Фазный провод – медный, Æ 8 мм, сечение Sф = 50,27 мм2, длина Lф = 200 м = 0,2 км.

Нулевой провод – стальной с сечением 4´40 мм, Sн = 160 мм2, длина Lн = 150 м = 0,15 км.

Рассчитаем систему защитного зануления для трёхфазной четырёхпроводной линии напряжением 380/220 В, питающей асинхронный электродвигатель 4А100S4Y3 (частота вращения P = 3кВт, n = 3000 мин-1).

1. Для нахождения номинального тока рассчитываются номинальный ток электродвигателя и значение пускового тока электродвигателя .

По прил. 2 для двигателя типа 4А100S4Y3 принимается

N = 3 квт, cos φ = 0,83, Iпус/Iн = β = 5,5.

Следовательно,

= А.

Пусковой ток электродвигателя

= · β = 5,49 · 6,5 = 35,7 А.

Значение номинального тока плавкой вставки

= А.

Определяется ожидаемое значение тока короткого замыкания

Iк.з ≥ 3 = 3 · 17,85 = 53,57 А.

2. Проверим условие обеспечения отключающей способности защитного зануления. Для этого определяются значения сопротивления трансформатора Zт и сопротивления петли "фаза – ноль" Zп.

Сопротивление трансформатора Zт принимается по прил. 3. Для трансформатора с мощностью 400 кВ·А

Zт = 0,195 Ом.

3. По прил. 4. определяются активные и индуктивные сопротивления проводников для расчёта сопротивления Zп.

Для фазного провода рассчитывается только активное сопротивление по зависимости (7)

= = 0,072 Ом.

Так как значениями индуктивных сопротивлений медных проводников пренебрегают, то

Хф = 0 Ом.

Для нулевого провода рассчитываются активное Rн и внутреннее индуктивное Хн сопротивления. Для этого по прил. 4 задаются значениями удельного активного rω и удельного внутреннего индуктивного хω сопротивлений, которые зависят от плотности тока d.

Плотность тока d нулевого провода

d= =0,33» 0,5 А/мм2.

Rн = rω · Lн = 2,8 × 0,15 = 0,42 Ом.

Хн = хω · Lн = 1,68 × 0,15 = 0,252 Ом.

4. Рассчитываем внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза – ноль" Хп. Удельное внешнее индуктивное сопротивление хп принимается равным 0,6 Ом/км. Тогда

Хп = хп · (Lф + Lн) = 0,6 · (0,2 + 0,15) = 0,21 Ом.

5. Рассчитываем значение сопротивления петли "фаза – ноль"

=

= = 0,67 Ом.

6. Рассчитаем силу тока короткого замыкания

= А.

7. Проверяется условие надёжного срабатывания защиты:

Iк.з ≥ 3

520 > 3 · 17,85.

520> 53,57.

Ток Iк.з более чем в 3 раза превышает номинальный ток плавкой вставки.

8. По рассчитанному значению номинального тока Iн = 17,85 А в прил. 1 находится ближайшее значение из рядов номинальных токов стандартных предохранителей. Принимается предохранитель серии ПН2-100.